Реферат

В статье дается описание геологического и геокриологического строения береговых обнажений Гыданской губы. Приводятся результаты изотопного и химического составов подземных льдов, состава и возраста отложений. Выделяется два яруса полигонально-жильных льдов: позднеплейстоценовые и голоценовые. Устанавливаются условия осадконакопления, промерзания и денудации отложений в эпоху последнего криохрона и голоценового оптимума.

Ключевые Слова: Гыданская губа; четвертичные отложения; криогенез.

Введение

Гыданская губа Карского моря является одним из наиболее труднодоступных районов севера Западной Сибири. Сведения о геоморфологии, четвертичных осадках и современных процессах севера Западной Сибири, были обобщены в работе В.Н. Сакса [Сакс 1951]. Четвертичные отложения района исследовались и картировались сотрудниками НИИГА во время проведения геологической съемки [Соколов и Значко-Яворский 1957].

В 1973-1985 гг. геокриологические условия и четвертичные отложения Гыданского полуострова подробно изучались сотрудниками Тюменской экспедиции кафедры грунтоведения и инженерной геологии геологического факультета МГУ [Трофимов и др. 1986]. В результате этих работ была составлена стратиграфическая схема четвертичных отложений района, изучены пластовые и повторно-жильные льды, современные термокарстовые, термоабразионные и термоэрозионные процессы.

По разрезу органо-минерального комплекса в устье р. Монгаталянгъяха, расположенного вблизи от исследованного авторами разреза в устье реки Еры-Маретаяха, Ю.К. Васильчуком [1992] получена серия радиоуглеродных позднеплейстоценовых датировок на различных высотах от уровня моря: на высоте 3,5 м - 30200 ± 800 лет (ГИН-2470), 4,5 м - 28600 ± 800 лет (ГИН-2638), 5 м - 25100 ± 220 лет (ГИН-2471), 5,9 м - 21900 ± 900 лет (ГИН-2469). Торфяник на высоте 9,3 м имел радиоуглеродный возраст - 3900 ± 100 лет (ГИН-2468).

Полевые работы, проведенные МГУ, Институтом Криосферы Земли и ВНИИОкеангеология в 2010 году, охватили западный и восточный берега Гыданской губы (рис.1). В статье дается описание геологического и геокриологического строения четвертичных отложений. Приводятся результаты изотопного и химического составов подземных льдов, состава и возраста отложений.

Обсуждение результатов

1. Исследования проводились в районе устья реки Еры-Маретаяха, расположенного на восточном побережье Гыданского полуострова. Изучено строение берегового уступа, которое состоит из термоденудационных поверхностей с высотами 10-25 метров и термоабразионного клифа, спускающегося к современному пляжу (рис.2.1).

Верхняя часть разреза до глубины 4,7 м (точка наблюдения 1006) представлена промерзшими озерными (озерно-болотными) отложениями, характеризующимися значительной льдистостью. Крупные прослои практически чистого льда, переслаиваются со слабо разложившимся торфом. Радиоуглеродная датировка по образцу торфа с глубины 3,8 м показала возраст 8500±90 л.н. (ЛУ-6535).

Ниже вскрываются пылеватые супеси (количество пылеватых частиц составляет более 54%) (т.н. 1007). В супесях содержатся торф, корни растений (количество органического углерода достигает 0,9%), фрагменты пресноводных моллюсков. Отложения льдистые, суммарная влажность составляет около 53%. Криогенная текстура поясковая, между поясками криотекстура сетчатая. С глубины 4 м по корням растений сделана радиоуглеродная датировка, показавшая возраст 9100±90 л.н. (ЛУ-6534). С глубиной в пылеватых супесях увеличивается количество песчаной фракции и уменьшается содержание органики (С_орг до 0,2%). Ближе к устью реки Еры-Маретаяха, в разрезе поверхности высотой около 10 м, пылеватые супеси переслаиваются с мелкозернистыми песками и прослоями торфа. Криотекстура отложений массивная. Суммарная влажность уменьшается с глубиной от 54 до 27%. Высокая льдистость отложений позволяет предположить их сингенетическое промерзание. Прослой торфа в песчанистых отложениях на глубине 2,2 м имеет радиоуглеродный возраст 21930±370 л.н. (ЛУ-6542). В северной части обнажения пылеватые супеси с глубины 20 м подстилаются льдистыми глинами с сетчатой криогенной текстурой. Верхний контакт глин и супесей четкий, уходит под уровень моря к южной части обнажения. Минеральные блоки преимущественным размером 10X10 см разделены шлирами льда толщиной до 1 см. Влажность минеральных прослоев составляет 26,0-33,0%. Изотопный анализ тектурообразующего льда (-8,48‰ для δ¹⁸О и -63,4‰ для δD) и криогенная текстура указывает на эпигенетическое промерзание отложений. Глины содержат большое количество органического углерода (0,89%). Скорее всего, глины накапливались в мелководном относительно теплом море.

В разрезе вскрываются полигонально-жильные льды (ПЖЛ) двух ярусов (рис.2.1, т.н. GD2). ПЖЛ шириной 1,2 м по верху и высотой 3,6 м верхнего яруса и крупные ПЖЛ шириной 2,5 м поверху и высотой более 10 м нижнего яруса. Вмещающие ПЖЛ пылеватые супеси сильнольдистые, суммарная влажность на глубине 1,3 м составляет 52,7% (рис.3).

Изотопный состав ПЖЛ верхнего яруса изменяется от -23,6 до -18,3‰ для кислорода (δ¹⁸О) и от -179,9 до -134,3‰ для водорода (δD), избыток дейтерия (d excess) изменяется от 9 до 12‰. К сожалению, опробовать ПЖЛ нижнего яруса не удалось. Их залегание в отложениях возрастом более 10 тыс. лет и весьма отрицательный изотопный состав большей части жильного льда, указывают на формирование основной части льда этих жил в позднем плейстоцене.

Крупные сингенетические ПЖЛ в южной части обнажения не встречены, возможно, они срезаны склоновыми процессами или частично вытаяли. Здесь, в пески и супеси проникают узкие (шириной до 0,4 м) жилы льда средней мощностью 4,5 м (т.н. GD1). Содержание стабильных изотопов кислорода и водорода во льду не меняется по глубине и составляет -24,6…-22,6‰ для δ¹⁸О и -193,1…-176,5‰ для δD, дейтериевый эксцесс не превышает 6-7‰. Отмечено заметное содержание ионов хлора (8,8 мг/л) в жильном льде. Изотопный состав повторно-жильных льдов, скорее всего, свидетельствует о позднеплейстоценовом возрасте льда.

На основании полученной Ю.К. Васильчуком [1992] простой линейной зависимости между средней температурой января (t_я) и изотопным составом кислорода (δ¹⁸Ож) в ПЖЛ была определена средняя температура января во время формирования ПЖЛ.

t_я = -1,5δ¹⁸Ож(±3°C), она составила -36,0 ±3°C.

2. Другой район исследования - северное побережье Гыданской губы возле мыса Паха-Сале (рис.2.2). Здесь в береговых обрывах высотой 15-20 м вскрываются морские и прибрежно-морские песчано-алевритовые отложения. Более древние морские отложения перекрываются верхнеплейстоцен-голоценовыми континентальными осадками с растительным детритом. На пляже рассеяно большое количество костных остатков, которые вымыты из береговых обрывов.

Линза озерных осадков мощностью 4-6 м и видимой протяженностью 1200 м содержит слоистые насыщенные органикой супеси (содержание органического углерода достигает 1 %). Легкие супеси на глубине 2 - 4 м переходят в тяжелые супеси, количество органических остатков снижается, возрастает содержание пылеватых частиц с 35% на глубине 1,4 м до 56% на глубине 3,7 м. Льдистость увеличивается с глубиной. Суммарная влажность супесей возрастает от 33% на глубине 1,4 м до 64,7% на глубине 3,2 м. Криотекстура супесей слоистая. Возраст древесных включений на глубине 2,6 м на контакте легких и тяжелых супесей составляет 5280±160 ЛУ-6540. С глубины 6 метров насыщенные органикой супеси переходят в пылеватые супеси, соответствующие по гранулометрическому составу и содержанию органического углерода супесям, вмещающим линзу озерных осадков. Суммарная влажность на контакте слоев составила 41,9%. Возраст древесных включений на контакте составил 8030±80 ЛУ-6541. Криотекстура нижних супесей мелкосетчатая посткриогенная. Скорее всего, это отложения подозерного талика.

По простиранию линза озерных отложений вложена в пачку легких пылеватых супесей, которые слагают борта термокарстового понижения и поверхности высотой 15 м.

Пылеватые супеси состоят на 83% из частиц размерности пыли. До глубины 4,0 м более льдистые прослои толщиной 15-20 см чередуются с менее льдистыми горизонтами толщиной 80-90 см. Криотекстура поясковая, между поясками микрошлировая часто слоистая (см. рис.2.2, врезка А). Суммарная влажность пылеватых супесей достигает 101%. Пылеватые супеси подстилаются серыми тонкозернистыми песками. Мощность песчаного слоя достигает 3 метров (т.н. G-1). Криотекстура песка массивная. Суммарная влажность составляет 22,4%. В южной части обнажения песчаный прослой выклинивается. Пески в северной части и пылеватые супеси в южной части обнажения подстилаются глинами с богатой фауной морских моллюсков. Влажность на контакте глин и пылеватых супесей составила 64,1%.

Озерные отложения включают комплекс ПЖЛ. На поверхности льды образуют полигональную сеть со стороной полигона 18-25 м. Жильные льды шириной 20-50 см по верху и длиной 2-5 м. Лед ПЖЛ коричнево-белый вертикально-слоистый, с ожелезнением на контакте с вмещающими породами. Изотопный состав ПЖЛ составляет -19,1‰ для кислорода (δ¹⁸О) и -146,2 ‰ для водорода (δD), избыток дейтерия (d excess) - 7,2‰. Относительно низкое содержание ионов хлора (5,0 мг/л) характерно для жильных льдов, формировавшихся без влияния морской воды. По данным Ю.К. Васильчука [1992], ПЖЛ севера Гыданского п-ова характеризуются средними значениями δ¹⁸О равными примерно -18‰.

Заполнение термокарстовой депрессии происходило в два этапа. На первом этапе в начале голоцена накапливались отложения, которые попадали в озеро при разрушении берегов, сложенных пылеватыми сильнольдистыми супесями. В конце заполнения озерной котловины накапливались более грубые песчаные осадки. На существование талика под озером указывает горизонт с относительно малой льдистостью и посткриогенной криотекстурой.

Заключение

Изученные в береговых обрывах Гыданской губы отложения имеют голоценовый и позднеплейстоценовый возраст. Выделенные нами два яруса ПЖЛ также имеют разный возраст: нижние – верхнеплейстоценовые, верхние – голоценовые. Формирование нижнего яруса сингенетических ПЖЛ происходило в эпоху последнего криохрона, когда осадконакопление в мелком и относительно теплом море сменилось континентальным. Похожие условия существовали в районе Сопочной Карги, в устье Енисея, где в это время накапливались осадки второй аллювиальной террасы [Стрелецкая и др. 2007]. После наступления климатического оптимума произошла кардинальная смена ландшафтов. В это время здесь существовала кустарниковая, и даже древесная растительность. В озерах водились многочисленные пресноводные моллюски. В современных озерах Гыданской тундры моллюски отсутствуют. После оптимума осадки, включающие, в том числе и толщи торфа, промерзли. Во время климатического оптимума верхнеплейстоценовые ПЖЛ нижнего яруса частично или полностью деградировали, образовывались термокарстовые котловины, шло активное оврагообразование по вытаивающим льдам. Голоценовое похолодание 5000 - 4000 лет назад (температуры января по расчетам понижались до –27±3°C) привело к морозобойному растрескиванию и формированию жил верхнего яруса, которые отличаются более тяжелыми содержанием изотопов по сравнению с голоценовыми ПЖЛ района Диксона, Сопочной Карги [Стрелецкая, Васильев 2009; Streletskaya et al. 2011; Siegert et al. 1999], о. Сибирякова и других районов Арктики [Павлова и др. 2010]. Сильнольдистые сингенетические голоценовые отложения с ПЖЛ залегают плащеобразно вблизи водоразделов и на склонах. Они заполняют древние термокарстовые цирки по пластовым льдам и озерным термокарстовым котловинам.

Литература

Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). Изд. Отдел. Теоретических проблем РАН. МГУ, ПНИИИС. 1992. В 2–х томах. Т.1. – 420 с. Т.2–264 с.

Гусев Е.А., Арсланов Х.А., Максимов Ф.Е., Молодьков А.Н., Кузнецов В.Ю., Смирнов С.Б., Чернов С.Б., Жеребцов И.Е. Новые геохронологические данные по неоплейстоцен-голоценовым отложениям низовьев Енисея // Проблемы Арктики и Антарктики, № 2 (88), 2011, с. 36-44.

Павлова Е.Ю., Анисимова М.А., Дорожкина М.В., Питулько В.В. Следы древнего оледенения на острове Новая Сибирь (Новосибирские острова) и природные условия района в позднем неоплейстоцене // Лед и снег, 2 (110) , 2010 с. 85-92.

Streletskaya I., Vasiliev A., Meyer H. Isotopic Composition of Syngenetic Ice Wedges and Palaeoclimatic Reconstruction, Western Taymyr, Russian Arctic // Permafrost and Periglac. Process., 22: 101-106 (2011). Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) DOI: 10.1002/ppp.707.

Стрелецкая И.Д., Гусев Е.А., Васильев А.А., Каневский М.З., Аникина Н.Ю., Деревянко Л.Г. Новые результаты комплексных исследований четвертичных отложений Западного Таймыра // «Криосфера Земли», 2007, т.XI, №3, с.14-28.

Сакс В.Н. Четвертичные отложения северной части Западно-Сибирской низменности и Таймырской депрессии. // Труды НИИГА. 1951. Том. XIV. С. 3-114.

Соколов В.Н., Значко-Яворский Г.А. Новые данные по геологии Гыданского полуострова // Информационный бюллетень Института Геологии Арктики, Выпуск 6, 1957, с. 4-10.

Трофимов В.Т., Баду Ю.Б., Васильчук Ю.К. Инженерно-геологические условия Гыданского полуострова. – М.: Изд-во МГУ. 1986. 212 с.