Авторы показали, что течения донной воды из Антарктики тысячелетиями формировали в долине разлома каналы и намывали осадочные валы. Это наблюдение поможет понять, каким был океан сотни тысяч и миллионы лет назад и как циркулировали его воды, а также прогнозировать изменения, которые могут произойти в будущем. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Reports.
Центральная Атлантика крайне интересна для геологов. Движение литосферных плит породило здесь сложную сеть разломов, исследование которых позволяет лучше понять процессы не только внутри нашей планеты, но и на ее поверхности. Такие разломы служат транспортными артериями для распространения Антарктической донной воды — важной части глобального механизма циркуляции вод в Атлантическом океане. Огромный поток воды из Антарктиды сжимается бортами разломов до ширины всего в несколько километров. Эти «бутылочные горлышки океана» удобны, чтобы исследовать, как перемещаются потоки донной воды в Атлантике сейчас и как они двигались раньше.
Например, разлом Вима, протянувшийся от Карибского бассейна почти до берегов Сьерра-Леоне в Африке, — это главный транспортный путь для Антарктической донной воды на ее пути из западной в восточную Атлантику. Каждую секунду через него прокачивается больше воды, чем все реки мира поставляют в океан за то же время. Ранее считалось, что в разломе Вима последние два с половиной миллиона лет осадочными процессами управляли мощные, похожие внешне на лавины, потоки взвеси со склона Южной Америки. Под действием силы тяжести они переносили вдоль океанского дна огромный объем взвешенных частиц глины, песка и остатков наземной растительности на расстояние более тысячи километров к северу от устья Амазонки.
Ученые из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва), Государственного океанографического института имени Зубова (Москва) и Института морских наук (Италия) исследовали строение разлома Вима, чтобы узнать природу отложений на его дне: созданы ли они лавинообразными потоками взвеси со склона Южной Америки или древним океаническим течением из Антарктики. Для этого авторы использовали сейсмоакустический профилограф — прибор, встроенный в дно научного судна, который испускает акустический сигнал и воспринимает его отражение от разных слоев отложений, покрывающих океанское дно. Так исследователи смогли обнаружить в долине разлома серию осадочных валов (дрифтов) и контуритовых каналов, сформировавшихся под действием течений из Антарктики. Контуриты — это донные осадки, отложенные течениями. Они складываются в геологические тела, по форме похожие на барханы в пустыне, — контуритовые дрифты. Обнаружение контуритовой системы на дне разлома Вима меняет современные представления об осадконакоплении в этом районе и показывает, что вклад в этот процесс океанических вод из Антарктики был сильно недооценен.
Чтобы понять, как сформировалась обнаруженная система, авторы исследовали скорости и направления придонных течений в разломе Вима. Для этого ученые провели численное моделирование и заверили его результаты данными прямых измерений. С борта научно-исследовательского судна на тросе от поверхности до самого дна опускались акустические измерители скорости течений. В настоящий момент точный возраст системы оценить сложно, это задача для будущих работ. Однако полученные результаты позволяют предположить, что система сформировалась в плейстоцене (2,5 миллиона — 11,7 тысяч лет назад).
«Наша работа позволяет пересмотреть представления о том, как накапливаются осадки на океанском дне в долине разлома Вима. Мы показали, что придонные течения из Антарктики играли здесь не меньшую, а может, и большую роль в осадконакоплении, чем мутьевые потоки со склона Южной Америки. Хотя это исследование направлено в прошлое, оно дает возможность лучше понять процессы, происходящие в океане в настоящем, а также делать прогнозы на будущее. В дальнейшем мы планируем изучить колонки (керны) донных осадков, отобранные на обнаруженных дрифтах. Это позволит более точно оценить возраст контуритовой системы и получить информацию о том, как в ответ на изменения климата менялись свойства и скорость движения Антарктической донной воды в этом районе в плейстоцене», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Борисов, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории палеоокеанологии ИО РАН.