Рис. 7. Профили рельефа морского дна: синий – профили, полученные в ходе натурного эксперимента, красный – из геоакустической модели.

Аналогичная проверка была проведена в другом регионе Баренцева моря, где разность измеренного рельефа и полученного по цифровой модели по 18 профилям составило около 3% (рис.8).

Рис.8. Сравнение модели рельефа с натурными данными в другом районе Баренцева моря (условные обозначения те же)

Сравнение данных профилирования морского дна при проведении натурного эксперимента с аналогичными профилями, построенными по модели рельефа, свидетельствует о хорошем соответствии его строения.

Глава 8. РЕЛЬЕФ КАК ОСНОВА ГЕОАКУСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МОРСКОГО ДНА (на примере южной части Баренцева моря).

Геоакустическая модель описывает распределение в пространстве акустических параметров морского дна. Геологический подход на основе морфологического, литологического и структурного анализа – наиболее рациональный путь получения информации для обширных акваторий при геоакустическом моделировании. Для описания акустических свойств дна, необходимых для решения прикладных задач гидроакустики, по трассе распространения звука необходимо знать:

Генеральный рельеф и свойства, как минимум, мезорельефа

Строение осадочной толщи и ее акустические свойства.

Генезис рельефа определяется по классификации форм рельефа шельфа арктических морей (Глава 4). Определение происхождения рельефа имеет принципиальное значение, так как без понимания генетических особенностей картографируемых форм невозможно их объективное и обоснованное изображение. Кроме этого, карты, отражающие глубинное строение морского дна (карты изопахит) и карта поверхностных осадков были построены по рельефу. Таким образом, учитывалась генетическая связь современного облика морского дна с предыдущими этапами развития.

В распределении поверхностных отложений наблюдается отчетливая связь между различными типами осадков и рельефом дна. Поэтому картирование поверхностных осадков проводилось по карте рельефа. Для выделения типов отложений была использована классификация Института океанологии РАН, разработанная А.П.Лисицыным, П.Л.Безруковым и В.П.Петелиным. Геоакустические параметры, измеренные по образцам осадков, связывались с типом осадка. Такой подход позволил экстраполировать полученные данные на большие площади дна Баренцева моря. Однако, в Баренцевом море преобладает смешанный тип осадков и в дальнейшем данная классификация потребует существенных уточнений и проведения акустических исследований в натурных условиях.

Для создания карт поверхностных осадков применялась похожая методика, что и при создании цифровой модели рельефа.

Наиболее распространенными на дне Баренцева моря являются глинистые осадки с преобладанием фракцией <0,01мм. Эти осадки широко развиты в центральной части моря и во всех относительно глубоководных котловинах. Пески с небольшой примесью более мелких алевритово-глинистых фракций образуют полосу отложений, начинающуюся от Кольского берега, огибающую п-ов Канин и о-в Колгуев, протянувшуюся к востоку вплоть до острова Вайгач. Кроме того, песчаные отложения покрывают плоские вершины Канинской и Гусиной банок (рис. 9).

Рис. 9. Поверхностные осадки южной части Баренцева моря

При моделировании глубинного строения необходимо учитывать современную поверхность рельефа. Это связано с тем, что в результате длительного унаследованного развития осадочные толщи, как правило, за редким исключением, облекали исходные поверхности.

Методика создания цифровых моделей глубинного строения дна сводятся к тому, что на выходе образуется однородная информация, связанная друг с другом посредством географической привязки. Это позволяет, во-первых, легко добавлять новые тематические слои, а во-вторых, при изменении параметров (тем), можно легко менять другие, взаимосвязанные параметры.

Изменчивость голоценового слоя отложений очень велика (рис.10).

Рис. 10. Мощность голоценовых осадков в южной части Баренцева моря (составлена с учетом рельефа)

Аномально большие мощности голоценовых осадков обнаружены в южной части Печорского моря. Увеличение мощности приурочено к депрессиям и подводному продолжению береговых аккумулятивных форм. Граница голоцена и плейстоцена в Баренцевом море установлена достаточно надежно.

Аналогичным способом (при наличии данных) можно построить поверхность залегания более древних слоев (рис.11).

Рис. 11. Мощность четвертичных отложений (составлена по рельефу, изопахиты указаны красным цветом)

Заключение

Создание общей концепции формирования и развития рельефа шельфа арктических морей является важной научной проблемой для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач.

Исследования позволили установить следующие основные положения.

1. Современный рельеф шельфа арктических морей образован в результате чередований ледниковых и межледниковых природных обстановок и сопутствующим им колебаний уровня Мирового океана, которые привели к формированию на структурах дочетвертичного фундамента морфогенетических комплексов ледникового, ледниково-морского, морского и субаэрального происхождения. Это положение подтверждено данными многолетних исследований в многочисленных научных экспедициях в Баренцевом, Карском, Восточно-Сибирском, Чукотском морях и море Лаптевых.

Рельеф шельфа формируется в результате непрерывного, исторически обусловленного развития природных экзогенных, антропогенных и эндогенных процессов. Эндогенные факторы (структуры), предопределяют распространение наиболее крупных его элементов: впадин, возвышенностей, желобов, иногда отдельных форм рельефа, связанных с выходами на поверхность морского дна выступов коренных пород в виде гряд. Экзогенные факторы создают, в основном, аккумулятивные формы рельефа, которые и определяют современный облик шельфа.

В целом, шельф российского сектора Арктики расположен в пределах континентальной окраины атлантического типа, где геологические структуры испытывали и продолжают испытывать как горизонтальные, так и вертикальные тектонические движения. Континентальная окраина севера Евразии является природной морфогенетической геосистемой, где образование структурного плана происходило под влиянием эндогенных факторов. Рельеф шельфа каждого из арктических морей России имеет собственную специфику, связанную как с современными процессами, так и с историей развития.

2. Среди ведущих рельефообразующих факторов и процессов следует выделять активные, непосредственно принимающие участие в формировании рельефа того или иного участка, и пассивные, которые как бы предопределяют проявление активных и направляют общий ход их развития. На этом принципе создана новая морфогенетическая классификация форм и типов рельефа арктического шельфа, учитывающая сложное взаимодействие различных процессов, определяющих происхождение и морфологическую выраженность тех или иных форм рельефа. Эта классификация предназначена специально для шельфов Арктики и отражает характер специфических природных процессов, присущих именно для высоких широт.

В разработанной классификации определяются доминирующие природные процессы, в результате влияния которых происходило и происходит формирование и изменение рельефа и на основе морфогенетического подхода и анализа охарактеризован основной комплекс эндогенных (структурных) и экзогенных (скульптурных) форм рельефа, с учетом их специфических особенностей формирования и развития в полярной зоне. Используя данный подход, можно определить тренд (или направленность) изменения морфологии рельефа в будущем.

Существенным преимуществом является то, что использование данной классификации возможно при картографировании в разном масштабе. При разработке классификации учтена возможность интегрирования данных в геоинформационную систему (ГИС).

3. Разработаны принципы создания цифровых модели рельефа арктических морей, которые могут служить основой для проведения разнообразных прикладных исследований.

Цифровые модели открывают огромные возможности и позволяют построение цифровых карт любого масштаба (без потери первоначальной нагрузки и информативности), а также различных 3-х мерных изображений и анимации, проводить совмещение с другими данными и их интеграцию, выполнять сравнительный математический анализ и т.д. Особое значение цифровая модель рельефа имеет для геоакустических исследований, где систематизация и анализ имеющихся в настоящее время данных о рельефе имеет решающее значение.

4. Разработана общая концепция формирования рельефа шельфа арктических морей, которая необходима для решения широкого комплекса задач, включая создание единого информационного поля океанографических и гидрографических данных, повышение эффективности системы навигационно-гидрографического обеспечения морской деятельности, создание комплексной системы безопасности и решения других задач морской деятельности России. Концепция формирования рельефа дна арктических морей РФ является основой для оперативной океанологии и совершенствования систем геоакустического мониторинга. Исследование рельефа должно являться приоритетным направлением национальной морской политики Российской Федерации и морской доктрины, которые должны предусматривать поддержание и развитие глобальных информационных систем и служить основой для принятия решения в области морской деятельности на всех уровнях.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ (в скобках указаны соавторы)

Геоморфология дна западной части Восточно-Сибирского моря // Океанология, 1984. Т. 24, вып. 6. С. 948(952.

Подводные аккумулятивные формы рельефа на шельфе Восточно-Сибирского моря // В сб. «Геология и геоморфология шельфа и материковых склонов» М., Наука, 1985, С.96-101.

Литологические аномалии на арктическом морском мелководье // В сб. «Геология и геоморфология шельфа и материковых склонов», М., Наука, 1985. С.184-194 (Калиненко В.В.).

Формирование рельефа и распределение осадков на шельфе восточного сектора Советской Арктики // Автореферат на соискание уч.степени канд. геогр. наук, М., 1985. С.25

Основные черты развития шельфа Чукотского и Восточно-Сибирского морей в позднеплейстоцен-голоценовое время // Геоморфология, №3. 1989, С.85-90.

Строение и развитие Западно-Новоземельских бухт, в связи с проблемой поздневалдайского оледенения // В сб. «Современные процессы осадконакопления на шельфах Мирового океана», М.: Наука, 1990. С. 94(103 (Дунаев Н.Н., Ионин А. и др.).

Математические методы обработки первичного геоморфологического материала // "Океанология", вып.32, №2, 1993, С.304-308 (Кравченко А.А.).