Криолитозона арктического шельфа Восточной Сибири
(современное состояние и история развития в среднем плейстоцене - голоцене)

Глава 2. Новые данные и основные положения ретроспективного изучения криолитозоны шельфа.

В 1990-2000-е годы были созданы предпосылки для изучения шельфа на новом информационном и методическом уровне. Новые данные о КЛЗ акватории, о динамике природной среды в регионе и на Земле в целом явились, совместно с ранее полученными материалами, основой для создания более обоснованных представлений о криолитозоне шельфа Восточной Сибири. Основными из указанных данных являются следующие.

1. В результате российско-германских исследований, в которых автор принимал участие, были получены многочисленные свидетельства практически сплошного распространения ММП в районе изобат 20 -110 м. К ним относятся данные многочисленных в восточной части моря Лаптевых сейсмоакустических профилей (рис.2), для геокриологической интерпретации которых использован мерзлый керн с кристаллами и линзами пресного льда из многочисленных колонок (Dehn et al., 1995) и четырех скважин в акватории моря Лаптевых (Kassens et al., 2000). Температурный градиент также свидетельствует о мерзлом состоянии пород шельфа. Составляя под дном -1,5÷-1,3^oС, температура с глубиной понижается, в то время как на континентальном склоне, наоборот, повышается (Kaul et al., 2000). Важным ориентиром для прогнозирования мощности яруса ММП являются результаты интерпретации сейсмической отражающей поверхности в качестве подошвы яруса ММП (Hinz et al., 1997). Ее глубина севернее и западнее островов Анжу с учетом скорости, характерной для <вялой мерзлоты>, составила 225-630 м.

2. В последние десятилетия ХХ - начало XXI в.в. в результате исследований Д.Имбри, Д.Хейса, Н.Шеклтона, Д.Куклы, В.Дансгора, А.П.Жузе, М.С.Барраша, В.М.Котлякова, С.Д.Николаева, Н.И.Баркова, В.Я.Липенкова, М.И.Кузьмина и многих других ученых были получены многочисленные записи (кривые) колебаний климата, зафиксированные в вариациях изотопного состава раковин фораминифер из океанских осадков, ледниковых кернов Гренландии и Антарктиды, в вариациях содержания биогенного кремнезема в осадках оз. Байкал. Идентичность конфигурации кривых, почти полная синхронность основных климатических экстремумов показывают, что колебания климата в разных точках Земли были практически одновременны. Таким образом, изучение истории развития климата и природной среды самых различных регионов стало возможным на принципиально новой глобальной основе.

3. К концу ХХ в. оформились современные представления о колебаниях уровня моря в плейстоцене-голоцене и его связи с ледниково-межледниковыми изменениями климата, гравитационного поля Земли (Каплин, Селиванов, 1998; Тараканов и др., 1992; Клиге и др., 1998) и гляциоизостатическими движениями (Былинский, 1980; 1996). Выявленными закономерностями были созданы предпосылки для учета наиболее значимых факторов при составлении региональных моделей изменения уровня моря.

4. В результате седиментологических исследований на шельфе моря Лаптевых были получены реперы смены субаэрального осадконакопления морским в ходе позднеплейстоцен-голоценовой трансгрессии (Bauch et al., 2001). Это дало возможность автору составить модель ее хода с учетом изменений рельефа шельфа.

5. К концу ХХ - началу ХХI в.в. был накоплен обширный палеотемпературный материал по датированным отложениям Восточно-Сибирской Арктики (реконструкции Т.Н.Каплиной, В.Н.Конищева, Ю.К.Васильчука, В.Т.Балобаева, А.А.Величко, А.А.Андреева, В.А.Климанова, М.А.Коняхина, А.В.Ложкина, Г.Э.Розенбаум, Н.А.Шполянской и др.). Этот материал вкупе последующими данными сделал возможным сопряженный анализ региональных данных и кривых, характеризующих глобальные колебания климата, для составления сценария динамики t_в и t_ср.

6. Крупные региональные обобщения последних лет (Тектоническая карта морей Карского и Лаптевых, 1998; Драчев, 1999; Имаев и др., 2000) создали геолого-структурное и сейсмогеологическое обоснование геокриологического изучения шельфа Восточной Сибири.

7. Современные компьютерная техника и программное обеспечение позволяют решать задачу теплопроводности в самых различных вариантах и эффективно изучать закономерности эволюции температурного поля пород и нижних границ КЛЗ и яруса ММП .

Основные положения ретроспективного подхода при геокриологическом изучении шельфа. Низкая геокриологическая изученность шельфа Восточной Сибири, несмотря на значительный объем морских данных, а также ранее полученных в прибрежной зоне, определяет необходимость использования ретроспективного подхода к исследованиям. Ретроспективный подход предусматривает изучение современного состояния КЛЗ на основе восстановления и прослеживания истории развития природной среды и криолитозоны от начала исследуемого периода до настоящего времени. Этот подход включает:

увязку модельных и натурных данных и составление модели современного состояния КЛЗ.

На рис.3 представлена последовательность изучения современного состояния шельфовой криолитозоны.

Составление сценария динамики природной среды предусматривает ее изучение и представление результатов изучения в виде семейства кривых температуры пород. Созданию кривых предшествует составление сценария регрессий и трансгрессий моря (кривых колебаний уровня моря), позволяющего включить в состав семейства кривые динамики t_ср для разных современных глубин моря. В семействе кривых отражаются также изменения t_ср, вызванные изменением климата, ландшафтной зональности, развитием криосферных процессов (озерного термокарста, термоабразии, образования - таяния локальных холодных ледников). Криосферные процессы определяли изменение рельефа шельфа и влияли на ход трансгрессий моря. Кривые динамики t_ср адаптировались для использования при численном моделировании эволюции теплового поля пород.

Важнейшим элементом методики составления сценария является использование наряду с региональными глобальных данных, в первую очередь - изотопно-геохимических кривых . Использование последних позволяет решать проблемы, связанные с наличием перерывов в осадконакоплении на континентах, с недостаточной изученностью истории развития региона и дискретностью региональных палеотемпературных данных и данных о динамике уровня моря.

Геолого-тектоническая модель шельфа призвана обобщить и схематизировать в соответствии с его геолого-тектоническим строением изменчивость в разрезе и по площади состава, влажности, теплофизических характеристик пород и задать величины геотермического потока. Математическое моделирование, производимое в соответствии со сценарием динамики природной среды и геолого-тектонической моделью региона, имеет целью реконструировать эволюцию криолитозоны и ее современное состояние. Выполняемое при различных условиях (состав и свойства пород, глубины моря, геотермический поток, географическая широта и проч.) моделирование позволяет выяснять закономерности формирования мощности яруса ММП и КЛЗ в целом, их изменение по площади акватории.

Модель современного состояния КЛЗ составлена на основе синтеза результатов моделирования и разнообразных данных по шельфу, приморским низменностям и островам Восточно-Сибирской Арктики (данных о мерзлом состоянии, составе и свойствах пород, геотермических, геофизических, исторических и проч.). Важную роль играло также сопоставление с криолитозоной шельфа моря Бофорта с учетом особенностей ее формирования.

---

<< пред.

след. >>