Измерение водоворота: Как осадки перемещаются и откладываются во время сильных потоков в подводных каньонах

Несколько раз в год турбулентные подводные потоки песка, ила и воды проносятся по извилистому руслу каньона Монтерей. Подобно внезапным наводнениям на суше, эти так называемые «мутьевые (турбидитные) потоки» проносятся по дну каньона, оставляя после себя осадочные отложения. Новое исследование показывает, что эти события часто переносят частицы размером с песок на 50 километров вниз по каньону и оставляют частицы такого же размера на морском дне. Этот результат несколько удивителен, поскольку течения в нижней части каньона намного медленнее, чем в верхних регионах.

Работа геологов из MBARI (Исследовательского института аквариума Монтерей-Бей) и их коллег также впервые предоставила геологам количественные, повторные измерения того, как осадки перемещаются и откладываются во время сильных потоков в подводных каньонах.

С глобальной точки зрения эти подводные потоки чрезвычайно важны, перенося почти столько же осадков, сколько все реки на суше. Кроме того, за миллионы лет осадки, перенесенные по подводным каньонам, могут сжиматься и превращаться в твердую породу, которая иногда образует «резервуары» для крупных месторождений нефти и газа.

С 2015 по 2017 год исследователи MBARI провели 18-месячную программу Coordinated Canyon Experiment (CCE), которая зафиксировала множество мутьевых потоков на больших участках каньона Монтерей. CCE, вероятно, стал самым масштабным полевым экспериментом, когда-либо проводившимся в подводном каньоне. В недавней статье в журнале Frontiers in Earth Science бывший научный сотрудник MBARI Кэтрин Майер и более десятка соавторов проанализировали измерения CCE течений, переносимых осадков и отложений на морском дне.

«В этой статье представлена невероятно редкая возможность сравнить осадки, переносимые во время плотностного потока, со скоростями течения и осадочными отложениями от того же события. Связь потоков с их отложениями давно является научной проблемой, особенно в подводных каньонах», — прокомментировала Майер.

Исследователи обнаружили, что песок, остающийся на дне каньона после событий потока, был очень похож по размеру на песок, который переносился вниз по каньону во время этих событий. «Эта статья целиком о песке», — сказал ведущий ученый эксперимента Чарли Полл.

Во время эксперимента исследователи собирали осадок с помощью «осадковых ловушек», подвешенных в 10 метрах или более над морским дном. Во время мутьевых событий ловушки собирали песок, идентичный материалу, найденному прямо на дне каньона. «Это говорит о том, что песок в потоке был взмущен в окружающую воду», — сказал Полл. Одним из удивительных выводов статьи было то, что размер осадка в ловушках не коррелировал со скоростью течений, измеренных во время событий. «Мы обнаружили похожий песок на протяжении более 50 километров дна каньона, даже несмотря на то, что скорости потока были намного ниже в более глубоких частях каньона», — отметила Майер.

«Это может указывать на то, что мелкий материал обходит эту часть каньона или может переноситься выше в толще воды», — отметил Полл. «Это также показывает, что значительное количество осадка проходит через каньон, но не оседает на дно и не становится частью геологической летописи».

Представленные в статье данные могут оказаться столь же значимыми, как и выводы. «Это, безусловно, самые обширные измерения переноса осадков во время мутьевых потоков из когда-либо сделанных», — отметил Полл. «Они будут чрезвычайно полезны исследователям, пытающимся создать компьютерные модели того, что происходит во время этих событий». Майер согласилась: «Я думаю, что часть набора данных CCE, представленная в этой недавней статье, станет основополагающим набором данных».