Океанология, 2020, T. 60, № 3, стр. 429-441

ВВЕДЕНИЕ

Рассеянная форма осадочного вещества очень широко распространена в природе, но мало изучена. Эта форма дисперсного осадочного вещества существует во всех геосферах – аэрозоли в атмосфере, гидрозоли – в морской и пресной воде, криозоли – во льдах и снеге. Она существует и в местах подводных извержений – гидротермальной деятельности (дымы “черных курильщиков”), в незначительных количествах поступает из космоса (космическая пыль). Важную роль в образовании золей играют также организмы, особенно организмы-продуценты (диатомовые, кокколитофориды и др.), которые создают биогенную взвесь, и организмы-фильтраторы, которые используют эту тонкую взвесь и мелкий биогенный детрит для питания (зоопланктон и бентос) [23]. Рассеянные формы осадочного вещества на континентах связаны с процессами физического и химического выветривания горных пород и в значительной мере – с макроорганизмами и растительностью (споры и пыльца при цветении растений, микрочастицы при распаде растительного вещества). Многие важные особенности образования, переноса (транспортировки) осадочного вещества в рассеянной и растворенной его формах до настоящего времени почти не изучены. Изучали в основном только их концентраты: донные осадки океанов, морей, озер. Водная взвесь – единственный источник формирования донных осадков, главный источник пищи глубоководных организмов. Общей особенностью осадочного материала всех геосфер являются незначительные содержания в среде и размеры. Как и бактерии (биогенная часть взвеси), осадочный материал не различается невооруженным глазом. Характерны также его подвижность, очень широкое региональное и глобальное распространение, тонкость частиц (в основной части 1–100 мкм), тесная связь с условиями среды, взаимодействие по путям переноса [3, 23].

Рассеянные формы осадочного вещества – главный источник пелагических донных осадков; они обнаружены во всех геосферах и перемещаются в соответствии с динамикой среды. Принципиально новые данные о процессах осадкообразования получены прямыми методами определения вертикальных (и наклонных) потоков осадочного вещества (седиментационные ловушки, изотопные методы и др.) [21, 24]. Для седиментологии наибольший интерес представляет метод седиментационных ловушек [14, 31, 42]. Это конусы или цилиндры, в нижней части которых установлены приемные флаконы, собирающие рассеянный осадочный материал. Смена флаконов производится микропроцессором, т.е. экспозиции улавливания вещества могут устанавливаться от одних суток до месяцев, сезонов, лет. Мы ведем отбор вещества на разных глубинах обычно с экспозицией 1 месяц и сменой станций один раз в год.

Таким образом, удается получить непрерывный во времени ряд проб с месячными экспозициями (дифференциальные потоки) и годовыми экспозициями (интегральные потоки) на Белом море, в Арктике и разных природных зонах океанов. Опорные станции, снабженные не только ловушками, но и измерителями течений, прозрачномерами, самописцами, установленными на разных глубинах на вертикальном тросе с якорем, называют автоматическими глубинными седиментационными обсерваториями (АГОС) [5, 25].

Северный Ледовитый океан – океанический бассейн с сильно выраженной сезонностью осадконакопления. Такие параметры, как площадь развития морских льдов, твердый и жидкий сток рек, абразия берегов, первичная продукция, температуры поверхностной водной массы и приводного слоя атмосферы, демонстрируют ярко выраженную сезонность. Последние годы мы проводили детальные исследования по взаимодействию рассеянного и растворенного вещества на региональном и локальном уровнях в характерном водоеме арктической и субарктической зон – в Белом море. Большую часть года это море покрыто дрейфующими льдами, а придонные его воды имеют температуру –1.4°С круглый год, т.е. здесь обстановка соответствует условиям зон ледовой седиментации [2, 6, 22].

Скорости седиментации донных осадков Мирового океана меняются в широких пределах от менее 1 до 1000 мм/год и более. На континентальных окраинах Северного Ледовитого океана (СЛО) встречаются значения порядка 10 мм/год (в депоцентрах зон смешения речных и морских вод, пр. Фрама и некоторых фьордах), нередки нулевые и даже отрицательные значения в зонах донной эрозии (участки дна Белого, Баренцева, Карского и других морей) при средней скорости осадконакопления в пелагиали СЛО 0.01 мм/год [2, 36, 39].

Таким образом, океан – главный уловитель рассеянного осадочного вещества всех геосфер – внешних и внутренних, т.е. это глобальный самописец геосфер планеты (процессов, событий на континентах и в водах океанов). Взаимодействие геосфер особенно активно идет на двух батиметрических уровнях: на поверхности для внешних геосфер и в придонном слое – верхней части осадочной толщи – взаимодействие с осадочным веществом внутренних (глубинных) геосфер. К этим двум видам осадочного материала в морях и океанах добавляется еще рассеянное вещество, образующееся в море – биогенное (СаСО₃ + + SiO_2ам + С_орг) [41]. В процессе смешения осадочного вещества всех этих геосфер (его растворенных и взвешенных форм) происходит не только образование, но и преобразование этих видов осадочного вещества, их неоднократное взаимодействие, смешение по мере осаждения, так что в донные осадки попадает осадочный материал, прошедший эти превращения на пути от поверхности до дна океана [24]. Все эти превращения удается изучать в пробах взвеси от поверхности до дна, а затем в донных осадках.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В рамках программы ИО РАН “Система Белого моря” впервые в Белом море в течение 15 лет проводили непрерывные прямые исследования осадочных процессов не только в донных осадках, но и в толще вод посредством мембранной ультрафильтрации взвеси, а также с помощью глубинных автоматических седиментационных обсерваторий (АГОС) с ежемесячным прямым количественным определением вертикальных потоков и непрерывным отбором вещества с разных глубин круглый год. Это позволяет получить прямые данные о количественной концентрации (мг/л), скорости осаждения (мм/год) и вертикальных потоках (мг/м²/сут), т.е. абсолютных массах рассеянного осадочного вещества в придонном слое вод и верхнем слое донных осадков, его изменений в ходе осаждения от поверхности до дна, причем непрерывно во времени (15 лет наблюдений) [25, 26].

Метод седиментологических обсерваторий мы совмещаем обычно с непрерывными спутниковыми наблюдениями для поверхностного слоя вод, рейсовыми океанологическими и геологическими исследованиями донных осадков (пробы из мультикорера) на станциях (рис. 1). Такие исследования методом АГОС с непрерывным изучением рассеянного вещества в толще вод Белого моря (0–300 м) в сопоставлении с донными осадками удалось выполнить в 2000–2014 гг. на мегаполигоне Белое море (рис. 1).

Рис. 1.

Положение автоматических глубоководных седиментационных обсерваторий (АГОС) с седиментационными ловушками и измерителями течений с параллельным изучением взвеси и поверхностного слоя донных осадков – (1); оценка скорости седиментации по верхнему слою донных осадков (метод радиохронологии ¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb) – (2).

Другой независимый метод количественного изучения осадочного вещества в толще вод (концентрация, мг/л) – метод мембранной ультрафильтрации (выделение частиц крупнее 0.45 мкм). Этот метод дает картину распределения вещества только для момента работ на станции (одномоментный). Обычно дискретный отбор проб батометрами предваряют непрерывным вертикальным зондированием прозрачности и других параметров, что открывает возможность отбора проб не формально (по горизонтам), а в наиболее важных местах. Для самого верхнего слоя (0–5 м) используют также спутниковые данные (MODIS-Aqua сканер) для всего времени работ спутников, т.е. круглогодичные [18, 19].

Таким образом, сочетание спутниковых наблюдений с верификацией и контролем прямыми дискретными определениями содержания взвешенного вещества на станциях позволяет получить картину распределения взвеси (мг/л) для всего поверхностного слоя на момент экспедиционных исследований и распространить это для взвешенного осадочного вещества и его биологической части (по хлорофиллу) уже по спутниковым данным на большую часть года.

Осаждающийся осадочный материал состоит в основном из биогенных и литогенных компонентов. Биогенные компоненты представлены органическим веществом (ОВ), карбонатным материалом, биогенным опалом; литогенные – обломочными и глинистыми минералами, реже вулконогенными пеплами. Индикаторы этих компонентов для ОВ – С_орг (С_орг · 2 = ОВ) [7], для кремнистых панцирей – SiO_{2 ам}, для карбонатных – СаСО₃, для литогенного материала – Al, Si_вал [29, 30]. Скорости современного осадконакопления в Белом море в верхнем слое осадков (0–20 см) определяли с помощью радионуклидного анализа (¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb) [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В нашей работе описан новый подход к пониманию современных процессов седиментации в морях и океанах с использованием разработанного в ИО РАН метода АГОС. Этот метод позволяет изучать рассеянное осадочное вещество не только в обычных для океанологии трех измерениях (широта, долгота, глубина), но и во времени (от месяцев и сезонов до десятков лет), в том числе при переходе осадочного вещества из рассеянной (взвесь) в концентрированную форму (донные осадки) с резким изменением реологии.

Сезонная изменчивость месячных значений потоков осадочного вещества и среднемесячных значений концентрации взвеси. После весеннего таяния льда и вскрытия рек в моря Арктики начинают поступать основные порции осадочного материала с площади речного водосбора [13, 17]. Параллельно с этим процессом под снежно-ледовым покровом и у кромки льда вследствие высокой солнечной активности в сочетании с поступлением растворенных биогенных элементов речного стока и талого морского льда, аккумулирующего аэрозольный и другой осадочный материал всю зиму, происходит весенняя вспышка цветения фитопланктона [1, 16] и одновременно бурное развитие бактерий (максимум зоопланктона следует немного позже). В морях Арктики, а также и в Белом море, в связи с этим происходит резкий сезонный скачок концентрации взвеси [18] и, как следствие, увеличение в несколько раз значений вертикальных потоков осадочного вещества с поверхности на дно моря (рис. 2).

Рис. 2.

Сезонная динамика месячных значений потоков осадочного вещества (мг/м²/сут) и среднемесячных значений концентрации взвеси (мг/л) в самой верхней части деятельного слоя по данным спутникового сканера MODIS-Aqua [18] в Белом море.

На рис. 2 представлены месячные значения вертикальных потоков, полученные нами с 2000 г. Резкие максимумы потоков приурочены к областям эстуариев и заливов, где преобладающее влияние на поставку осадочного материала имеет материковый сток [37, 38]. Своего максимума потоки осадочного вещества достигают в июне, превышая значение 1000 мг/м²/сут (ст. 3 – Кандалакшский залив, ст. 75 – Двинский залив).

Летняя межень (середина июля–август) в Белом море характеризуется относительно низкими значениями потоков, которые в среднем составляли не более 200 мг/м²/сут (ст. 75, ст. 76 – Двинский залив; ст. 55 – Кандалакшский залив; рис. 2).

В конце летнего сезона, начале осени структура планктонного сообщества снова перестраивается, идет бурный рост мезопланктона, эврифагов и крупного зоопланктона [34]. Осенние паводки также вносят существенный вклад в увеличение концентраций взвеси, что напрямую отражается на величинах потока и составе осадочного вещества (рис. 2). На это, в первую очередь, реагируют эстуарные области, где значения потоков осадочного вещества достигают 1000 мг/м²/сут (р. Кемь, биологическая станция Картеш).

В конце осени солнечная активность снижается, планктонные сообщества мигрируют на большие глубины (зимовка) [34], речной сток перестраивается на режим зимней межени, начинается ледостав. Концентрация взвеси в этот период в арктических морях незначительна, соответственно минимальны и потоки осадочного вещества (рис. 2).

Относительное увеличение потоков осадочного вещества можно наблюдать в декабре (рис. 2); возможно, это связано со сменой гидрологического режима Белого моря и, как следствие, разрушением пикноклина. По данным Кравчишиной [18], скачок плотности (пикноклин) аккумулирует значительное количество взвеси. При замерзании льдов отжимаются рассолы, которые опускаются на глубину, это явление отражается в относительно повышенных величинах потока взвешенного осадочного вещества в декабре, что мы подробно описали в [27]. Зимние подледные вертикальные потоки осадочного вещества характеризуются самыми низкими значениями, которые не превышают 70 мг/м²/сут (ст. 4930 – Бассейн; рис. 2). Это связано с ослаблением солнечной радиации и полным ее прекращением в полярную ночь.

Таким образом, наблюдается ярко выраженная сезонная и месячная изменчивость потоков рассеянного осадочного вещества в Белом море – меняются в толще вод их количество, состав, свойства. Максимальные значения концентраций (мг/л) и потоков (мг/м²/сут) характерны для безледного весенне-летнего периода, минимальные свойственны зимнему периоду, когда море и питающий водосбор покрыты снежноледовым покровом, а речной и эоловый сток незначительны. При смене гидрометеорологического режима возникают сезонные изменения потоков рассеянного осадочного вещества, повторяющиеся из года в год (повышенное содержание потоков в декабре, ледовая разгрузка в апреле, майская вспышка цветения фитопланктона и паводок). Месячные, сезонные и годовые потоки рассеянного осадочного вещества во времени могут различаться между собой в несколько раз, особенно в весенний сезон, когда существенное влияние на величину потока оказывает ледовый режим акватории: ковровая снежноледовая разгрузка осадочного вещества – криозоля, речной сток, а также абразия, цветение фитопланктона. Потоки осадочного материала на дно напрямую зависят от взаимодействия вещества, поступающего из внешних геосфер.

Годовые интегральные потоки рассеянного осадочного вещества. В ходе работ мы выделили два структурных фронта в Белом море: Северный, где через Горло поступают воды из Баренцева моря и уходят из Белого моря (Северодвинское течение), т.е. это область смешения вод, и Южный фронт близ Соловецких островов [25]. Эти фронтальные зоны характеризуются повышенными по сравнению с другими частями моря концентрациями и потоками рассеянного вещества (взвеси). Здесь, кроме того, высокая интенсивность приливо-отливных течений. Именно здесь проявлены максимальные для моря среднегодовые значения потоков на трех станциях 6062, 4934, 4941: 4082–1814, в среднем 2758 г/м²/год (рис. 3a).

Рис. 3.

Соотношение величин (а) – интегральных вертикальных потоков (г/м²/год) и (б) – взвеси (мг/л) в Белом море с глубиной (0–300 м): 1 – область высоких и сверхвысоких величин потока; 2 – область величин потока под пикноклином; 3 – область придонных величин потока; 4 – повышенные значения взвеси в придонном нефелоидном слое.

Другие части Белого моря (Бассейн, Двинский, Кандалакшский заливы) характеризуются более низкой приливо-отливной энергией и более низкими концентрациями и потоками рассеянного осадочного вещества. Средняя величина потоков осадочного вещества в море (за исключением аномалий двух фронтов) 234 г/м²/год, т.е. на порядок меньше, чем во фронтальных зонах. Минимальные потоки обнаружены в центральной части моря в Бассейне (51 г/м²/год), а средние многолетние для глубоководной части Белого моря 213 г/м²/год, что близко к другим определениям для Арктики [12, 20].

Повышены потоки осадочного вещества в заливах Белого моря – Двинском и Кандалакшском, в особенности в областях их маргинальных фильтров (зоны смешения речных и морских вод) [25, 27]. Так, средняя многолетняя величина потока для Двинского залива 243 г/м²/год, а в Кандалакшском заливе 367 г/м²/год для открытых их частей. Таким образом, маргинальные фильтры – это вторая область повышенных значений потоков осадочного вещества.

Третья область повышенных значений содержания взвеси и потоков – придонная (от поверхности дна до 100 м над дном, а иногда и больше). Здесь основное значение имеют придонные течения, изученные на нескольких станциях на протяжении ряда лет. Главное значение для динамики в Белом море имеют полусуточные приливы с местными отклонениями, связанными с конфигурацией дна и берегов. При уменьшении глубины амплитуда приливо-отливных течений растет. Скорости возникающих течений бывают достаточными для размыва наилка (жидкий верхний слой осадков), что напрямую подтверждается наблюдениями за концентрацией взвеси и прозрачностью вод придонного слоя. Данные зондирования и мембранной фильтрации показали возникновение слоев и линз вод повышенной мутности (нефелоидов) – четвертая область (рис. 3б) [29, 30].

Прямые измерения придонных течений в Бассейне показали доминанту восточного вектора с изменениями направления на обратное без вращения. В среднем для года результирующие течения составляют около 1.5 см/с с изменениями до 2–20 см/с [25]. Интересной также оказалась связь величин потоков с глубиной (рис. 3a). Высокие значения отмечены над пикноклином и на пикноклине (рис. 3a, область 1), они снижаются на шельфе (0–200 м) и вновь растут на склоне (рис. 3a, область 3).

Впервые количественно изучены вертикальные потоки осадочного вещества во всей акватории Белого моря методом АГОС. Получены новейшие данные о ходе осадочного процесса в толще вод моря от поверхности моря до верхнего слоя донных осадков. Метод АГОС открывает новые возможности для океанологии, седиментологии, геохимии и биологии – непрерывные наблюдения во времени от суток до десятков лет.

Скорости современной седиментации и абсолютные массы. Полученные нами значения по ²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs показывают скорости осадконакопления для всего Белого моря 0.4–4.2 мм/год. В пересчете на абсолютные массы сухого осадка эти значения отвечают интервалу 93–1260 при среднем около 310 г/м²/год (табл. 1). Этому не противоречат данные о скоростях осадконакопления в прибрежных участках Кандалакшского залива Белого моря 0.3–1.0 мм/год [4, 32], в море Бофорта 1.4 мм/год [10] и другие определения по Арктике [39].

Прямые количественные данные по потокам осадочного вещества в придонных горизонтах Белого моря, полученные с помощью седиментационных ловушек на обсерваториях АГОС за 15 лет, дали значения 149–1814 при среднем 335 г/м²/год (табл. 1).

Более низкие значения абсолютных масс верхнего слоя донных осадков в сравнении с придонными потоками (при их сравнении в сходных единицах), очевидно, связаны с деструкцией органического вещества и всей биогенной триады во время нахождения вещества в самом верхнем слое (наилке). Это подтверждается исследованиями по органическому веществу [35], где показано, что при длительном пребывании частиц в самом верхнем слое осадка происходит потребление органического углерода бентосом и бактериями (выедание), а также частичное растворение других компонентов биогенной триады (CaCO₃, SiO_2аморф).

Наиболее высокие значения скоростей осадконакопления и потоков осадочного вещества выявлены на границе река–море (реки Северная Двина, Онега, Кемь), т.е. в маргинальных фильтрах рек, а также вдоль стокового течения р. Северной Двины в Двинском заливе (рис. 1). Кроме того, высокие скорости осадконакопления обнаружены в глубоководных участках Бассейна, Кандалакшского и Двинского заливов в областях депрессий дна (Кандалакшский грабен и др.), они связаны со сложными склоновыми процессами (мутьевые потоки, гравититы и др.) на дне моря [33].

Более высокие значения придонных потоков осадочного вещества встречены на ст. 6062 (между о. Большой Соловецкий и о. Анзерский): они в несколько раз превышают скорости осадконакопления в этой области. Этот район испытывает интенсивную гидродинамическую нагрузку – полусуточные приливные циклы Белого моря, что выражается в доминировании латерального вектора переноса осадочного вещества над обычным вертикальным. Суммарный результирующий вектор скорости латерального движения придонных водных масс Белого моря в течение года в среднем составляет 1.5 см/с и не создает существенных препятствий для осаждения под действием силы тяжести [25]. Кроме того, на отдельных станциях выделяются участки быстрой и сверхбыстрой седиментации в устьевых (ст. b-4a) и склоновых (ст. 6070 и 3) областях.

Таким образом, удалось применить новый подход в изучении морского осадконакопления с использованием рассеянного осадочного материала толщи вод в седиментационных ловушках в сопоставлении с поверхностным слоем донных осадков. Такой подход открывает возможность инситно (по потокам осадочного вещества в толще вод) изучать современную седиментацию в поверхностных слоях донных осадков и на новом технологическом уровне прослеживать изменения природной среды и климата.

Динамика основных компонентов потока осадочного вещества. На рис. 4 представлен месячный и сезонный ходы основных компонентов рассеянного осадочного вещества в Белом море. Отчетливо выделяется высокая доля литогенной части на протяжении года. Это характерная особенность внутриконтинентальных морей. Кроме того, литогенная составляющая потока существенно доминирует в зимний сезон, когда акватория покрыта снежно-ледовым покровом, значительно лимитирующим процессы морского фотосинтеза и, соответственно, биогенную составляющую потока.

Рис. 4.

Изменения главных компонентов вертикальных потоков (г/м²/год) в толще вод Белого моря по месяцам и сезонам, полученные в разных частях акватории с помощью седиментационных ловушек в составе АГОС: (а) – Двинский зал. (ст. 4938, глубина 117 м, горизонт постановки 72 м); (б) – Бассейн (ст. 4930, глубина 255 м, горизонт постановки 145 м); (в) – Кандалакшский зал. (ст. b-16, глубина 236 м, горизонт постановки 226 м). 1 – органическое вещество (ОВ), 2 – SiO_{2 ам}, 3 – CaCO₃, 4 – литогенная часть. Положение АГОС на рис. 1.

Для биогенной части значимую долю в вертикальном потоке ОВ составляют планктонные водоросли, вклад которых может составлять до 90% [16]. К основным особенностям Белого моря, отрицательно влияющим на развитие карбонатных организмов, следует отнести отсутствие теплых течений, слабый водообмен с океаном, длительность ледового покрова, большой приток пресных вод и низкую первичную продукцию фитопланктона. В Белом море преобладают морские виды диатомовых (до 70%) с кремнистым скелетом, пресноводные формы находятся в подчиненном положении и встречаются обычно только в заливах с речным стоком [1, 15]. Своих максимальных значений биогенные компоненты потока достигают в безледный период (рис. 4), однако высокие значения ОВ встречаются и в зимние месяцы, что связано с поступлением обогащенных биогенными элементами баренцевоморских вод, а также зимней миграцией зоопланктона в придонные горизонты [34].

Обращают на себя внимание лавинные скорости седиментации в весенне-летний сезон (рис. 4а, 4б). Это явление типично для морей Арктики и обусловлено наложением нескольких процессов поступления осадочного вещества – таяние снежно-ледового покрова, бурное цветение планктона, мощный речной паводок [27].

На рис. 5 показана морская стадия седиментации основных компонентов рассеянного осадочного вещества во времени, где материал с месячной экспозицией (взвесь) получен во время судовых работ, материал с годовой экспозицией получен с помощью седиментационных ловушек в составе АГОС, а материал с многолетней экспозицией – прецизионным отбором поверхностного слоя донных осадков мультикорером [28]. В осадочном материале с годовой экспозицией отчетливо фиксируется уменьшение доли биогенной составляющей в несколько раз по отношению к месячной экспозиции, а в материале с многолетней экспозицией доля биогенной составляющей уменьшается уже на порядок, поскольку основным источником энергии биохимических процессов при переходе рассеянных форм в концентрированные выступает ОВ, поступающее из взвеси, и восстановленные соединения, поступающие из осадков [11, 35]. Кроме того, в этих сложных биогеохимических процессах активно участвуют микроорганизмы, которые отвечают за преобразование ОВ морской взвеси в ОВ донного осадка, особенно на начальном этапе осадкообразования [21].

Рис. 5.

Морская стадия седиментации основных компонентов (%) рассеянного осадочного вещества во времени, полученные методом АГОС: (а) – Двинский зал.; (б) – Бассейн; (в) – Кандалакшский зал. 1 – органическое вещество (ОВ), 2 – SiO_{2 ам}, 3 – CaCO₃, 4 – литогенная часть.

По данным многолетних исследований АГОС нам удалось рассчитать поступление и среднее содержание основных компонентов потока рассеянного осадочного вещества в Белом море (табл. 2). В литературе встречены попытки оценить потоки углерода по первичной продукции [9] и спутниковым данным [40], однако прямых определений на разных горизонтах водного столба по всей акватории до сегодняшнего дня не проводили.

Таким образом, показано, что биогенная составляющая потока при переходе из рассеянных форм в концентрированные понижается на порядок. Рассчитаны средние значения вертикального потока: общее и по вкладам основных биогенных и терригенных компонентов на 1 м² дна и на всю площадь глубоководной части Белого моря.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые количественно изучены вертикальные потоки осадочного вещества во всей акватории Белого моря методом АГОС. Получены новейшие данные о ходе осадочного процесса в толще вод моря от поверхности моря до верхнего слоя донных осадков. Метод АГОС открывает новые возможности для океанологии, седиментологии, геохимии и биологии – непрерывные наблюдения во времени от суток до десятков лет.

Наблюдается ярко выраженная сезонная, и даже месячная изменчивость потоков рассеянного осадочного вещества в Белом море – меняются в толще вод их количество, состав, свойства. Максимальные значения концентраций (мг/л) и потоков (мг/м²/сут) характерны для безледного весенне-летнего периода, минимальные свойственны зимнему периоду, когда море и питающий водосбор покрыты снежно ледовым покровом, а речной и эоловый стоки незначительны. При смене гидрометеорологического режима возникают сезонные изменения потоков рассеянного осадочного вещества, повторяющиеся из года в год (повышенное содержание потоков в декабре, ледовая разгрузка в апреле, майская вспышка цветения фито планктона и паводок).

Месячные, сезонные и годовые потоки рассеянного осадочного вещества во времени могут различаться между собой в несколько раз, особенно в весенний сезон, когда существенное влияние на величину потока оказывает ледовый режим акватории: ковровая снежно ледовая разгрузка осадочного вещества – криозоля, речной сток, а также абразия, цветение фитопланктона. Потоки осадочного материала на дно напрямую зависят от взаимодействия вещества, поступающего из внешних геосфер.

Таким образом, на основе многолетних исследований небольшого моря Северного Ледовитого океана удалось установить новые закономерности осадочного процесса в условиях субарктической и арктической зон. Изучена месячная, сезонная, многолетняя динамика основных компонентов потоков рассеянного осадочного вещества. Представлена морская стадия седиментации основных компонентов рассеянного осадочного вещества во времени.

Показано, что биогенная составляющая потока при переходе из рассеянных форм в концентрированные понижается на порядок. Рассчитаны средние значения вертикального потока: общее и по вкладам основных биогенных и терригенных компонентов на 1 м² дна и на всю площадь глубоководной части Белого моря.

Удалось применить новый подход в изучении морского осадконакопления с использованием рассеянного осадочного материала толщи вод в седиментационных ловушках в сопоставлении с поверхностным слоем донных осадков. Такой подход открывает возможность инситно (по потокам осадочного вещества в толще вод) изучать современную седиментацию в поверхностных слоях донных осадков и на новом технологическом уровне прослеживать изменения природной среды и климата.

Источник финансирования. Обработка материала выполнена при финансовой поддержке РНФ № 19-17-00234, определение органического углерода за счет средств РФФИ № 19-05-00022, а также в рамках государственного задания ИО РАН на 2019–2020 гг. по теме № 0149-2019-0007 осуществлялась интерпретация полученных данных.