Подобно тому, как реки перемещают отложения по суше, потоки мути являются доминирующим процессом, переносящим отложения и органический углерод из прибрежных районов в глубокие моря. Потоки мути также могут разрушить подводные кабели, трубопроводы и другие постройки человека. Однако, в отличие от рек, мутные потоки чрезвычайно трудно изучать и измерять. На собрании Американского геофизического союза осенью 2017 года ученые со всего мира представят 19 докладов и плакатов о координированном эксперименте в каньоне - самой обширной и долгосрочной работе по мониторингу мутных течений из когда-либо предпринятых. Результаты этого двухлетнего проекта бросают вызов существующим представлениям о том, что вызывает мутные потоки, как они выглядят и как работают.
Координированный эксперимент в каньоне (CCE) проводился в каньоне Монтерей, недалеко от побережья Центральной Калифорнии, в течение 18 месяцев с октября 2015 г. по апрель 2017 г. За это время ученые наблюдали и измерили не менее 16 уровней мутности течения с использованием десятков инструментов в семи разных местах каньона. Эти инструменты позволили исследователям отслеживать потоки наносов на 50-километровом участке каньона с глубины от 250 до 1850 метров.
Используя множество новых инструментов и технологий, исследователи собрали данные не только о движении воды и отложений, но также об эволюции и форме морского дна. Физические процессы в потоках отслеживались в пространственных масштабах от сантиметров до километров и во временных масштабах от секунд до месяцев. Полученные данные дали новый и неожиданно сложный взгляд на глобально важное явление, которое изучается и моделируется почти 100 лет.
Во время эксперимента международная группа исследователей из Научно-исследовательского института аквариума Монтерей-Бей, Геологической службы США, Университета Халла, Университета Саутгемптона, Университета Дарема и Океанического университета Китая объединила свои экспертиза и оборудование. Это позволило команде наблюдать за каждым потоком мути с беспрецедентной точностью.
Эксперимент показал, что явления переноса наносов в каньоне Монтерей более распространены и намного сложнее, чем предполагалось ранее. Некоторые мутьевые потоки представляли собой не просто потоки воды, содержащей наносы, а также крупномасштабные движения всего морского дна. Более того, многие потоки мути изменили свой характер по мере того, как они двигались вниз по каньону, предполагая, что ни одна модель потока не может объяснить все вовлеченные процессы.
Исследователи были особенно удивлены, обнаружив, что время появления 16 отслеживаемых потоков мутности не совпадало с обычно предлагаемыми триггерами, такими как землетрясения или наводнения, и лишь некоторые из них совпадали с экстремальными явлениями прибоя. Одно из возможных объяснений заключается в том, что отложения постепенно накапливаются внутри и вокруг краев каньона Монтерей, пока не достигнут определенного порога, после которого потоки мути могут быть вызваны относительно небольшими обрушениями стен каньона.
Особый интерес для геологов, занимающихся поиском месторождений нефти и газа, заключается в том, что количественные измерения отложений и подробные исследования морского дна и поддона, использованные в этом эксперименте, дали геологам первую возможность сопоставить потоки мутности известной величины, протяженности и продолжительность с крупномасштабными и мелкомасштабными осадочными структурами, наблюдаемыми непосредственно на морском дне. Спустя миллионы лет те же самые осадочные структуры иногда образуют каналы или ловушки для нефти и газа в осадочных породах.
Координированный эксперимент в каньоне привел к многим другим нововведениям в области морской геологии:
- Самая высокая скорость мутного течения, когда-либо измеренная инструментально (8,1 м/с).
- Первое количественное свидетельство того, что во время некоторых осадочных явлений движения морского дна распространялись вниз по каньону быстрее, чем измеренные течения.
- Первые измерения изменений внутренней структуры скорости в потоке мутности по мере его продвижения вниз по каньону.
- Первые количественные данные, показывающие, что на ранних стадиях некоторых событий целые участки морского дна могут двигаться как полужидкая масса - процесс, который ранее не был задокументирован в научной литературе.
- Первые данные, достаточно полные, чтобы позволить морским геологам сопоставить события переноса наносов известного масштаба, масштаба и продолжительности с конкретными морскими осадочными структурами.