Схема экспедиционных работ в 59-м рейсе ПС «Академик Иоффе». Отмечены маршрут судна, совпадающий с галсами геоакустического профилирования, исследуемые полигоны, а также океанологические станции.

Экспедиция глазами студентов и графическое представление работ

С 12 сентября по 26 октября 2021 года состоялся очередной рейс судна «Академик Иоффе в северо-восточную часть Атлантического океана.

Основная цель экспедиции – получение новых данных о геоморфологии дна глубоководных проходов и в районах распространения контуритовых дрифтов, о современных гидрологических условиях и особенностях осадконакопления, а также о плейстоцен-голоценовых седиментационных условиях в северо-восточной части Атлантического океана.

Начальник экспедиции: зам. директора по научной работе, зав. лабораторией геологии Атлантики, к.г.-м.н. Л.Д. Баширова.

Зам. начальника экспедиции: мнс лаборатории геологии Атлантики Л.А. Кулешова.

В экспедиции принимали участие 15 сотрудников АО ИО РАН и 2 сотрудника Университета Лондона Роял Холлоуэй. Для 10 студентов и аспирантов проводились семинары и мастер-классы в рамках организации Плавучего университета БФУ им. И. Канта и ИО РАН.

Экспедиция проводилась:

- по теме №0128-2021-0012 «Морские природные системы Балтийского моря и Атлантического океана: формирование природных комплексов Балтийского моря и их изменение под влиянием Атлантического океана и антропогенного воздействия» плана НИР ИО РАН на 2021-2023 гг.;

- по гранту РФФИ, проект №20-08-00246 «Гравитационные течения и внутренние волны в глубоководных каналах» (2020-2022 гг.);

- по договору о сотрудничестве между АО ИО РАН и Университетом Лондона Роял Холлоуэй №6/2019 от 20.09.2019.

Экспедиционные работы в северо-восточной части Атлантического океана выполнялись на 4 полигонах и океанологических станциях: в юго-восточной части Иберийской котловины, глубоководных проходах Дискавери и Западном, а также в районе подводной горы Жозефин. Также выполнено попутное акустическое профилирование дна трансформного разлома Глория.

Предварительные научные результаты

Гидролого-гидрофизические и гидрохимические исследования

Подтверждено наличие в проходе Дискавери трансформированной Антарктической донной воды (ААДВ) с потенциальной температурой менее 2° C и высоким содержанием кремния (до 45,58 мкмоль/л). Конечной зоной распространения «классической» ААДВ в проходе Дискавери является район между глубоководной котловиной и северным порогом, расположенным на выходе из прохода Дискавери на глубине 4700 м.

В поперечном сечении узкой части прохода Дискавери выходное течение со скоростью до 15 см/с направлено вдоль юго-восточного склона долины. Вдоль северо-западного склона наблюдается обратное (входное) течение скоростью до 8 см/с. Такие адвективные процессы, зафиксированные измерителем течений, отражаются в изменении концентраций фосфора. Высокие концентрации фосфатов расположены в выходном течении, низкие — во входном.

В глубоководных котловинах прохода Дискавери зафиксированы меньшие по сравнению с другими станциями прохода содержания растворенного кремния (разница около 2 мкмоль/л) и большие — кислорода.

В юго-восточной части Иберийской котловины трансформированная ААДВ в придонном слое не обнаруживается, о чем свидетельствуют более высокие значения потенциальной температуры, низкие концентрации кремния и фосфора.

На входном пороге прохода Западного зафиксировано движение воды — течения трансформированной ААДВ — с потенциальной температурой менее 2° С в проход и по южному склону котловины прохода со скоростью около 30 см/с. Расход этой воды через разрез составил 0,097 Св, что соответствует примерно 16% от расхода воды, вытекающей из Канарской котловины в северо-восточном направлении по оценкам предыдущих исследований.

В придонном слое котловины и на выходном пороге вода с температурой менее 2° С не обнаружена. При этом концентрации растворенного кислорода и биогенных элементов (кремния и фосфора) в придонном слое на всех океанологических станциях меняются незначительно и в целом совпадают с результатами предыдущих исследований вблизи данного района.

Поступающий в проход Западный поток воды, соответствующий классическому определению ААДВ, вероятно, отклоняется вправо и рециркулирует, перемешиваясь в восточной части котловины, или распространяется дальше на северо-восток.

Литологические исследования

Возраст вскрытых осадков в колонках не превышает 1,8 млн лет (плейстоцен). Осадки преимущественно представлены известково-глинистыми фораминиферово-кокколитовыми песчанисто-алевритовыми илами.

В районе подводной горы Жозефин доля песчаной фракции в осадках повышена по сравнению с осадками, отобранными в глубоководных проходах и впадинах. Сохранность карбонатного материала варьирует от низкой и очень низкой в глубоководном проходе Западном и юго-восточной части Иберийской котловины до хорошей и высокой на западном склоне подводной горы Жозефин.

По данным микропалеонтологического анализа установлена положительная связь между повышенным биоразнообразием планктонных и бентосных фораминифер и пониженной степенью растворения карбонатного материала. По результатам экспресс-анализа не представляется возможным судить о биопродуктивности водных масс в исследуемых глубоководных районах, так как растворение может являться определяющим фактором изменения видового состава сообществ фораминифер.

В южной части глубоководного прохода Западного обнаружены седиментационные волны. На акустических профилях выделяются множественные параллельные рефлекторы — стратифицированные осадки мощностью до 30–50 м. Полученные значения придонной потенциальной температуры менее 2° С свидетельствуют о возможном влиянии контурного течения трансформированной ААДВ на осадконакопление к югу от прохода Западного в плейстоцене-голоцене.

Нами обнаружены морфологические признаки дрифта на склоне подводной горы Жозефин. Предположительно, осадочное тело сформировано палеотечением Средиземноморской воды. Однако осадки, вероятно, имеют смешанный генезис: контуриты/турбидиты/оползни(?).

Видеосъемка дна и биологические исследования

Зафиксированы выраженные следы размыва и рябь на входном пороге прохода Западного, свидетельствующие о наличии сильного течения (20–30 см/с) в северо-западном направлении, что совпадает с данными, полученными с помощью измерителя течений.

Кадры видеосъемки дна на входном пороге прохода Западного,
свидетельствующие о наличии сильного течения (20-30 см/с)
в северо-западном направлении

По данным видеосъемки на западном склоне подводной горы Жозефин обнаружены губки вида Pheronema carpenteri, которые предпочитают ареалы обитания с повышенной концентрацией органической взвеси у дна. Кроме того, в поверхностных осадках и ловах плейстонной сетью встречены многочисленные раковины планктонных крылоногих моллюсков Cavolinia inflexa.

Кадры видеосъемки дна на западном склоне подводной горы Жозефин,
на которых видны «гнезда» губок вида Pheronema carpenter.
На кадрах изображен измеритель придонного течения инклинометрического типа разработки АО ИО РАН
(авторы В.Т. Пака, А.А, Кондрашов)

По результатам экспедиции студенты совместно с научными сотрудниками АО ИО РАН подготовили тезисы на конференцию EGU-2022 (Вена, Австрия).

Мы благодарим экипаж ПС «Академик Иоффе» и лично капитана А.В. Зыбина за помощь в выполнении научных исследований и гостеприимство,  а также Е.Г. Морозова, Д.И. Фрея и Е.В. Дорохову за неоценимую помощь в планировании и реализации экспедиционных исследований и консультации.