Ice gouging on the arctic shelf of Russia

Cover Page

Abstract


The results of recent geological and geophysical expeditions indicate the activation of hazardous natural phenomena associated with ice gouging and represent geohazard for almost all activities, including operation of the Northern Sea Route. Within the Barents Sea and the western part of the Kara Sea, the modern ice gouging is mainly associated with icebergs which are formed as a result of the destruction of the glaciers of Novaya Zemlya, the Spitsbergen archipelago and Franz Josef Land, while on the eastern shelf it is caused by the destruction of seasonal or perennial ice fields. Fixed furrows can be divided into modern coastal gouges or deep water ploughmarks. All deep water gouges within the periglacial and glacial shelf are of paleogeographical origin, but with different mechanisms of action on the seabed. These furrows were formed by floating ice on the periglacial shelf. On the glacial shelf deep water ploughmarks were formed by large icebergs, which could carry out the gouging even on the continental slope and deep-sea ridges of the Arctic Ocean.


В настоящее время ледовая экзарация на шельфе арктических морей России имеет широкое распространение. В пределах Баренцева моря и приновоземельской части Карского моря она связана преимущественно с айсбергами, которые образуются в результате разрушения ледников Новой Земли, архипелагов Шпицберген и Земля Франца Иосифа, в то время как на востоке она, как правило, обусловлена разрушением сезонных или многолетних ледовых полей. Результаты экспедиционных исследований последних лет зафиксировали следы экзарационного воздействия в широком диапазонеглубин — от прибрежного мелководья до бровки шельфа и глубже [3, 4].

В прибрежной части были зафиксированы как одиночные борозды, так и их серии (группы) различной ширины и протяженности. Во многих случаях эти образования имеют сложную форму, что связано с воздействием на дно многокилевых ледовых образований. Также наблюдались многочисленные следы последовательного наложения группы борозд друг на друга в различных направлениях (рис. 1).

 

Рис. 1. Акустическое изображение системы экзарационных борозд на дне моря Лаптевых по данным гидролокации бокового обзора, полученным в 57-м рейсе НИС «Академик М. А. Лаврентьев», 2011 г.

Глубина моря: (а) — Н = 16.5 м, (б) — Н = 20.5 м, (в) — Н = 19.5 м.

 

Причинами изменений движения льдов могут являться волнение, ветровой дрейф, приливные, сгонно-нагонные явления, а также их сочетание.

На восточно-арктическом шельфе экзарационные борозды обнаружены не только в пределах мелководья, но и на значительных глубинах — более 50–60 м и почти до бровки шельфа, где глубины составляют около 100 м (рис. 2).

 

Рис. 2. Фрагменты записи глубоководной борозды на дне в восточной части моря Лаптевых: данные получены в рейсе НИС «Виктор Буйницкий» в 2012 г.

(а) — акустическое изображение дна, (б) — сейсмоакустический разрез.

 

Как правило, глубоководные борозды представлены одиночными образованиями. На столь больших глубинах современная экзарация невозможна не то что многолетними льдинами, но и торосистыми образованиями. Размер паруса торосов редко превышает 15–20 м [2, 5]. При известном соотношении размеров киля к парусу тороса 3–4 следы современной экзарации могут проявляться до глубин 50–60 м. Поэтому образование глубоководных борозд выпахивания на восточно-арктическом шельфе, вероятно, связано с палеогеографическими причинами — регрессией моря на 110–120 м от современного уровня и последующей трансгрессией в позднем плейстоцене [6, 9].

На перигляциальном шельфе в позднечетвертичное время, после максимальной стадии регрессии (20–18 тыс. лет назад) отсутствие покровного оледенения не исключало наличия мощных дрейфующих льдов, которые производили экзарацию дна в районе современной бровки шельфа. Далее ониследовали за поднятием уровня моря. При этом, вероятно, происходило разрушение плотного обезвоженного глинистого слоя осадков, образованного в период регрессии. Во время неоднократных трансгрессивно-регрессивных колебаний уровня моря (осцилляций) сформированные траншеи с отвалами грунта были заморожены и, таким образом, сохранились до наших дней, учитывая современные отрицательные придонные температуры воды [7]. Из этого можно сделать вывод о том, что в пределах перигляциального шельфа экзарационные борозды в диапазоне глубин 100–50 м образовались от 20–18 тыс. до 15 тыс. лет назад, когда на современной глубине около 50 м была сформирована береговая линия [6, 9].

В западном секторе Российской Арктики образование современных глубоководных ледовых борозд связано не с плавучими льдами, а с айсбергами, которые образуются в результате разрушения ледников и дрейфуют в соответствии с генеральной схемой циркуляции поверхностных вод. В настоящее время максимальная величина их осадки и, соответственно, глубина касания с морским дном составляет около 120–140 м [1]. Однако на западном шельфе было обнаружено большое количество борозд на глубинах 300 и более метров [8] (рис. 3).

 

Рис. 3. Глубоководные борозды в Баренцевом море по данным многолучевого эхолота [8]; глубина моря — около 300 м.

 

Появление подобных борозд также связано с палеогеографическими причинами. Во время последнего ледникового максимума в позднем плейстоцене области о-вов Новой Земли, архипелагов Земля Франца Иосифа, Шпицберген и Кольского полуострова были покрыты обширным покровным ледником мощностью до 3 км [9, 10]. Во время последующей деградации покровного оледенения (от 20–18 до 10 тыс. лет назад) могли образовываться огромные айсберги, которые оказывали воздействие на дно до глубин 2 км и более. Кроме того, эти ледяные массивы могли вмерзать в толщу многолетнемерзлых льдов и далее передвигаться согласно направлениям циркуляции поверхностных вод, осуществляя экзарационное воздействие на морское дно даже на континентальном склоне и глубоководных хребтах Арктического океана, включая его восточный сектор.

Таким образом, все глубоководные экзарационные борозды как в пределах перигляциального, так и гляциального шельфа имеют палеогеографическое происхождение, но разные механизмы воздействия на морское дно. На перигляциальном шельфе эти борозды были сформированы плавучими льдами, а на гляциальном — более мощными айсбергами, которые могли осуществлять экзарацию даже на континентальном склоне и глубоководных хребтах Северного Ледовитого океана.

Источник финансирования. Работа выполнена по государственному заказу № 0149-2019-0006.

S. L. Nikiforov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nikiforov@ocean.ru

Russian Federation, Moscow

R. A. Ananiev

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: nikiforov@ocean.ru

Russian Federation, Moscow

N. V. Libina

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: nikiforov@ocean.ru

Russian Federation, Moscow

N. N. Dmitrevskiy

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: nikiforov@ocean.ru

Russian Federation, Moscow

L. I. Lobkovskii

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: nikiforov@ocean.ru

Russian Federation, Moscow

  1. Бузин И. В., Глазовский А. Ф., Гудошников Ю. П. и др. Айсберги и ледники Баренцева моря: исследования последних лет. Ч. 1. Основные продуцирующие ледники, распространение и морфометрические особенности айсбергов // Проблемы Арктики и Антарктики. 2008. № 1 (78). С. 66–80.
  2. Горбунов Ю. А., Лосев С. М., Дымент Л. Н. Стамухи моря Лаптевых // Проблемы Арктики и Антарктики. 2008. № 2 (79). С. 111–116.
  3. Дмитревский Н. Н., Ананьев Р. А., Либина Н. В., Росляков А. Г. Использование сейсмоакустического комплекса для исследований верхней осадочной толщи и рельефа морского дна в восточной Арктике // Океанология. 2013. Т. 53. № 3. С. 412–417.
  4. Дмитревский Н. Н., Ананьев Р. А., Либина Н. В., Росляков А. Г. Сейсмоакустические исследования верхней осадочной толщи и рельефа морского дна в морях восточной арктики в 57-м рейсе научно-исследовательского судна «Академик М. А. Лаврентьев» // Океанология. 2012. Т. 52. № 4. С. 617–620.
  5. Зубов Н. Н. Льды Арктики. М.: Изд-во Главсевморпути, 1945. 360 с.
  6. Ким Б. И., Рейнин И. В. Эволюция восточноарктического шельфа и палеошельфа в плейстоцене // Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеогеографии морей Северного Ледовитого океана: Апатиты: КНЦ АН СССР, 1989. С. 44–45.
  7. Лобковский Л. И., Никифоров С. Л., Шахова Н. Е и др. О механизмах деградации подводных многолетнемерзлых пород на восточном аркточеском шельфе России // Докл. РАН. 2013. Т. 449. № 2. C. 185–188.
  8. Миронюк С. Г., Клещин С. М. Опыт применения геофизических методов с целью идентификации морских геологических опасностей // ГеоИнжиниринг. 2010. № 1. С. 48–54.
  9. Павлидис Ю. П., Никифоров С. Л. Обстановки морфолитогенеза в прибрежной зоне Мирового океана. М.: Наука, 2007. 455 с.
  10. Auriac A. Whitehouse, P. L., Bentley M. J. et al. Glacial isostatic adjustment associated with the Barents Sea ice sheet: a modelling inter-comparison // Quaternary Science Reviews. 2016. V. 147. P. 122–135.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1. Fig. 1. Acoustic image of the system of excision furrows on the bottom of the Laptev Sea according to side-scan sonar data obtained in the 57th cruise of the R / V “Akademik M. A. Lavrentiev”, 2011 View (845KB) Indexing metadata
2. Fig. 2. Fragments of the recording of the deep-water furrow on the bottom in the eastern part of the Laptev Sea: data were obtained in the voyage of the R / V “Victor Buynitsky” in 2012 View (1MB) Indexing metadata
3. Fig. 3. Deep-water furrows in the Barents Sea according to multi-beam echo sounder [8]; sea depth is about 300 m. View (945KB) Indexing metadata

Views

Abstract - 43

PDF (Russian) - 33

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences