Meerdere keren per jaar turbulente onderwaterpulsen van zand, modder, en water veegt langs het kronkelende kanaal van Monterey Canyon. Als plotselinge overstromingen op het land, deze zogenaamde "troebelheidsstromen" brullen over de bodem van de kloof, een residu van sediment in hun kielzog achterlatend. Een recent onderzoeksrapport laat zien dat deze gebeurtenissen vaak deeltjes ter grootte van zand 50 kilometer (31 mijl) door de kloof vervoeren en deeltjes van dezelfde grootte achterlaten op de zeebodem. Deze bevinding is enigszins verrassend omdat de stromingen in het lagere deel van de kloof veel langzamer zijn dan in de hogere regio's.

Het nieuwe artikel van MBARI-geologen en hun medewerkers geeft geologen ook hun eerste kwantitatieve, herhaalde metingen van hoe sedimenten bewegen en bezinken tijdens sterke stromingsgebeurtenissen in onderzeese canyons.

Troebele stromingen in Monterey Canyon zijn onzichtbaar aan het zeeoppervlak en veroorzaken zelden schade, behalve aan wetenschappelijke instrumenten in de canyon. Troebelingsstromen hebben echter onderzeese kabels en pijpleidingen in andere canyons beschadigd of vernietigd. Vanuit een mondiaal perspectief, deze onderwaterstromen zijn enorm belangrijk, bijna net zoveel sediment transporteren als alle rivieren op het land. In aanvulling, gedurende miljoenen jaren, de sedimenten die door onderzeese canyons worden meegevoerd, kunnen worden samengeperst en vast gesteente worden, die soms "reservoirs" vormen voor grote olie- en gasvoorraden.

Decennialang hebben geologen getracht troebelheidsstromen te begrijpen door te kijken naar de rotsformaties die ze achterlaten. Een paar onderzoekers hebben geprobeerd deze gebeurtenissen te bestuderen terwijl ze zich voordoen, maar omdat troebelheidsgebeurtenissen zo onvoorspelbaar zijn, voorkomen in diep water, en vaak wetenschappelijke instrumenten vernietigen, dergelijke inspanningen waren op zijn best een uitdaging.

Van 2015 tot 2017, MBARI-onderzoekers leidden een 18 maanden durende, multi-institutioneel programma genaamd het Coordinated Canyon Experiment (CCE), die meerdere troebelheidsstromen documenteerde over grote delen van Monterey Canyon. De CCE was waarschijnlijk het meest uitgebreide veldexperiment dat ooit in een onderzeese kloof is uitgevoerd. Een van de doelen van dit experiment was om te begrijpen hoe stromingen en sedimentbewegingen tijdens deze gebeurtenissen zich verhouden tot de sedimenten die na de gebeurtenissen op de zeebodem achterblijven.

In een recent artikel in het tijdschrift Grenzen in aardwetenschappen , voormalig MBARI Postdoctoraal Fellow Katherine Maier en meer dan een dozijn co-auteurs onderzochten CCE-metingen van stromen, getransporteerd sediment, en sedimentafzettingen op de zeebodem.

Maier merkte op, "Dit artikel biedt een ongelooflijk zeldzame kans om sediment getransporteerd tijdens een sedimentdichtheidsstroom te vergelijken met huidige snelheden en sedimentafzettingen van dezelfde stroomgebeurtenis. Het koppelen van stromen aan hun afzettingen is een langdurige wetenschappelijke uitdaging geweest, vooral in onderzeese canyons."

De onderzoekers ontdekten dat het zand dat achterblijft op de bodem van de kloof na stromingsgebeurtenissen, qua grootte vergelijkbaar was met het zand dat tijdens deze gebeurtenissen door de kloof werd getransporteerd.

"Dit papier gaat helemaal over het zand, " zei Charlie Paull, de hoofdwetenschapper van het experiment.

Gedurende het experiment, onderzoekers verzamelden sediment met behulp van "sedimentvallen" die 10 meter (33 voet) of meer boven de zeebodem waren opgehangen. Tijdens troebelheidsgebeurtenissen, de sedimentvallen verzamelden zand dat leek op het materiaal dat op de bodem van de kloof werd gevonden. "Dit suggereert dat het zand in de stroming in het omringende water is opgestookt, "zei Paull. "Maar, " hij voegde toe, "Het zou er ook op kunnen wijzen dat de sedimentvallen zijwaarts werden getrokken door de stroming en niet zo ver van de bodem waren als we dachten dat ze waren."

In veel geologische omgevingen weerspiegelt de grootte van het sediment gedragen door stromingen de snelheid van die stromingen - zwakke stromingen kunnen kleine deeltjes modder of slib transporteren, maar sterkere stromingen kunnen zand verplaatsen, kasseien, of zelfs rotsblokken. Een van de verrassende bevindingen in het artikel was dus dat de grootte van het sediment in de vallen geen verband hield met de snelheid van de stromingen gemeten tijdens de troebelheidsgebeurtenissen. Zoals Maier opmerkte, "We vonden soortgelijk zand over 50 kilometer canyonbodem, ook al waren de stroomsnelheden veel lager in de diepere delen van de kloof."

"Dit zou erop kunnen wijzen dat het fijne materiaal dit deel van de kloof omzeilt, of hoger in de waterkolom kan worden getransporteerd, " merkte Paull op. "Het toont ook aan dat een aanzienlijke hoeveelheid sediment door de kloof gaat, maar niet naar de bodem gaat en deel gaat uitmaken van het geologische record."

De gegevens die in het artikel worden gepresenteerd, kunnen uiteindelijk net zo belangrijk zijn als de bevindingen. "Dit zijn verreweg de meest uitgebreide metingen die ooit zijn gedaan aan sedimenttransport tijdens troebelheidsstromen." merkte Paull op. "Ze zullen buitengewoon nuttig zijn voor onderzoekers die computermodellen proberen te maken van wat er tijdens deze evenementen gebeurt."

Maier was het daarmee eens. "Ik denk dat het deel van de CCE-dataset dat in dit recente artikel wordt gepresenteerd een baanbrekende dataset zal worden."

Nadenkend over de uitdagingen die gepaard gaan met het verzamelen van deze gegevens, Maier merkte op, "Zelfs nu, jaar na het experiment, Ik ben nog steeds onder de indruk dat we het voor elkaar hebben gekregen en zoveel gegevens hebben opgehaald. Dit experiment, en vooral de sedimentvallen, vormde een grote technische uitdaging en risico. Maar uiteindelijk waren we nog succesvoller dan ik had gehoopt."