Радиохимические методы определения возраста различных объектов природы прочно утвердились сейчас в обиходе археологических, геологических, геоморфологических, гляциологических, гидрологических и других исследований. В числе этих методов многообразное применение получили датировки геоморфологических и геологических объектов по содержанию радиоактивного изотопа углерода (С¹⁴) в различных омертвевших органических остатках, отложение и захоронение которых сопряжены с формированием соответствующих геологических формаций и геоморфологических элементов рельефа [Виноградов и др., 1961; Серебряный, 1961].

В данной статье рассматриваются некоторые конкретные приложения радиоуглеродных датировок в методике географических исследований на Земле Франца-Иосифа и Северной Земле и основные результаты их применения для оценки интенсивности различных геологических и географических процессов в настоящее время и в прошлом - на протяжении позднеплейстоценового и голоценового времени.

Один из основных вопросов, который удалось решить здесь с помощью радиоуглеродного метода, это уточнение возраста позднеантропогеновых морских террас, встречающихся почти на всех островах Земли Франца-Иосифа. Как известно, определение абсолютного возраста древних береговых линий на арктических островах и во многих других районах является сейчас одним из наиболее распространенных приложений радиоуглеродных датировок в современной практике геологических исследований, а именно в той их области, которая касается изучения верхнечетвертичных отложений и палеогеографии позднего антропогена. Применение радиоуглеродных датировок для этой цели является по существу самым прямым и очевидным следствием, логично и естественно напрашивающимся из условий залегания и захоронения анализируемых на абсолютный возраст образцов, к которым чаще всего принадлежат куски древнего плавника, торф, раковины моллюсков, кости млекопитающих и пр. Столь же очевидны (как мы покажем ниже), а в ряде случаев и совершенно аналогичны по методике применения, и другие конкретные приложения радиоуглеродных датировок.

Многочисленные морские террасы Земли Франца-Иосифа, встречающиеся на высотах до 290 м, а возможно и до 330 м над уровнем моря [Говоруха, 1964; Гросвальд, 1963; Дибнер, 1959; Сакс, 1959; Спижарский, 1936], подразделяются на два комплекса: верхний и нижний. Время формирования террас верхнего комплекса (на высотах от 35 до 150 м) относилось к предзырянскому межледниковью или ранне-новочетвертичной трансгрессии (по В.Н. Саксу, [1959]). Формирование же террас нижнего комплекса (на высотах от 35 м и ниже) было приурочено к голоцену [Дибнер, 1959].

Указанные относительные оценки возраста террас архипелага были сделаны В.Д. Дибнером в 1959 г. на основании обычной геологической методики определения возрастных соотношений древних морских уровней и сопутствующих им абразионно-аккумулятивных образований по геоморфологическим и фаунистическим признакам. Это было отражено в сводке «Четвертичные отложения Советской Арктики», опубликованной в 1959 г. [Дибнер, 1959]. Однако уже первые применения радиоуглеродных данных, осуществленные В.Д. Дибнером [1961], М.Г. Гросвальдом [Гросвальд и др., 1961] и автором [Говоруха, 1963; 1964], существенно изменили основные представления о времени формирования высоких террас Земли Франца-Иосифа.

Первая радиоуглеродная датировка террас была проведена В.Д. Дибнером [1961] по собранным им же образцам плавника. Эта датировка относилась к террасовому уровню на высоте 10 м (о. Земля Александры). Последующие датировки древних береговых линий были осуществлены по материалам автора для 10-метровой террасы о. Хейса [Говоруха, 1963; 1964] и по образцам М.Г. Гросвальда и др. [1961] для 26-метровой террасы в районе мыса Данди (о. Гукера). В частности, последняя датировка позволила предположить неравномерность поздне-послеплейстоценового поднятия Земли Франца-Иосифа, по-видимому, аналогичного по характеру поднятиям Фенноскандии, Шпицбергена и других районов, подвергавшихся оледенениям в прошлом, для которых гляциоизостатический характер вертикальных движений не вызывает сомнения [Гросвальд и др., 1961].

Неравномерность гляциоизостатического поднятия островов выразилась в его замедлении на протяжении поздне- и послеледникового времени в 25-30 раз, с 5-6 до 0,2 м в столетие [Гросвальд, 1963]. Как показали радиоуглеродные данные, скорость позднеголоценового гляциоизостатического поднятия Земли Франца-Иосифа не превышает 2,5-3 мм/год с учетом суммарных ошибок определения возраста террас по плавнику [Говоруха, 1964].

Полученные датировки древних береговых линий показали, что даже самые высокие террасы Земли Франца-Иосифа имеют возраст никак не более 15-16 тыс. лет, т. е. все они оказались в значительной степени «омоложенными» и в действительности являются поздне- и послеледниковыми. Эти соображения, а также ряд других новых геоморфологических и фаунистических данных позволили М.Г. Гросвальду и В.Д. Дибнеру создать стройную схему новых возрастных соотношений древних береговых линий и четвертичных отложений Земли Франца-Иосифа [Гросвальд, 1963; Дибнер, 1963].

К числу других обобщений, которые стало возможным сделать на основании радиоуглеродных датировок, относится вывод о равномерном сводовом поднятии различных частей архипелага, несмотря на раздробившие его в прошлом раннечетвертичные разломы, которые утратили, очевидно, свою активность к настоящему времени [Говоруха, 1964]. В пользу последнего свидетельствует, в частности, асейсмичность архипелага и его окружения, где не отмечено местных и близких землетрясений [Говоруха, 1964; Линден, 1959]. Это было выяснено в основном благодаря проведению с 1957 г. постоянных сейсмических наблюдений арктической научно-исследовательской обсерваторией на о. Хейса.

Равномерность новейшего поднятия различных частей архипелага следует из согласованности результатов определения возраста террас на широтном профиле: о. Земля Александры - о. Гукера - о. Хейса [Говоруха, 1964]. Радиоуглеродные датировки подтверждают, таким образом, точку зрения Т.Н. Спижарского [1936] о равномерном поднятии островов Земли Франца-Иосифа, основанную на морфометрии террас.

Как показали исследования, современное поднятие Земли Франца-Иосифа весьма существенно сказывается на различных компонентах географической среды. Здесь прослежены конкретные следствия влияния вертикальных движений на развитие гидрографической сети, на береговые, устьевые и русловые процессы. Установлено общее усложнение органического строения ландшафтов архипелага, выражающееся в появлении новых структурных элементов, представленных вышедшими из-под уровня моря абразионными поверхностями, растущими дельтами рек, абразионно-аккумулятивными террасами, а также одновозрастными и генетически связанными с ними береговыми валами, пересыпями и лагунными озерами [Говоруха, 1964].

Именно эта генетическая связь позволила (косвенным образом применяя радиоуглеродные датировки террас) получить ряд количественных данных, характеризующих возраст лагунных озер, скорость озерной седиментации, время формирования речных дельт, интенсивность их выдвижения в море, а также скорость горизонтального отрицательного перемещения современных береговых линий. Последнее отмечается на некоторых островах в тех пунктах, где современные абразионные террасы, поднявшиеся к настоящему времени из-под уровня моря, имеют пологое подводное продолжение. Нахождение на современных пляжах (вне полосы приливов и волноприбойной деятельности) китовых костей, раковин моллюсков и плавника свидетельствует о происходящем постепенном росте субаэральных абразионных поверхностей за счет их подводного продолжения - абразионных платформ. Поскольку характерной их особенностью являются небольшие уклоны (не более 2-3°), то даже незначительное поднятие, которое отмечается (2-3 мм/год), приводит в настоящее время к отрицательному перемещению береговых линий до нескольких сантиметров в год. Однако местами это перемещение может достигать 10-15 см/год. Его скорость резко возрастает в тех местах, где этому благоприятствуют местные гидрологические и ледовые условия, исключающие водно-динамическую абразию берегов и их эрозию дрейфующими льдами. В таких условиях отрицательное перемещение берегов может достигать 2-3 м/год [Говоруха, 1964].

Характерным примером является выдвижение в пролив Ермака дельты р. Романтиков на о. Хейса. Эта дельта имеет довольно значительные размеры, несоизмеримые с величиной и водоносностью реки. В море дельта выдвинута сейчас примерно на 1 км. Поскольку р. Романтиков прорезает верховую часть конуса дельтовых отложений, возвышающегося над уровнем моря на 1-1,5 м, то исходя из радиоуглеродных данных о скорости современного гляциоизостатического поднятия архипелага, нам удалось установить, что формирование дельты р. Романтиков заняло около 300-400 лет. Этот период относится к фазе отступания ледников стадии Виктории [Говоруха, 1964]. Последняя была установлена на основании радиоуглеродной датировки возраста 5,5-метровой террасы о. Виктория по плавнику, вытаивающему в настоящее время из-под ледникового купола Лены [Говоруха, 1964а].

Радиоуглеродный анализ плавника, найденного нами на поверхности 5,5-метровой трассы, был произведен в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского А.Л. Девирцем и Э.И. Добкиной и дал результат 1035±120 лет [Говоруха, 1964а; Гросвальд, 1963; Гросвальд и др., 1963].

Название эта стадия получила в работах М.Г. Гросвальда [Гросвальд, 1963; Гросвальд и др., 1963]. Ее отдаленность от настоящего времени ограничивается возрастом плавника, который мог быть погребен льдом только в период между XIII и XVI вв., т.е. около 500-700 лет назад, когда отмечена активизация ледников в Исландии, Скандинавии и Гренландии [Альманн, 1961].

Определение скорости современного гляциоизостатического поднятия о. Виктории, оказавшейся равной 5 мм/год (в 2 раза больше скорости поднятия Земли Франца-Иосифа и Шпицбергена), подтвердило косвенным образом гипотезу Ф. Нансена, поддержанную в наше время В.Д. Дибнером [1959], о плейстоценовом Баренцевоморском ледниковом щите, объединявшем, в частности, ледниковые покровы Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа. При этом сопоставление скоростей поднятия этих районов с интенсивностью поднятия о. Виктория прямо указывает на то, что центр Баренцевоморского щита располагался в районе о. Виктория [Говоруха, 1964а; Гросвальд, 1963]. По новым уточненным данным М.Г. Гросвальда [1963а] центр этого щита располагался несколько южнее о. Виктория.

Приведенной радиоуглеродной датировкой по существу характеризуется режим новейших гляциоизостатических движений на о. Виктория как промежуточного звена между Землей Франца-Иосифа и Шпицбергеном, для которых скорость вертикальных движений в поздне- и послеплейстоценовое время установлена в результате работ Р. Фейлинг-Ганссена и И. Олссон [Feyling-Hanssen & Olsson, 1960], В.Д. Дибнера [1961], М.Г. Гросвальда [Гросвальд, 1963; Гросвальд и др., 1961] и автора [Говоруха, 1963; 1964].

Кроме 5,5-метровой террасы на о. Виктория из-под ледника обнажаются также террасы высотой 10 и 12 м над уровнем моря, формирование которых, исходя из имеющейся датировки, следует отнести к началу первого тысячелетия нашей эры. Выработка этих уровней указывает на значительное сокращение или даже полное стаивание ледника во время, последовавшее после так называемого «малого ледникового периода».

Возвращаясь от палеогеографии к изучению современных географических процессов, необходимо упомянуть, что радиоуглеродные датировки оказались вполне применимыми для характеристики и оценки интенсивности седиментации в пресноводных лагунных озерах Земли Франца-Иосифа без прямых наблюдений за осадконакоплением. Это оказалось возможным, так как образование озер происходит одновременно с выработкой и формированием абразионно-аккумулятивных и аккумулятивных форм рельефа побережий: террас, береговых валов и пересыпей. Имея датировки древних береговых линий и приуроченных к ним пересыпей, отчленяющих лагунные озера, можно установить, во-первых, абсолютный возраст этих озер, ограниченный, по нашим определениям, 7 000-10 000 лет, а также среднюю скорость озерного осадконакопления с момента отшнурования лагун до наших дней. При этом необходимо, разумеется, предварительно определить мощность осадков озерного цикла седиментации. Подобная оценка темпа осадконакопления сделана автором для озера Космического на о. Хейса, давшая результат 0,04 мм/год [Говоруха, 1963].

На основании радиоуглеродных данных должны быть, по-видимому, существенно «омоложены» (по сравнению с бытующими пока общепринятыми представлениями) древние морские террасы архипелага Северная Земля, имевшие по геоморфологическим и фаунистическим данным Н.Г. Загорской [1959] возраст от современного отдела (террасы высотой 5-20 м) до предзырянского межледниковья (санчуговские террасы на высотах 80-100 м). Полученная в 1967 г. первая для этого архипелага радиоуглеродная датировка 50-метрового террасового уровня определила его возраст как среднеголоценовый (7210±70 лет). Датировка дана по образцу плавника, проанализированному в радиоуглеродной лаборатории Ленинградского отделения Института археологии АН СССР Е.Н. Романовой и А.А. Семенцовым (образец ЛЕ-706).

Экстраполируя эту датировку не линейно, а по несколько вогнутой кривой, подобной кривым гляциоизостатического поднятия соседних районов Атлантико-европейской гляциоклиматической провинции: Земли Франца-Иосифа, Шпицбергена и др. (для Земли Франца-Иосифа такую экстраполяцию сделал М.Г. Гросвальд [1963; Гросвальд и др., 1961]), - получим возраст 100-метровых террас около 9000-9500 лет (т.е. конец древнего голоцена вместо предзырянского межледниковья).

Соответственно должен быть пересмотрен возраст всех нижележащих террас. Все они, как и более высокие террасы, существенно моложе аналогичных террас Земли Франца-Иосифа, поскольку средняя скорость гляциоизостатического поднятия Северной Земли превосходит таковую на Земле Франца-Иосифа более чем вдвое. Это обстоятельство может указывать на автономное развитие последнего (зырянского) ледникового щита, покрывавшего Северную Землю.

Касаясь эволюции оледенения Северной Земли в историческое время, можно считать установленным одно его наступание (по-видимому, последнее), относящееся к середине XIX в. Прогрессивная фаза этого наступания фиксируется радиоуглеродной датировкой возраста мшистой дернины, извлеченной автором из-под отступившей северной кромки купола Вавилова в августе 1965 г. Образец МО-440, возраст около 100 лет. Определен в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского. Это наступание может быть обозначено как стадия Вавилова (по месту ее установления). Она четко синхронизируется, в первую очередь, со стадией фернау.

Все перечисленные в настоящем обзоре конкретные приложения радиоуглеродных датировок в методике географических исследований на Земле Франца-Иосифа и Северной Земле, так же как и их результаты, частично уже опубликованы нами [Говоруха, 1963; 1964; 1964а; Говоруха и др., 1965] и другими исследователями [Гросвальд и др., 1961; 1963; Дибнер, 1961; 1965]. Предметом этой статьи явилось обобщение всех разрозненных данных по этой проблеме с целью обратить внимание географов на дополнительные случаи возможного применения радиоуглеродных датировок в географических исследованиях различных районов. Они, конечно, не исчерпывают всех возможных применений радиоуглеродных датировок. Их новые конкретные приложения и результаты могут быть, по-видимому, и многообразны, и неожиданны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Альманн X.В. Норвежские поселения в западной Гренландии во времена викингов и в средние века // Известия Всесоюзного географического общества. 1961. Т. 93. Вып. 2.

2. Виноградов А.П., Девирц А.Л., Добкина Э.И., Маркова Н.Г., Мартищенко Л.Г. Определение абсолютного возраста по С¹⁴ при помощи пропорционального счетчика. М., Изд-во АН СССР, 1961.

3. Говоруха Л.С. Современные условия накопления осадков в озерах Земли Франца-Иосифа // Проблемы Арктики и Антарктики. 1963.вып. 13.

4. Говоруха Л.С. Молодые тектонические движения на Земле Франца-Иосифа и их географические последствия // Проблемы Арктики и Антарктики. 1964. вып. 17.

5. Говоруха Л.С. Новые данные о современном и древнем оледенении острова Виктории // Известия Всесоюзного географического общества. 1964. Т. 96.

6. Говоруха Л.С, Зауер Л.М., Зеленко А.С. Палеогеографическая реконструкция голоцена Земли Франца-Иосифа на основании изучения озерных отложений. В сб.: «Антропогеновый период в Арктике и Субарктике». Тр. НИИГА, т. 143. М., изд-во «Недра», 1965.

7. Гросвальд М.Г., Девирц А.Л., Добкина Э.И. К истории голоцена Земли Франца-Иосифа // Доклады АН СССР. 1961. Т. 141. № 5. С. 1175-1178.

8. Гросвальд М.Г. Древние береговые линии Земли Франца-Иосифа и позднеантропогеновая история ее ледниковых покровов. В сб.: «Гляциологические исследования», вып. 9. М., Изд-во АН СССР, 1963.

9. Гросвальд М.Г. Оледенение Баренцева шельфа в позднем плейстоцене и голоцене // Материалы гляциологических исследований (хроника, обсуждения). 1963. Вып. 13.

10. Гросвальд М.Г., Девирц А.Л., Добкина Э.И. Ледниковые стадии Седова и Виктория // Материалы гляциологических исследований (хроника, обсуждения). 1963. Вып. 7.

11. Дибнер В.Д. Земля Франца-Иосифа. В кн.: «Четвертичные отложения Советской Арктики» // Тр. НИИГА, т. 91. М., Госгеолтехиздат, 1959.

12. Дибнер В.Д. Новые данные по палеогеографии антропогена Земли Франца-Иосифа в свете первых результатов радиокарбоновых исследований // Доклады АН СССР. 1961. Т. 138. № 4. С. 893-894.

13. Дибнер В.Д. История формирования позднеплейстоценовых и голоценовых отложений Земли Франца-Иосифа. В сб.: «Антроногеновый период в Арктике и Субарктике». Тр. НИИГА, т. 143. М., изд-во «Недра», 1965.

14. Загорская Н.Г. Северная Земля. В кн.: «Четвертичные отложения Советской Арктики» // Тр. НИИГА, т. 91. М., Госгеолтехиздат, 1959.

15. Линден Н.А. О карте сейсмичности Арктики В сб.: «Сейсмические и гляциологические исследования в период Международного геофизического года», вып. 2. М., Изд-во АН СССР, 1959.

16. Сакс В.Н. Четвертичный период в Советской Арктике // Тр. НИИГА, т. 77. М., Госгеолтехиздат, 1959.

17. Серебряный Л.Р. Радиоуглеродный метод и ею применение для изучения палеогеографии четвертичного периода. М., Изд-во АН СССР, 1961.

18. Спижарский Т.Н. Некоторые данные по геоморфологии Земли Франца-Иосифа // Тр. ААНИИ. 1936. Т. 41.

19. Feyling-Hanssen R.W., Olsson I. Five radiocarbon datings of post glacial shorelines in Central Spitsbergen // Norsk. Geogr. Tidsskr., Bd. XVII, H. 1-4, 1959-1960.

Ссылка на статью:

Говоруха Л.С. О радиоуглеродных датировках в географических исследованиях на Земле Франца-Иосифа и Северной Земле // Проблемы Арктики и Антарктики. 1968. вып. 28. С. 112-117.