| ||
УДК 551.8(268.55) Арктический и
антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ)
|
В работе представлены новые данные об изменении уровня моря в районе о. Жохова (Восточно-Сибирское море) в голоцене. Результаты, полученные различными аналитическими методами, показали их хорошую сходимость и позволяют сделать обоснованные палеогеографические выводы. Для района о. Жохова в голоцене отмечено четыре трансгрессивно-регрессивных фазы. Максимумы двух из них не превышали современного уровня моря (10 и 8–7.5 тыс. л. н.), две других (4.9–4 и 1.2 тыс. л. н.) превышали его.
Введение.
Одной из важнейших проблем палеогеографии Лаптевско-Восточносибирской зоны
Арктического шельфа Евразии является оценка событий послеледниковой
трансгрессии, сформировавшей современные очертания береговых линий и
островов. В ходе этой трансгрессии, начальные этапы которой относят к 17
000- Интерес к этой проблеме заметно возрос в последнее время [Bauch et al., 2001; Гаврилов и др., 2006]. Необходимо отметить, что наилучшим образом обеспечены фактическими данными реконструкции, предлагаемые для шельфа моря Лаптевых на участке от восточного побережья п-ва Таймыр до западной границы Новосибирского архипелага, в основном за счет результатов, полученных по морским колонкам еще в 60-х годах XX в. Холмсом и Кригером [Holmes & Creager, 1974], дополненных позже Х.Ф. Баухом с соавторами [Bauch et al., 2001]. Эти районы отстоят от о. Жохова на сотни километров к западу. Восточносибирский шельф подобными данными до настоящего времени не обеспечен.
Целью работ, проведенных в 2000-2005 гг. в рамках программы археологических
исследований Жоховской стоянки [Питулько,
1997], было уточнение характеристики природных условий до, во
время и после периода пребывания древнего человека на о. Жохова (около
Краткая характеристика района исследований.
О. Жохова входит в группу о-ов Де-Лонга архипелага Новосибирских о-ов. Он
расположен на шельфе Восточно-Сибирского моря под 76° с.ш. Размеры острова
примерно 7 ×
Центральную часть острова занимают холмы с высотами до
Глубины вокруг острова незначительно превышают
На о. Жохова располагаются три лагуны, отделенные от моря галечными косами
(рис. 1). Две из них находятся в южной части оcтрова. Они имеют
незначительный размер, глубины менее двух м и в зимний период промерзают до
дна. Их отложения криотурбированы и нарушены ледовой экзарацией. Северная
лагуна значительно больше. Ее размер превышает Северная лагуна о. Жохова. Лагуна сформировалась на краю морской террасы в результате намыва прибрежными течениями галечных кос по ее периметру. Соединенные между собой косы отделили затопленную часть террасы от моря, образовав мыс Галечный (рис. 1), северо-восточную оконечность о. Жохова.
С юга в лагуну впадает ручей с относительно большим водосбором. Влекомые им
наносы откладываются в ее южной части, которая вследствие этого мелководна и
промерзает в зимний период до дна. Временные водотоки и мелкие ручьи,
впадающие в лагуну, имеют небольшие водосборы и вносят незначительный вклад
в формирование ее отложений. В северной части лагуны, почти под берегом,
глубины достигают
Подводные склоны галечной косы со стороны лагуны крутые. Дно лагуны имеет
общий уклон в северо-северо-восточном направлении. Максимальная глубина ( Сток из лагуны в периоды отливов или сгонов осуществляется через промоину, расположенную в ее восточной части. Во время сильных нагонов или приливов через нее же поступает морская вода.
Мощность льда в лагуне по многолетним наблюдениям составляет около двух
метров. Зимой около трети ее площади оказывается покрытой примороженным ко
дну льдом. Ледовый покров полностью разрушается не каждый год, в результате
чего волновое воздействие на донные отложения незначительно.
Гидродинамический режим северной лагуны, высокая степень изоляции от моря,
значительная глубина (6-
Работы на лагуне проводились в весенне-летний период. В общей сложности
отобрано четыре керна, два из которых рассматриваются в настоящей работе
(колонки БЖ-2 и Ж-04/05). Отбор лагунных отложений первоначально
осуществлялся с помощью стандартной гравитационной трубки ГОИН 1.5-метровой
длины. Максимальная мощность колонки БЖ-2, отобранной этим снарядом,
составила
Литология лагунных отложений, их возраст и оценка скорости седиментации.
В отложениях колонки Ж-04/05 выделяется четкая литологическая граница.
Осадки верхней части, от поверхности до глубины
Для отобранных колонок АМS методом получено пять радиоуглеродных определений
возраста отложений (табл. 1). Два из них характеризуют колонку БЖ-2. Возраст
органической составляющей отложений сверху вниз по разрезу составил
соответственно 6480 ± Отбор образцов для определения возраста керна был осуществлен в тех его участках, которые позволяли получить о нем наиболее адекватное представление как с точки зрения оценки продолжительности аккумуляции, так и в плане определения моментов наиболее заметных изменений условий формирования осадков. Важное значение в данном случае имеют значения δ13С, измеренные в промилле относительно стандарта РDВ, что позволяет оценить источник датируемого материала и возможный вклад резервуарного эффекта. Высокие значения δ13С (табл. 1) позволяют заключить, что датированная органика имеет наземное происхождение [Вагнер, 2006], а возраст образцов не искажен резервуарным эффектом. В этом смысле отложения северной лагуны о. Жохова подобны повсеместно исследуемым озерным осадкам, палеоклиматическая запись которых может напрямую сравниваться с климатическими архивами наземных отложений. Таким образом, валидность датировок позволяет нам рассматривать их как основание для оценки особенностей осадконакопления в лагуне. Седиментация, безусловно, не носила линейный характерен ее процесс на основании имеющихся данных может быть лишь аппроксимирован.
Распределение датировок по глубине залегания осадка показывает (рис. 2), что
скорость осадконакопления приблизительно до
Наиболее вероятным объяснением такого резкого изменения скоростей
осадконакопления является наличие в отложениях скрытых перерывов,
обусловленных резким изменением гидродинамических условий. Их возможной
причиной могут быть трансгрессии моря. На Новосибирских о-вах отмечены следы
двух позднеголоценовых трансгрессий [Анисимов
и др., 2002], достигающих наивысших отметок около 4000 и около
Комплексы диатомей. С целью
проведения палеоэкологического анализа распределения диатомей в осадках
лагуны был изучен их количественный и видовой состав. Из колонки длиной Осадки колонки содержат богатые комплексы диатомей, отражающие высокую биологическую продуктивность биоценозов во время их развития. По разрезу колонки определено 66 видов диатомей, относящихся к различным экологическим группам. Изменения в количественном и доминантном составах комплексов позволили выделить в осадках ряд экологических зон (экозон), характеризующихся различными температурными и гидродинамическими условиями. Выделено шесть зон, отражающих смену эколого-фациальных условий в лагуне. Нумерация экозон принята сверху вниз по разрезу (рис. 3).
Экозона 6 (132-
Экозона 5 (99-
Экозона 4 (92-
Экозона 3 (57-
Экозона 2 (35-
Экозона 1 (25- Наблюдаемая изменчивость комплексов диатомей обусловлена прежде всего изменениями палеосолености лагуны. Неблагоприятные для вегетации или сохранения панцирей диатомовых водорослей условия сменились морскими, которые достаточно резко стали солоноватоводно-морскими, в отдельные этапы формирования осадков лагуна становилась пресноводной. В то же время резких изменений глубины лагуны не отмечено. По всему разрезу колонки доминируют исключительно бентосные донные виды и эпифиты, характерные для мелководных условий. Максимальное суммарное количество пресноводных видов, отмеченное во время формирования 2-й экозоны, может свидетельствовать об относительном снижении уровня моря.
Тенденция к опреснению лагуны впервые проявляется во время формирования
осадков, датируемых около Геохимия отложений Северной лагуны. Из колонки Ж-04/05 было отобрано 14 проб. Методом IСР-МS (масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой) в этих образцах определено содержание макро- и микроэлементов. Концентрации элементов нормированы относительно NASC [Gromet et al., 1984]. Низкие значения асимметрии и эксцесса позволяют считать, что распределение элементов удовлетворительно аппроксимируется нормальным законом. По общей подвижности в криогенных условиях выделяются четыре группы химических элементов [Питулько, 1977], грубо совпадающих с группировкой компонентов по особенностям водной миграции: 1) активные мигранты (Са, Mg, Fе, Mn, Zn); 2) подвижные мигранты (Сu, Мо, Ni, Со, Сr, Ва, Ве); 3) слабоподвижные мигранты (K, Nа, Si, Al, Рb, Sn, Тi, V, Rb, Cs); 4) инертные мигранты (Р, ТR, Zn, Y, Gа, Sс). Анализ полученных результатов показывает, что породы нижней части разреза в целом, по сравнению с его средней и верхней частью, обогащены химическими элементами, относящимися к группе активных и подвижных мигрантов. Изучение распределения отношений геохимических пар (активные, подвижные - к слабоподвижным и инертным), характеризующих интенсивность процессов выветривания, может дать представление о палеоклиматических условиях. Максимальные значения таких коэффициентов свидетельствуют о минимальной интенсивности процессов выветривания, т.е. о похолодании (рис. 4а). Повышенные значения коэффициентов на графиках соответствуют периодам относительного похолодания. В целом, породы нижней части разреза формировались в более холодных условиях. Об условиях осадконакопления можно судить по распределению бария и стронция. Известно [Бурков, 1967], что при переходе от континентальных условий к морским происходит распад этой ассоциации. Коэффициент корреляции между Sr и Ва для изученного массива данных равен 0.36. Эти закономерности характерны для осадков, формирующихся в прибрежно-морской зоне, в условиях разбавления соленых вод пресными (дельты, солоноватоводные лагуны) или в условиях морского мелководья. Резкое понижение барий-стронциевого отношения для ряда проб на фоне выноса бария и относительного накопления стронция свидетельствует о переменно-сульфатном (бессульфатном) режиме осадконакопления. Характерно изменение его в процессе образования осадков. Отчетливая ритмичность в образовании этих толщ связана, возможно, с колебаниями уровня моря. Изменение окислительно-восстановительных условий и щелочности среды может характеризовать поведение в разрезе осадков коэффициента Мn/Fе (рис. 4б). В гипергенных условиях литогенеза Мn и Fе дифференцируются вследствие значительных различий в их окислительных потенциалах. Двухвалентное железо легко окисляется в щелочной и среднекислой среде, для окисления марганца требуется более высокий потенциал. В то время, как железо окисляется и выпадает в осадок, марганец остается в растворе и мигрирует до попадания в более кислую среду. Гидроокись железа выпадает при рН 5-6, гидроокись Мn - при рН 8-8.5. Окислы марганца неустойчивы вследствие восстанавливающего действия органического вещества. Поэтому в зоне гипергенеза Мn мигрирует в участки, где слишком мало органического вещества, где он может выпадать в осадок в виде окиси, карбоната или силиката в зависимости от рН и концентрации соответствующих анионов. На графике отчетливо видны участки относительного накопления и дефицита марганца относительно железа, что позволяет судить об изменении окислительно-восстановительных условий и щелочности среды. Накопление марганца (максимальные значения отношения Мn/Fе) происходит в более щелочных условиях и при более высоком Еh. Это характерно для пород нижней части разреза. Косвенно это может свидетельствовать о том, что породы нижней части разреза формировались в континентальных условиях, так как концентрации железа при переходе от пресноводных условий к морским возрастают значительно быстрее, чем концентрации марганца.
Изучение макрокомпонентного состава поглощенного комплекса пород (рис. 5)
также подтверждает, что породы нижней части колонки формировались в более
пресноводных условиях. Для них отмечено преобладание щелочноземельных
катионов в интервале глубин 100- Большой интерес представляет изучение влияния коллоидов гидроксида алюминия и железа в реках, эстуариях и морской воде на процессы фракционирования РЗЭ. РЗЭ трехвалентны, за исключением церия (обычно 4+) и европия (обычно 2+), поэтому поведение этих элементов в сравнении с другими РЗЭ обычно используется как индикатор редокс-условий. Геохимическое своеобразие европия состоит в том, что его валентность переменна: в условиях земной поверхности, при свободном доступе кислорода он, как и прочие РЗЭ, трехвалентен, но в прогретых глубинах Земли в отсутствие свободного кислорода он восстанавливается до двухвалентного состояния и становится более подвижным, переходя в циркулирующие по трещинам горных пород гидротермальные растворы значительно интенсивнее остальных РЗЭ. Однако европий может переходить в двухвалентное состояние не только в глубинах Земли, но и в условиях восстановительного диагенеза осадков, накапливаясь в формирующихся там новообразованиях. При изучении геохимии РЗЭ обычно используются нормированные на NASC содержания, для того чтобы устранить влияние различной распространенности химических элементов (четные более распространены, чем нечетные). Изучаются также величины цериевой и европиевой аномалии, выраженные как Сеan = 3Сеn/(2Lаn + Ndn) [Elderfield, 1988]; и Euan = 2Eun/(Smn + Gdn), и отношения содержаний тяжелых и легких РЗЭ. Редкоземельные элементы в осадках тесно связаны с фосфором. Исключение составляет церий, который накапливается в оксигидроксидных аутогенных отложениях Fе-Мn. Механизм накопления РЗЭ(III) можно объяснить сорбцией/соосаждением РЗЭ на оксигидроксидах железа. Характерной чертой составов РЗЭ гидрогенных оксигидроксидов железа и марганца является положительная цериевая аномалия, возникающая в результате окисления церия в поверхностных водах. Величина аномалии церия прямо зависит от накопления церия и уменьшается с возрастанием содержаний трехвалентных лантаноидов. Вариации величины аномалии церия в оксигидроксидных аутигенных отложениях Fе-Мn могут быть связаны как с накоплением церия, так и с примесью материала с отрицательной аномалией церия. Изменчивость состава РЗЭ в оксигидроксидных Fе-Мn образованиях в пределах района со сходными условиями осадконакопления может зависеть от состава РЗЭ других минеральных фаз. Взвесь, представленная гидроксофосфатами железа и железа-кальция, известна в речных и озерных водах. По косвенным данным, сорбированный фосфат-ион на поверхности оксигидроксидов железа может способствовать накоплению значительных количеств РЗЭ подобно костному детриту. Гидроксофосфаты железа участвуют в постседиментационных процессах, их присутствие приводит к снижению величины аномалии. В табл. 2 приведены парные коэффициенты корреляции между ΣРЗЭ и другими элементами в составе изучаемых четвертичных отложений. Высокие коэффициенты корреляции между ΣРЗЭ, сидерофилами и фосфором свидетельствуют о том, что в породах РЗЭ накапливаются за счет сорбции оксигидроксидными соединениями железа с участием фосфатной фазы и за счет изоморфизма РЗЭ с катионами породообразующих минералов. Распределение РЗЭ в четвертичных образованиях характеризуется заметным обогащением легкими РЗЭ, отрицательной цериевой и положительной европиевой аномалией. Изменение величины европиевой аномалии и степени фракционирования РЗЭ показаны на рис. 4б.
Высокая степень фракционирования РЗЭ свидетельствует о том, что главным
источником РЗЭ была коллоидная взвесь, поступавшая с континентальным стоком
(обогащение легкими РЗЭ характерно для речной воды). Породы нижней части
разреза (100- Положительная европиевая аномалия свидетельствует об окислительных условиях среды осадконакопления, т.е. о хорошей аэрации палеобассейна в процессе диагенеза осадков. Породы нижней части разреза характеризуются максимальным ее значением, соответственно, диагенез осадков происходил при максимальном насыщении вод палеобассейна кислородом (условия мелководья). Таким образом, анализ геохимических особенностей изучаемых отложений позволяет заключить следующее:
- разрез лагунных отложений расчленяется на две толщи, верхнюю (0- - при образовании пород нижней толщи аэрация палеобассейна была наилучшей, среда осадконакопления характеризовалась более щелочными условиями и более высоким окислительно-восстановительным потенциалом, чем при образовании пород верхней толщи; - диагенез осадков происходил в прибрежно-морской зоне, в условиях разбавления соленых вод пресными (солоноватоводные лагуны) или в условиях морского мелководья. - режим осадконакопления переменно-сульфатный (бессульфатный). Характерно изменение его в процессе образования осадков. Обсуждение результатов. Полученная совокупность данных позволяет реконструировать историю формирования лагунных отложений северной лагуны о. Жохова в голоцене. Изменениям экологической ситуации, установленным по диатомовым водорослям, соответствуют аналогичные изменения, полученные по геохимическим показателям.
Результаты диатомового и геохимического анализов дают основания утверждать,
что до
Смена условий осадконакопления выражена в изменении литодогического состава
отложений. Отложения, формировавшиеся ранее Вслед за окончательным отделением лагуны от моря, в зависимости от интенсивности стока или изменений уровня моря, количество пресноводных диатомей увеличивалось или уменьшалось. Благоприятные условия для развития группировок пресноводных диатомовых могли возникать в результате проявления двух управляющих факторов, действующих одновременно или самостоятельно. Первый из них - изменения уровня моря, регулирующие возможность проникновения морской воды в замкнутый бассейн лагуны через протоку или через тело косы. Вторым фактором является изменение объема стока пресной воды в лагуну. Соотношение этих факторов определяло соленость вод в лагуне.
К
На рубеже
Повышение уровня моря около
Изменения, произошедшие после
Выше было выдвинуто предположение о том, что верхний слой осадков северной
лагуны (моложе
Уровень Восточно-Сибирского моря не поднимался так высоко на ранних этапах развития трансгрессии в первой половине голоцена, а растущая коса изолировала лагуну от моря, защищая донные осадки от разрушительного воздействия прибрежных течений. Можно предположить, что рост косы компенсировал медленно развивающуюся морскую трансгрессию, благодаря чему в лагуне сохранялись нормальные условия формирования отложений.
Комплекс полученных результатов, на наш взгляд, имеет хорошие перспективы
для сопоставления с записью из наземных природных архивов Новосибирского
архипелага и прежде всего о. Жохова. Как представляется, на их основании
могут быть существенно уточнены предложенные в последнее время
палеогеографические реконструкции региона Новосибирских островов [Дегтяренко
и др., 1982; Гаврилов и др., 2006;
Bauch
et
al., 2001].
Будучи расположен ближе всего к склону континентального шельфа, с которым
сопоставляется граница поверхности, экспонированной в Сартанском криохроне
вследствие глубокой регрессии Полярного бассейна, район исследований
предоставляет уникальные данные, позволяющие оценить ранние этапы развития
послеледниковых изменений уровня моря в северной области
Лаптевско-Восточносибирской зоны Арктического шельфа Евразии. Так, впервые
достоверно установлено, что формирование прибрежно-морских форм рельефа на
о. Жохова начинается около
Можно предполагать, что темп трансгрессии на начальном этапе был весьма
значителен. Об этом можно судить на основании радиоуглеродной датировки
бивня мамонта 12 590 ±
Дальнейшее продвижение трансгрессии происходило заметно медленнее и
прерывалось кратковременными отступлениями. В этом отношении весьма
интересна регрессивная фаза около
На основании датировки плечевой кости лошади с о-ва Вилькицкого,
расположенного в
Благодарности.
Авторы благодарят научного сотрудника кафедры Бурового оборудования
Санкт-Петербургского Горного университета В.М. Зубкова за участие в
разработке и создании бурового оборудования, с помощью которого удалось
получить публикуемые результаты, а также механика экспедиции “Высокоширотная
Арктика: Природа и Человек” (проект “Жохов- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Анисимов М.А., Тумской В.Е., Саватюгин Л.М. К вопросу об изменениях природных условий Новосибирских островов в позднем плейстоцене и голоцене // Изв. РГО, 2002. Т. 134. Вып. 5. С. 32-37. 2. Анисимова О.В., Романова О.Л., Танченко Е.М. Атлас водорослей водоемов Звенигородской биологической станции им. С.Н. Скадовского. М.: Изд-во МГУ, 2004. 132с. 3. Безродных Ю.П., Векслер В.С., Саавитов А.С., Стеле В.Я. Корреляция по С14 палеогеографических событий позднего плейстоцена и голоцена отдельных районов Арктики // Изотопно-геохимические исследования в Прибалтике и Белоруссии. Таллин: ИГ АН Эст. ССР, 1986. С. 5-12.
4.
Бурков Ю.К. Изучение условий формирования осадочных толщ методами
статистической обработки геохимических данных // Труды ВСЕГЕИ. Нов. серия,
1967. .Т. 5. Вагнер Г.А. Научные методы датирования в геологии, археологии и истории. М.: Техносфера, 2006. 575 с. 6. Вейнбергс И.Г. Древние морские берега СССР (особенности распространения, генезис и степень изменения): Автореф. дис... д-ра геогр. наук. М.: МГУ, 1991. 49 с. 7. Веркулич С.Р., Макеев В.М., Арсланов Х.А., Пономарева Д.П. Строение и геохронология четвертичных отложений о. Беннетта // Геохронология четвертичного периода. ТД ВС. Москва. 14-16.Х1.89. Таллинн, 1989. С. 16-17. 8. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.-В. Палеогеографический сценарий послеледниковой трансгрессии на шельфе моря Лаптевых // Криосфера Земли, 2006. Т. X. № 1. С. 39-50. 9. Дегтяренко Ю.П., Пуминов А.П., Благовещенский М.Г. Береговые линии восточно-арктических морей // Колебания уровня морей и океанов за 15 000 лет. М: Наука, 1982. С. 179-185. 10. Жузе А.П., Мухина В.В., Козлова О.Г. Диатомеи и силикофлягелляты в поверхностном слое донных осадков Тихого океана // Микрофлора и микрофауна в современных осадках Тихого океана. М.: Наука, 1969. С. 7-47. 11. Каплин П.А., Селиванов А.О. Изменения уровня морей России и развитие берегов: прошлое, настоящее, будущее. М.: Геос, 1999. 298 с. 12. Питулько В.В. Жоховская стоянка. СПб.: Изд-во Дм. Буланин, 1997.186 с. 13. Питулько В.В. Вторичные ореолы рассеяния в криолитозоне. Л.: Недра, 1977. 197 с. 14. Полякова Е.И. Арктические моря Евразии в позднем кайнозое. М.: Научный мир, 1997. 145 с.
15.
Селиванов А.О. Колебания уровней морей Северной и Восточной Евразии и
фазы изменения климата в голоцене // Корреляция палеогеографических событий:
материк - шельф - океан. М.: Изд-во МГУ, 1995. С.
85-93.
16.
Bauch H.F., Muller-Lupp T., Taldenkova E., Spielhagen R.F., Kassens H.,
Grootes P.M., Thiede J., Heinmeir J., Petryasov V.V.
Chronology of the Holocene transgression at the Northern Siberia margin
// Global and Planet Change, 2001. V. 31. P. 125-139.
17.
Elderfield H., Greaves, M.J.
The rare earth elements in seawater // Nature. 1982. V. 296. P. 214-219.
18.
Elderfield H.
The oceanic chemistry of the rare-earth elements // Phil. Transactions
R. Soc. London A. 1988. V. 325. P. 105-126.
19.
Fee J.A., Gaudette H.E., Lyons W.B., Long D.T.
Rare earth element distribution in the
20.
Gosselin D.G., Smith M.R., Lepel E.A., Laul J.C.
Rare earth elements in chloride-rich groundwater, Palo Duro Basin, Texas,
USA // Geochim. Cosmochim.
Acta. 1992. V. 56. P. 1495-1505.
21.
Gromet L.P., Dymek R.F.,
22.
Holmes M.L., Creager J.S.
Holocene history of the Laptev Sea Continental Shelf // Marine
geology and oceanography of the 23. Johannesson K.H., Stetzenbach K.J., Hodge V.F. Rare earth elements as geochemical tracers of regional groundwater mixing. // Geochim. Cosmochim. Acta, 1997. V. 61. No. 17. P. 3605-3618.
Lagoon Sediments of
M.A. Anisimov, V.V. Ivanova, Z.V. Pushina, V.V. Pitul’ko
Arctic and Antarctic Scientifi c Institute New data of the sea level changes in the region
of Jokhov (
|
Ссылка на статью: Анисимов М.А., Иванова В.В., Пушина З.В., Питулько В.В. Лагунные отложения острова Жохова: возраст, условия формирования и значение для палеогеографических реконструкций региона Новосибирских островов // Известия РАН. Серия географическая. 2009. № 5. С. 107-119.
|