В работах [Осадчий и др., 1979; Артеменко и Маловицкий, 1977] рассмотрена сущность широко внедряемого в последние годы в практику морских геологических исследований метода придонной геотермической съемки как эффективного и сравнительно недорогостоящего приема при поисковых работах на нефть и газ. Однако примеры успешного использования результатов геотермических работ в других областях геологии еще малочисленны, хотя полученные к настоящему времени данные позволяют предсказать широкие перспективы их применения в стратиграфии, палеогеографии и т.д. Например, наблюдаемая высокая нерегулярность теплового режима верхнего слоя донных осадков гляциальных шельфов, предположительно интерпретируемая как результат реликтовых тепловых эффектов, имеющий унаследованный характер от природных изменений в плейстоцене, может указать на ледниковую обстановку формирования рыхлой толщи.

В статье приведены результаты исследований остаточной температуры в колонках донных отложений, полученных в 32-м и 38-м рейсах НИС «Дальние Зеленцы» (1985-1986 гг.) в Баренцевом, Гренландском, Норвежском и Северном морях с использованием методики [Суетнов и др., 1985]. Данная методика основана на экспрессном измерении температуры в торцовых частях колонок донных отложений, поднятых на борт судна. В извлеченной колонке нарушается естественное термодинамическое равновесие (существующее в осадке до внедрения в него грунтовой трубки), и спустя определенное время устанавливается состояние, характерное для регулярного режима [Кондратьев, 1954; Амирханов и др., 1975]. Последний наступает в момент, когда система переходит в стадию упорядоченного охлаждения или нагревания. Температура определяется, исходя из темпа изменения этого параметра [Суетнов и др., 1985]. Время, в течение которого колонка грунта находится в состоянии регулярного режима, измеряется несколькими часами. При этом обязательным является хронометраж всех операций, начиная с момента врезания трубки в грунт, подъем на борт судна и до окончания периодических измерений температуры в колонке донных осадков. На основании этих данных при построении температурных кривых можно экстраполировать начальную температуру колонки, т.е. температуру донных осадков в их естественном залегании [Суетнов и др., 1985].

Наши исследования показали, что в ряде районов в вертикальном разрезе 2-3 м слоя колонки поверхностных отложений наблюдается падение температуры сверху вниз. Вероятно, на некоторой глубине от поверхности дна находится сильно охлажденный горизонт, являющийся экраном, задерживающим глубинный тепло-поток.

На рис. 1 показано расположение станций, в колонках которых выявлено заметное повышение температуры в направлении от забоя к устью. Глубины, на которых отобраны такие колонки, обычно колеблются от 200 до 300 м (рис. 2), однако такие явления наблюдались нами в колонках, отобранных и на других батиметрических отметках. В пределах шельфа они приурочены к осевым зонам и бортам депрессий, или же к склонам положительных форм рельефа дна. Аналогичные колонки получены также в верхней зоне континентального склона на глубинах 400-750 м, начиная с Западного Шпицбергена до Шетландских островов, и на одной станции в районе Гренландии.

Близкая к рассмотренной выше картина наблюдается в Северном море. Здесь между 58-59° с.ш. в пределах Норвежского желоба вблизи западного борта на глубине 265-310 м такие колонки отобраны на трех станциях, расположенных друг от друга на удалении 50 км. Характерно, что в этом районе Норвежского желоба отмечается развитие «оспин» - небольших понижений в рельефе дна, образованных в результате выхода мигрирующего сквозь толщу осадков газа [Hovland, 1982; 1984; Harrington, 1985].

В литологическом составе донных отложений с аномальным температурным режимом, поднятых в различных областях шельфа, заметных отличий не обнаруживается. Как правило, в пределах понижений и депрессий рельефа дна шельфа прослеживаются гетерогенные мягкие алеврито-глинистые илы высокой влажности со следами интенсивной биотурбации мощностью до 4 м. В подошве их вскрываются резким переходом уплотненные «древние глины» или же переходные разности к ним. В пределах возвышений рельефа дна и на относительно крутых склонах плотные отложения выходят на донную поверхность или же лежат под тонким слоем грубозернистых осадков. Однако нередко в аналогичных осадках наблюдается нормальное распределение температуры, т.е. падение температуры от забоя колонки к устью. Отсюда следует, что литологический состав отложений не является определяющим в этих процессах.

Таким образом, изучение остаточных температур в колонках донных отложений позволяет предположить наличие локальных участков, где на определенном интервале глубины находятся охлажденные горизонты. Такими горизонтами вполне могут быть мерзлотные толщи осадка, генетически связанные с промерзанием отложений сверху вниз с последующим погребением под новейшими отложениями, или же моренные отложения с нерастаявшим до конца льдом. Это вполне объяснимо, так как в пределах гляциальных шельфов широко развиты отложения морен последнего оледенения [Матишов, 1984] и многочисленны примеры погребения льдов в прибрежной зоне в условиях полярных морей [Пономарев, 1961; Лисицын, 1961; Суходровский, 1967; Данилов, 1983]. При этом глубина захоронения льдов зависит от характера поступающего осадочного материала, потока талых ледниковых вод и от особенностей рельефа местности. Однако с проникновением теплых атлантических вод в пределы шельфа и установлением гидрологического режима моря, близкого к современному, тепловой эффект на поверхности дна мог существенно изменяться. В результате повышения температуры поверхностных донных осадков происходит постепенное оттаивание и растворение погребенного льда. Примеры растворения его морской водой приведены в [Пономарев, 1961; Романовский, 1986]. Как известно, растворение льда идет до определенной глубины в зависимости от литологии осадков и характеристики водной среды. Но все же, по-видимому, лед сохраняется локально в переуглубленных впадинах краевых и поперечных желобов, где могли оставаться крупные глыбы мертвого льда последнего оледенения [Матишов, 1984].

Факт встречаемости колонок с тенденцией падения температуры сверху вниз по разрезу на бровке шельфа и континентальном склоне можно объяснить, по-видимому, разгрузкой поровых вод. В известной мере континентальные склоны и шельфы являются главными областями разгрузки подземных вод на континентах [Макеев и Большиянов, 1986] и разгрузки поровых вод в результате уплотнения осадка [Harrington, 1985].

Таким образом, полученные результаты могут быть использованы при реконструкции четвертичных оледенений на шельфе и других палеогеографических построениях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Амирханов Х.И., Суетнов В.В., Бойков A.M. Методика морской геотермической разведки. Махачкала, 1975. 223 с.

2. Артеменко В.И., Маловицкий Я.П. // Геология нефти и газа, 1977, № 4, с. 50-54.

3. Данилов И.Д. Методика криолитологических исследований. М.: Недра, 1983. 200 с.

4. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостоптехиздат, 1954. 30 с.

5. Лисицын А.П. В кн.: Современные осадки морей и океанов. М.: Изд-во АН СССР, 1961, с. 232-284.

6. Макеев В.М., Большиянов Д.Ю. // Известия Всесоюзного географического общества, 1986, т. 118, вып. 2, с. 127-132.

7. Матишов Г.Г. Дно океана в ледниковый период. Л.: Наука, 1984. 176 с.

8. Осадчий В.Г., Куксов Г.А., Ковалик В.В. Морская геотермоcъемка. Киев: Наукова думка, 1979. 102 с.

9. Пономарев В.М. В кн.: Физико-химические процессы в промерзающих и мерзлых горных породах. М.: Изд-во АН СССР, 1961, с. 95-101.

10. Романовский Н.Н. // Вестник МГУ, 1986, № 3, с. 3-17.

11. Суетнов В.В., Любцов В.В., Тарасов Г.А. и др. В кн.: Пробл. четвертичн. палеоэкол. и палеограф. Баренцева и Белого морей. Тез. докл. Всес. конф. Мурманск, 1985, с. 129-130.

12. Суходровский В.Л. Рельефообразование в перигляциальных условиях. М.: Наука, 1967. 120 с.

13. Harrington P.К. Formation of pockmarks by pore-water escape // Geo-Marine Letters, 1985, vol. 5, № 3; p. 193-197.

14. Hovland М. Pockmarks and the Recent geology of the central section of the Norwegian Trench // Marine Geology, 1982, vol. 47, № 3/4, p. 283-301.

15. Hovland M. Gas-induced erosion features in the North Sea // Earth Processes and Landforms, 1984, vol. 9, № 3, p. 209-228.

Ссылка на статью:

Тарасов Г.А., Любцов В.В., Матишов Г.Г. К вопросу температурного режима донных осадков северных морей // Доклады Академии наук СССР. 1988. Т. 301. № 6. С. 1442-1445.