CC BY
5Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. Выпуск 10. 2023 ёо1: 10.24412/2687-1092-2023-10-123-129
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕДОВО-ЭКЗАРАЦИОННОГО РЕЛЬЕФА КАРСКОГО МОРЯ В 56 РЕЙСЕ НИС «АКАДЕМИК НИКОЛАЙ СТРАХОВ»
ОКокин О.В.1, Мещеряков Н.И.12, Ананьев Р.А:, Денисова А.П.1, Сорохтин Н.О.~
Геологический институт РАН, Москва, Россия 2Мурманский морской биологический институт РАН, Мурманск, Россия 3Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
ЕЗosip_kokin(a)maiI. ru
Представлены предварительные результаты изучения рельефа и отложений ледово-экзарационного форм Карского моря, проведенного в ходе 56-го рейса НИС «Академик Николай Страхов». Работы по комплексной геофизической съемке рельефа дна Карского моря проводились на 19 полигонах, на части из которых были зафиксированы борозды выпахивания глубиной до 10,0 м и шириной до 260 м. Максимальная длина борозд составила 45 км. Колонки донных отложений отобраны как непосредственно со дна борозд, так и с ненарушенной фоновой поверхности для сравнительного датирования ледово-экзарационного рельефа с помощью содержания в донных осадках неравновесного 210Pb и антропогенного 137Cs.
Ключевые слова: борозды выпахивания, съемка рельефа дна, многолучевой эхолот, колонки донных отложений, Байдарацкая губа
С 27 сентября по 27 ноября 2023 г. проходил 56-й рейс НИС «Академик Николай Страхов». Маршрут рейса начинался и заканчивался в порту Мурманска и пролегал по акватории Баренцева и Карского морей вокруг архипелага Новой Земли по направлению против часовой стрелки (рис. 1). В ходе рейса проводились комплексные геолого-геофизические, геоморфологические и гидрофизические исследования.
Одной из задач рейса было детальное изучение рельефа и отложений ледово-экзарационного рельефа. В Карском море за время рейса была проведена съемка рельефа дна многолучевым эхолотом (МЛЭ) и профилографом SES на 22 полигонах с крупными бороздами выпахивания. В результате по некоторым из них были построены цифровые модели рельефа (ЦМР) дна и сейсмоакустические профили. Часть данных еще не была обработана.
Настоящие работы являются продолжением работ, начатых в 2021 г. в 52-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов» [Кокин и др., 2021; Nikiforov et al., 2022] и продолженных в 2022 г. в 51-м рейсе НИС «Академик Борис Петров» [Кокин и др., 2022; Nikiforov et al., 2023]. Первые результаты по датированию борозд выпахивания с использованием неравновесного Pb по материалам предыдущих рейсов показали, что средняя скорость осадконакопления внутри борозд выпахивания за последние 100-120 лет составляет 0,38 см/год у входа в Байдарацкую губу [Kokin et al., 2023a] и 0,37 см/год на восточном борту Восточно-Новоземельского желоба. На основании этих результатов и экстраполяции скорости осадконакопления на более ранние горизонты с учетом климатических аналогий время формирования крупной борозды глубиной до 3,2 м и шириной до 35 м, располагающаяся перед входом в Байдарацкую губу на глубине 30-35 м и заполненной осадками мощностью 70-80 см, оценивается началом XIX в., т.е. соответствует Малому ледниковому периоду [Kokin et al., 2023a].
В этом году пространственный охват исследований был расширен до широты о. Визе на севере и до входа в пролив Вилькицкого на востоке Карского моря (табл. 1, рис. 1). Помимо районов, исследованных в 2021-2022 гг., борозды выпахивания были выявлены к югу от о. Визе (на глубине ок. 120 м) и на таймырском шельфе (на глубине до 45 м). Предварительный анализ ЦМР части полигонов (табл. 1) показал, что самые крупные борозды, исследованные в 56-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов», имеют
максимальную глубину вреза относительно фоновой поверхности до 10,0 м, ширину - до 260 м и отснятую прослеженную длину - 45 км. Чаще всего максимальная ширина борозд не превышает глубины моря, на которой они находятся.
50й Е 55° Е 60° Е 65° Е 70° Е 75° Е 80° Е 85° Е 90° Е
---1-1—1-1-1-^—"-1-1-1-
70" Е 70° N 75° Е 80° Е 85° Е 90° Е 95° Е
Рис. 1. Полигоны исследования ледово-экзарационного рельефа и маршрут рейса
В ходе рейса этого года был установлен новый район распространения наиболее крупных борозд (глубиной 10 м). Помимо желоба Святой Анны, где они были зафиксированы в прошлом году, самые крупные борозды обнаружены на западном борту Центральной Карской возвышенности (полигон №2 - к югу от о. Визе). Однако в отличие от желоба Святой Анны глубина здесь существенно меньше - не 320-345 м, а около 120 м. На данный момент, возможно, этот район является самым северным в Карском море, где известны борозды ледового выпахивания по опубликованным данным (Кокт е! а1., 2023Ь). Стоит отметить, что плотность борозд на полигоне №2 настолько высокая, что фоновая поверхность дна здесь практически полностью отсутствует, т.к. уничтожена ледово-экзарационными процессами, а облик борозд слабовыраженный (рис. 2А).
Полигоны исследований на Североямальском шельфе (рис. 1, табл. 1) были приурочены к тектоническим каньонам и впадинам глубиной до 200 м относительно основной поверхности. Борозды здесь распространены только на глубинах до 45 м как, например, на полигоне №16-17 (рис. 2Б). Плотность борозд здесь ниже - между системой пересекающихся борозд наблюдаются обширные пространства фоновой поверхности дна, не нарушенной ледово-экзарационными процессами, а облик борозд четкий, с хорошо выраженными боковыми валиками. Глубже 45 м борозды отсутствуют, вероятно, из-за сильнопересеченного рельефа дна и замкнутости каньонов и впадин, что препятствует проникновению айсбергов к этим полигонам. В позднеледниковое время, при низком относительном уровне моря, изученные тектонические депрессии могли быть обособленными водоемами (озерами), не связанными с Восточно-Новоземельским желобом, куда спускались ледники, продуцирующие айсберги.
В Байдарацкой губе удалось проследить простирание ранее изученных крупных борозд. Так, на полигоне№30-31 перед входом в губу максимальную прослеженную длину борозд удалось увеличить с 11 до 45 км, которые состоят из 2-х участков (8 и 32 км), которые были прослежены непосредственно съемкой и 1 участка между ними, где борозда была экстраполирована на протяжении около 5 км. Длина борозд других полигонов Байдарацкой губы была увеличена до 5-31 км.
Табл. 1. Характеристика особенностей исследованных полигонов и строения борозд выпахивания
№ п/п № полигона в 2023 г. (№ в 2022 г.) № дополняемого полигона в 2021-2022 гг. Диапазон глубины моря, м Максимальная глубина борозд, м Максимальная ширина борозд, м Видимая максимальная длина борозд, км
Желоб Святой Анны, прибортовая часть у С оконечности Новой Земли
1 1 ок. 15 (2022) до 450-460 Еще не обработано
2 1 3 ок. 16 (2022) 95-110
3 1_2 14 (2022) 225-235; 320345 5,5; 10,0 80; 260 3,7; 1,4
Центральная Карская возвышенность, З борт (к Ю от о. Визе)
4 2 - 110-130 10,0 100 3,6
Желоб Воронина, верховья
5 3-4 - 170-190 Еще не обработано
6 3-6 2 150-230
7 5-6 190-220
Пролив Вилькицкого, к З от входа
8 7 - 80-125 Еще не обработано
9 8-9 90-110
10 10-11 125-140
Енисейский залив, перед входом (у Диксона)
11 13 - 35-40 Еще не обработано
12 14 30-35
Североямальский шельф
13 16-17 11 (2022) 37-39 3,5 40 4,1
14 18-22 ок. 10 (2022) 30-43 1,8 20 3,8
Байдарацкая губа
15 30-31 16-17 P2 (2021) 28-40 2,5 35 8+(5?)+32=45
16 32 5 (2021-2022) 23-24 1,8 90 19
17 33 18-19 P4 (2021) 19-20 1,8 20 31
18 35 18-19 2 (2021) 28-30 1,0 30 5
19 35_2 - 25-26 2,6 55 19
В ходе транзитной геофизической съемки между полигонов впервые были выявлены борозды выпахивания на таймырском шельфе. Ранее предполагалось, что широкий припай, которые здесь формируется, защищает данную акваторию от проникновения айсбергов и тросов. Однако, вероятно, ледяные образования дрейфуют сюда вслед за разрушающимся припаем.
Для определения скорости осадконакопления в течение последних 100-120 лет и/или
210
оценки возраста борозд выпахивания методом неравновесного РЬ был выполнен отбор колонок грунта с помощью ударной гравитационной трубки УГТ-147 и грунтовой трубки ГОИН-1,5 (табл. 2). Отбор колонок осуществлялся как непосредственно из борозды, так и, при возможности, с прилегающей, ненарушенной ледовой экзарацией, фоновой поверхности дна для контроля полученных результатов. В некоторых случаях отбор осуществлялся только с фоновых поверхностей. Все пробы в замороженном виде были транспортированы в лабораторию ММБИ РАН для анализа содержания неравновесного РЬ и антропогенного Cs.
На полигоне №16-17 (североямальский шельф) отобранные колонки имели длину не более 15 см из-за очень плотных суглинков в данном районе. Обращает на себя внимание факт, что при отборе проб в борозде трубкой ГОИН-1,5 длина колонок почти всегда больше, чем длина колонок, отобранных рядом, на фоновой поверхности. Вероятно, это может быть косвенным признаком относительного возраста и скорости осадконакопления вскрытой толщи. На полигоне №10-11 (перед входом в пролив Вилькицкого) в точке отбора колонки в 1995 г. в рейсе немецкого судна «Поларштерн» была отобрана колонка грунта с целью оценки скорости осадконакопления в течение последних 100-120 лет для сравнения со средней скоростью осадконакопления в голоцене, опубликованной по данным радиоуглеродного датирования (Огош1§ й а1., 2022).
Таким образом, самые крупные борозды, исследованные в 51-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов», имеют максимальную глубину вреза относительно фоновой поверхности до 10,0 м, ширина - до 260 м и отснятую прослеженную длину - 45 км.
Авторы благодарят руководство рейса и команду судна «Академик Николай Страхов» за помощь в организации и проведении морских работ.
Исследования ледово-экзарационного рельефа дна выполнены за счет гранта Российского научного фонда (проект №21-77-20038, ГИН РАН, https://rscf.ru/project/21-77-20038/).
Табл. 2. Ведомость отобранных колонок грунта на полигонах исследования 2023 г.
№ п/п Дата Полигон Глуби моря, м Станция Место отбора Инструмент отбора Длина колонки, м
Желоб Святой Анны, прибортовая часть у С оконечности Новой Земли
1 05.10.2023 1 453 5601 фоновая поверхность УГТ-147 1,0
Центральная Карская возвышенность, З борт (к Ю от о. Визе)
2 06.10.2023 2 126 5602-Ь борозда ГОИН-1,5 0,78
3 2 118 5602-Г фоновая поверхность 0,3
Желоб Воронина, верховья
4 07.10.2023 3-4 185 5603 котловина ГОИН-1,5 1,05
5 3-4 176 5604 фоновая поверхность УГТ-147 0,92
6 08.10.2023 5-6 216 5605 покмарка ГОИН-1,5 1,05
7 5-6 195 5606 фоновая поверхность УГТ-147 0,45
Пролив Вилькицкого, к З от входа
8 12.10.2023 7 124 5607 фоновая поверхность ГОИН-1,5; УГТ-147 0,92; 2,25
9 8-9 103 5608 ГОИН-1,5 0,9
10 10-11 129 5610 1,13
11 10-11 136 5611 УГТ-147 2,85
Енисейский залив, перед входом (у Диксона)
12 18.10.2023 13 38 5613 фоновая поверхность ГОИН-1,5 0,8
13 14 32 5614 УГТ-147 4,0
Североямальский шельф
14 20.10.2023 16-17 39 5616-Ь борозда ГОИН-1,5 0,15
15 16-17 37 5617^ фоновая поверхность 0,07
16 21.10.2023 18-22 58 5618 котловина ГОИН-1,5; УГТ-147 1,2; 4,5
17 18-22 55 5618 фоновая поверхность ГОИН-1,5 0,9
18 22.10.2023 18-22 43 5622 УГТ-147 0,75
Байдарацкая губа
19 29.10.2023 30-31 40 5630-Ь борозда ГОИН-1,5 0,36
20 38 5630^ фоновая поверхность 0,6
21 38 5631-Ь борозда 0,36
22 36 563М фоновая поверхность 0,31
23 01.11.2023 32 25 5632-Ь1 борозда 1 0,8
24 25 5632-Ь2 борозда 2 0,6
25 23 5632-Г фоновая поверхность ?
26 33 26 5633-Ь борозда 0,57
27 24 5633^ фоновая поверхность 0,2
ЛИТЕРАТУРА
Кокин О.В., Архипов В.В., Мазнев С.В., Мещеряков Н.И. Исследование ледово-экзарационного рельефа юго-западной части Карского моря в 52 рейсе НИС «Академик Николай Страхов» // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо -Запада России. 2021. Выпуск 8. C. 97-100. doi: 10.24412/2687-1092-2021-8-97-100
Gromig R., Grunert P., Scheidt S., Melles M. Postglacial shelf erosion, riverine input and lake drainage in the eastern Kara Sea, Russia // Marine Geology. 2022. Vol. 451, 106865 doi: 10.1016/j.margeo.2022.106865.
Kokin O., Maznev S., Arkhipov V. et al. The distribution of maximum ice scour sizes by sea depth at the seabed of the Barents and Kara Seas // Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC, Glasgow, UK, 12-16 June 2023a. P. 1-11.
Kokin O., Usyagina I., Meshcheriakov N., Ananiev R., Arkhipov V., Kirillova A., Maznev S., Nikiforov S., Sorokhtin N. Pb-210 Dating of Ice Scour in the Kara Sea // Journal of Marine Science and Engineering. 2023b. Vol. 11. Is. 7, 1404. doi: 10.3390/jmse11071404
Nikiforov S.L., Sorokhtin N.O., Ananiev R.A., Dmitrevskiy N.N., Moroz E.A., Kokin O.V. Research in Barents and Kara Seas during cruise 52 of the R/V Akademik Nikolaj Strakhov // Oceanology. 2022. Vol. 62. Is. 3. P. 433-434. doi: 10.1134/S0001437022030079
Nikiforov S.L., Sorokhtin N.O., Ananiev R.A., Dmitrevskiy N.N., Moroz E.A., Kokin O.V. Geological-geophysical, geomorphological and hydrophysical investigations in the Barents and Kara Seas in the cruise 51 of the R/V Akademik Boris Petrov in 2022 // Oceanology. 2023. Vol. 63. Is. 5. P. 749-751. doi: 10.1134/S0001437023050089
THE ICE-GOUGING LANDFORMS INVESTIGATION OF THE KARA SEA IN THE 56TH CRUISE OF THE R/V "ACADEMIK NIKOLAY STRAKHOV"
1 12 3 1 3
Kokin O.V. , MeshcheryakovN.I. , , AnanievR.A. , DenisovaA.P. , SorokhtinN.O.
Geological Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia 2Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences, Murmansk, Russia 3Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
The preliminary results of the relief and sediments of the ice-gouging landforms study of the Kara Sea, carried out during the 56th cruise of the R/V "Akademik Nikolai Strakhov", are presented. The survey of the ice-gouging landforms was carried out at 22 sites, on which ice gouges with depth of up to 10,0 m and up to 260 m wide were recorded. The maximum length of the ice gouges was 45 km. The cores of bottom sediments are taken both directly from the bottom of the ice gouges and from an undisturbed background surface for comparative dating of the ice-gouging relief using the content of the non-equilibrium 210Pb and anthropogenic 137Cs. The ice-gouging landforms investigation was supported by the Russian Scientific Fund (project 21-77-20038).
Keywords: ice gouges, bottom topography survey, multibeam echo sounder, bottom sediment cores, Baydaratskaya Bay
REFERENCES
Kokin O.V., Arkhipov V.V., Maznev S.V., Meshcheriakov N.I. The ice-gouging landforms investigation of the south-western part of the Kara sea in the 52nd cruise of the R/V "Academik Nikolay Strakhov". Relief and Quaternary deposits of the Arctic, Subarctic and North-West Russia. 2021. Issue 8. P. 97-100. doi: 10.24412/2687-1092-2021-8-97-100
Gromig R., Grunert P., Scheidt S., Melles M. Postglacial shelf erosion, riverine input and lake drainage in the eastern Kara Sea, Russia // Marine Geology. 2022. Vol. 451, 106865 doi: 10.1016/j.margeo.2022.106865.
Kokin O., Maznev S., Arkhipov V. et al. The distribution of maximum ice scour sizes by sea depth at the seabed of the Barents and Kara Seas // Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC, Glasgow, UK, 12-16 June 2023a. P. 1-11.
Kokin O., Usyagina I., Meshcheriakov N., Ananiev R., Arkhipov V., Kirillova A., Maznev S., Nikiforov S., Sorokhtin N. Pb-210 Dating of Ice Scour in the Kara Sea // Journal of Marine Science and Engineering. 2023b. Vol. 11. Is. 7, 1404. doi: 10.3390/jmse11071404
Nikiforov S.L., Sorokhtin N.O., Ananiev R.A., Dmitrevskiy N.N., Moroz E.A., Kokin O.V. Research in Barents and Kara Seas during cruise 52 of the R/V Akademik Nikolaj Strakhov // Oceanology. 2022. Vol. 62. Is. 3. P. 433-434. doi: 10.1134/S0001437022030079
Nikiforov S.L., Sorokhtin N.O., Ananiev R.A., Dmitrevskiy N.N., Moroz E.A., Kokin O.V. Geological-geophysical, geomorphological and hydrophysical investigations in the Barents and Kara Seas in the cruise 51 of the R/V Akademik Boris Petrov in 2022 // Oceanology. 2023. Vol. 63. Is. 5. P. 749751. doi: 10.1134/S0001437023050089
