Донные осадки Северного Ледовитого океана содержат сведения о вариациях размеров ледниковых щитов на окружающих континентах и связанных с ними флуктуациях уровня моря, изменениях размера ледового покрова и биопродуктивности, характере водообмена с соседними океанами. Интерпретация данных затруднена из-за сравнительно низких скоростей седиментации, отсутствия или плохой сохранности фоссилий, наряду с неоднозначностью оценок палеомагнитных, радиологических и изотопных данных о возрасте осадков [Jakobsson et al., 2001; Backman et al., 2004; Polyak et al., 2004; Not, Hillaire-Marcel, 2010]. Последнее справедливо и для исследованных нами колонок [Талденкова и др., 2016; Гусев и др., 2017; Piskarev, Elkina, 2017].

Колонки KD12-03-10C (79°25,75′ с.ш., 171°55,08′ з.д., глубина 2200 м, общая длина 575 см) и AF07-31 (78°37,49′ с.ш., 171°56,52′ з.д., глубина 2280 м, общая длина 350 см) были получены с восточного склона хребта Менделеева. Колонки исследованы комплексом методов: литологических – весовое процентное содержание фракции >63 мкм, подсчет крупнозернистых терригенных зерен ледового и айсбергового разноса (IRD) и определение их петрографического состава; геохимических – состав стабильных изотопов δ¹⁸O и δ¹³C карбоната раковин планктонных (Neogloboquadrina pachyderma sin., Turborotalita egelida) и бентосных (Oridorsalis tener) фораминифер; палеонтологических – изучение остатков микро- (планктонные и бентосные фораминиферы, остракоды) и макрофауны (моллюски, полихеты, усоногие рачки); абсолютного датирования – AMS¹⁴C датирование и определение возраста U-Th и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr методами.

Результаты наших исследований были частично опубликованы ранее [Талденкова и др., 2016; Гусев и др., 2012, 2017]. За последнее время были получены новые данные по всем изученным параметрам, прежде всего, по изотопии кислорода и углерода из колонки KD12-03-10C, которые позволили провести более надежную корреляцию разрезов и их стратиграфическое подразделение путем сравнения с детально изученными и датированными колонками из региона хребта Менделеева [Polyak et al., 2004, 2009, 2013; Adler et al., 2009; Stein et al., 2010; Cronin et al., 2013, 2014].

Стратиграфическое подразделение и корреляция колонок основаны на изменениях различных характеристик. Пики IRD в основном приурочены к эпохам роста ледников и, особенно, ледниковых терминаций, когда существенно возрастала роль айсбергового материала. Вариации состава терригенных обломков свидетельствуют о смене района поставки айсбергов и о вариациях системы поверхностной циркуляции. Эпохам терминаций соответствуют и наиболее выраженные негативные величины δ¹⁸O карбоната планктонных фораминифер. Эпохи межледниковий характеризуются повышенными значениями численности и видового разнообразия микро- и макрофоссилий наряду с сокращением или почти полным отсутствием IRD и утяжелением изотопного состава δ¹⁸O и δ¹³C по причине повышения уровня моря, более активного водообмена с Атлантическим и Тихим океанами и, соответственно, уменьшения фракции пресной воды в водном балансе. Данные абсолютного датирования и находки видов с ограниченным временным диапазоном распространения позволяют сделать стратиграфические подразделения более обоснованными.

Судя по совокупности исследованных характеристик осадков, колонка AF07-31, расположенная южнее колонки KD12-03-10C, накапливалась в условиях более высоких скоростей осадконакопления ввиду большей близости к берегу и источникам терригенного материала. Предположительно, она вскрывает осадки в диапазоне морских изотопных стадий (МИС) 1-7.

Колонка KD12-03-10C вскрывает более древние осадки, вероятно до МИС 19, т.е. весь неоплейстоцен. Четыре AMS¹⁴C датировки верхних 24 см разреза свидетельствуют об их накоплении в период МИС 1-3 (вторая половина, до 46 тыс. л.н.). Выделено 8 пиков IRD, которые предположительно соответствуют оледенениям и ледниковым терминациям стадий МИС 16, 12, 10, 8, 5/6, 5d, 3/4, 1/2. Увеличение вверх по разрезу доли карбонатов, поставлявшихся Лаврентийским ледниковым щитом из палеозойских формаций Канадской Арктики, свидетельствует о прогрессирующей экзарации, похолодании и усилении круговорота Бофорта. Нижний горизонт колонки, практически лишенный IRD, характеризует мягкие климатические условия периода МИС 17-19 с сезонным ледовым покровом и высокой биопродуктивностью.

Последовательное чередование вниз по разрезу колонок слоев с высоким содержанием IRD и межледниковых слоев с пиками численности микрофоссилий свидетельствует о последовательности накопления осадков. Основные пики численности фоссилий в колонках приурочены к межледниковьям стадий МИС 11, 5е (только в колонке AF07-31), 5а-с и 1-3. В осадках древнее МИС 11 карбонатных фоссилий мало ввиду растворения. Наиболее важный стратиграфический репер – это интервал первого явно выраженного межледниковья МИС 11, возраст осадков которого подтвержден и независимым геохронологическим методом Sr-хемостратиграфии [Талденкова и др., 2016]. Высокая численность всех групп фоссилий, выраженное доминирование субполярного симбионт-содержащего вида планктонных фораминифер Turborotalita egelida, обилие шельфовых видов бентосных фораминифер и остракод, привнесенных с дрейфующими льдами, наряду с крайне низким количеством IRD свидетельствует о сокращенном ледовом покрове, высокой биопродуктивности и, возможно, о значительном отепляющем влиянии тихоокеанских вод. После МИС 11 наблюдается направленное похолодание климата, приведшее к развитию многолетнего ледового покрова (появление среди остракод вида-индикатора Acetabulastoma arcticum после МИС 7 в обеих колонках, в колонке AF07-31 этот вид присутствует повсеместно), усилению контрастности ледниково-межледниковых колебаний (увеличение амплитуды записей δ¹⁸O и δ¹³C).

Совокупность полученных нами данных и их сопоставимость с опубликованными материалами по другим колонкам отрицает возрастные оценки, полученные палеомагнитным методом по колонке KD12-03-10C, где граница Брюнес-Матуяма определяется на глубине 123,5 см [Piskarev, Elkina, 2017], что по нашим данным соответствует времени МИС 6. Корреляция исследованных колонок также указывает на несоответствие U-Th и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr датировок по колонке AF07-31 [Гусев и др., 2017] литологическим, палеонтологическим и изотопным данным и позволяет признать более вероятной «молодую» стратиграфическую модель, предусматривающую более высокие скорости осадконакопления, которые составляли в среднем 1,5 см/тыс. лет для района колонки AF07-31 и 0,7 см/тыс. лет для более северного района колонки KD12-03-10C.

Исследования выполнены при поддержке РФФИ, проект № 15-05-08497.

Список литературы

1. Гусев Е.А., Кузнецов А.Б., Талденкова Е.Е. и др. Скорость и условия осадконакопления позднекайнозойских осадков поднятия Менделеева: Sr-изотопная и δ¹⁸O-хемостратграфия // Доклады РАН, 2017. Т. 473. № 3. С. 336–340.

2. Талденкова Е.Е., Николаев С.Д., Степанова А.Ю. и др. Стратиграфия и палеогеография Амеразийского бассейна Арктики в неоплейстоцене по литологическим и палеонтологическим данным // Вестник МГУ. Сер. Геогр., 2016. № 6. С. 3–17.

3. Adler R.E., Polyak L., Ortiz J.D. et al. Sediment record from the western Arctic Ocean with an improved Late Quaternary age resolution: HOTRAX core HLY0503-8JPC, Mendeleev Ridge // Glob. Planet. Change, 2009. V. 68. P. 18−29.

4. Cronin T.M., Polyak L., Reed D. et al. A 600-ka Arctic sea-ice record from Mendeleev Ridge based on ostracodes // Quat. Sci. Rev., 2013. V. 79. P. 157–167.

5. Cronin T.M., DeNinno L.H., Polyak L. et al. Quaternary ostracod and foraminiferal biostratigraphy and paleoceanography in the western Arctic Ocean // Mar. Micropal., 2014. V. 111. P. 118–133.

6. Jakobsson M., Løvlie R., Arnold E.M. et al. Pleistocene stratigraphy and paleoenvironmental variation from Lomonosov Ridge sediments, central Arctic Ocean // Glob. Planet. Change, 2001. V. 31. P. 1–22.

7. Not C., Hillaire-Marcell C. Time constraints from ²³⁰Th and ²³¹Pa data in late Quaternary, low sedimentation rate sequences from the Arctic Ocean: An example from the northern Mendeleev Ridge// Quat. Sci. Rev., 2010. V. 29. P. 3665–3675.

8. Piskarev A., Elkina D. Giant caldera in the Arctic Ocean: evidence of the catastrophic eruptive event // Scientific Reports. 2017. 7:46248. Doi:10.1038/srep46248.

9. Polyak L., Curry W.B., Darby D.A. et al. Contrasting glacial/interglacial regimes in the western Arctic Ocean as exemplifi ed by a sedimentary record from the Mendeleev Ridge // Palaeogeogr., Palaeoclimat., Palaeoecol., 2004. V. 203. P. 73−93.

10. Polyak L., Bischof J., Ortiz J. et al. Late Quaternary stratigraphy and sedimentation patterns in the western Arctic Ocean // Glob. Planet. Change, 2009. V. 68. P. 5–17.

11. Polyak L., Best K.M., Crawford K.A. et al. Quaternary history of sea ice in the western Arctic based on foraminifera // Quat. Sci. Rev., 2013. V. 79. P. 145–156.

12. Stein R., Matthiessen J., Niessen F. et al. Towards a better (litho-) stratigraphy and reconstruction of Quaternary paleoenvironment in the Amerasian Basin (Arctic Ocean) // Polarforschung, 2010. V. 79. No. 2. P. 97–121.

Ссылка на статью:

Талденкова Е.Е., Николаев С.Д., Гусев Е.А., Степанова А.Ю., Новихина Е.С., Рекант П.В., Овсепян Я.С., Чистякова Н.О., Пяткова М.Н. Палеогеография амеразийской части Северного Ледовитого океана в четвертичное время на основе комплексного исследования колонок KD12-03-10c и AF-07-31 с хребта Менделеева // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Материалы X Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода. Москва 25–29 сентября 2017 г. – М.: ГЕОС, 2017. С. 416-418.