Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе работ по теме гранта в 2019 году получены следующие основные результаты: Изучены колонки донных осадков и, отобранные к северу от глубоководного прохода Кейн (АНС-33056 и АИ-2427) и в южной части котловины Зеленого Мыса (АНС-33047), и сделаны и сделаны предварительные выводы об интенсивности поступления ААДВ в Северо-Восточную Атлантику в среднем плейстоцене-голоцене. По данным изучения раковин планктонных фораминифер (ПФ), радиолярий и диатомей уточнены данные о возрасте осадков с учетом хода кривой распределения карбоната кальция. Комплекс данных указывает на средне-позднеплейстоценовый – голоценовый возраст осадков. В колонке АНС-33056 обнаружены следы сильного растворения карбонатных микрофоссилий с преобладанием интервалов полного растворения, вероятно, указывающих на влияние агрессивных к карбонату кальция придонных вод антарктического происхождения. Подобная тенденция обнаружена в колонке донных осадков АИ-2427. Колонка АНС-33047 была отобрана на глубине около 4000 м, которая приблизительно соответствует границе ААДВ и Северо-Атлантической глубинной воды (САГВ). Гранулометрические распределения указывают на доминирование пелагической седиментации и незначительные скорости придонного течения ААДВ. Увеличение объемов поступления ААДВ приводило к поднятию ее верхней границы (лизоклина) выше глубины отбора колонки и усилению растворения карбоната кальция в осадке. Валовый гранулометрический состав и магнитная восприимчивость также свидетельствуют об изменениях положения верхней границы ААДВ. Комплексы ПФ в колонке АНС-33047 представлены в основном тропической фауной. Увеличение содержания раковин планктонных фораминифер совпадает с увеличением содержания карбоната кальция и органического углерода в осадках в теплые периоды. В то же время степень растворения карбонатных осадков закономерно имеет обратную тенденцию распределения. Известно, что кривая СаСО3 отражает смену ледниковых и межледниковых периодов. Несмотря на пилообразную кривую распределения карбоната кальция, по уменьшению его относительного содержания выделяются холодные интервалы МИС 2, 4, 6, 8. Увеличение фрагментов раковин фораминифер в холодные периоды, а также уменьшение фораминиферового числа свидетельствует об усилении притока агрессивных к карбонату кальция придонных вод в это время. Субполярный вид N. incompta достигает максимальных значений во время холодных интервалов (МИС 2, 4, 5d, 6, 8). Реконструкция палеотемператур с помощью метода Modern Analog Technique (MAT) (Prell, 1985) позволила получить данные о температуре поверхностного слоя (0–50 м). Полученные значения палеотемпературы сравнивались с данными распределения карбоната кальция, растворения и относительного содержания ПФ. Сегодня район отбора колонки находится под влиянием Северного экваториального противотечения. Современная поверхностная температура в районе исследования около 23-24 и 26-27 °С зимой и летом, соответственно. Выявлены значительные колебания температуры в прошлом – 21–26 °С. МИС 1 характеризуется максимальными значениями температур. На основе морфофункционального анализа было проведено разделение видов БФ на эпифауну и инфауну. Во всех образцах исследуемой колонки во фракциях > 150 и 100-150 мкм эпифауна доминирует над инфауной, в среднем – более чем в 4 раза. Такое соотношение указывает на наличие свежего органического вещества (ОВ) на поверхности осадка и условий насыщения кислородом придонных вод на протяжении всего изученного временного интервала. Метод главных компонент позволил выделить в колонке АНС-33047 несколько комплексов БФ. По результатам экспедиционных работ на НИС «Академик Николай Страхов» в 2019 году по теме проекта: 1) Построена детальная цифровая модель рельефа дна глубоководного прохода Дискавери. Глубина порога между впадинами (седловины глубоководного прохода) – 4860 м. Район прохода характеризуется сложным, сильно расчлененным рельефом с многочисленными скалистыми хребтами и одиночными возвышенностями. На пороге между южной и центральной впадинами обращают на себя внимание осадочные тела длиной 1,5-2,3 км, шириной 600-700 м, высотой до 100 м, вытянутые в ЮЗ-СВ направлении. Они имеют волнистую поверхность и сложены рыхлыми осадками и, очевидно, представляют собой канальный контуритовый дрифт, сформированный под воздействием течения трансформированной ААДВ. Поверхность дна в северной впадине прохода Дискавери (глубины 4800-5000 м) также характеризуется осадочными волнами с длиной около 1,5 км и высотой 5-10 м. Дно впадины осложнено возвышенностью, у подножия которой прослеживается характерная депрессия, сочетании с прилегающим осадочным телом (дрифтом). Подобные «эрозионно-аккумулятивные пары» возникают при обтекании препятствия придонными течениями. В рассматриваемом случае такая пара более выражена с ЮЗ стороны возвышенности, что указывает направление течения с ЮЗ на СВ. 2) Построена цифровая модель рельефа дна глубоководного прохода Кейн и склона возвышенности Сьерра-Леоне к северу от него. Глубина прохода Кейн составляет ~4600 м. Проход осложнен небольшими, перекрытыми осадками, пирамидальными холмаи высотой 200 м, вероятно, позднего эндогенного генезиса. К северу от прохода Кейн обнаружено обширное осадочное тело размером ~100х50 км с седиментационными волнами (высотой до 50 м), которое идентифицировано как «дельтовый контуритовый дрифт». Максимальная мощность дрифта превышает 140 м. Его происхождение связано с разгрузкой течения ААДВ, распространяющегося в северном направлении. 3) Над проходом Кейн с помощью акустического метода были получены вертикальные профили распределения относительной концентрации взвешенного вещества. Обнаружен четко выраженный придонный нефелоидный слой мощностью до 300 м, свидетельствующий об активной гидродинамике. Максимальные значения относительной концентрации взвеси отмечены в северной части прохода Кейн. 4) В районе глубоководного прохода Кейн минимальные значения потенциальной температуры отмечены у дна – 1.83 °С. ААДВ идентифицировалась по предельному значению потенциальной температуры 1.9 °C. По этому показателю ее верхняя граница находилась на глубинах 4300 - 4350 м. В придонном слое к северу от прохода (глубина 4500–4600 м) выявлен значительный наклон изотерм – около 4 м/км. Это указывает на существование перетока ААДВ через проход в северном направлении. 5) В районе трансформных разломов экваториального района САХ (Вима, Вернадского, 7⁰40’ с.ш. и Долдрамс) выявлено, что отсутствует седловина в разломе «7 40’» в районе 33º з. д. Фиксируется достаточно глубокое продолжение разлома в виде двух долин, разделенных медианным хребтом. Таким образом, продолжение разлома, не является препятствием для распространения вод с потенциальной температурой (θ) < 2ºС, которые характерны для ААДВ. Обнаружены главные седловины разломов «7⁰ 40’» и Вернадского и измерены придонные значения θ <1.7ºС на них, что достаточно для перетекания ААДВ. Зафиксировано проникновение вод с θ=1.9 ºС через канал в медианном хребте разлома Долдрамс. На главной седловине разлома Вима придонные значения θ изменялись с 1.36 до 1.41ºС в течение суток, что несколько ниже значений 2006-2016 гг., полученных в предыдущих рейсах. По данным повторных измерений в разломе Вима фиксируются разнонаправленные тенденции изменения характеристик ААДВ. По материалам, полученным в 44-м рейсе НИС "Академик Николай Страхов", опубликована информация на научно-сервисном портале Индикатор.Ру: https://indicator.ru/earth-science/na-dne-atlantiki-barkhany-13-12-2019.htm

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Выполнены обработка, анализ и интерпретация данных многолучевых эхолотных съемок и геоакустического профилирования дна, полученных в районе глубоководных проходов Кейн и Дискавери. Построены геоморфологические схемы глубоководных проходов Кейн и Дискавери, которые позволили уточнить схему перетока через них Антарктической донной воды (ААДВ). В районе прохода Кейн выделено 9, а в районе прохода Дискавери 7 мезоформ рельефа дна. По результатам исследований проходов Кейн и Дискавери была защищена магистерская диссертация «Особенности рельефа и донных отложений глубоководных проходов Кейн и Дискавери (Атлантический океан)» студентом кафедры географии океана института природопользования, территориального развития и градостроительства Балтийского федерального университета им. И. Канта (БФУ им. И. Канта) Дудковым И. Ю. под руководством к.г.н. Дорохова Д.В., доцента кафедры географии океана БФУ им. И. Канта, снс Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (Атлантическое отделение). Проанализированы донные осадки, отобранные в глубоководном проходе Дискавери. Осадки предположительно сложены биогенным карбонатным материалом – раковинами фораминифер и их обломками. Холодные климатические стадии характеризуются снижением продуктивности поверхностных вод, увеличением поступления ААДВ, повышением уровня лизоклина и критической глубины карбонатонакопления, что приводило к снижению поступления биогенного карбонатного материала и увеличению его растворения. Увеличение интенсивности придонных течений отмечается в МИС 2 и начале МИС 1 (этот интервал в изученных колонках возможно совпадает с поздним дриасом). Слабые увеличения скоростей в МИС 6 и 4 отмечаются только в наиболее глубоких впадинах прохода. Это совпадает данными о росте интенсивности ААДВ в МИС 2 и начале МИС 1, отмеченном в осадках контуритового дрифта Кейн (Sivkov et al., 2019). К югу от прохода Кейн отмечено значительное влияние придонных течений на формирование донных осадков в этом районе, особенно в холодные климатические стадии. Максимальные скорости осадконакопления зафиксированы в МИС 4. Увеличение скоростей придонных течений зафиксировано в холодные МИС 4 и 2. Холодные климатические стадии также характеризуются увеличением поступления терригенного материала и увеличением вклада эолового материала в осадки, вероятно вызванного кратковременными событиями увеличения аридизации Западной Африки. Выполнены реконструкции палеоциркуляции (поверхностной и придонной) в Северо-Восточной Атлантике в среднем плейстоцене–голоцене и ее взаимосвязи с климатическими периодами. С этой целью исследована колонка донных осадков АНС-33047, отобранная в южной части котловины Зеленого Мыса (к востоку от Северо-Атлантического хребта). Большую часть года на данный район оказывает влияние внутритропическая зона конвергенции (ITCZ) – область сходящихся пассатов и восходящего воздуха, характеризующаяся обильным выпадением осадков (Schneider et al., 2014; Portilho-Ramos et al., 2017). Исследование стабильных изотопов кислорода и углерода, содержания карбоната кальция, а также анализ микропалеонтологических данных (фораминифер, радиолярий и диатомовых) в осадках колонки АНС-33047 позволили реконструировать ледниково-межледниковую изменчивость поверхностных и придонных условий в восточной экваториальной Атлантике за последние 513 тыс. лет. Потепление поверхностного слоя и, как следствие, возможная интенсификация nNECC, приводящая к углублению смешанного слоя в исследуемом районе, зарегистрировано в пределах ранних интервалов морских изотопных стадий (МИС) 11, 9e и 1, на границе МИС 10/9, а также в МИС 9a. Ослабление и/или миграция nNECC на юг происходили в ледниковые интервалы и стадиалы межледниковий: МИС 12c, 12a, 9b, 8, 7b, 6a, в также в начале МИС 4 и 2. Кроме того, во время МИС 5e наблюдается возможное смещение nNECC на юг по сравнению с ее современным положением, судя по относительно невысоким реконструированным температурам поверхности. Постепенное углубление фотического (перемешанного) слоя происходило с конца МИС 5. Были зарегистрированы смещения внутритропической зоны конвергенции (ITCZ) по индексу отношения определенных видов ПФ (Portilho-Ramos et al., 2017). Повышенные значения примененного индекса свидетельствуют о миграции ITCZ на юг, к экватору, охлаждении температур подповерхностного слоя и обмелении перемешанного слоя за счет усиления потоков воздуха, движущихся с востока на запад, и поднятия глубинных вод к поверхности (апвеллинг). Так, смещение ITCZ в южном направлении было зарегистрировано в интервалах МИС 12а, 9d–c, 7d–c, 5d, 5b, 3–2 и поздней МИС 1. Закономерно предположить, что ITCZ мигрировала на юг и в пределах ледниковых интервалов, судя по полученным данным, однако мы не можем с высокой степенью вероятности утверждать об этом ввиду сильного эффекта растворения раковин ПФ. В начале МИС 11, 9e, 5e и 1, а также в МИС 7d и 5c отмечается северное положение ITCZ, сопровождающееся потеплением подповерхностного слоя и повышением биопродуктивности. Кроме того, в конце МИС 13 также отмечается миграция этой зоны на север, однако не столь значительная. Данные изучения δ13CCw в раковинах бентосного вида Cibicidoides wuellerstorfi свидетельствуют о том, что в среднем плейстоцене–голоцене район исследования находился под попеременным влиянием вод антарктического (paleo-AABW) и североатлантического (paleo-NADW) происхождения. Прослеживается орбитальная изменчивость в распределении глубинных и придонных водных масс в южной части котловины Зеленого Мыса на глубине около 4000 м в течение последних 513 тыс. лет. Наблюдаемая ледниково-межледниковая изменчивость подтверждает гипотезу об экспансии paleo-NADW во время теплых климатических фаз и сокращении продукции этих вод в пределах холодных климатических интервалов. Тем не менее, связь между свойствами глубоководных масс и климатом не является линейной. По-видимому, влияние вод североатлантического происхождения в течение ледниковых событий значительно ослаблялось до 250 тыс. лет – в это время место отбора колонки омывалось водными массами из Южного океана. В свою очередь, доминирование paleo-AABW прослеживается не только в ледниковые интервалы, но и в межледниковые стадиалы (МИС 9b и 7b). В МИС 3 и 12b отмечается присутствие смешенного слоя вышеупомянутых paleo-NADW и paleo-AABW. В пределах межледниковых интервалов, в целом, проявляется преобладающее влияние paleo-NADW на район исследования. Однако наблюдаются различия в свойствах глубоководных условий. Мы выделили три различных режима в глубоководной среде южной части бассейна Кабо-Верде во время теплых климатических фаз: А) "классическая модель" связи глубоководной циркуляции, растворения карбонатных компонентов осадка и изменения объема глобального льда, когда низкие значения δ18OCw согласуются с увеличением показателей δ13CCw и хорошей сохранностью CaCO3. Исходя из самых высоких значений δ13CCw (>0.8‰), "классическая модель" реконструируется для МИС 13a, MIS 9e, 5e, 5a. Б) влияние повышенной продуктивности в районе исследования на изотопный состав углерода, когда легкие пики δ18OCw соответствуют пониженным значениям δ13CCw и высокой сохранности CaCO3. Региональный эффект влияния деградации органического вещества на изотопный состав придонных вод регистрируется на ранних МИС 11, 9e, 5e и 1, а также в МИС 7d и MIS 5c. С) проявление глобального импакт-фактора, характеризующееся резким снижением значений δ13CCw и увеличением растворения при низком уровне глобального объема льда. Этот эффект, по-видимому, не зависит от локальных палеоэкологических изменений биопродуктивности. Значительное сокращение распространения вод североатлантического происхождения фиксируется в осадках колонки АНС-33047 возрастом ок. 491 тыс. лет (МИС 13). В качестве возможного механизма ослабления потока paleo-NADW в это время подходит гипотеза о нарушении механизма образования глубинных вод из-за катастрофического сброса талых вод в высоких широтах Северной Атлантики в теплые климатические периоды после присутствия массивных ледниковых щитов. Доминирование последних отмечается в пределах 900–400 тыс. лет назад (Ruddiman and Janecek, 1989; Raymo et al., 1990). По результатам измерений скоростей течений в разломе Вима в 2019 г. Показано, что перенос ААДВ составляет 0.9 Св, причем по распределению растворенного кислорода установлено, что за верхнюю границу ААДВ правильнее принять изотерму 1.7°С, а не 2°С. Реанализ показал очень хорошее соответствие с прямыми измерениями. Перенос придонных вод в среднем за период реанализа составляет 0.66 Св. В целом за 25-летний период для реанализа наблюдаются тенденции роста переноса и увеличения температуры. Измерения придонной температуры за 20 последовательных зондирований показали суточные изменения в пределах 1.36–1.41°С. Этот интервал практически перекрывает весь диапазон изменения значений предыдущих лет. Проведенный анализ распределения потенциальной температуры в придонном слое глубоководного прохода Дискавери по данным, полученным в ходе 43 рейса НИС «Академик Николай Страхов», дополненный опубликованными гидрологическими данными других авторов позволил уточнить пути распространения ААДВ в районе исследования: ААДВ поступает в проход Дискавери, вероятно, северо-восточнее входного порога и попадает в котловину глубиной более 5300 м. В этой котловине в 2019 г. впервые была зарегистрирована вода с потенциальной температурой менее 2°С (1.993°C) в диапазоне глубин 5032-5249 м. Далее ААДВ распространяется на северо-восток через самое узкое место прохода и выходит из прохода Дискавери через северный и восточный выходные пороги. Отсутствие тренда в измерениях потенциальной температуры на станции 37.42° с.ш., 15.85° в.д. (в северо-восточная часть прохода Дискавери), выполненных в 1982, 2011 и 2019 гг., вероятно, свидетельствует о флуктуациях течения ААДВ.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Выявлена климатическая зависимость между размером зерен осадка и ледниковыми/межледниковыми интервалами. Осадки колонок АНС-44005, АНС-33056 и АИ-2427, отобранных непосредственно в проходе и на контуритовом дрифте Кейн, сложены песчаными силтами в теплые стадии и тонко- среднезернистыми силтами в холодные МИС. Показано, что песчаная фракция состоит главным из биогенного материала с высоким содержанием карбоната кальция (фораминиферы). Выделены интервалы контуритового типа осадконакопления в ледниковые стадии, характеризующиеся повышенными значениями среднего сортируемого силта в терригенном осадке. Увеличение интенсивности придонных течений зарегистрировано в холодные МИС, а также в Терминацию I. Повышенные скорости осадконакопления в колонке АНС-44005 обусловлены ее положением в канале глубоководного прохода и близостью восточного склона Сьерра Леоне. На основе данных элементного состава выделены интервалы увеличения эолового переноса из Сахары, соответствующие кратковременным событиям похолодания в Северном полушарии и перемещению границы Сахары к югу. Изотопные исследования (δ13CCw и εNd) позволили выявить связь распространения придонных течений в глубоководном проходе Кейн и через САХ в котловину Зеленого мыса с климатическими колебаниями в среднем плейстоцене-голоцене. Сокращение производства североатлантической компоненты в придонных водах, в течение ледниковых интервалов, приводило к преобладанию антарктической составляющей в глубоководных условиях южной части котловины Зеленого мыса. В то же время колонки, отобранные в северной и южной частях прохода Кейн, находились под влиянием менее трансформированной палео-ААДВ. Несмотря на это, более высокое батиметрическое положение колонки АНС-33047 (4027 м) относительно колонок АНС-33056 (4543 м) и АНС-44005 (4702 м), по-видимому, обуславливает лучшую сохранность осадочного карбонатного материала, связанную с меньшей концентрацией в придонной среде растворенного углекислого газа ввиду относительно хорошей вентиляции вод. Последнее согласуется с преобладанием в сообществе БФ видов-представителей оксидной и субоксидной кислородозависимых групп: G. subglobosa, N. umbonifera, E. exigua, O. umbonatus, C. wuellerstorfi (Kaiho, 1994). Ландшафтные исследования в глубоководномпроходе Дискавери свидетельствуют о мозаичности ландшафтов прохода, которые могут приводить к повышенному биоразнообразию. Выделено 23 типа абиотических ландшафтов. Показано, что основным фактором формирования высокого разнообразия ландшафтов является сложная топография прохода, обуславливающая распределение донных осадков и особенности распространения придонной воды. Специфическое распределение ААДВ в проходе определяется, с одной стороны, усилением придонных течений при прохождении узких зон прохода, с другой - задерживающим эффектом центрального порога Дискавери. Особенности распространения ААДВ через проход влияют на условия обитания бентосных организмов, поскольку придонные течения вместе со взвешенным веществом переносят питательные вещества. Ихнологические исследования и изучение бентосных фораминифер в колонках донных осадков свидетельствуют о повышенном поступлении питательных веществ в южную впадину вследствие их латерального привноса ААДВ. Согласно нашим данным, влияние придонной воды на местообитания бентосных организмов сохранялось на протяжении позднечетвертичного времени вне зависимости от глобальной климатической цикличности. Результаты исследования свидетельствуют о формировании специфических местообитаний в глубоководном проходе и подчеркивают их важную роль в формировании абиссальных экосистем. По цифровой модели рельефа дна, полученной ранее по результатам многолучевой эхолотной съемки, рассчитаны индексы батиметрической поверхности (BPI), по которым выделено и описано 5 форм рельефа: глубинная часть эрозионного канала, полого-наклонная равнина прохода, холмистая наклонная равнина, возвышенность, максимальные уклоны поверхности дна (>60/100 м). По классификации BPI в районе глубоководного прохода Кейн построена морфологическая карта рельефа дна. В результате обработки сейсмоакустических записей выделено и описано 9 сейсмофаций, а также построена схема их распространения в районе глубоководного прохода Кейн. По типу рефлекторов сейсмофации разбиты на 3 группы: четкие, нечеткие и гиперболические. По характеру сейсмоакустических записей сейсмофации разбиты на 4 группы: жесткое дно, неясная слоистость, четкая слоистость, гиперболические отражения. Сопоставление данных по глубоководным проходам Дискавери и Кейн позволило сделать выводы об изменчивости ААДВ в Северо-Восточной Атлантике в средне-позднечетвертичный период. Вариации изотопно-углеродного состава раковин бентосного вида C. wuellerstorfi в колонках донных осадков, отобранных в глубоководных проходах Кейн (АНС-33056) и Дискавери (АНС-43006_А) свидетельствуют о преобладающем влиянии вод антарктического происхождения в среднем плейстоцене–голоцене в районах исследования на глубинах более 4,5 и 5,2 км соответственно. Значения δ13CCw в верхних горизонтах колонок отражают присутствие различных вод в районе отбора: осадки в северной части прохода Кейн омываются преимущественно водами североатлантического происхождения, тогда как южная часть прохода Дискавери находится под влиянием водной массы, являющейся продуктом смешения североатлантической и антарктической компонент. В обоих районах прослеживается орбитальная изменчивость в распределении глубинных и придонных водных масс – осадки, сформированные в пределах ледниковых интервалов, подвергались интенсивному влиянию палео-ААДВ, во время межледниковых стадий вклад южной составляющей снижался, но оставалась слегка повышенной по сравнению с современными условиями. В южной части котловины Зеленого мыса отмечено сильное влияние вод антарктического происхождения в пределах ледниковых интервалов и стадиалов межледниковий. Судя по данным εNd, существенный вклад южной компоненты в состав придонных отмечается в пределах МИС 6 и 2. Стоит отметить, что самые низкие значения δ13CCw регистрируются в пределах поздних МИС 12, 8 и на границе МИС 10/9, что, по-видимому, связано с усилением стратификации в глубоких слоях и увеличением концентрации растворенного углекислого газа у дна в это время, а не с активизацией производства палео-ААДВ. Относительно высокое батиметрическое положение колонки АНС-33047 объясняет лучшую сохранность осадочного карбонатного материала, связанную с пониженной агрессивностью придонной среды вследствие повышенного влияния североатлантических вод в пределах межледниковых интервалов. Пространственный статистический анализ распределения потенциальной температуры придонного горизонта вод, выполненный на основе новой цифровой модели рельефа дна и сводном наборе данных CTD, позволил установить наиболее вероятную картину распространения Антарктической донной воды (ААДВ) из западной в восточную Атлантику через долины трансформных разломов Срединно-Атлантического хребта Долдрамс, Вернадского и Пущаровского на 7–8° с.ш. Основной поток «нетрансформированной» ААДВ (с потенциальной температурой менее 1,8 ° С) в этих разломах распространяется вдоль длины разлома Пущаровского. Проходя через трансформные разломы, ААДВ прогревается от 1,4 °С в разломе Пущаровского до 1,9–2,0 ° С в разломе Долдрамс. В указанном районе переток в восточную Атлантику ААДВ с температурой ниже 1,8 ° C отсутствует. По архивным и современным данным экспедиционных исследований было установлено, что более интенсивные придонные и промежуточные нефелоидные слои соответствуют менее трансформированной ААДВ.