Flerårig ubådskløft-undersøgelse udfordrer lærebogsteorier om turbiditetsstrømme

Ligesom floder flytter sediment hen over landet, turbiditetsstrømme er den dominerende proces, der transporterer sedimenter og organisk kulstof fra kystområder ud i dybhavet. Turbiditetsstrømme kan også ødelægge undervandskabler, rørledninger, og andre menneskelige strukturer. I modsætning til floder, imidlertid, turbiditetsstrømme er ekstremt vanskelige at studere og måle. På efterårsmødet 2017 i American Geophysical Union, forskere fra hele verden vil præsentere 19 foredrag og plakater om Coordinated Canyon Experiment - det mest omfattende, langsigtet indsats for at overvåge turbiditetsstrømme, der nogensinde er blevet forsøgt. Resultaterne af dette to-årige projekt udfordrer eksisterende paradigmer om, hvad der forårsager turbiditetsstrømme, hvordan de ser ud, og hvordan de virker.

The Coordinated Canyon Experiment (CCE) blev udført i Monterey Canyon, ud for kysten af ​​det centrale Californien, over en 18-måneders periode mellem oktober 2015 og april 2017. I denne periode videnskabsmænd observerede og målte mindst 16 turbiditetsstrømme ved hjælp af snesevis af instrumenter på syv forskellige steder i canyonen. Disse instrumenter gjorde det muligt for forskere at spore sedimentstrømme over en 50 kilometer lang strækning af canyon, fra dybder på omkring 250 til 1, 850 meter.

Ved at bruge en række nye instrumenter og teknologier, forskere indsamlede data ikke kun om bevægelsen af ​​vand og sediment, men også om havbundens udvikling og form. Fysiske processer i strømmene blev overvåget i rumlige skalaer fra centimeter til kilometer, og over tid skalerer fra sekunder til måneder. De resulterende data gav et nyt og uventet kompliceret syn på et globalt vigtigt fænomen, som er blevet undersøgt og modelleret i næsten 100 år.

Under forsøget, et internationalt team af forskere fra Monterey Bay Aquarium Research Institute, US Geological Survey, University of Hull, University of Southampton, University of Durham, og Ocean University of China kombinerede deres ekspertise og udstyr. Dette gjorde det muligt for holdet at overvåge hver turbiditetsstrøm i hidtil uset detalje.

Eksperimentet viste, at sedimenttransporthændelser i Monterey Canyon er mere almindelige og meget mere komplekse end tidligere anerkendt. I stedet for blot at være strømme af sedimentfyldt vand, nogle turbiditetsstrømme involverede også store bevægelser af hele havbunden. Desuden, mange turbiditetsstrømme ændrede karakter, da de bevægede sig ned ad canyon, tyder på, at ingen enkelt flowmodel kan forklare alle de involverede processer.

Forskerne var særligt overraskede over at finde ud af, at timingen af ​​de 16 overvågede turbiditetsstrømme ikke faldt sammen med almindeligt foreslåede triggere, jordskælv eller oversvømmelser, og kun få faldt sammen med ekstreme surfbegivenheder. En mulig forklaring er, at sedimenter opbygges gradvist inden for og omkring kanterne af Monterey Canyon, indtil de når en vis tærskel, hvorefter turbiditetsstrømme kan udløses af relativt små canyon-vægfejl.

Af særlig interesse for geologer, der søger efter olie- og gasforekomster, de kvantitative sedimentmålinger og detaljerede havbunds- og underbundsundersøgelser brugt i dette eksperiment gav geologer deres første mulighed nogensinde for at korrelere turbiditetsstrømme af kendt størrelse, grad, og varighed med store og små sedimentære strukturer observeret førstehånds på havbunden. Efter millioner af år, disse samme sedimentære strukturer danner nogle gange ledninger eller fælder for olie og gas i sedimentære bjergarter.

Det koordinerede Canyon-eksperiment gav mange andre nyheder inden for havgeologi:

• Den højeste hastighed turbiditet-strømstrøm nogensinde målt instrumentelt (8,1 meter/sekund).
• Det første kvantitative bevis på, at under nogle sedimenthændelser, bevægelser i havbunden forplantede sig ned ad canyon hurtigere end målte strømme.
• De første målinger af ændringer i den indre hastighedsstruktur i en turbiditetsstrøm, mens den bevægede sig ned ad canyon.
• De første kvantitative data viser, at i de tidlige stadier af nogle begivenheder, hele sektioner af havbunden kan bevæge sig som en semi-fluidiseret masse - en proces, der ikke tidligere er dokumenteret i den videnskabelige litteratur.
• De første data er fuldstændige nok til at tillade marinegeologer at korrelere sedimenttransportbegivenheder af kendt omfang, størrelse, og varighed med specifikke marine sedimentære strukturer.