Приводятся результаты анализов 250-метровой толщи рыхлых отложений, вскрытых скважиной на острове Айон. Делаются выводы об условиях осадконакопления на шельфе Восточно-Сибирского моря за период с конца миоцена до позднего плейстоцена.

Последние годы в постановке исследований по изучению позднекайнозойской истории развития шельфа Восточного сектора Арктики наметились две тенденции, два разных подхода. Первый связан с попытками восстановления послеледниковой истории развития шельфа и основывается на изучении донных форм рельефа в пределах внутренних частей Восточно-Сибирского и Чукотского морей. По материалам исследований имеется обширная литература, обобщенная П.А. Каплиным [1973, 1978]. Второй подход связан с попытками осуществления палеогеографических реконструкций на длительный период позднекайнозойской истории развития шельфа. Исследователи идут от суши к морю, основывая свои построения на материалах, полученных при изучении разрезов и обнажений приморских равнин арктического побережья Чукотки [Петров, 1966; Гасанов, 1969; Бискэ, 1975; Агаджанян и др., 1980].

Методологически разнородные геоморфологический и палеогеографический подходы к проблеме изучения позднекайнозойской истории развития шельфа обусловили возникновение двух точек зрения на структуру шельфа. Донное опробование подтвердило существование в пределах Восточно-Сибирского моря субаэральных форм рельефа [Валпетер, 1978], что хорошо согласуется с принятым многими исследователями [Ганешин и др., 1975] определением шельфа как затопленной окраины материка. С другой стороны, на основании изучения разрезов осадков морей Атлантического и Тихого океана выработана точка зрения на шельф как на окраинную зону материков, рельеф и осадки которой созданы под воздействием плейстоценовых и голоценовых трансгрессий и регрессий [Каплин,1978].

Приморские равнины арктического побережья Чукотки в структурном отношении соответствуют кайнозойским наложенным впадинам, за исключением Чаунской низменности, наследующей структуру крупной позднегеосинклинальной Раучуанской впадины. Осадконакопление на этих участках зависит от характера и амплитуд неотектонических движений, что обусловливает возрастание и фациальные различия и затрудняет корреляцию разрезов кайнозойских отложений. Поэтому большой интерес представляют данные, полученные при бурении в центральной части Чаунского прогиба внутренней зоны шельфа Восточно-Сибирского моря.

В 1978-1979 гг. буровыми работами Чаунской комплексной геологоразведочной экспедиции (КГРЭ) в западной части о-ва Айон (район пос. Айон) вскрыта 670-метровая толща кайнозойских отложений, подстилаемая осадочными породами раннего мела. При изучении айонского разреза возраст отложений определялся по данным палинологического анализа, а генезис - на основании литолого-фациального анализа и методом детальной гранулометрии минералов. Последний разработан одним из авторов сообщения [Сурков, 1978].

Метод основывается на измерении зерен тяжелых устойчивых минералов и кварца на объект-микрометре по трем взаимно перпендикулярным осям (А, В, С). Результаты выражаются в виде графиков, по оси абсцисс которых откладываются размеры частиц через 0,01 мм, по оси ординат - частота встречаемости. Методом детальной гранулометрии изучены современные осадки бассейна нижнего течения р. Раучуа, а также донные осадки сублиторальной зоны Восточно-Сибирского моря, на участках, удаленных от берега на 5-10 км. Для них получены характерные спектры размеров обломочных частиц, свидетельствующие о степени сортировки минералов в фациально разнородных осадках [Сурков, 1978].

Интерпретация полученных при изучении отложений айонского разреза кривых распределения размеров зерен минералов производилась путем сравнения их с аналогичными спектрами современных осадков. Осредненные результаты приводятся ниже в таблице.

Особенность строения разреза о-ва Айон - значительное преобладание пелит - псаммитовых осадков над грубозернистым, гравийно-галечным материалом. Основу разреза составляет мощная ритмично-слоистая толща лигнитоносных отложений псаммит - пелитового состава (глубина 664-185 м).

Представлены результаты изучения верхней 250-метровой части отложений, период формирования которой соответствует позднекайнозойской истории развития шельфа Восточно-Сибирского моря. По результатам спорово-пыльцевого анализа проведена реконструкция палеоландшафтов, основанная на анализе общего состава спорово-пыльцевых спектров и соотношения пыльцы и спор доминирующих (см. рисунок) растений. Заключения о возрасте осадков базируются на представлении о степени архаичности флоры, которая определяется присутствием в спектрах того или иного количества экзотических растений.

На глубине 26 м в разрезе обнаружена переотложенная из более древних осадков пыльца термофильных пород (пихты, граба, лещины, бука, дуба, падуба), которые экологически несовместимы с общим относительно холодолюбивым характером растительности, реконструируемой по ископаемому спорово-пыльцевому спектру. При интерпретации ископаемых спектров нами учитывалась возможность переотложения пыльцы из более древних осадков.

Нижняя часть рассматриваемого разреза (глубина 250-185 м) представлена горизонтом ритмично-слоистых лигнитоносных суглинков и песков. Суглинки тяжелые, темно-бурые, местами переходящие в глины. Включения лигнитов образуют горизонтальные и субгоризонтальные прослои толщиной 1-2 см. Отдельные слои лигнитов достигают 6 м. По всему горизонту отмечаются как тонкие песчаные слойки толщиной до 1-2 см и интервалы тонкого переслаивания суглинков и песков, так и слои песка тонкозернистого, буровато-серого, лигнитоносного мощностью до 15 м (интервал 211-196 м). Толщина годовых слоек лигнита в песчаных отложениях составляет доли миллиметров.

Спорово-пыльцевые спектры (глубина 247-185 м) характеризуются высоким процентом пыльцы древесных растений (от 80 до 95%), представленной преимущественно пыльцевыми зернами различных елей, сосен, ольхи, и березы, в меньшей степени - пыльцой лиственницы, тсуги, пихты и таксодиевых, а из лиственных пород - орешника и ильма. Постоянно встречается пыльца разнообразных широколиственных пород. Единично или в очень небольшом количестве в спектрах присутствует пыльца кустарниковых видов березы и ольхи. Процент пыльцы экзотических пород в этой части спорово-пыльцевой диаграммы составляет 76-77% от общего числа таксонов.

Описываемые ископаемые спорово-пыльцевые спектры позволяют предполагать, что отложения формировались в условиях широкого развития на территории хвойных и смешанных лесов неморального типа с участием тсуги, пихты и разнообразных широколиственных пород. В бо­лее низких увлажненных местообитаниях росли таксодиевые и ольшанники. Климат был значительно теплее и влажнее современного.

На основании близкого сходства описываемых спорово-пыльцевых спектров (см. рисунок) с комплексами стратотипических разрезов прибрежных районов Северо-Востока СССР - эрмановской и гусинской свит [Бискэ, 1975], а также с палинологической характеристикой миоцен-плиоценовых рыхлых отложений западной части Валькарайской низменности и о-ва Большой Роутан [Архангелов и др., 1979] можно датировать возраст исследуемой рыхлой толщи на глубине 250-185 м поздним миоценом - ранним плиоценом.

Характер распределения размеров зерен минералов в песчаных прослоях лигнитоносной толщи отвечает прибрежно-морским условиям сортировки обломочного материала (обстановка взморья мелководных бассейнов типа крупных лагун, лиманов). Отмечается хорошая сортировка минералов по размерам частиц (см. таблицу). В минеральном составе отложений на глубине 206 и 244 м присутствуют остроугольные с режущими краями обломки вулканического стекла уплощенной формы. Находки пирокластического материала в позднемиоценовых отложениях других районов Чукотки свидетельствуют об активизации вулканических процессов в пределах внешней зоны Охотско-Чукотского вулканогена, происходящей одновременно с увеличением контрастности рельефа [Бискэ, 1975].

Широкое площадное распространение, ритмично-слоистое строение и неоднократные находки морских диатомей позволили ранее развить концепцию прибрежно-морского и лагунного генезиса лигнитоносных отложений [Архангелов и др., 1979].

Пульсационный характер изменения уровня моря в период позднемиоценовой трансгрессии приводил к неоднократному осушению приморских равнин, включая и обширные участки современного шельфа и завершению процессов лигнитообразования в озерно-болотных обстановках.

Лигнитоносные отложения с размывом перекрыты 30-метровой пачкой (интервал 186-151 м) песков тонкозернистых, сизовато-серых с обильными включениями растительного детрита и древесных осадков. Ритмично-слоистое строение отдельных интервалов связано с чередованием песчаных и алевритистых прослоев, толщина которых достигает 3-5 см. Такое строение свидетельствует о частой смене гидродинамических условий формирования осадков в лиманно-лагунных водоемах или подводных дельтах.

В спорово-пыльцевых спектрах этого горизонта процент пыльцы кустарников (березы, ольхи, ивы) увеличивается до 25-45%, а участие пыльцы представителей экзотических растений сокращается до 55% от общего числа таксонов. Процентное соотношение пыльцы и спор доминантов растительного покрова позволяет предполагать сокращение роли лесов в общем растительном покрове территории и обеднение их качественного состава в связи с похолоданием климата, наступившим во время формирования осадков. Судя по облику ископаемой флоры, их можно датировать одним из фрагментов истории второй половины плиоцена.

В интервале 200-190 м рассматриваемого разреза предполагается перерыв в осадконакоплении. Он подтверждается заметным изменением на диаграмме процентного соотношения пыльцы и спор доминантов растительного покрова и качественного состава их. В разрезе отсутствуют осадки значительной части плиоцена.

Спектры размеров зерен минералов тяжелой фракции и кварца свидетельствуют о своеобразном характере осадконакопления (режим река-море) в несколько более активных гидродинамических условиях, чем в период формирования нижележащих лигнитоносных отложений.

В пределах арктического побережья Чукотки выделяются только плиоцен - раннечетвертичные осадки, залегающие повсеместно на размытой поверхности миоценовых лигнитоносных отложений (разрезы о-ва Роутан, Валькарайская низменность). В сводном разрезе неогена Северной Чукотки нижне-среднеплиоценовые отложения отсутствуют [Баранова, Бискэ, 1979].

Средняя часть разреза (интервал 151-84 м) представлена толщей илов глинистых, черных, с редкими прослоями песков тонкозернистых, илистых. Отмечаются прослои ракушечника детрита, являющиеся остатками раковин морских двустворчатых моллюсков. Залегающие выше отложения (интервал 84-30 м) представлены в основном песками мелкозернистыми, илистыми. В интервале 75-50 м отмечаются включения растительного детрита с хлопьевидными агрегатами вивианита.

Спорово-пыльцевые спектры верхней части разреза (глубина 150-4 м), как видно из диаграммы, значительно отличаются от нижележащих. В них резко возрастает процент пыльцы кустарников (50-70%); снижается (не выше 45%) участие пыльцевых зерен экзотических для района исследования пород.

Отложения на глубине 150-84 м отличаются от вышележащих значительным присутствием в спорово-пыльцевых спектрах пыльцы ели, древовидной березы, ольхи и лиственницы (при этом пыльца березы и ольхи отличается видовым разнообразием). В них единично встречается пыльца пихты, а также наиболее холодолюбивых представителей широколиственной флоры: орешника, ильма, жимолости. Выше по разрезу в осадках на глубине 60 м сокращается количество пыльцы древовидной березы и ольхи, исчезает пыльца темнохвойных пород при увеличении роли пыльцы трав и кустарников. На глубине 50-40 м в осадках вновь возрастает количество пыльцы мелколиственных древесных пород, появляются единичные пыльцевые зерна ели, сосны, а также ильма. Изменения количественных соотношений пыльцы и спор доминантов растительного покрова позволяют сделать вывод, что накопление осадков в интервале 150-40 м происходило на протяжении двух эпох потепления, разделенных эпохой похолодания климата. Качественный состав спектров свидетельствует о значительной древности ископаемой флоры выявленных климатических эпох, существовавшей на территории не позднее раннего плейстоцена.

Для первой теплой эпохи плейстоцена (Q₁¹) были типичны еловые с пихтой, березовые и лиственничные леса, ольшаники. В. них изредка встречались такие наиболее холодостойкие широколиственные породы, как ильм, орешник, восковница. Значительную роль в ландшафтах играли открытые пространства, занимаемые травяными и ивнячково-зеленомоховыми ассоциациями арктической тундры, ерниками. Климат был значительно теплее современного.

Во время раннеплейстоценового похолодания площади лесных массивов сокращались; исчезали темнохвойные леса, уступая место мелколиственным и лиственничным редколесьям. Большие площади были покрыты зарослями кедрового стланика и ерниками.

Во вторую эпоху потепления раннего плейстоцена (Q₁³) леса занимали меньше площади; преобладали березовые, лиственничные, реже сосновые леса с небольшой примесью ели. Широко распространены травяно-моховые растительные группировки и ерники. Климат в целом был теплее современного, но значительно суровее и континентальнее условий первой эпохи потепления.

Сопоставление облика восстановленного растительного покрова и флоры исследуемой территории с раннеплейстоценовой растительностью и флорой районов Центральной Колымы [Гричук и др., 1975] выявило их близкое сходство. Отличия заключаются в том, что в северных районах леса занимали несколько меньшие площади, а состав широколиственной флоры был бледнее.

Кривые распределения зерен минералов толщи глинистых илов (см. таблицу, интервал 150-100 м) хорошо совпадают со спектрами, полученными при изучении методом детальной гранулометрии донных осадков сублиторальной зоны Восточно-Сибирского моря. Формирование сублиторальной зоны Восточно-Сибирского моря. Формирование залегающих выше песчаных слоев (интервал 80-30 м) происходило при постепенно изменяющихся условиях осадконакопления от морских, прибрежно-морских к лагунным (озерным?) и дельтовым (см. таблицу). Возникновение новообразований вивианита (интервал 75-50 м) происходило в обогащенных органическим веществом озерных или лагунных осадках.

Аналогом рассмотренных выше горизонтов являются выделенные в разрезе Валькарайской низменности морские осадки энмакайской свиты.

Айонский разрез венчают пески тонкозернистые серые с включениями торфа и корешков трав. Прослойки ожелезненного песка местами подчеркивают неясно выраженную слоистость осадочной толщи. Литологически выделяются два горизонта песков. Нижний (интервал 30-22 м) сложен тонкозернистым песком с прослоями мелко- и среднезернистого песка. Верхний горизонт характеризуется повышенной льдистостью - по разрезу фиксируется образование жильного льда и прослеживается тонкослоистая неполносетчатая криогенная текстура.

В спорово-пыльцевых спектрах осадков на глубине 26-20 м преобладает пыльца древесно-кустарниковых пород. Среди последних высок процент пыльцевых зерен кустарниковых видов березы, ольхи, ивы, кедрового стланика. Сумма пыльцы кустарников составляет 60-65%. Пыльца древовидной березы составляет 15-25%, ольхи - 7-10%, лиственницы - до 10%. Среди пыльцы трав и кустарничков преобладают пыльцевые зерна вересковых и злаковых, а среди спор - сфагновые мхи. Палинологическая характеристика исследуемых осадков аналогична спорово-пыльцевым спектрам, полученным [Агаджанян и др., 1980] для нижней части утатгырской свиты о-ва Айон, датированной началом позднего плейстоцена. В это время на территории росли лиственничные и березовые леса и редколесья с приместью ели, а также ольшаники. Широко распространены заросли кедрового стланника, ерниковые группировки. Климат был мягче и теплее современного.

В интервале 16-4 м айонского разреза преобладает пыльца трав (до 70%). Группа пыльцы древесных представлена единичными зернами. Спорово-пыльцевые спектры отражают широкое развитие на территории моховых и травяных группировок арктической тундры, среди которых значительна роль криоксерофитных сообществ с плаунком сибирским. Сходные палеоландшафты существовали на территории исследования во время формирования верхней части утатгырской свиты, датированной второй половиной позднего плейстоцена [Агаджанян и др., 1980].

Характер спектров, полученных при изучении отложений методом детальной гранулометрии (см. таблицу), свидетельствует о континентальном периоде осадконакопления, связанном первоначально, по-видимому, с регрессией моря в первой половине позднего плейстоцена. Окончательный выход острова из-под уровня моря осуществился под воздействием тектонических воздыманий.

Выделенная в обнажениях о-ва Айон утатгырская свита является аналогом едомной свиты, широко распространенной на Раучуанской низменности и к западу от нее на Приморской низменности Якутии.

Мощность многолетнемерзлых пород острова составляет, по-видимому, 300-320 м, так как криогенная текстура прослеживается по материалам бурения до глубины 270 м. Высокая льдистость утатгырской свиты и разреженный характер криогенной текстуры в нижележащих горизонтах рассматриваемой части разреза свидетельствуют о преобладающем эпигенетическом типе криогенного строения толщи многолетнемерзлых пород. Мощность верхнего сингенетического горизонта сравнительно невелика - 30 м. Таким образом, приведенные материалы характеризуют длительный отрезок истории развитии шельфа Восточно-Сибирского моря (конец миоцена - поздний плейстоцен). Они позволяют провести палеогеографические реконструкции и сделать следующие выводы об особенностях осадконакопления этого времени.

1. Формирование рыхлых отложений происходило при ритмичной смене фациальных обстановок от субаэральной до условий литоральной зоны моря.

2. По изменению состава пыльцы и спор, литологическим признакам, соотношению мощностей разновозрастных толщ выделяются два перерыва в осадконакоплении: плиоценовый (значительной протяженности) и средне-плейстоценовый. Они совпадают с периодами наибольшего усиления тектонических движений, обусловившими глубокие регрессии и последующий размыв осадков при быстро протекающих трансгрессиях моря.

3. По нашим представлениям, климатические условия в раннем плейстоцене были значительно мягче и теплее современных на крайнем Северо-Востоке СССР. В растительном покрове на фоне широкого развития тундровых растительных группировок определенную роль еще играли лесные формации, деградировавшие в среднем плейстоцене.

4. На участках, выходивших из-под уровня моря, по палинологическим данным можно предположить существование мерзлоты с плиоцена. В начале верхнего плейстоцена в период регрессии Крестовского моря происходит формирование субаэральных форм рельефа, выделяемых на дне Восточно-Сибирского моря, и осуществляется промерзание пород и осадков шельфа.

ЛИТЕРАТУРА

Агаджанян А.К., Базилевская Л.Н., Боярская Т.Д., Горковенко Н.В. и др. Новейшие отложения и палеогеография плейстоцена Чукотки. М.: Наука, 1980, с. 175-199.

Архангелов А.А., Карташова Г.Г., Коваленко Ф.Я., Плахт И.Р. и др. Палеоген и неоген северного побережья Чукотки. - В кн.: Континентальные третичные толщи Северо-Востока Азии. Новосибирск: Наука, 1979, с. 40-52.

Баранова Ю.П., Бискэ С.Ф. Результаты биостратиграфических исследований третичных континентальных толщ Северо-Востока Азии и корреляции их с континентальными отложениями сопредельных территорий. - В кн.: Континентальные третичные толщи Северо-Востока Азии. Новосибирск: Наука, 1979, с. 163-185.

Бискэ С.Ф. Палеоген и неоген Крайнего Северо-Востока СССР. Новосибирск: Наука, 1975.

Валпетер А.П. Характерные формы рельефа прибрежного шельфа Восточно-Сибирского моря и их значения для палеогеографических реконструкций. - В кн.: Геоморфология и палеогеография шельфа. М.: Наука, 1978, с. 134-138.

Ганешин Г.С., Соловьев В.В., Чемеков Ю.Ф. Геоструктурная классификация и районирование шельфов. - В кн.: Проблемы геологии шельфа. М.: Наука, 1975, с. 24-28.

Гасанов Ш.Ш. Строение и история формирования мерзлых пород Восточной Чукотки. М.: Наука, 1969. 168 с.

Гричук М.П., Каревская И.А., Полосухина З.М., Тер-Григорян Е.В. Палеоботаническое обоснование возрастной корреляции позднекайнозойских отложений в Индигиро-Колымском горном районе. Рукопись деп. в ВИНИТИ 25.09.75, № 2732-75 Деп., с. 32-40.

Каплин П.А. Новейшая история побережий Мирового океана. М.: Изд-во МГУ, 1973, с. 5-12.

Каплин П.А. Развитие шельфовой зоны в плейстоцене. - В кн.: Геоморфология и палеогеография шельфа. М.: Наука, 1978, с. 157-163.

Петров О.М. Стратиграфия четвертичных отложений Чукотского полуострова. М.: Наука, 1966, 290 с.

Сурков А.В. Степень сортировки минералов тяжелой фракции - критерий среды осадконакопления. - Изв. вузов. Геология и разведка, 1978, № 11, с. 172-183.

Ссылка на статью: 

Каревская И.А., Сурков А.В., Воскресенский С.С., Лебедев С.А., Фишкин О.Н. Палеогеографические обстановки осадконакопления на шельфе Восточно-Сибирского моря. В кн.: Возраст и генезис переуглублений на шельфах и история речных долин. М.: Наука, 1984, с. 43-50.