авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Криоморфогенез и литодинамика прибрежно-шельфовой зоны морей восточной сибири

-- [ Страница 6 ] --

Выяснилось, что из берегов, общей длиной всего 76,6 км, в протоки уходит более 2-х млн. тонн наносов в год (Grigoriev, 2003, 2007; Grigoriev, Schneider, 2002). Учитывая большую протяженность таких берегов (оценочно, не менее 1 000 км), возможно, что все эродируемые берега дельты продуцируют массу наносов, сопоставимую с береговым выносом материала всего моря Лаптевых. Вероятно, что большая часть берегового потока наносов остается в дельте и отлагается на ее устьевом взморье в пределах обширного подводного авандельтового конуса выноса. Следует подчеркнуть, что в пределах дельты р. Лены криогенные геоморфологические процессы так же играют основную роль в разрушении ее берегов, насыщенных подземными льдами, и формировании внутридельтовых потоков наносов. В дельте, из ряда криогенных процессов, наиболее высокие скорости принадлежат термоэрозионному разрушению берегов.

Основные прикладные аспекты изучения литодинамических процессов в прибрежно-шельфовой зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского сводятся к следующему:

1. Береговые потоки наносов являются наиболее мощными в Арктике и выносят на мелководный прибрежный шельф десятки миллионов тонн осадков в год, которые в значительной степени остаются в прибрежно-шельфовой зоне. Они переносятся вдольбереговыми потоками наносов, частично выводятся волновыми процессами на литораль, а часть их уносится вглубь моря. В связи с этим, в мелководной зоне существенно меняются глубины и часто перестраивается фарватер (например, фарватер судов «река-море» у Быковского п-ова перестраивается ежегодно). Информация о процессах и темпах поступления берегового материала необходима гидрографическим службам для корректировки батиметрических материалов навигационного обеспечения судоходства.

2. Береговая база данных позволяет использовать информацию о потерях береговых масс по всем типовым береговым секторам производственным, проектным и научным организациям. Дифференцированные по участкам данные о массе наносов могут быть полезны для расчетов и оценок различных минеральных и химических веществ, поступающих в море с континента.

3. Ожидается, что отмечающиеся в Арктике потепление климата и сокращение площади паковых льдов должны привести к активизации штормовых условий, увеличению мощности сезонно-талого слоя (СТС) и ускорению отступания берегов. Это увеличит поступление из берегов на шельф терригенных наносов, включая органический углерод, являющегося дополнительным источником парниковых газов. Проблема, связанная с дополнительными источниками таких газов, сейчас весьма актуальна. Установлено, что наибольшие концентрации растворенного СО2 в пределах СЛО имеют место именно в шельфовых водах морей Лаптевых и Восточно-Сибирского (Semiletov et al., 2002). Это объясняется, в частности, выносом из берегов этих морей большого объема органического углерода.

В главе 6 «Распространение и эволюция субаквальных многолетнемерзлых пород на подводном береговом склоне» анализируются данные о строении верхних горизонтов СММП и протекающих в них процессах.

Океаническая криолитозона в Северном полушарии занимает около 13 млн. км2 (Жигарев, 1997) и является очень мало исследованным явлением. По ряду моделей, мощность субаквальных мерзлых пород в исследуемых морях достигает 250-600 м (Romanovskii et al., 2005). По расчетам З.Н.Антипиной и др. (1978), деградация СММП мощностью около 600 м, в зависимости от разных граничных условий, может длиться от 5 до 100 и более тысяч лет. Фактических буровых данных на приглубом шельфе и севернее пока не получено. Основная часть океанической криолитозоны представлена отрицательно-температурными донными породами. Несомненно, что на некоторой площади шельфа распространены субаквальные многолетнемерзлые породы. Каковы их мощность, строение и площадь распространения, – неизвестно. Неизвестно, существуют ли мерзлые породы в относительно глубоководной части шельфа арктических морей и даже вблизи отдельных типов побережья.

Логично предположить, что континентальная мерзлота, погруженная под море в результате последней морской трансгрессии, может довольно далеко уходить в море. Прежде всего, это зависит от уклонов кровли и подошвы СММП. Получая тепло сверху (море) и снизу (внутриземные тепловые потоки), и в соответствие с длительностью пребывания в условиях, исключающих регулярное охлаждение, мерзлая толща в вертикальном разрезе, по-видимому, должна выглядеть в виде протяженного клина, сужающегося на север.

В относительно глубоководной части шельфа восточно-арктических морей Азии донные скважины практически не бурились за исключением двух неглубоких профилей в восточном секторе моря Лаптевых. Они пробурены в 2000 г. с бурового судна «Кимберлит» в ходе российско-германской экспедиции «ТрансДрифт VIII» по межправительственному проекту «Система моря Лаптевых» (Kassens et al, 2000, 2001; Drachev et al., 2002). В керне нескольких скважин были обнаружены мерзлые породы с кристаллами пресного льда. К сожалению, аналитические материалы по этим работам до сих пор не опубликованы. Данные геофизического зондирования шельфа моря Лаптевых показывают, что на различных глубинах под морским дном и на значительной площади шельфа имеются границы-рефлекторы, похожие по морфологии и геофизическим свойствам на кровлю СММП (Rachor, 1999; Schwenk et al., 2005; Рекант и др., 1999, 2001; Rekant, 2002; Drachev et al., 2002 и др.).

Достоверные сведения о субаквальной мерзлоте имеются лишь по ограниченному числу относительно неглубоких (10-80 м) буровых профилей, вскрывших мерзлые породы под дном морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. Имеется ряд публикаций с данными бурения на прибрежном шельфе, вскрывшего подводную мерзлоту (Пономарев, 1950; Н. Григорьев, 1966, 1987; Молочушкин, Гаврильев, 1970; Катасонов, Пудов, 1972; Жигарев, 1977; Жигарев, Плахт, 1977; Фартышев, 1978, 1993; 1978; Соловьев, 1981; Куницкий, 1986; Григорьев, 1993, Григорьев, Куницкий, 2000; Kassens., 2000; Drachev et al., 2002 и другие). Тем не менее, закономерности развития, характер эволюции и распространения СММП на шельфе изучены в крайне ограниченном объеме.

Надежные буровые данные получены лишь в пределах относительно мелководных участков шельфа вблизи континента и островов. Анализ эволюции СММП в настоящей работе основывается именно на этих материалах. Буровые данные показывают, что практически во всех случаях кровля субаквальных мерзлых пород медленно или с резкими перегибами погружается с увеличением глубин моря. Динамика кровли СММП обычно связана с темпами отступания берегов, поскольку континентальная мерзлота здесь переходит в подводное положение и темп ее тепловой деградации является функцией времени. Наиболее часто СММП обнаруживается на участках прибрежного шельфа, прилегающих к льдистым, активно отступающим, так называемым, термоабразионно-термоденудационным берегам.

На базе собственных и опубликованных данных о строении подводного берегового склона, его геокриологического и литологического строения, особенностей морфологии и гидро-литодинамики прибрежной зоны, автором был проведен анализ основных параметров развития и распространения субаквальной мерзлоты в пределах мелководного шельфа морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. Основной целью исследований было выяснение закономерностей, присущих трансформации мерзлоты под морем, в частности деградации кровли СММП. Наибольшее внимание уделялось самым распространенным – реликтовым мерзлым породам, сформированным в субаэральных условиях и перешедших в подводное положение в результате трансгрессии моря и эрозии берегов.

Новообразованные мерзлые породы, формирующиеся на мелководье, распространяются в основном в пределах устьевого взморья на участках выдвижения речных дельт, а также в полузамкнутых заливах, где преобладает аккумуляция терригенного материала. Наибольшее количество фактического материала, полученного по этому типу подводной мерзлоты в морях Восточной Сибири, принадлежит Н.Ф. Григорьеву (1966).

Новообразованные ММП имеют самые пологие уклоны (от суши в море) своей кровли, составляющие от 0,0002 до 0,003. Очевидно, что развитие этих новообразованных толщ ММП и морфологию их кровли определяют объемы твердого речного стока, а также скорости осадконакопления и активность размыва морского края авандельт. В случае, если аккумуляция опережает размыв, подводные и надводные части дельт выдвигаются в море в виде нарастающих баров, сингенетически промерзающих в условиях осадконакопления. При этом в прибрежной зоне растут мощность и площадь

распространения новообразованных толщ ММП и СММП.

Один из первых буровых профилей, вскрывших реликтовые СММП, был задан В.М. Пономаревым (1950) в бухте Кожевникова в западной части моря Лаптевых. Следует подчеркнуть, что в одной из скважин им было обнаружено чередование мерзлых и влагонасыщенных горизонтов с криопэгами. По морям Восточной Сибири опубликованы данные по 30 буровым профилям, вскрывшим реликтовые СММП. Все эти материалы анализируются в главе 6. В частности, рассматриваются профили, пробуренные нами в центральном и западном секторах моря Лаптевых (рис. 9).

Рис. 9. Буровые профили у северного мыса о-ва Муостах (вверху) и у урочища Мамонтовый-Хаята Быковского п-ова (внизу), вскрывшие СММП. Центральный сектор моря Лаптевых.

В целом, соотношение уклонов поверхности субаквальной мерзлоты (0,007 у о-ва Муостах и 0,013 у Быковского п-ова) в сторону моря соответствуют соотношению темпов отступания термоабразионных береговых уступов на этих двух участках (13 и 3 м/год).

В 2003-м году пробурен меридиональный профиль в западном секторе моря Лаптевых в районе мыса Мамонтов Клык (рис. 10). Уклон СММП на этом профиле от берега до 1,3 км в море достаточно крутой (0,015), а на участке от 1,3 до 1,4 км – экстремально крутой (более 0,3). Эта аномалию можно объяснить развитием древнего (200-300 лет назад) термокарстового озера с подозерным таликом, погруженного под наступающее море. Расчеты показывают, что средний темп проседания кровли подводной реликтовой мерзлоты на этом участке прибрежного шельфа составляет около 8 см/год. Следует отметить, что параметры придонного слоя воды в этом районе, в отношении температуры (более низкая) и солености (более высокая), резко отличаются от его параметров на большинстве участков прибрежного шельфа морей Лаптевых и Восточно-Сибирского.

Другой буровой профиль в том же районе, с применением более мощной буровой техники, был пробурен в 2005 г. (рис. 11). Мерзлые породы в здесь представлены преимущественно реликтовыми континентальными плейстоценовыми отложениями, за исключением нижних горизонтов скважины С-2. Подошва ледового комплекса в этом районе, как правило, расположена ниже уровня моря и подстилается преимущественно песчаными отложениями с ледово-песчаными жилами, органическими остатками, суглинисто-супесчаными и глинистыми прослоями, а также с включениями дресвы и гравия.

Рис. 10. Буровой профиль в западном секторе моря Лаптевых у мыса Мамонтов Клык, вскрывший подводную мерзлоту с крутым падением кровли (2003 г.).

Рис. 11. Буровой профиль экспедиции «Южный берег моря Лаптевых» вблизи мыса Мамонтов Клык в западном секторе моря Лаптевых, побережье Анабар-Оленекского междуречья (2005 г.).

Аналитические исследования, проведенные для определения генетических и возрастных характеристик вскрытых осадков, показали, что в основании переработанных и протаявших под морем отложений лежат позднеплейстоценовые породы. Верхнюю их часть занимает ледовый комплекс (в прибрежной части профиля), перекрывающий перигляциальный аллювий, с датировками 59,3±5,8 (RLOG 1729-026) и 86,2±5,9 (RLOG 1728-026) тыс. лет (Большиянов и др., 2007), который, в свою очередь подстилается морскими осадками. Как показал анализ этих засоленных осадков в нижних горизонтах скважины С-2, их возраст составляет 111,1±7,5 тыс. лет (RLOG 1727-026). Распределение солей в керне скважин свидетельствует о том, что морское засоление сверху проникает до глубины 30 м, на 24 м ниже дна (рис. 12). Температура пород по разрезу самой глубокой скважины С-2, удаленной от берега на 12 км, оказалась почти безградиентной, с некоторым повышением в нижней части до -1 °С, (экстремально «теплая» для СММП). Начиная с глубины 65 м, где встретились первые прослои пластично-мерзлых глин, в обсаженную буровую колонну снизу стала поступать вода. Ниже снова залегали сцементированные ММП (песчано-суглинистые слои) со слоями мокро-морозных (по Н.И. Толстихину, 1974) пород.

 Распределение солей и температурный режим в морских скважинах бурового-13

Рис. 12. Распределение солей и температурный режим в морских скважинах бурового профиля «Мамонтов Клык».

Довольно сложно предположить, что исследуемая толща СММП деградировала здесь снизу почти полностью за 2,5 тысячи лет (при мощности ММП в береговой зоне этого региона 500-700 м). Вероятно, в нижней части разреза имеют место сложная гидрогеологическая обстановка, обусловленная миграцией криопэгов.

В ходе бурения профиля проводилось изучение состава придонного слоя осадков, лежащих под припайным льдом. При проходке морского льда мелкими скважинами скважинное пространство оставалось сухим. Через 8-12 часов на дне мелких скважин начинала появляться вода желто-коричневого цвета, уровень которой в ледовой скважине вскоре устанавливался на расстоянии 20-35 см выше дна. Изучение этого явления показало, что соленость воды составляет от 100 до 124 ‰, при температуре -7 - -9 °С (рис. 13).

 Схема развития сезонных напорных криопэгов под припайным льдом в районе-14

Рис. 13. Схема развития сезонных напорных криопэгов под припайным льдом в районе профиля «Мамонтов Клык».

Выяснилось, что криопэги сосредоточены в слое неконсолидированных отложений, мощностью около метра, находящемся между кровлей СММП (в данном случае они залегают на породах ледового комплекса) и горизонтом донных осадков примерно такой же мощности, промороженных через лед. Отжимаясь вниз при зимнем промерзании самого верхнего слоя донных осадков через морской лед, они концентрируются у поверхности многолетнемерзлых пород в условиях повышенного давления в замкнутом или полузамкнутом пространстве. Судя по наличию избыточного давления, криопэги не имеют контакта с морскими водами или же такой контакт затруднен. После того как ледовый покров был разбурен напорные криопэги «проедают» вышележащий сезонно-мерзлый слой и выходят в пределах ледовой скважины на некоторый уровень над поверхностью дна. Существование в зоне припайных льдов криопэгов, ранее неоднократно встречавшихся нами и другими исследователями на прибрежном шельфе, и, по-видимому, очень широко распространенных, вносит вопрос об их влиянии на темпы деградации верхних горизонтов подводной мерзлоты, расположенной в зоне припайных льдов.

Расчет показывает, что скорости деградации слоя СММП сверху неодинаковы в разных частях подводного берегового склона (табл. 8).

Таблица 8

Средняя скорость понижения верхней границы ММП, погруженных под уровень моря (за весь период субаквального растепления)



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.