ВОЗРАЖЕНИЯ ПРОТИВ ГИПОТЕЗЫ ЛЕДНИКОВОГО

ПРОИСХОЖДЕНИЯ ДИАМИКТОНОВ БАРЕНЦЕВСКОГО ШЕЛЬФА

Р.Б. Крапивнер

Гидрогеологическая и геоэкологическая компания ЗАО «ГИДЭК», Москва, Россия

Наиболее распространенными литотипами новейших отложений Баренцевского шельфа являются диамиктоны и слабо консолидированные (акустически прозрачные) преимущественно алеврито-глинистые осадки покровного комплекса. Многочисленные геологические данные указывают на то, что эти осадки отделены от диамиктона границей регионального стратиграфического, а иногда и углового несогласия. Она фиксирует длительный седиментационный перерыв, на протяжении которого нынешний шельф был полностью осушен и на его площади формировался расчлененный субаэральный рельеф, причем гипсометрическое положение днищ палеодолин этого времени далеко выходит за рамки, допустимые гляциоэвстатической концепцией. Залегающий с поверхности акустически прозрачный седиментационный комплекс сложен трансгрессивной серией лиманных (или эстуариевых) и сублиторальных ледово-морских осадков, не связанных с процессами дегляциации шельфа [Крапивнер, 2006, 2008]. Все это ставит на повестку дня вопрос о генезисе диамиктонов, тем более что в составе последних широко распространены песчано-алеврито-глинистые илы, отличающиеся от диамиктона только физическим состоянием и, поэтому, названные диамиктоновыми.

Изучение кернов морского инженерно-геологического бурения показало, что диамиктоны Баренцевского шельфа по литолого-палеонтологической характеристике аналогичны диамиктонам обрамляющих его с юга низменных равнин, ледниковый генезис которых в России оспаривается уже более 100 лет. Доводы в пользу ледово-морского генезиса диамиктонов этого региона были обобщены автором [Krapivner, 1973], а для шельфа обосновывались работами Арктической морской инженерно-геологической экспедиции [Рокос и др., 1990]. По мнению ряда авторов диамиктоны могут иметь как ледниковое, так и ледниково-морское происхождение, однако, к настоящему времени в литературе утвердилось представление о том, что диамиктоны Баренцевского шельфа отложены ледниками, распространявшимися по морскому дну.

В российском секторе шельфа распространены два литологически идентичных горизонта диамиктона. Мощность нижнего изменяется от нескольких метров до ~ 100м, чаще всего - от 15-20 до 50-60 м. Он распространен в пределах Печоро-Канинского мелководья и пояса мелководных банок, протягивающегося от Новой Земли до Кольской моноклинали, а также в отдельных эрозионно-тектонических впадинах Центральной котловины и Адмиралтейской возвышенности, как правило, залегая на породах субстрата новейших отложений. Верхний диамиктон имеет практически сплошное распространение за исключением Печоро-Канинского мелководья, где он достоверно известен лишь на острове Колгуев, и пояса мелководных банок, где встречается спорадически. В пределах крупных подводных возвышенностей (Центрально-Баренцевской, Мурманской, Адмиралтейской и др.) мощность этого горизонта, как правило, не превышает 5-10 м, в Центральной котловине она измеряется первыми десятками метров, иногда достигая 50 м и более. На площадях отсутствия нижнего диамиктона верхний залегает на мезозойских или домезозойских слоях. Если оба диамиктона встречаются в одном вертикальном разрезе, они редко разделяются отложениями иного литологического облика, обычно граница между ними фиксируется лишь на сейсмозаписях.

Цитологические признаки диамиктона, на основании которых он принимается за ледниковый тилл: плохая гранулометрическая сортировка, массивная текстура, присутствие эрратического и местного грубообломочного материала и повышенная плотность, характерны и для диамиктонового ила. Кумулятивные кривые средних зерновых составов матрицы диамиктона и диамиктонового ила практически совпадают. Факторный анализ содержаний отдельных фракций показал, что несмотря на плохую гранулометрическую сортировку диамиктон обладает определенными статистическими закономерностями, которые находят объяснение в ледово-морской модели формирования его зернового состава. В шлифах наряду с переотложенными конкрециями встречаются конкреционные новообразования, взаимоотношения которых с глинистым матриксом диамиктона указывают на их аутогенную природу [Рокос и др., 1990].

Небольшие различия в вещественном составе диамиктонов и диамиктоновых илов вполне объяснимы. Так, поскольку диамиктон является гораздо более древним образованием, чем диамиктоновый ил, он испытал более существенный диагенез, вследствие чего среднее содержание органического углерода в нем почти в два раза ниже. Пониженное по сравнению с современными морскими осадками содержание легко растворимых солей в водных и поровых вытяжках обусловлено длительной субаэральной экспозицией диамиктона в период седиментационного перерыва, предшествовавшего накоплению этих осадков. Она способствовала инфильтрационному промыву диамиктона пресными водами и изменению химического состава поглощенного ионного комплекса в его глинистой фракции. В разрезе, особенно часто в низах диамиктона присутствуют обломки не литифицированных мезозойских пород, кроме того, минералогический состав его глинистой фракции обнаруживает зависимость от минералоги глин его мезозойского субстрата. Обычно, эти факты объясняются ледниковой экзарацией. Однако, разрушение и переотложение мезозойских пород может быть обусловлено и подводным размывом, и деятельностью припайных льдов, наползавших во время приливов на отмелые глинистые берега и позднее выносившихся в зону сублиторали [Dionne, 1989]. Поскольку диамиктон, в отличие от диамиктонового ила, как правило, залегает непосредственно на мезозойских породах, они, поэтому, гораздо больше влияют на его вещественный состав, что само по себе не указывает на механизм этого влияния. Иногда к важным признакам ледникового происхождения диамиктона относят плохую окатанность каменных включений: считается, что грубообломочный материал ледового разноса окатан гораздо лучше [Эпштейн, 1995]. Последнее справедливо лишь для некоторых акваторий и опровергается наблюдениями в других, так как окатанность материала, разносимого припайными льдами, сильно зависит от морфологии береговой зоны. Вместе с тем, имеются указания на окатанность валунов и гальки донных морен Шпицбергена, которая возрастает с увеличением дальности их транспортировки. [Гляциология..., 1985]. В любом случае морфология каменных обломков может рассматриваться как признак происхождения лишь их самих, но не матрикса вмещающей породы.

В вертикальном разрезе диамиктон и диамиктоновый ил, испытывают гравитационное уплотнение, которое описывается единым уравнением регрессии, отражающим по результатам около 1000 определений зависимость плотности (р) от показателя консистенции (I_L): p = 2,105-0,29 • I_L ± 0,13. Для хорошо сортированных глин и глинистых илов подобное уравнение регрессии имеет вид: р = 1,99-0,22 • I_L. ± 0,19. При статистической обработке данных к диамиктону и диамиктоновому илу были отнесены отложения, имеющие плохую гранулометрическую сортировку, что определяется соотношением между коэффициентом сортировки по Траску (S₀) и медианным диаметром частиц (M_d): S₀ > 4 при M_d = 0,01-0,1 мм и S₀ > 5 при M_d < 0,01 мм [Лисицын, 1966]. Из приведенных уравнений следует, при I_L < 1,6 диамиктоновые илы и диамиктон имеют более высокую плотность, чем глинистые илы и консолидированные глины, причем эта разница растет по мере обезвоживания осадка (уменьшения I_L). Таким образом, повышенная плотность диамиктона и диамиктонового ила, водное происхождение которого бесспорно, имеют общую причину: плохую сортировку зерен, способствующую их компактной упаковке, и нет оснований объяснять это свойство диамиктона его динамическим уплотнением в теле ледника или дополнительной ледниковой нагрузкой, как это нередко делается. Впрочем, динамическое уплотнение приповерхностных отложений на Баренцевском шельфе местами также проявлено, но оно имеет тектоно-кинематическую природу и затрагивает не только диамиктон, но и другие типы осадков, в том числе слабо консолидированных [Крапивнер, 2006, 2007].

Приведенные литологические данные поддаются непротиворечивой интерпретации, если признать, что в процессе диагенеза и консолидации диамиктоновый ил становится диамиктоном, так же, как глинистый ил - глиной. В пользу этого свидетельствует микропалеонтологическая характеристика диамиктона. Наиболее распространенной группой характеризующих диамиктон микроорганизмов являются фораминиферы. Они встречены почти во всех образцах диамиктона, которые отбирались для микрофаунистического анализа, обычно, в количествах от первых десятков до нескольких сотен, иногда до 1-2 тысяч и более экземпляров на 100 г воздушно сухой породы. Сохранность раковин, в основном, удовлетворительная и хорошая. В комплексах, насчитывающих от 10-20 до 40-60 видов, количественно преобладают ныне живущие арктические, бореально-арктические и аркто-бореальные формы с примесью бореальных и вымерших в плиоцене видов. Наряду с ними в разных количествах встречаются раковины мезозойских (в основном, меловых) видов на основании чего некоторые авторы считают всю фораминиферовую фауну диамиктонов переотложенной, в пользу чего, по их мнению, говорит и совместное нахождение относительно телловодных и холодноводных четвертичных форм. С последним, однако, нельзя согласиться, так как ископаемые комплексы фораминифер представляют собой не био, а тафоценозы, и образец, из которого выделялась микрофауна, отражает достаточно продолжительный интервал времени. Хотя в отдельных образцах содержание переотложенных мезозойских фораминифер может достигать 70-90 % и более, в среднем по 20 скважинам оно составляет 14 % от общего количества экземпляров, в желобах и в Центральной котловине (8 разрезов) возрастая до 24,5 %, а в пределах подводных возвышенностей и Печоро-Канинского мелководья (12 разрезов) уменьшаясь до 8 %. Подобное распределение аллохтонной мезозойской микрофауны вполне естественно для морского бассейна: во впадинах источником поступления местного материала служил размыв дна и близлежащих подводных возвышенностей, тогда как на последних - только размыв дна. Вместе с тем, ледниковая экзарация должна была проявляться наиболее активно именно в пределах подводных возвышенностей, где содержание мезозойской микрофауны в диамиктоне как раз минимально. Наконец, морские (в традиционном понимании) новейшие отложения, то есть потенциальный источник переотложенных плиоцен-четвертичных фораминифер, встречаются на шельфе крайне редко, а под нижним диамиктоном вообще отсутствуют. Предположению об их полной экзарации противоречит широкое развитие перекрытых диамиктоном отложений с бореальной морской фауной на сопредельной суше от Кольского полуострова до низовьев Печоры.

Содержащиеся в диамиктонах позднекайнозойские фораминиферы, независимо от количества явно переотложенной микрофауны, образуют не случайный набор форм, а комплексы, характерные для условий обитания в шельфовом бассейне с нормальной соленостью, расположенном в субарктической температурной зоне. Доминантами бентоса, как правило, служат арктические эврибионты Retroelphidium clavatum и (или) Cassidulina reniforme. Разные соотношения между сравнительно мелководными эльфидиидами и более глубоководными кассидулинами, а также относительная роль планктона, бореальных видов и видов, указывающих на углубление или обмеление и опреснение бассейна, поддаются интерпретации в рамках фациального анализа морских отложений, а в комплексе с геологическими данными и различиями в содержании вымерших в плиоцене форм - позволяют отличить нижний диамиктон от верхнего.

В кернах наблюдаются нарушения нормального залегания мезозойских пород и подошвы диамиктона, который изредка содержит их аллохтонные блоки. Обычно, эти мелкие дислокации так же, как сложенные диамиктоном подводные гряды или холмы, считаются проявлениями гляциотектоники и рассматриваются как важный признак ледникового происхождения диамиктона. Комплексный подход к системе: диамиктон - приповерхностные дислокации - рельеф, базирующийся на ледниковой теории, оправдан лишь при условии, что ледниковое происхождение первого элемента этой триады несомненно, в остальных случаях он объединяет признаки совсем не обязательно парагенетические. Так, с позиций альтернативной гипотезы [Крапивнер, 2006] гряды и холмы не сложены диамиктоном, а вырезаны в нем эрозией в период субаэрального развития рельефа, который предшествовал накоплению облекающих этот рельеф слабо консолидированных осадков. Наряду с ними существуют гряды, отображающие дислокации диамиктона и его мезозойского субстрата. Происхождение таких гряд определяется природой образующих их деформационных структур, связь которых с гляциотектоникой далеко не очевидна. Автором выполнен критический анализ гляциотектонических гипотез [Крапивнер, 1992] и предложена альтернативная (тектоническая) концепция, апробированная на примере ряда широко известных дислокаций, считающихся гляциотектоническими (см. Инженерная геология 1989, № 1; Геотектоника 1997, № 2; 2001, № 2; 2004, № 5), а также на приповерхностных дислокациях (в том числе с аллохтонными блоками мезозойских пород) Баренцевского шельфа [Крапивнер, 2007].

Литература

Гляциология Шпицбергена. М.: Наука, 1985. 200с.

Крапивнер Р.Б. Существуют ли поверхностные дислокации, связанные с напорной деятельностью ледников? // Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. геол. 1992. 67, вып. 6. С. 29-42.

Крапивнер Р.Б. Быстрое погружение Баренцевского шельфа за последние 15-16 тысяч лет // Геотектоника. 2006. №3. С. 39-51.

Крапивнер Р.Б. Признаки неотектонической активности Баренцевоморского шельфа // Геотектоника. 2007. № 2. С. 73-89.

Крапивнер Р.Б. Происхождение слабо консолидированных осадков Баренцевоморского шельфа // Литология и полезные ископаемые. 2008. № 6. В печати.

Лисицын А.П. Процессы современного осадкообразования в Беринговом море. М.: Наука, 1966. 574 с.

Рокос С.И., Люстериик В.А. Формирование состава и физико-механических свойств плиоцен-четвертичных мореноподобных отложений центральной части Баренцева моря. Киев: ИГН АН УССР, 1990.50 с.

Эпштейн О.Г. Усовершенствованная пятибалльная шкала для визуальной оценки окатанности обломочного материала и некоторые полученные результаты // Литология и полезные ископаемые. 1995. № 6. С. 654-666.

Dionne J.C. An estimate of shore ice action in a Spartina tidal marsh, St. Lawrence Estuary. Quebec, Canada //J. Coast. Res. 1989. №. 2. P. 281-293.

Krapivner R.B. Moraine-like loams of the Pechora lowland - sediments of long-frozen seas // Internal. Geology Rev. Vol. 17. № 3. P. 311-318.

Ссылка на статью:

Крапивнер Р.Б. Возражения против гипотезы ледникового происхождения диамиктонов Баренцевского шельфа. Природа шельфа и архипелагов европейской Арктики. Вып. 8. Материалы международной научной конференции (Мурманск, 9-11 ноября 2008 г.). М., ГЕОС, 2008, с. 193-197.