5 августа 1994 г. из Мурманска в северо-западную часть Карского моря вышла экспедиция на научно-исследовательском судне «Профессор Логачев», принадлежащем научно-производственной ассоциации «Севморгеология». На разных этапах рейса состав экспедиции варьировал от 40 до 45 участников, включая не только специалистов из Санкт-Петербурга и Москвы, но и из других научно-исследовательских институтов России, Украины, а также Норвегии и США.

Экспедиция продолжила комплексные исследования природной среды западного сектора Арктики, начатые «Севморгеологией» в 1991 г. За прошедшее время были проведены рейсы в Белое, Баренцево, Печорское, Гренландское, Норвежское. Северное, Карское моря, а также в устья Оби и Енисея. На сей раз работы предполагалось вести в областях, наименее изученных из-за обычно тяжелых ледовых условий.

Главной целью экспедиции было комплексное изучение геоэкосистемы желоба Святой Анны. Свое название желоб получил в честь российской парусно-паровой шхуны «Святая Анна», на которой из Петербурга вышла экспедиция под руководством Г.Л. Брусилова, чтобы пройти Северным морским путем с запада на восток. В 1912 г. шхуна была затерта льдами в Карском море, дрейфовала два года и погибла.

Глубина моря в осевой части желоба (при его длине 600 км и ширине 200 км) составляет 500-600 м, а на бортах - 100-200 м. По современным представлениям, через желоб идет обмен водными массами между Атлантикой (сюда с запада приходят более теплые и соленые воды течения, являющегося продолжением Гольфстрима) и Центральным Арктическим бассейном. Установить особенности такого водообмена было важно, поскольку желоб, с одной стороны, удален от индустриально развитых районов и может рассматриваться как чистый, не подверженный промышленным и коммунальным загрязнениям, а с другой - как примыкающий к архипелагу Новая Земля, ядерному полигону России.

С 9 августа по 6 сентября судно, лавируя между айсбергами и плавучим многолетним льдом, проводило комплексные исследования этого труднодоступного района (самая северная станция находилась на 82°с.ш.). В число работ входили гидрофизические, геологические, биологические и геохимические исследования. На каждой станции изучались аэрозоли, вода, взвеси, донные осадки, микро- и макробентос. В северной части полигона велась геологическая съемка масштаба 1:1 000 000.

Помимо желоба Святой Анны исследованиями были охвачены желоб Франц-Виктория, разрез от Штокмановского газоконденсатного месторождения до Новой Земли (бухта Безымянная) и сама бухта Безымянная - зона смешения пресных и морских вод.

С зонда «Нейл Браун» по кабель-тросу передавались данные о температуре, солености, мутности воды, концентрации кислорода с дискретностью 30 полных измерительных циклов в секунду. После первичного анализа специальными батометрами отбирались пробы воды с наиболее интересных горизонтов для дальнейшего детального изучения: определения всех основных видов загрязняющих веществ, включая хлор-органические соединения, нефтяные углеводороды, фенолы, полициклические ароматические углеводороды, синтетические поверхностно-активные вещества; измерения α-, β- и γ-активности и других характеристик.

Температура поверхностного слоя в районе теплого потока, направленного в Карское море, составляет 2.47°С на юге полигона и уменьшается до -1.39°С у побережья Земли Франца-Иосифа. В слое воды на глубине 25-75 м они смешиваются с водами полярного бассейна Северного Ледовитого океана и поступающими с юго-запада водами Баренцева моря, максимум температуры в котором приходится на юг полигона (2.13-2.18°С), минимум - на восточную и центральную части (-1.66 - -1.89°С). Наиболее отчетливо теплые атлантические воды прослеживаются в слое 100-250 м. Область их распространения направлена с юга на север и расположена в центральной части полигона. Таким образом, арктический фронт в районе желоба Святой Анны ориентирован в меридиональном направлении. На глубинах от 300 м атлантические воды «прижимаются» к западному борту желоба, в то время как воды Северного Ледовитого океана подтекают под атлантические с востока.

Соленость в поверхностном слое в значительной степени определяется летним таянием льдов и количеством выпавших осадков. В районах ледяных полей она составляет 30.31-32.40 ‰, максимальных значений достигает в восточной части желоба (33.52‰) и у Земли Франца-Иосифа (33.26‰); слой 0-75 м в центральной части полигона в целом распреснен. На горизонте 100 м контрастность поля солености уменьшается. Значительные градиенты регистрируются только на юге полигона, где взаимодействуют воды Карского и Баренцева морей.

Впервые в данном регионе вдоль всего маршрута экспедиции проводился отбор проб аэрозолей с помощью нейлоновых сетей методом фильтрации воздуха через фильтры АФА-ХА и трехслойные фильтры, разработанные в Институте физической химии им.  Л.Я. Карпова. По предварительным данным, концентрация нерастворимых в воде аэрозолей над желобом Святой Анны составляет в среднем 0.28 мкг/м³. Это намного выше, чем в удаленных от суши районах Мирового океана (0.003-0.05 мкг/м³), но в то же время почти на два порядка ниже, чем, например, в северной пассатной зоне Атлантического океана (куда поступает пыль из Сахары), где средняя концентрация аэрозоля 24.5 мкг/м³ [Лисицын, 1978]. Крупная фракция аэрозолей в этих пробах содержит в основном минеральные зерна (5-20 мкм) и биогенные частицы (растительные волокна, пыльцу растений, диатомовые водоросли). В то же время встречаются антропогенные частицы (так называемый «летучий пепел»), поступающие в атмосферу из труб металлургических комбинатов, ТЭЦ и т.д. и разносимые ветром. Особенно много антропогенных частиц на рейде Мурманска и вблизи Кольского п-ова, а также в Северном море.

Для изучения взвешенного в морской воде вещества фильтрацией через лавсановые ядерные фильтры получено 225 проб взвеси. Концентрации взвеси в поверхностном слое на полигоне желоба Святой Анны составляют 0.11-1.74 мг/л (в среднем 0.36 мг/л), при этом повышенные концентрации отмечены в конце августа в северо-восточной части полигона, вблизи кромки ледового поля, где активно развивается фитопланктон (в первую очередь диатомовые водоросли). Больше всего взвесей в бухте Безымянной (южный остров Новой Земли) - от 1.27 до 3.32 мг/л (в среднем 2.34 мг/л), что связано главным образом с абразией берегов и дна. Для сравнения: концентрации взвеси меньше 0.05 мг/л обычны для открытого океана и больше 1000 мг/л - для устьев крупных рек [Лисицын, 1991].

Впервые в мировой практике в столь высоких широтах выполнены прямые исследования потоков осадочного материала с помощью седиментационных ловушек. Из трех установленных в желобе станций две были срезаны дрейфующими льдами, в сохранившейся третьей (координаты 79°23.44'с.ш., 69°58.38'в.д.; глубина моря 515 м) и измерялся поток осадочного материала. На горизонте 55 м он составляет 23 мг/м²/сут, на глубине 405 м уменьшается до 19.5 (в связи с распадом органического вещества), а на глубине 465 м повышается до 27.9 мг/м²/сут за счет ресуспензии донных осадков. Близ южного острова Новой Земли отмечены значительно более высокие значения потока осадочного вещества, например в точке с координатами 73°01.22' с.ш., 52°53.91' в.д. (глубина моря 40 м) на горизонте 15 м он составил 314 мг/м²/сут. Осадочное вещество здесь представлено в основном агрегатами «морского снега», состоящими большей частью из диатомовых водорослей и пеллетов зоопланктона, хотя близ Новой Земли возрастает вклад минеральных частиц, которые поступают в водную толщу в результате взмучивания поверхностного слоя донных осадков придонными течениями.

Пробы осадков отбирались коробчатым дночерпателем с фотокамерой ГФК-10 и гравитационной трубкой длиной 3 и 5 м (максимальная длина колонки 480 см). По данным начальника геологического отряда Е.Е. Мусатова, вскрыт разрез верхнеплейстоцен-голоценовых отложений, которые представлены плотными темноцветными глинами или алевритами с многочисленным гравием и мелкой галькой в низах разреза. Их перекрывают голоценовые зеленовато-серые, коричневатые алевропелиты и пелиты с единичным мелким гравием, органикой, гидротроиллитом и детритом раковин в глубоководной части желобов, песками на мелководье и близ островов архипелага Земля Франца-Иосифа. Мощность голоценовых отложений колеблется от 15-20 см (вблизи островов Земли Франца-Иосифа и на бортах желоба Святой Анны) до 2-3 м (в центральной его части).

Гидроакустические исследования, впервые выполненные в столь высоких широтах с помощью гидролокатора бокового обзора (ГБО), позволили исследовать рельеф дна, закартировать следы движения ледников последнего оледенения, оценить мощность современных и голоценовых осадков и скорость осадконакопления.

Радиологические исследования в период рейса включали в себя анализ проб морской воды, донных осадков и бентоса, а также, в ряде случаев, почвы, снега и береговой растительности. Определяли поверхностную, объемную или удельную α-, β- и γ-активность.

Оказалось, что активность ¹³⁷Cs колеблется от 3.19 до 14.37 Бк/кг (с отчетливой тенденцией повышения с севера на юг), ²³²Th - от 14.6 до 32.3, ²²⁶Ra - от 11.24 до 43.48 и ⁴⁰К - от 380 до 680 Бк/кг. Концентрации всех измеренных изотопов находятся в пределах фоновых.

Гидробиологические работы включали в себя сбор данных, обеспечивающих создание геоэкологических карт. Количество видов макробентоса (животных размером более 1 мм, обитающих на дне моря) в районе исследований (по данным начальника биологического отряда В.Б. Погребова) варьировало от 4 до 25 видов в пробе, повышаясь при приближении к берегам Новой Земли, Земли Франца-Иосифа и о-ву Визе, а также на восточном склоне желоба Святой Анны. Значение общей биомассы макробентоса в среднем по акватории составило 53.5 г/м². На западном склоне желоба биомасса оказалась наименьшей, но с приближением к берегам перечисленных островов, а также вокруг о-ва Ушакова увеличивалась. На этих неглубоких участках шельфа, как и вдоль восточного склона желоба, увеличение суммарной биомассы связано с повышением общей биопродуктивности поверхностных вод.

Исходя из принципа доминирования видов (по биомассе), на исследованной акватории выделено 20 биоценозов. Большую ее часть занимают сообщества фораминиферы Hormosina globulifera (шесть станций) и офиуры Ophiopleura borealis (восемь), на четырех станциях преобладали цериантарии Cerianthus tioydi. Самым богатым видами оказался биоценоз двустворчатого моллюска Macoma calcarea на мелководье у о-ва Визе.

Донное население почти на половине станций представлено подвижными детритофагами - животными, которые питаются отмершими организмами. На меньшем числе станций преобладали неподвижные сестонофаги (животные, питающиеся взвесью), и лишь на двух станциях большую часть донного населения составляли грунтоеды. Сообщества подвижных сестонофагов и плотоядных обнаружены только на одной станции.

Рейс был завершен в Петербурге 26 октября 1994 г. Впервые в столь высоких широтах российской Арктики выполнены комплексные научно-исследовательские работы на одном из ключевых участков транзита материала в Ледовитый океан. Мы надеемся, что после детальных лабораторных и аналитических работ станут яснее некоторые вопросы современной геологической и биологической жизни океана.

1. Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. М., 1978.

2. Лисицын А.П. Процессы терригенной седиментации в морях и океанах. М., 1991.

Ссылка на статью:

Иванов Г.И., Шевченко В.П., Нещеретов А.В. Рейс в желоб Святой Анны // Природа. 1995. № 10. С. 56-61.