Актуальность исследований



бет5/5
Дата14.03.2019
өлшемі1 Mb.
түріАвтореферат
1   2   3   4   5

6.4.3. Результаты изучения взвешенного вещества и вертикального потока вещества

При сравнении процессов в губах выявляются и сходство и различия. Рассмотрим сходство:



  1. Во всех губах ВОВ не участвует в осадконакоплении, оно, вероятно, утилизируется в процессе осаждения. В губе Чупа осаждается 1.4±0.3%, в губе Ярнышной – 4.4±1.1%, в губе Дальнезеленецкая – 0.9±0.1%

  2. Во всех губах доля осаждающегося ВВ не превышает 25% от запаса вещества. В среднем в губе Чупа осаждается 7.0±1.0%, в губе Ярнышной – 7.5±1.2%, в губе Дальнезеленецкая – 2.8±0.3%. В губе Чупа и губе Ярнышная сопоставимы не только средние значения, но и диапазоны изменения.

  3. В губах, где вода движется под действием силы Кориолиса в направлении открытого моря, наблюдается максимальный транзит вещества, а там, где эта сила направлена вглубь губ, фиксируется увеличение доли осаждаемого вещества.

Различие:

  1. Во внутренних областях губ – в губе Чупа фиксируется максимальная доля отлагаемого вещества от его запаса, в губе Ярнышной – минимальная доля.

  2. Во внешних областях губ – в губе Чупа доля отлагаемого вещества от его запаса минимальная, в губе Ярнышной может отлагаться до 18% от запаса вещества.

  3. Депоцентр аккумуляции в губе Чупа – внутренний район, в губе Ярнышной – наиболее глубоководная часть.

По акваториям губ в целом более 90% вещества (более 60% литогенного вещества), находящегося во взвешенном состоянии, не участвует в вертикальном потоке, но выносится ли оно из залива?

Расчет латерального потока ВВ под действием приливоотливных течений позволяет оценить количество ВВ, перемещающегося вглубь заливов в прилив и в сторону открытой акватории моря в отлив. В губе Ярнышная за полный приливоотливный цикл (12 часов), в сторону открытой акватории моря перемещается 9-10% ВВ. В губе Чупа за полный приливоотливный цикл (12 часов), в сторону открытой акватории моря перемещается 2-13% ВВ.

Тогда можно с уверенностью предположить, что в настоящее время в губах Ярнышная и Чупа литогенное вещество выносится в открытую акваторию моря. Несмотря на это, в заливах Мурманского побережья в год аккумулируется до 6.5 млн. тонн осадочного вещества, что значительно больше, чем суммарный вынос осадочного вещества водотоками побережья.

6.5. Физические свойства осаждаемого вещества

Плотность взвешенных частиц в in situ трудноопределимая величина, из-за методических ограничений, поэтому это свойство взвеси малоизученно. Опубликованные данные свидетельствуют о небольшом диапазоне изменения (1.03-1.33 г/см3) удельного веса суспензионных частиц (Eppley et al., 1967; Hobson, 1967; Zeitzschel, 1970; Витюк, 1983 и др.). Средняя удельная плотность осаждающегося вещества в заливах Мурманского побережья – 1.12±0.01 г/см3, в губе Чупа – 1.09±0.01 г/см3 (Герасимова, Митяев, 2015). Максимально высокая плотность во всех губах фиксируется в зимний период года.

Из осаждающегося вещества формируется первичный слой (протослой) донных отложений. По физическим свойствам «первичный» слой отложений представляет собой мягкую, сильно обводненную суспензию, в которой плотность скелета не превышает 2.15 г/см3. В заливах Мурманского побережья средняя удельная (1.91±0.04 г/см3) и объемная плотность (1.38±0.03 г/см3) отложений выше, чем в губе Чупа (1.84±0.02 и 1.23±0.02 г/см3 соответственно), что свидетельствует о том, что в заливах Мурманского побережья в «первичном» слое содержится больше минеральных частиц (Герасимова, Митяев, 2015).

Для губ Мурманского побережья в осенний период года характерно формирование донных отложений по свойствам резко отличающиеся от отложений, формируемые в другие сезоны года (объемная плотность <1.10 г/см3). Подобные отложения формируются в губе Чупа в летний сезон (объемная плотность <1.20 г/см3).



6.6. Состав детрита и литогенного осадочного вещества

Всегда основную массу и объем вещества из седиментационных ловушек составляет хлопьевидный и спутано-волокнистый детрит размером менее 50 мкм.

Состав детрита во всех без исключения пробах на 60-70% представлен неопределимыми частичками коричневого, коричневато-серого, иногда черного цвета размером менее 1 мкм. В составе хлопьевидного вещества присутствуют угловатые минералы размером около 10 мкм, среди которых преобладают слюды, нередко встречаются кварц, амфиболы и плагиоклазы.

Основная масса литогенного материала во всех пробах представлена частицами размером менее 100 мкм. Среди кластической части резко доминируют зерна кварца разной степени окатанности. Постоянно присутствуют зерна плагиоклаза, калиевого полевого шпата, листочки биотита. Встречаются амфиболы, черные рудные минералы, обломки вулканического стекла и горных пород, а так же лимонитовые стяжения и корочки. Средний размер минеральных зерен 60-70 мкм, преобладают угловатые обломки.



6.7. Вертикальный поток органического вещества

Важнейшей составляющей вертикального потока вещества является органическое вещество (ОВ). Вертикальный поток ОВ в губах Ярнышная и Дальнезеленецкая в среднем составляет 153±21 мг·м-2·сут-1. Максимальные значения потока Сорг фиксируются в летний сезон. Наиболее часто значения потока ОВ меняются в интервале 20-170 мг·м-2·сут-1, вероятность – 0.629.

Доля ОВ в составе осаждающегося материала в среднем составляет 16.5±2%. С июля по ноябрь доля ОВ в вертикальном потоке постоянно уменьшается, зимой фиксируется минимальная доля ОВ (менее 2%).

В целом доля ОВ в вертикальном потоке в губе Ярнышная (14.3±2.9%), в губе Дальнезеленецкой (17.3±2.4%), а абсолютные значения различаются более чем в два раза (232±49 мг·м-2·сут-1 в губе Ярнышная и 111±19 мг·м-2·сут-1 в губе Дальнезеленецкая).

В губе Дальнезеленецкой в разных районах изменение значений потока и доли ОВ в общем потоке не выходят за пределы доверительных интервалов. В губе Ярнышной фиксируются значительные изменения как абсолютных значений (в 2-5 раз), так и доли ОВ в общем потоке (1.5-2.5 раза). В обеих губах там, где абсолютные значения потока ОВ минимальные, фиксируется максимальная доля ОВ в общем потоке. Во многом это связано с глубиной моря, как уже отмечалось, чем больше глубина моря, тем больше запас вещества (ОВ не является исключением), но увеличивается и время осаждения вещества на дно, а, следовательно, увеличивается время утилизации (или деструкции) ОВ. Ранговый коэффициент корреляции между глубиной моря и долей ОВ в вертикальном потоке -0.84 (n=9, ρ=0.99).

Подводя итог изучения вертикального потока ОВ отметим главное:



  1. среднегодовые – 153±21 мг·м-2·сут-1 (n=55),

  2. средние зимне-весенние – 89±37 мг·м-2·сут-1 (n=10),

  3. среднелетние – 168±24 мг·м-2·сут-1 (n=33),

  4. среднеосенние – 82±36 мг·м-2·сут-1 (n=12),

  5. в зимне-весенний период года более 98% вещества, участвующего в вертикальном потоке, представлено литогенным веществом, в летне-осенний период доля ОВ в вертикальном потоке достигает 25%,

  6. доля ОВ в вертикальном потоке увеличивается при уменьшении глубины моря.

6.7.1. Состав органического вещества, участвующего в вертикальном потоке

В составе ОВ доминируют пеллеты зоопланктона и крупные остатки погибших организмов фито- и зоопланктона. Встречаются обломки раковин моллюсков и фораминифер, обломки игл морских ежей, обломки и обрывки агглютинированных и хитиновых трубок полихет, обрывки нитевидных макрофитов и фрагменты колоний гидроидов, икринки бентоса и ихтиофауны, линные шкурки бентосных и планктонных организмов. Также встречаются пеллеты зоопланктона овальной и, рисовидной формы, светло коричневого и серого цвета, их размер не превышает 200 мкм.

В сообществе фитопланктона преобладают колониальные формы диатомовых водорослей. Постоянно доминируют пеннатные диатомовые водоросли, которые составляли 39-75% всего планктонного сообщества, содержание центрических диатомовых водорослей составляет 15-55%. В небольших количествах встречаются динофлагелляты, и другие виды водорослей.

Постоянно в МСЛ обнаруживаются погибшие организмы бентоса и ихтиофауны, не участвующие в вертикальном потоке вещества.



6.8. Осадконакопление в озерных котловинах

Средние скорости осадконакопления (по радиоуглеродным датировкам) в озерных котловинах Карельского и Кандалакшского побережий в голоцене изменяются от 5 до 47 см в тыс. лет (менее 0.5 мм/год). На Мурманском побережье в озерах тундровой зоны скорость озерного осадконакопления 11-25 см в тыс. лет. Более высокие скорости современного озерного осадконакопления выявлены Д.А. Суббето с соавторами (2012). Несмотря на то, что такие скорости осадконакопления значительно ниже (до порядка), чем в заливах Мурманского побережья, это важный геологический процесс.



6.8.1. Вертикальный поток вещества в оз. Кривое, Карельское побережье

Данные по вертикальному потоку осадочного вещества имеются только для тектонической котловины озера Кривое, которое по гидрохимическим показателям и биологическим процессам схоже с озерами тундровых ландшафтов Мурманского побережья (Биологическая …, 1975). Поэтому в своих оценках автор опирается на данные полученные в этой озерной котловине.

Вертикальный поток в озере в среднем составлял 47±5 мг·м-2·сут-1. Минимальные значения потока вещества фиксируются в зимне-весенний период года в среднем 22±5 мг·м-2·сут-1, летом максимальные – 62±8 мг·м-2·сут-1. Осенью значения потока вещества в среднем составляют 41±8 мг·м-2·сут-1. Таким образом, с начала июня до конца октября происходит постепенное уменьшение значений потока вещества. В зимний период значения вертикального потока вещества резко уменьшаются. Доля органического вещества от общего потока в среднем составляет 41% (в зимне-весенний период >30%, в летне-осенний период >45%).

В составе вещества доминирует тонкий хлопьевидный детрит серого, зеленовато-серого и коричневато-серого цвета. Размер частиц изменяется от 5 до 70 мкм при резком преобладание частиц в 10-20 мкм. В составе детрита хорошо различимы слюдистые минералы, постоянно присутствуют зерна кварца и полевых шпатов. Среди биогенного материала всегда присутствуют пеллеты зоопланктона овальной и неправильной формы. От общего количества детрита пеллеты составляют 10-15%, минералы 5-7%.

По годовому циклу потока вещества оценина скорость осадконакопления в центральной части озерной котловины в 1.06±0.13 мм/год. Минимальная скорость осадконакопления фиксируется в подледных условиях – 0.2-0.3 мм. Опираясь на годовой цикл вертикального потока вещества, проведен расчет возможного объема вещества аккумулирующегося в озерных котловинах Мурманском побережья в – 0.8-1.0 тыс. тонн в год, что менее 3% от объема вещества мобилизуемого на побережье. Таким образом, озерные котловины являются областями транзита осадочного вещества в конечный бассейн седиментации.

Заключение

Мурманское побережье – открытая природная система, располагающаяся на стыке двух крупных иерархических комплексов земли. Географическое положение Мурманского побережья предопределяет развитие в его пределах полярного климата, который, испытывая влияние незамерзающего моря, существенно смягчается, тем самым активизируя ряд экзогенных геологических процессов. На интенсивность современных эндогенных и экзогенных геологических процессов несомненное влияние оказал тот факт, что в недавнем прошлом Мурманское побережье служило ложем ледникового щита, предопределившего постледниковую историю развития территории.

В работе обобщены данные по ландшафтно-геоморфологическому и геолого-тектоническому строению Мурманского побережья, приведены данные по эрозионной деятельности водотоков, абразии берегов и аккумуляции вещества в заливах побережья.

В ходе морфоструктурного исследования побережья подтверждено глыбово-блоковое строение региона. Показано снижение скорости поднятия побережья, начиная с позднеголоценового времени. По результатам исследований предполагается, что гляциоизостатические движения завершились в атлантическую стадию голоцена. В настоящее время наблюдается стабилизация тектонического поднятия побережья.

Выявлено, что малые водотоки нельзя не учитывать при балансных оценках поставки осадочного вещества в бассейны седиментации. На большом фактическом материале показано, что основная масса ВВ в заливах не участвует в осадконакоплении, проведены расчеты дающие основания предполагать вынос основной массы ВВ в открытую акваторию моря.

Выявлены гидро- и литодинамические закономерности водотоков Мурманского побережья, ранее недостаточно полно описанные в литературе, проведены оценки модуля твердого стока и скорости эрозии водоразделов. Несмотря на, казалось бы, неразрывную связь питания водотоков с атмосферными осадками, функциональной связи годового стока в водотоках и количества атмосферных осадков нет. Выявлена прямая корреляционная связь дебита водотоков с концентрацией ВВ. Такое поведение ВВ в водотоках Мурманского побережья резко отличает их от поведения ВВ в аналогичных по масштабу водотоках Карельского берега. В целом наблюдается цикличность в изменении концентрации и выноса ВВ с Мурманского побережья.



Рис. 16. Изменение интенсивности современных экзогенных процессов.

Выявлено, что скорость абразии крупнообломочного материала в литоральной зоне Мурманского побережья значительно выше, чем скорость абразии на Карельском побережье в аналогичных литоральных условиях. Во многом это связано с зимним периодом года – на Белом море формируется ледяной покров, а Баренцево море не замерзает. В целом, скорость разрушения крупнообломочного материала на верхнем и среднем литоральных горизонтах идет в направлении уменьшения скорости разрушения со временем, но фиксируются периоды активизации абразии, с интервалом 3-6 лет.

Все экзогенные геологические процессы, происходящие на Мурманском побережье, не носят однонаправленный характер, а протекают циклично. С 1997 г. по 2014 г. можно выделить два цикла изменения интенсивности экзогенных геологических процессов (рис 16). Первый цикл (1997-2004 гг.) – малая (относительно) интенсивность денудации и небольшое (относительно) количество вещества, аккумулируемое в заливах. Второй цикл (2005-2014 гг.) – усиление денудационной активности и увеличение объема аккумулируемого в заливах вещества. Изменения интенсивности экзогенных процессов в первую очередь связаны с изменениями климатических показателей, но не последнюю роль в изменении интенсивности экзогенных процессов сыграли сейсмические события на прилегающем шельфе. В период смены интенсивности экзогенных процессов (2003-2005 гг.) зафиксированы: максимальная среднегодовая скорость ветра, максимальное количество атмосферных осадков, а количество сейсмических событий значительно превысило годовую норму.

Несомненно что только суммарный эффект климатических и тектонических факторов определяет направленность и интенсивность экзогенных геологических процессов и выделить один доминирующий фактор нельзя.

Выводы

Мурманский гранит-мигматитовый пояс по геолого-геоморфологическим и морфоструктурным особенностям следует разделять на две части: Западный и Восточный Мурман. В свою очередь, Восточный Мурман по ландшафтно-геоморфологическим неоднородностям делится на три части (западную, центральную и восточную).

В результате снятия ледниковой нагрузки произошла активизация поднятия Феноскандии гляциоизостатической природы. На Мурманском гранит-мигматитовом поясе изостатическая компенсация была достигнута к середине голоцена. Начиная с атлантической стадии голоцена, на Мурманском побережье происходят тектонические движения, не связанные с оледенением. Высокие средние скорости поднятия в конце позднего плейстоцена – начале голоцена вызваны суммированием гляциоизостатических и собственно тектонических движений. Среднюю интегральную скорость поднятия за последние 13 тыс. лет всего Мурманского гранит-мигматитового пояса можно оценить в 13-15 мм/год. Средняя скорость гляциоизостатических движений 23-28 мм/год, собственно тектонических 7-8 мм/год, за последние 4 тыс. лет мене 6 мм/год; в настоящее время тектонический режим стабилизируется. Таким образом, поднятие побережья было импульсным, эпохи активизации тектонического режима сменялись стадиями тектонического покоя. Суммарные амплитуды поднятия Мурманского побережья за послеледниковое время оцениваются в 80-200 м.

Водотоки Мурманского побережья по мутности относятся к ультрачистым. Суммарный твердый сток ВВ с побережья оценивается в 40-70 тыс. тонн в год, суммарный вынос осадочного вещества в 1.0-1.3 млн. т год-1. Таким образом, Мурманское побережье характеризуется низким модулем твердого стока (<2 т·км-2·год-1) и низкой скоростью эрозии водоразделов (<1.5 мкм/год), что предопределено геолого-геоморфологическим строением и географическим положением региона, и не зависит от изменения среднегодовых климатических показателей на побережье.

Высокоширотные берега сбросово-глыбового расчленения Балтийского щита характеризуются низкой скоростью абразии крупнообломочного материала (<0.2 мм/год) в литоральной зоне. Скорость абразии уменьшается от верхнего к нижнему горизонту литорали. Скорость разрушения крупнообломочного материала во многом зависит от внешних факторов, но в целом на Мурманском побережье процесс идет направленно от глыб к валунам. Валунный материал разрушается импульсно и скорость этого разрушения значительно ниже, чем глыб даже очень компетентных к абразионному разрушению пород. Средняя скорость абразии на Мурманском побережье выше скорости абразии близких по составу пород в аналогичных литоральных зонах Карельского побережья. Вероятно, это связано с зимним периодом года, когда абразионное разрушение горных пород на Белом море прекращается Поступление в воды Баренцева моря абразионного материала с Мурманского побережья оценивается в 500 тыс. тонн в год.

В заливах Мурманского побережья наблюдается низкая концентрация ВВ, редко превышающая 3 мг/л. В губе Ярнышной и Дальнезеленецкой в «валовом» запасе взвеси ВОВ меньше, чем литогенного вещества, что принципиально отличает эти губы от губ Карельского побережья Белого моря. В среднем в заливах и береговой зоне Мурманского побережья постоянно в толще воды находится 2-5·102 тыс. тонн взвешенного вещества.



Губы высокоширотных берегов сбросово-глыбового расчленения Балтийского щита характеризуются высокими значениями среднегодовых показателей вертикального потока вещества (>1.5 г·м-2·сут-1), вертикальный поток ОВ в среднем на порядок ниже. В губах более 90% вещества, находящегося во взвешенном состоянии, не участвует в вертикальном потоке. В настоящее время в губах Мурманского и Карельского побережий преобладает процесс выноса осадочного вещества в открытую акваторию моря, где оно, вероятно, рассеивается в толще воды.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Митяев М.В. Геологическая среда и особенности ее строения // Кольский залив: океанография, биология, экосистемы и поллютанты. Апатиты, 1997. С.28-36.

  2. Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Намятов А.А., Кукина Н.А., Митяев М.В. Особенности аккумуляции 137Cs различными типами донных отложений прибрежных вод Баренцева и Карских морей // Литология и полезные ископаемые, 1998. №3. С. 540-543.

  3. Митяев М.В. Кольский полуостров (Мурманский берег) // Процессы седиментации на гляциальных шельфах. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2000. С. 10-33.

  4. Митяев М.В., Герасимова М.В. Геолого-геоморфологические особенности Восточного Мурмана // Ихтиофауна малых рек и озер Восточного Мурмана (биология, экология, биоресурсы). Апатиты, Изд. КНЦ РАН, 2005. С. 7-36.

  5. Митяев М.В., Герасимова М.В., Дружков Н.В. Перенос взвешенного вещества в водотоках Мурманского побережья // Водные ресурсы, 2005. Т.32, №3. С. 301-306.

  6. Митяев М.В., Герасимова М.В., Дружкова Е.И., Марасаева Е.Ф. Поток осадочного вещества в губе Дальнезеленецкой, Мурманское побережье Баренцева моря (август 2003 г., июль-октябрь 2004 г.) // Арктика и Антарктика. 2007. Вып. 5(39). С. 80-85.

  7. Митяев М.В., Герасимова М.В. Скорость абразии грубообломочного материала на литорали Мурманского побережья // ДАН, 2008, т. 420, № 1. С. 120-123.

  8. Митяев М.В., С.А. Корсун, П.П. Стрелков, Г.Г. Матишов Древние береговые линии Восточного Кильдина // ДАН, 2008, т. 423, № 4. С. 546-550.

  9. Митяев М.В., Герасимова М.В. Взвешенное вещество в южном и среднем коленах залива // Кольский залив: освоение и рациональное природопользование. М.: Наука, 2009. С. 52-55.

  10. Митяев М.В., Герасимова М.В. Динамика содержания взвеси в губе Чупа Карельского побережья Белого моря в летне-осенний период // ДАН, 2010, т. 435, № 3. С. 399-402.

  11. Митяев М.В., Корсун С.А. Геолого-геоморфологическое и неотектоническое строение восточной части острова Кильдин // Геоморфология, 2010. №1. С. 77-86.

  12. Митяев М.В., Герасимова М.В. Грубообломочный материал в литоральных зонах Мурманского и Карельского побережий // Океанология, 2010, том 50, № 2, С. 277-284.

  13. Митяев М.В., Герасимова М.В. Современные экзогенные процессы. Карельский берег Кандалакшского залива Белого моря. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2010. 102 с.

  14. Митяев М.В., Герасимова М.В., Дружкова Е.И. Вертикальные потоки осадочного вещества в прибрежных районах Баренцева и Белого морей // Океанология, 2012, т. 52, № 1, с. 121–130.

  15. Бергер В.Я., Митяев М.В. Сезонные и межгодовые изменения концентрации органических веществ в сестоне Белого моря // Вопросы промысловой океанологии. Вып. 9, № 2. 2012. С. 123-124.

  16. Митяев М.В., Бергер В.Я. Сезонная изменчивость концентрации водной взвеси в губе Чупа (Белое море) // Океанология, 2014, т. 54, № 3, с. 368–377.

  17. Митяев М.В., Герасимова М.В. Геолого-геоморфологические особенности строения и современные условия седиментации архипелага Земля Франца-Иосифа / Труды Кольского научного центра РАН. Океанология. Вып. 2. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 4/2014 (23). С. 5-60.

  18. Митяев М.В. Мурманское побережье (геолого-геоморфологические и климатические особенности, современные геологические процессы). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2014. 226 с.

  19. Бергер В.Я., Митяев М.В., Сухотин А.А. Опыт использования метода мокрого сжигания для определения концентрации взвешенных органических веществ в морской воде // Океанология, 2016, т. 56, № 2. С. 328-332.

  20. Митяев М.В., Герасимова М.В., Бергер В.Я. Взвесь и вертикальные потоки осадочного вещества в заливах Мурманского берега Баренцева моря и Карельского берега Белого моря // Океанология, 2017. Т. 57, № 2. С. 339–347.

  21. Малавенда С.В., Малавенда С.С., Митяев М.В. Абразия и фитообрастание крупнообломочного материала на литорали Мурмана // Вестник МГТУ, 2017. Т. 20, № 1/2. С. 261–271.

  22. Малавенда С.В., Митяев М. В., Малавенда С.С., Герасимова М.В. Обрастание макрофитами крупнообломочного материала в зависимости от скорости абразии (Мурманское побережье) // ДАН, 2017. Т. 474, № 1. С. 99–103.

  23. Митяев М.В., Герасимова М.В. Сток воды, взвешенных веществ и интенсивность эрозии на Мурманском побережье // Изв. РАН. Сер. географ, 2017. № 5. С. 155–172.

  24. Митяев М.В. Прибор учета латерального потока осадочного вещества // Патент РФ № 173672: МПК51 G 01 N 1/10 / заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ММБИ КНЦ РАН. Заявка 2017115950, 04.05.2017; опубликован 05.09.2017. Бюллетень № 25. 8 с.


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет