ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач международной высокоширотной экспедиции в Карском море (49-й рейс НИС «Дмитрий Менделеев» сентябрь-октябрь 1993 г.) являлось изучение потоков осадочного вещества с континента и, в частности, грубообломочного каменного материала. Этот материал дает возможность наиболее достоверно судить об источниках терригенного вещества (горных породах водосбора), поступающего в бассейны седиментации, восстанавливать некоторые палеогеографические аспекты, в частности, пути перемещения ледников, айсбергов и плавучих льдов, судить о масштабах оледенения, динамике дегляциации, о развитии марино-гляциальной седиментации. Названные проблемы важны не только для Карского, но и для других морей ледовых зон [Лисицын, 1994].

Некоторые из названных проблем достаточно спорны. До настоящего времени грубообломочный материал арктических морей изучен очень слабо. Имеются лишь отдельные работы по Баренцеву морю [Арктический шельф…, 1987; Белов и Лапина, 1961; Величко и др., 1994; Дибнер, 1971; Хасанкаев, 1978; Харин и Красильщиков, 1981; Шварц, 1981].

При лабораторных исследованиях этого материала нашей целью было провести его дифференциацию на группы по способу транспортировки, дальности переноса, петрографическому и минеральному составам, вторичным преобразованиям, возрасту, петрохимическим особенностям с тем, чтобы, во-первых, выделить петрографо-минералогические провинции грубообломочного материала на дне Карского моря, и, во-вторых, определить источники его сноса.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В ходе рейса удалось охватить только южную часть моря (до 76°с.ш.). На западе район работ ограничен Новоземельским желобом, на востоке - меридианом архипелага островов Арктического института. Из предыдущих исследований грубообломочного материала в осадках моря Лаптевых и Карского было известно, что количественное содержание частиц крупнее 1 мм (т.е. гравийных и галечных, в отдельных случаях валунов) незначительно. Поэтому главным видом извлечения материала из тонкозернистых осадков была отмывка на ситовых столах с размером ячеи на нижнем сите 1 мм. Дночерпательные пробы (дночерпатель «Океан-50») захватывали верхний слой осадков (0-15 см). Для получения достаточного для изучения количества каменного материала промывалось не менее 100 л осадка, объем пробы для каждой станции определялся мерным сосудом. В некоторых случаях промывалось до 150 л осадка. Всего каменный материал в больших или меньших количествах (иногда в виде следов) получен на 42 станциях (рис. 1), из них дночерпательных с замером концентрации каменного материала 20 станций. Широко использовался также отбор проб из трала Сигсби (16 станций), который охватывает большие площади поверхности дна, но не дает количественных характеристик. Каменный материал отбирался также из трубок большого диаметра (127 мм), он был обнаружен в основном в нижних слоях колонок на 6 станциях.

Методика последующего анализа собранного материала была описана ранее (при работах в морях Дальнего Востока, Северной части Тихого океана и в Антарктике) [Лисицын, 1951; 1994]. Предусматривается определение концентрации частиц (после взвешивания полученной отмывки с учетом объема промытого осадка), гранулометрического состава, окатанности, характера поверхности и петрографического состава. Для полевых определений подготавливалась эталонная коллекция, которая пополнялась по мере обнаружения новых горных пород. После раскалывания обломков для получения свежего скола они сравнивались с породами эталонной коллекции - анализировалось обычно 200-400 галек или гравийных частиц. Породы эталонных коллекций изучались более детально в шлифах, с определением химического состава, в некоторых случаях также абсолютного возраста и др. Для гравийного (и особенно очень распространенного мелкогравийного) материала основным методом исследований были шлифы большой площади. Примененная методика сочетает возможности массовых исследований с определением многих важных деталей. Она разработана для изучения грубообломочного материала на суше [Хабаков, 1933] и значительно изменена и дополнена для морских исследований [Дибнер, 1971; Кошелева, 2002; Левитан и др., 2005; Лисицын, 1978]. Это позволило по единой методике собрать каменный материал со дна разных морей северного и южного ледового пояса, пригодный для сопоставления [Лисицын, 1961; Лисицын и Харин, 1995].

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Распределение и состав грубообломочного материала на дне Карского моря зависит от сочетания ряда особенностей, как это было ранее показано для ряда других морей [Лисицын, 1961]. Отметим наиболее характерные.

1. Одним из важнейших факторов является ледовитость моря (ледовая экспозиция). Как было показано для дальневосточных морей [Лисицын, 1994], чем она больше, тем при прочих равных факторах обычно выше содержание грубообломочного материала в осадках. Ледовая экспозиция в Карском море больше, чем в детально изученных ранее Охотском и Беринговом морях, т.е. можно было ожидать очень высоких содержаний. Паковые льды (круглогодичные) встречаются лишь в северной части этого моря - к северу от бровки материкового склона. В этой части моря и в Центральной Арктике содержание каменных обломков снижается. Важное значение имеет также Великая Сибирская полынья на границе припайных и паковых льдов, где при отжимных ветрах идет интенсивное ледообразование не только осенью, но и в зимние месяцы. Припайные льды здесь не взламываются высокими приливами и потому образуют широкий пояс, отделяющий береговую зону захвата берегового осадочного вещества (чаще всего песок-гравий-галька) от дрейфующих льдов. Летом вся южная часть моря (где проходили работы в рейсе) освобождается от льдов или возникают кратковременные нагоны льдов.

2. В Карском море максимальное для Арктики поступление речных вод, а также речных льдов во время весенних ледоходов. Речные льды выносят определенное количество грубообломочного материала из водосборов.

3. Современные наземные ледники выходят в море на северном острове Новой Земли и на архипелагах Северная Земля и Земля Франца Иосифа. Появление айсбергов в Карском море, хотя и не очень редкое явление, особенно в западной его части, но главный вид льдов здесь, безусловно, - однолетние морские льды, а у берегов Новой Земли и ЗФИ - также местные айсберги.

4. Выходы коренных пород на дне, которые чаще всего связаны с вершинами подводных возвышенностей, вероятны к северу от 78° с.ш., на Центральной Карской возвышенности, т.е. за пределами района наших работ.

5. Нужно иметь в виду также и особенности петрофонда водосборов р. Енисей и Обь, а также более мелких рек и геологические особенности строения островов. Наиболее примечательная особенность: распространение сибирских траппов, которые дренируются восточными притоками Енисея. В аллювии и конусе выноса Енисея можно ожидать появления толеитовых базальтов.

Среди осадочных пород маркерами могут быть широко распространенные в пределах водосборного бассейна моря угли и углистые сланцы, известняки, кремнистые породы. Целый ряд осадочных пород имеет повсеместное распространение. Это песчаники и алевролиты, аргиллиты и глинистые сланцы. Как отмечалось, маркерное значение в ряде случаев имеет также и возраст каменных обломков, определенный методами радиохронологии, микропалеонтологии и др.

Важным дополнением к изучению грубообломочного материала служит изучение более мелких фракций осадочного материала, принесенных льдами из тех же питающих провинций (песчано-алевритовых, а иногда и пелитовых) [Левитан и др., 1995; Лисицын, 1961; 1994; Медведев и Потехина, 1990; Ронкина и Вишневская, 1981].

Главную часть огромного водосбора р. Обь занимают четвертичные отложения со смешанными комплексами пород.

6. Пологие желоба в северной части моря, обращенные к Северному полюсу, многие исследователи склонны связывать с долинами ледниковых потоков. При отступании ледник должен был бы оставлять гряды моренного материала, постепенно смещающиеся к центру оледенения - месту с наиболее продолжительным существованием ледника. По предположениям, в частности, [Гросвальд, 1999], которые авторам представляются сомнительными, центр оледенения находился где-то в центральной части моря, что должно определить положение моренных гряд. Это в какой-то мере определяло положение наших разрезов - от районов с начальными стадиями отступания проблематичного ледника (в южной части моря) - к районам заключительных стадий его развития (в центральных частях моря). Карский ледник должен был подпруживать воды современного Енисея и Оби, по его южной границе должны были образовываться крупные приледниковые озера (типа озера Агассиц в Северной Америке). Однако в ходе работ никаких моренных гряд на дне в районе работ (эхолотирование, НСП) обнаружить не удалось.

СВОЙСТВА КАМЕННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ДОННЫХ ОСАДКОВ

Количественное распределение. Для 42 станций количество грубообломочного материала в 1 л донного осадка из верхнего слоя современных отложений оказалось в пределах от 0 до 48 г, среднее содержание около 0.1 г/л (табл. 1). Вклад каменного материала повышается на подводных поднятиях и снижается в понижениях рельефа, т.е. прослеживается четкая связь с рельефом дна моря - также как и в других районах распространения каменного материала [Кошелева, 2002; Левитан и др., 1995; Лисицын, 1951; 1961; Харин и Красильщиков, 1981]. Анализ полученных данных по количественному распределению грубообломочного материала, несмотря на их очевидную неполноту, дает возможность сделать предварительные выводы.

1. В целом, как и в осадках моря Лаптевых и Центральной Арктики, содержание каменного материала в верхнем слое донных осадков незначительно [Белов и Лапина, 1961].

Сопоставление с разными районами Арктики показывает, что средние содержания каменного материала в осадках морей Российской Арктики закономерно возрастают с запада на восток. Они максимальны также и в осадках самого западного из морей (Баренцева), где имело место покровное оледенение суши и сохранилось современное оледенение на островах в высоких широтах (Шпицберген, ЗФИ и др.). Далее на восток от Баренцева моря простирается область развития только горного оледенения, а еще восточнее наземное оледенение отсутствовало из-за недостатка влаги, развивалось подземное оледенение (вечная мерзлота). Здесь развиты, в основном, равнинные берега и в береговую зону подается очень мало материала. Здесь характерны минимальные содержания каменного материала. Еще далее на восток - особенно в Чукотском море и в полной мере в Беринговом и Охотском морях количество грубого осадочного материала (гравийно-галечного) на берегах резко возрастает.

Все большее значение приобретает галька из береговых отложений с хорошей окатанностью и большим петрографическим разнообразием. Это определяется горным рельефом водосбора, выносом в береговую зону реками и ручьями значительного количества каменного материала, песка и гравия - в основном во время паводков [Лисицын, 1961].

Полученные материалы по количественному содержанию каменного материала в донных осадках подтвердили проведенные нами ранее результаты работ по той же методике для моря Лаптевых, где также обнаружено очень мало каменного материала в донных осадках.

2. Несмотря на то, что работы были в значительной мере ориентированы на поиск выходов коренных пород, а также моренных отложений и связанных с ними высоких концентраций каменного материала, ни на одной из станций не удалось получить надежных доказательств распространения моренных отложений, которые подтвердили бы гипотезу существования Карского покровного ледника с центром оледенения в открытых частях Карского моря.

На карте распространения гравийной фракции донных осадков Карского моря [Gurevich, 1995] большая часть отложений содержит меньше 5% каменного материала (по нашим данным в морях Карском и Лаптевых - меньше 1%) и только на отдельных поднятиях дна отмечены значения 5-25%, что и подтверждено нашими исследованиями.

Характер поверхности и окатанности. Эти показатели в значительной мере (но не полностью) характеризуют генезис каменного материала. Материал, захваченный из зоны действия волн (с береговых пляжей), характерен своей высокой окатанностью и полированной поверхностью. В отличие от него каменный материал осыпей (клифов) характеризуется угловатостью и шероховатой поверхностью.

Каменный материал морен отличается широким диапазоном размеров обломков с значительным содержанием крупных валунов: полированная поверхность отсутствует за исключением отдельных фасеток - поверхностей скольжения обломков по породам ложа. Штриховка встречается редко. Чаще всего она отмечается на поверхности пород ложа, а также в тех случаях, когда контактируют в ходе истирания породы резко отличающиеся по твердости, например древние кристаллические и изверженные с более мягкими осадочными.

Обычно в осадках Карского моря преобладают окатанные и полуокатанные обломки, как в крупных фракциях (галька), так и в гравийной фракции, а также и в крупнопесчаной, где обломки пород еще сохраняются, т.е. не разделяются на отдельные составляющие их минеральные зерна, переходящие в песчаные и алевритовые фракции.

Гранулометрический состав. Количество осадочного материала крупных фракций было обычно недостаточным для точного определения гранулометрического состава методами ситового анализа [Лисицын и Канаев, 1956]. Преобладает материал мелкий - гравийный и крупнопесчаный, крупные обломки (галька и более крупные) редки. Валунного материала (крупнее 10 см) ни в одном из 16 тралений тралом Сигсби получено не было. Нет также разрывов траловой дели, что обычно случается при тралениях на выходах коренных пород или на моренном материале. Несколько прицельных тралений на поднятиях не дали крупного или экзотического материала, который по своим показателям (крупность, окатанность, характер поверхности и др.) мог бы уверенно определяться как моренный материал последнего оледенения или выходы коренных пород. Обычно на подводных поднятиях отмечался толстый (более 10 м) слой рыхлых отложений.

Каменные обломки диаметром более 5 см были обнаружены в пробах из дночерпателей и тралов с 15 станций. Из них на 5 станциях в крупных обломках встречалась одна и та же порода - базальт (станции 4400, 4405, 5510, 4411, 4412), т.е. эти станции отвечают провинции базальтового материала устья р. Енисей (базальтовые обломки встречены здесь также и в более тонких фракциях, также как и комплекс базальтоидов - тяжелой подфракции крупных алевритов). Крупный материал в донных осадках Карского моря представлен также и железомарганцевыми конкрециями специфического состава и характерной лепешковидной формы [Богданов и др., 1994]. Они обнаружены в пробах станций 4382, 4385, 4391, 4398, 4400, 4402, 4411 (см. табл. 1).

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ (ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ) СОСТАВ ПРОБ ГРУБООБЛОМОЧНОГО МАТЕРИАЛА

Из опыта работ в Дальневосточных морях, в северной части Тихого океана и в Антарктике [Лисицын, 1961; Лисицын и Чернышова, 1970; Lisitzin, 2002], а также изучения каменного материала на дне с помощью подводных аппаратов [Лисицын, 1994] следует, что петрографический состав грубообломочного материала - один из наиболее показательных параметров, позволяющих судить о генезисе и путях поступления каменных обломков в тонкодисперсные донные осадки. Основные маркеры следующие:

1. Каменный материал, рассеянный на морском дне при таянии морских льдов и айсбергов, по петрографическим комплексам оказывается на значительных участках дна очень сходным. Удается выделять характерные петрографические провинции с определенными соотношениями пород - маркеров и других наиболее распространенных пород, а также петрографического акцессория. При достаточном количестве станций и петрографического материала удается выделять не только провинции каменного материала в донных осадках, но также и пути его миграции из береговых питающих провинций, т.е. выявлять средние многолетние пути дрейфа льдов, области захвата каменного материала и области окончательной разгрузки [Лисицын, 1961]. Обычно для вещества, рассеянного морскими льдами, а также айсбергами, характерны многопородные ассоциации (комплексы горных пород) - обычно число разновидностей составляет 7-15, в некоторых случаях выше. По мере удаления от источников происходит рост числа разновидностей в ходе смешения вещества разных провинций, а на крайних удалениях - сокращение с сохранением только главных по количеству пород.

Очень важным является то, что петрографический состав каменного материала в главных своих частях соответствует минеральному составу песчано-алевритового материала, который более распространен в осадках. Это подтверждено не только сотнями параллельных определений этих фракций из одной пробы, но и прямыми методами приготовления искусственных протолочек каменного материала на дробильных машинах с последующим ситовым разделением и анализом минерального состава иммерсионным методом [Лисицын, 1951]. Сходные определения удалось сделать также и для свежего моренного материала, распространенного на суше в оазисах Антарктиды [Лисицын, 1951; 1961; Lisitzin, 2002].

В природных условиях тонкий моренный материал образуется при раздавливании и истирании каменных обломков, заключенных в нижней, обогащенной осадочным веществом толще ледника. Принято считать, что моренный материал - это нагромождения крупных каменных глыб и обломков. В действительности же это только отмытая водными потоками и ветром остаточная часть морены. Более тонкие фракции моренного материала течениями вод и ветром вымываются и выдуваются (наблюдения одного из авторов в оазисе Багнера и Антарктиде), образуют обычно отдельные скопления песков (зандровые равнины), алевритов и тонкого глинистого материала близ областей, подвергшихся оледенению и распространения каменистых морен. В среднем, как было установлено исследованиями и на суше и в океане исходный (не отсортированный последующими воздействиями), моренный материал имеет всего около 30% каменного материала и по 20-30% песчано-алевритовых и пелитовых фракций [Gurevich, 1995; Lisitzin, 2002]. При этом исходным веществом для всех фракций является петрофонд горных пород, распространенных в ледосборных провинциях и истертых до разной крупности. В крупных фракциях они сохраняются в виде цельных обломков этих исходных пород, в более тонких - в раздробленном на составляющие этих пород (минералы, а в еще более тонких фракциях - глинистые минералы и также продукты истирания).

Состав каменного материала ледового разноса (морские льды) определяется составом и свойствами исходного осадочного материала береговой зоны (в интервале глубин от 0 до 30 м) при контактных способах захвата. Гористые берега (и участки водосбора) дают каменный материал как окатанный, так (в береговых осыпях) и неокатанный, сходный с моренным материалом. Клифы обычно сложены одной породой и потому количественное разнообразие здесь заметно снижается. Как показывают исследования многих тысяч галек из донных осадков и с береговых пляжей морей Дальнего Востока среднее количество разновидностей горных пород при разносе их морскими льдами составляет 15-30 [Лисицын, 1961; Lisitzin, 2002].

Выходы коренных пород на дне - это обычно россыпи каменных обломков и скальные выходы, частично прикрытые донными осадками. Они обычно хорошо видны при просвечивании толщи осадков методами НСП и эхолотированием большой мощности. Также как и береговые клифы, эти выходы обычно характеризуются господством одной породы, ледовый материал сюда поступает, но влияние местных выходов и подводного аллювия оказывается более заметным.

Промежуточное положение занимают вершины подводных поднятий, где гидродинамические условия запрещают отложение тонких фракций осадочного вещества и где поэтому длительное время накапливаются только песчаные и более крупные дресвяно-щебнистые, реже валунные фракции. Это своего рода природные концентраторы грубых фракций, которые по составу отвечают прилежащим областям, где грубый материал сильно разбавлен и даже подавлен избыточными количествами тонких фракций (примеры - подводные горы северной Пацифики, гора Метеор в Атлантике и др.).

Очень важную информацию дают определения возраста каменного материала на подводных поднятиях. Здесь концентрация каменного материала могла продолжаться длительное время. Если поднятие находилось в области распространения льдов или каменный материал отвечает этапам последнего оледенения, а в последующие 15-18 тыс. лет сохранился от заиления сильными течениями, то на поверхности поднятий оказывается древний каменный материал. Нам удалось при исследованиях в Тихом и Атлантическом океанах, а также в Антарктике разделить современные и древние генерации каменного материала. Древние обломки, в отличие от современных, имеют Mn-корку или представляют собой каменные ядра железо-марганцевых конкреций [Лисицын, 1961; Лисицын и Харин, 1995]. Такой материал за пределами современного распространения льдов обычно отличается и по петрографическому составу (древние ледосборные провинции обычно существенно отличаются от современных).

Петрографические провинции гравийного и крупнопесчаного материала Карского моря были выделены ранее [Gurevich, 1995], видимо, на основе поверхностного просмотра проб, без изучения их детального петрографического состава, анализа в шлифах и сравнительного анализа по эталонной коллекции.

Большая часть поверхности дна Карского моря отнесена Гуревичем [Gurevich, 1995] к смешанной ассоциации, в которой значительно количество метаморфических пород (кварциты, амфиболиты, сланцы и др.).

В устье Оби и Енисея - другая ассоциация с преобладанием обломков осадочных пород.

У восточных берегов Новой Земли выделена ассоциация гранито-гнейсов (ассоциация А): в ней 25-50% приходится на граниты, гранодиориты, сиениты и гнейсы, вынесенные ледниками Новой Земли.

По минеральному составу тяжелой фракции алевритовой размерности в Карском море выделяются ассоциация эпидот-пироксен-рудные минералы - роговая обманка в западной части моря (включая устье р. Обь) и провинция без эпидота - в восточной части моря [Ронкина и Вишневская, 1981]. Обычное содержание песчаной фракции по данным Гуревича [Gurevich, 1995] постепенно снижается по мере удаления от берегов с 25-50% (в некоторых случаях до 75%) до менее 10%. Песчаные фракции в легкой их части существенно кварцевые (75-90% кварца) и кварц-полевошпатовые (50-75% кварца и более 25% полевых шпатов).

Среди каменного материала по составу выделены четыре главных группы пород (осадочные, метаморфические, эффузивные и магматические породы) и многочисленные разновидности (табл. 1). Отметим те из них, которые могут быть использованы как маркеры при выделении областей сноса (рис. 2).

Осадочные породы представлены преимущественно терригенными образованиями - песчаниками, алевролитами, аргиллитами. Нередко осадочные породы несут следы брекчирования, рассланцевания и метаморфизма. На ст. 4376 обнаружен образец (обр. 7) брекчированного алевролита, химический состав которого приведен в табл. 2. По данным химического анализа и микроскопического изучения породу следует называть слабожелезистым кварц-полевошпатовым алевролитом. Следует обратить внимание на среднезернистые кварц-полевошпатовые песчаники с глауконитом (ст. 4377) и мелкозернистые песчаники с глауконитом и фосфатными зернами (ст. 4418).

Карбонатные породы встречаются реже. Среди них выделяются: гальки пористого светлого перекристаллизованного известняка, в порах которого находятся пленки коричневых битумов (ст. 4385А-1), гальки серого битуминозного известняка (ст. 4380, трал), обломки органогенных биоморфных водорослево-ракушняковых известняков с остатками фосфатных лингул и с оолитами вокруг зерен бурого фосфата (ст. 4380, трал, шлиф 5/2), плоский обломок (11х7.5х3 см) светло-серого песчаного доломита (ст. 4386, трал).

Метаморфические и метаморфизованные породы представлены кварцитами, различными сланцами (филлитами, глинистыми, графито-углистыми, кристаллическими, слюдистыми), различными гнейсами (кварц-биотит-плагиоклазовыми, биотитовыми, гранатовыми). Имеются также в различной степени метаморфизованные песчаники, алевролиты и аргиллиты, в которых сочетаются признаки динамометаморфизма (рассланцевание, милонитизация, брекчирование) с гидротермальными преобразованиями (станции 4376, 4377, 4378, 4390, 4400). Характерно, что химический состав биотит-гранатового кристаллического сланца (обр. 4380-1) и брекчированиого метаалевролита (обр. 4376-1) близок. Это свидетельствует о генетической связи таких сланцев с осадочными породами, в частности с алевролитами (табл. 2). Близость химических составов свидетельствует о преобладающей роли динамометаморфизма при образовании сланцев из алевролитов.

Большим распространением в западной части Карского моря пользуются кварциты, углистые, графитовые и глинистые сланцы. Цветовая гамма кварцитов очень разнообразна. Среди них есть темно-серые, серые, светло-серые, белесоватые, голубоватые, розовые, вишнево-красные (сургучные). Выделяются серые кварциты со сфеном (ст. 4377) и сургучные - типа шокшинских (ст. 4380).

Магматические (интрузивные) породы не пользуются широким распространением. Единичные мелкие обломки измененных биотитовых гранитов с амфиболом и эгирином в единичных зернах встречены на станциях 4379 и 4380 (новоземельская провинция). На ст. 4405 отмечена щебенка розовых гранитов.

Породы габброидного типа выявлены на станциях 4387, 4400, 4405. Мелкий гравий магматических пород, похожих на сиениты, выявлен на ст. 4411. Угловатый небольшой (менее 1 см) обломок, похожий на серпентинизированный перидотит, встречен на ст. 4377 у берегов южного острова Новой Земли.

Обломки пород габброидного типа, а также обломки габбро-долеритов и долеритов встречаются, в основном, в восточной части Карского моря близ устья Енисея.

Эффузивные породы представлены угловатыми и в различной степени окатанными обломками базальтов. Они распространены главным образом в восточной части моря, вблизи побережья о. Диксон и восточного берега Енисейской губы (станции 4400, 4402, 4405, 4406,4411, 4412). Здесь встречены угловатые и слабо окатанные обломки размером до 10x9x6 см. Среди них и обломки, и валуны пирамидальной формы, грани которых имеют следы обработки ветром. Обращает на себя внимание и необычная очень тонкая и плотная темно-коричневая пленка на поверхности некоторых обломков базальтов. Это, скорее всего пустынный (тундровый, арктический) загар, свидетельствующий о наземном происхождении обломков базальтов.

В западной и, особенно, юго-западной частях моря встречены мелкие гальки и обломки базальтоидов (станции 4380, 4382, 4391). Необычен образец базальта ст. 4391. Это угловатый обломок, размером (3х2.5х2 см), неправильной формы, состоящий из дробовидных образований палагонита - преобразованного базальтового стекла. Структура и состав породы свидетельствуют о подводном излиянии базальтовой лавы и быстром ее охлаждении.

В восточной части Карского моря на станциях с 4400 по 4412 базальты являются преобладающим обломочным материалом. Характер обломков (большие размеры, плохая окатанность и др.) говорят об автохтонном (коренном) залегании пород или незначительном их переносе.

По структуре и минеральному составу среди обломков базальтов выделяются: 1) тонкозернистые афировые и порфировые разности с трахитоидной структурой основной массы; 2) средне-зернистые порфировые базальты с долеритовой структурой; 3) пегматоидные долериты и габбро-долериты. Порфировые вкрапленники представлены плагиоклазом и клинопироксеном, в долеритах и афировых базальтах наряду с пироксеном иногда присутствует измененное стекло, в пегматоидных разностях отмечен кварц.

По химическому составу почти все исследованные основные породы относятся к толеитовым и субщелочным базальтам, при этом нередко весь диапазон составов обнаруживается среди обломков одной станции. Базальты Карского моря практически идентичны траппам Восточной Сибири по составу и петрографическим особенностям. Все базальты заметно обогащены редкоземельными элементами с преобладанием легких РЗЭ в их спектре. На графике распределения РЗЭ составы карских базальтов размещаются между составами средних толеитовых и субщелочных базальтов Сибири [Альмухамедов и др., 1998]. Они сопоставимы также по уровням обогащенности с несовместимыми редкими элементами (Rb, Ва, Th, U) и некоторыми другими.

Для двух образцов (4405-3 и 4411-1) был определен возраст К-Ar методом: 209 и 218 млн. лет [Лисицын и др., 2004]. Это существенно меньше, чем возраст сибирских траппов (247-248 млн. лет), и намного больше, чем возраст траппов Земли Франца Иосифа (80-160 млн. лет).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Полученные нами данные подтверждают вывод о том, что в Арктических морях доля грубообломочного материала составляет в осадках обычно менее 5% [Кошелева, 2002]. Для Карского моря характерны очень низкие содержания грубообломочного материала и неравномерное его распространение по поверхности дна (рис. 2). Концентрация этого материала заметно возрастает у восточного побережья Новой Земли (станции 4380, 4382), а также вблизи юго-восточного берега полуострова Таймыр (станция 4402, около о. Диксон) и в Енисейской губе (станции 4405-4413).

Большая часть собранного тралами и дночерпателями каменного материала, судя по форме обломков и их окатанности, а также характеру поверхности, разнообразию их петрографического состава, была перенесена плавучими льдами. Не исключается возможность транспортировки древнего грубообломочного материала ледниками и айсбергами, особенно позднего плейстоцена, что отмечается в колонках (рис. 3). В пользу ледникового и айсбергового разноса свидетельствует следующее: 1 - осадки «ледникового» верхнеплейстоценового возраста более насыщены грубообломочным материалом, чем осадки «морского» голоцена; 2 - этот материал приурочен к отдельным горизонтам, маркирует время наибольшего распространения ледников; 3 - к этим же горизонтам нередко приурочены и так называемые «сухие глины», которые могут представлять собой моренные образования.

Неравномерность распределения грубообломочного материала наблюдается и в других разрезах верхнечетвертичных отложений, в том числе и в голоцене [Левитан и др., 1995]. Здесь также присутствуют грубообломочный материал, прослои и линзы «сухой глины» (ст. 4384). Поэтому надо полагать, что айсберговый разнос континентальных образований продолжался и в начале голоценового времени.

Провинции каменного материала. Состав грубообломочного каменного материала позволяет выделить две петрографические провинции: Западно-Карскую и Восточно-Карскую, также как и для тонкозернистой части донных осадков [Левитан и др., 1995].

Источниками сноса Западно-Карской провинции являются острова Новой Земли, полуостров Пай-Хой и остров Вайгач (рис. 2). Маркерные породы - обломки филлитов, хлорит-серицитовых сланцев, найденные на станциях 4379-4381, 4385. Они принесены скорее всего с Южного острова Новой Земли, где они залегают среди кембрийских отложений [Бондарев и др., 1971; Геология…, 1979]. Другая группа осадочных маркерных пород - доломиты (станции 4386, 4388) были доставлены, вероятно, с Северного острова Новой Земли. Известно, что на северо-востоке этого острова (Русская гавань, губа Грибовой) развита мощная (до 500 м) доломитовая толща в грибовской свите нижнего девона [Геология…, 1979]. Вероятно, с этой свитой могут быть связаны и фосфатные известняки с лингулами (ст. 4380). Со среднедевонскими черносланцевыми и карбонатно-терригенными формациями Северного острова связан и грубообломочный материал станций 4383-4389, представленный кварц-полевошпатовыми песчаниками, черными и углисто-глинистыми сланцами. Группа карбонатных маркеров: светлые и серые битуминозные известняки, окремненные известняки и мергели станций 4380-4386, очевидно, поступала из верхнекарбоновых отложений Новой Земли, где отмечены аналогичные породы [Геология…, 1979]. Из магматических пород маркерами являются гальки гранитов (станции 4379, 4380) и обломки липаритов (ст. 4388). Они, видимо, связаны с герцинскими гранитоидными интрузиями, известными на Новой Земле [Геология…, 1979]. Обломки известковистых фосфатистых песчаников с глауконитом (станции 4377, 4380) скорее всего доставлены из мезозойских терригенных отложений Пай-Хоя, острова Вайгач, Предуральского прогиба.

Загадочным является коренной источник дробовидного палагонитизированного базальтового стекла (ст. 4391). Это могут быть мезозойские вулканогенные образования Пай-Хоя или кайнозойские вулканогенные образования северной оконечности Новой Земли, которые плохо изучены, площади их распространения точно не определены [Иорданский, 1933; Кораго и др., 1985; Тектоника…, 1992].

Грубообломочный материал Восточно-Карской петрографической провинции изучен на 4-х станциях (4397-4400). В отличие от Западно-Карской провинции набор горных пород здесь очень беден. В северной части провинции (станции 4397-4399) он состоит лишь из галек рассланцованных песчаников и парагнейсов. Это северная подпровинция метаморфических пород. Кроме того, в аутигенных железомарганцевых корках и конкрециях встречаются включения гравия белого кварца, углистых и карбонатных пород. Встречены также мореноподобные слабо литифицированные образования глинисто-песчаного состава с коркой оксидов железа.

Южнее, на ст. 4400, грубообломочный материал более разнообразен (южная подпровинция). Здесь присутствуют габброиды, базальты, малиновые кварциты, филлиты, углистые сланцы, кварц-полевошпатовые песчаники, окремненные известняки. Встречена одна галька прозрачного кварца. Значительное разнообразие отмечается в составе обломочного материала вблизи побережья Диксона (ст. 4402). В Енисейской губе на большинстве станций в составе грубообломочного материала преобладают базальтоиды, отмечены также мелкие обломки гранитоидов и сиенитов. Их поступление в осадки губы связано с транспортировкой с Таймыра, где широко развит трапповый и щелочной гранитоидный магматизм [Верниковский и др., 2001]. Возможно, обнажения базальтов имеются в береговых обрывах или вблизи побережья Таймыра. Значительное количество обломков базальтов с Таймыра выносилось льдами, а в плейстоцене - ледниками и, возможно, айсбергами в южную часть Восточно-Карской провинции. В северной части этой провинции наблюдается обедненный состав грубообломочного материала. Это можно объяснить тем, что области сноса были небольшими и однообразными по составу горных пород. Видимо, ими являются острова Арктического института, возможно, другие острова восточной части Карского моря и Северной Земли.

Обедненным по петрографическому составу пород является грубообломочный материал Обской губы (ст. 4418). Он формировался, скорее всего, за счет размыва четвертичных толщ водосбора. Исследование в районе г. Ноябрьск показало, что в их составе присутствуют озерно-ледниковые пески, флювиогляциальные пески с гравием и галькой, супесь с галькой и валунами [Волков, 1997].

Нельзя исключить возможность поставки грубообломочного материала ледником и айсбергами с архипелага Северной Земли. Об этом свидетельствуют результаты траления на станциях 4397 и 4398, где обнаружен одинаковый однообразный состав обломочного материала (парагнейсы, кварциты, песчаники), количество, которого заметно увеличивается в восточном направлении, т.е. к Северной Земле, где встречаются такие породы [Геология…, 1982].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Петрографо-минералогическое и петрохимическое изучение грубообломочного материала, полученного из верхнечетвертичных отложений Карского моря на 42 станциях в 49-м рейсе НИС «Дмитрий Менделеев», позволило выделить 2 главные петрографические провинции: Западно-Карскую, Восточно-Карскую и в их пределах несколько подпровинций. Формирование первой было обусловлено поступлением материала, в основном, с островов Новой Земли, второй - с полуострова Таймыр и из водосборных бассейнов Енисея и Оби. Вблизи этих двух источников сноса наблюдается наибольшее количество грубообломочного материала и его максимальное петрографическое разнообразие. Северная часть Восточно-Карской провинции отличается однообразным составом грубообломочного материала, количественное распределение которого дает возможность предполагать его поступление с архипелага Северной Земли. Неравномерность распределения грубообломочного материала во времени отмечается по данным опробования геологическими трубками и в разрезах верхнечетвертичных отложений.

Транспортировка грубообломочного материала осуществлялась плавающим морским льдом, а в прошлом также ледниками и айсбергами. Об этом свидетельствуют форма обломков, их разнообразная окатанность и др. В верхнем плейстоцене, скорее всего, преобладал ледниковый разнос. В нижних слоях колонок отмечается насыщение грубообломочным материалом в сочетании с горизонтами «сухих глин», обладающих комковатой текстурой. По всей вероятности они образовались за счет захвата айсбергами моренных отложений Новой Земли. В осадки Восточно-Карской провинции материал поступал с таймырскими и североземельскими айсбергами и ледниками. Как видно из рис. 3, в позднечетвертичное время каменный материал встречался в осадках чаще, чем сейчас. Основным видом транспортировки грубообломочного материала были, судя по окатанности, плавающие дрейфующие льды, а также очень редкие айсберги.

Для более уверенного определения питающих провинций и провинций донных осадков Карского моря необходимы дополнительные исследования.

Исследования поддерживались Российским фондом фундаментальных исследований (проекты № 01-05-64182, № 00-15-98623).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альмухамедов А.И., Медведев А.Я., Кирда Н.П., Батурина Т.П. Триасовый вулканогенный комплекс Западной Сибири // Докл. РАН. 1998. Т. 362. № 3. С. 372-377.

2. Арктический шельф Евразии в позднечетвертичное время. М.: Наука, 1987. 277 с.

3. Белов Н.А., Лапина К.Н. Донные отложения Арктического бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 152 с.

4. Богданов Ю.А., Горшков A.M., Гурвич Е.Г. и др. Железомарганцевые конкреции Карского моря // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 789-800.

5. Бондарев В.И., Романович Б.С., Черкесова Е.В., Енокян B.C. Геологическое строение Новой Земли, Вайгача, Пай-Хоя, Полярного Урала и Севера Печорской депрессии // Геология и перспективы нефтегазоносности Советской Арктики. Л.: НИИГА, 1972. С. 21-27.

6. Величко А.А., Кононов Ю.М., Фаустова М.А. Последнее оледенение Земли в позднем плейстоцене // Природа. 1994. № 7. С. 63-67.

7. Верниковский В.А., Пике В.Л., Верниковская А.Е. Раннетриасовые α-граниты Таймыра - результат Северо-Азиатского суперплюма // Докл. РАН. 2001. Т. 380. № 1.С. 87-93.

8. Волков И.А. Пределы распространения сартанского ледника в Западной Сибири // Геология и геофизика. 1997. Т. 38. № 6. С. 1049-1054.

9. Геология архипелага Северная Земля. Л: ПГО «Севморгеология», 1982. 185 с.

10. Геология и стратиграфия Новой Земли. Л: НИИГА, 1979. 115 с.

11. Гросвальд М.Г. Евразийские гидросферные катастрофы и оледенения Арктики. М.: Научный мир, 1999. 118 с.

12. Дибнер В.Д. Сборы и получение донного каменного материала с целью геологического картирования // Геология моря. Л: НИИГА, 1971. Вып. 1. С. 17-25.

13. Иорданский Н.Н. Следы мезозойской вулканической деятельности на Пай-Хое // Мат. ЦНИГРИ. Палеонтология и стратиграфия. М.: НИИГА, 1933. Вып. 1. С. 36-37.

14. Колпаков В.В. Ветрогранники вне пустынь. Стоит ли пересматривать их происхождение? // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1979. № 1. С. 87-91.

15. Кораго Е.А., Старицын В.Ф., Ильин В.Ф. и др. Первая находка кайнозойских вулканитов на Новой Земле // Докл. АН СССР. 1985. Т. 284. № 6. С. 1457-1461.

16. Кошелева В.А. Особенности вещественного состава неоплейстоцен-голоценовых отложений арктических морей России // Литол. и полезн. ископаемые. 2002. №2. С. 160-171.

17. Левитан М.А., Хусид Т.А., Купцов В.М. и др. Типы разрезов верхнечетвертичных отложений Карского моря // Океанология. 1995. Т. 34. № 5. С. 776-788.

18. Лисицын А.П. К методике изучения галечных отложений открытого моря // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. 1951. Т. 5. С. 941-945.

19. Лисицын А.П. Закономерности ледового разноса грубообломочного материала // Современные осадки морей и океанов. М.: Изд. АН СССР, 1961. С. 232-285.

20. Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. М.: Наука, 1978. 390 с.

21. Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 1994. 450 с.

22. Лисицын А.П., Канаев В.Ф. Механический анализ грубообломочного материала в судовых условиях // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. 1956. Т. 19. С. 43-51.

23. Лисицын А.П., Харин Г.С. Грубообломочный айсберговый материал в осадках Северной Атлантики и трога Кинг (наблюдения из подводных аппаратов «Мир») // Океанология. 1995. Т. 35. № 5. С. 743-754.

24. Лисицын А.П., Харин Г.С., Чернышова Е.А. Базальты в грубообломочном материале донных осадков Карского моря // Океанология. 2004. Т. 44. № 4.

25. Лисицын А.П., Чернышова В.И. Каменный материал в донных отложениях северной части Тихого океана // Тихий океан. М.: Наука, 1970. Т. VI. Кн. 1. С. 237-236.

26. Медведев B.C., Потехина Е.М. Количественное распределение и динамика взвеси в юго-западной части Карского моря // Современные процессы осадконакопления на шельфах Мирового океана. М.: Наука, 1990. С. 110-120.

27. Ронкина З.З., Вишневская Т.Н. Минералогические критерии палеогеографических реконструкций для Карского седиментационного суббассейна в юрско-меловое время // Литология и палеогеография Баренцева и Карского морей. Л.: НИИГА, 1981. С. 85-96.

28. Тектоника и металлогения ранних киммерид Новой Земли. СПб.: Недра, 1992. 196 с.

29. Хабаков А.В. Краткая инструкция для полевого исследования конгломератов. М.: Геолиздат, 1933. 31 с.

30. Хасанкаев В.Б. Изучение донного каменного материала как источника информации о составе коренных пород дна юго-восточной части Баренцева моря // Литол. и полезн. ископаемые. 1978. № 3. С. 118-120.

31. Харин Е.С., Красильщиков А.А. Состав и закономерности распределения донного каменного материала в Баренцевом море по профилю полуостровов Рыбачий - Земля Франца Иосифа // Литология и палеогеография Баренцева и Карского морей Л.: НИИГА, 1981. С. 33-41.

32. Шварц Т.В. Основные этапы развития осадочных бассейнов акватории Баренцева моря в фанерозое // Литология и палеогеография Баренцева и Карского морей. Л.: НИИГА, 1981. С. 5-32.

33. Gurevich V.I. Recent sedimentogenesis and environment on the Arctic shelf of Western Eurasia. Norsk. Polar Inst. Meddelelser. № 131. Oslo. 1995. 92 p.

34. Lisitzin A.P. Sea-ice and iceberg sedimentation in the ocean. Recent and past. Berlin: Springer, 2002. 543 p.

Ice Rafted Coarse Debris Material on the Kara Sea Bottom

A.P. Lisitzin, G.S. Kharin, E.A. Chernysheva

The composition and distribution of the ice rafted coarse debris from the Kara sea bottom were investigated. This material was obtained on 42 sites in 49-th Leg of r/v "Dmitry Mendeleev" by Sigsbi trawl, box-corer, bottom scoop and big gravitational core. The existence of two main petrographic provinces is suggested: 1 - West Kara and 2 - East Kara, differing in composition and sources of debris material. It is supposed that debris were transported mainly by floating ice. In Upper Pleistocene time the rafting by glaciers and icebergs was very possible also.