В 2000 г. в ходе геологических исследований на научно-экспедиционном судне «Академик Федоров» в районе подводного поднятия Менделеева было поднято несколько колонок донных осадков длиной до 330 см, выявивших строение и состав отложений верхней части рыхлого осадочного чехла. В ходе обработки материала была предпринята попытка комплексного их исследования для выяснения возраста осадков, скорости и условий седиментации, а также общей палеогеографической обстановки, в которой формировался осадочный чехол этого участка на новейшем этапе развития океанического бассейна в Арктике.

Для решения этой задачи проводились гранулометрический и минералогический анализы, микропалеонтологические и палеомагнитные исследования, определения абсолютного возраста. Наиболее полные результаты были получены по двум станциям - колонка одной из них характеризует разрез вершинной части возвышенности НЭС «Академик Федоров» (станция АФ-00-07, глубина 1555 м, длина 245 см), а второй - днище расположенной к востоку впадины Менделеева (станция АФ-00-02, глубина 3300 м, длина 310 см) (рис. 1).

Методика

Отбор проб на анализы проводился по всей колонке бороздовым способом. Минимальный интервал опробования 1 см, максимальный - 21 см (обычно отбирался 10-сантиметровый интервал). Для отмывки бентосной микрофауны отбирался из пробы образец весом 40 г. Число видов и раковин фораминифер и остракод рассчитывалось на образец. При подготовке проб для изучения планктона отбирался образец весом около 25 грамм и подвергался дезинтеграции путем кипячения с пирофосфатом Na с последующей отмывкой на сите 0,063 мм. Оставшаяся на сите часть высушивалась и подвергалась исследованию. Под бинокуляром визуально устанавливался общий процент планктонных фораминифер в образце. Количественная оценка планктонных видов приводилась по таким параметрам (в экземплярах на препарат): VR - очень редко, менее 5; R - редко, 5 - 10; F - часто, 10-20; С - обычно, 20-100; А - обильно, 100-300; VA - очень обильно, более 300. Оценка сохранности: плохая - около 75% раковин затронуто растворением; средняя – 25-75% раковин хорошей сохранности; хорошая - более 75% раковин хорошей сохранности.

Литологическая характеристика

В разрезах обеих колонок вскрыты четыре литологически четко различаемых пачки - сверху вниз (рис. 2):

1. Пачка окисленных пелитов образует верхнюю часть колонок мощностью от 12 см на возвышенности до 17 см во впадине (для характеристики литологии и мощности учтены данные по ряду других колонок). Осадки представлены песчанистыми алевропелитами коричневого и темно-коричневого цвета с большим количеством планктонной и бентосной микрофауны, нередко с обломками раковин двустворок. Характерной особенностью пачки является наличие верхнего полужидкого слоя (до 2 см), вязко текучая консистенция осадков в целом и наличие уплотненного темно-коричневого слоя в основании (2-7 см). Контакт с подстилающими осадками четкий.

2. Пачка известковистых пелитов представляет собой наиболее выдержанный по площади интервал мощностью 36 см (на возвышенности) и 52 см (во впадине). Осадки представлены алевропелитами оливково-коричневого или светло-коричневого цвета с линзами песков, голубоватых глин и известковистого материала. Грубообломочный материал в основном приурочен к поднятию. Отмечены включения окислов Fe и микроконкреции Mn. Обильна микрофауна, обломки раковин моллюсков. Нижняя граница пачки постепенная.

3. Пачка пестроцветных пелитов состоит из чередующихся слоев оливкового и коричневого алевропелита и пелита с пятнистой и линзовидно-слоистой текстурой, с прослоями и линзами песка, с изменчивой мощностью от 144 см на возвышенности до 270 см во впадинах. Осадок биотурбирован, насыщен микроконкрециями и корочками Mn, в отдельных слойках гидроокислами Fe. Микрофауна распределена неравномерно и менее разнообразна, чем в вышележащих пачках. В нижней половине пачки во впадине Менделеева встречаются единичные переотложенные фораминиферы раннемелового возраста, а на поднятии - шельфовые (сублиторальные) виды эльфидиид. Нижняя граница четкая, проведена по изменению цвета и прослою с гидроокислами Fe.

4. Пачка крапчатых пелитов представлена зеленовато-серыми и светло-оливковыми алевропелитами с многочисленными точечными включениями Mn и микроконкрециями. Наибольшая вскрытая мощность пачки 111 см (станция 02). Из микрофауны присутствуют только агглютинирующие фораминиферы, в том числе единичные переотложенные раковины из меловых отложений.

Микропалеонтологическая характеристика

Микропалеонтологический анализ проб включал в себя видовое определение планктонных и бентосных фораминифер, остракод и их стратиграфическую и палеобиофациальную интерпретацию.

Планктонные фораминиферы

Комплексы планктонных фораминифер, выделенные в разрезах колонок 07 и 02 содержат до 7 видов фораминифер (рис. 3). Это субарктические Neogloboquadrina pachyderma sin. (Ehrenberg), Globigerina paraobesa Herman, G. occlusa Herman и бореальные Neogloboquadrina pachyderma dex. (Ehrenberg), Globigerina qinqueloba Natland, G. bulloides d Orb. [Бараш, 1988; Herman, 1974]. В разрезах обеих колонок четко различаются слои с обильным планктоном (обычно помимо преобладающих Neogloboquadrina pachyderma sin. также с бореальными элементами) и слои с очень малым количеством, либо с полным отсутствием планктона. По принятым представлениям количественные минимумы планктона связаны с образованием в Арктике круглогодичного сплошного ледяного покрова, а максимумы с его разрушением, вызванным общим потеплением климата и усилением атлантического течения (с ним связано обилие Neogloboquadrina pachyderma и появление бореальных элементов). Холодные периоды содержат хорошо сохранившиеся раковины в крайне малом количестве, иногда фораминиферы отсутствуют. На этом основании в разрезах колонок по планктону выделены интервалы, соответствующие теплым и холодным периодам. Всего по разрезам колонок выделено (сверху вниз) пять комплексов, соответствующих теплым периодам (рис. 4). В разрезах колонок им соответствуют следующие интервалы (в скобках % планктона в отмывке): первый (44-60%) - 0-21 см в АФ-00-07 и 0-17 см в АФ-00-02 , второй (52-82%) - 30-57 см в АФ-00-07 и 27-52 см в АФ-00-02, третий - (до 75%) 57-78 см в АФ-00-07, 53-63 см в АФ-00-02, четвертый комплекс (до 68%) в АФ-00-07 отсутствует, возможно, интервал 99-106 см является его фрагментом, в разрезе колонки АФ-00-02 ему соответствует интервал 75-95 см. Пятый комплекс отличается своеобразием - количество планктонных фораминифер в отмывке 15-70 %. В состав комплекса входят 2 вида: Neogloboquadrina pachyderma sin. и Globigerina bulloides, последний является преобладающим и в разрезах колонок АФ-00-07 и АФ-00-02, представлен ювенильными формами, причем на хребте (в первой колонке) отмечается присутствие двух прослоев, обогащенных этим видом (150-160,165-185 см). Опираясь на наш опыт исследований планктонных фораминифер в Северной Атлантике [Shilov et al., 1999] и Северной Пацифике [Rea et al., 1993], можно сделать предварительный вывод о палеогеографических связях Полярного бассейна: преобладание видов группы Neogloboquadrina pachyderma в первых четырех комплексах отражает влияние атлантического течения из Норвежского моря, a Globigerina bulloides в пятом - влияние Северной Пацифики.

Бентосные фораминиферы (табл. I)

В процессе изучения бентосных фораминифер было установлено, что они образуют по разрезу колонок несколько существенно различных комплексов, отражающих изменения гидрологических условий в бассейне осадконакопления. Как известно, на современный гидрологический режим СЛО решающее влияние оказывают теплые и соленые воды Атлантического океана, поступающие сюда через порог (глубины 500-1000 м) между Шпицбергеном и Гренландией. Постепенно охлаждаясь, эти воды опускаются и образуют глубинное течение Нансена, идущее вдоль материкового евро-азиатского склона. Оно поступает в глубоководный желоб моря Лаптевых и далее в глубоководную северную часть Чукотского моря, в котловину Подводников. В местах прохождения этого течения на дне селятся и типичные для Норвежско-Гренландского бассейна виды бентосных фораминифер: Fontbotia wuellerstorfi (Sсhwager), Oridorsalis tenerus (Brady), некоторые милиолиды, отнесенные З.Г. Щедриной к батиально-абиссальной группе видов Полярного бассейна и крайне показательные для наших колонок [Joy & Clark, 1977; Щедрина, 1947]. Всего в составе этой группы З.Г. Щедрина установила 25 бентосных видов, из них секреционных (с известковистой стенкой) около 14 видов, остальные - агглютинирующие (песчаные) [Щедрина, 1949]. Важно отметить, что в приповерхностном 5-сантиметровом слое изученных колонок агглютинирующие виды вообще не встречены, а число известковых достигает 13, то есть, представлена почти вся секретирующая составляющая фораминиферовой фауны батиали и абиссали. Отметим, что количество видов и их численность прямо связана с температурой водной массы. Так, в Норвежско-Гренландском бассейне, где температура глубинных атлантических вод достигает 9°, число видов в 2 раза выше, чем в Полярном бассейне, а в пределах последнего оно снижается по мере падения температуры при движении течения на восток. Но даже в этом районе при низких температурах придонных вод обитает не более 8 видов фораминифер [Лукашина, 1988]. В области распространения глубинных вод Полярного бассейна с отрицательными температурами воды численность бентосных фораминифер наименьшая. Впрочем прямая корреляция «много-мало» - «тепло-холод» не всегда однозначна. Редкость находок может объясняться не снижением температуры, а усилением дефицита кислорода, часто наблюдающимся в теплых водах (на это указывает увеличение раковин булиминид в пробах с обедненным бентосом). Возможное объяснение - усиление материкового или подводного стока по склонам (находки в таких комплексах шельфовых Elphidium).

Поверхностный слой осадков в колонках 07 (0-5 см) и 02 (0-3 см) содержит наиболее разнообразный в видовом и богатый в количественном отношении комплекс фораминифер, в котором преобладают батиально-абиссальные космополитные и бореально-арктические виды: Fontbotia wuellerstorfi (Sсhwage r), Oridorsalis tenerus (Brady), Triloculina trichedra (Loebl. et Tappan) и Miliolinella ex gr. subrotunda (Mont.), связанные в Арктическом бассейне с поступлением североатлантических водных масс (рис. 5, 6).

Ниже по разрезу наблюдаются заметные колебания численности раковин при сохранении в основном видового состава, выявленного в поверхностном слое. Этот интервал заканчивается на станции 07 на глубине 57 см, а на станции 02 - на 34 см. Он характеризуется обилием планктонных фораминифер и соответствует пачкам коричневых окисленных и известковистых пелитов.

Внутри этого интервала можно отметить четкое снижение численности раковин бентосных видов в интервалах 5-14 см (07) и 3-10 см (02), почти полное отсутствие бентосных и планктонных фораминифер в интервалах 21-30 см (07) и 17-27 см (02), приуроченных к верхам пачки известковистых пелитов. Под этим резко обедненным интервалом в колонке 07 вскрыты отложения (интервал 30-48 см) с наиболее разнообразной бентосной микрофауной: 15 видов известковистых фораминифер, среди которых помимо выше указанных четырех характерных видов в значительном количестве присутствует теплолюбивый (бореальный) вид Bulimina aculeata Orb. (особенно многочисленен в пробе 38-48 см). Ниже в образце 48-57 см, то есть до подошвы пачки известковистых пелитов, исчезают раковины Bulimina aculeata и сокращается численность показательных четырех видов. Весь рассмотренный интервал (30-57 см) в колонке 07 отмечен обилием планктонных фораминифер. На станции 02 на соответствующем уровне (27-34 см) количество раковин фораминифер также заметно увеличивается, но видовое разнообразие остается низким (до 6 видов). Обильные планктонные фораминиферы здесь также демонстрируют поступление теплых поверхностных вод.

Ниже на станции 07 при переходе к пестроцветным отложениям происходит резкое обеднение видового состава бентосных фораминифер, при этом полностью исчезают Oridorsalis tenerus, спорадически присутствуют единичные F. wuellerstorfi, впервые появляются агглютинирующие Cyclammina pseudopussila (вид тихоокеанского происхождения). Этот интервал (57-99 см) охватывает верхнюю часть пестроцветной пачки. На станции 02 обеднение состава с исчезновением F. wuellerstorfi наблюдается в интервале 34-63 см, а полное исчезновение бентосных фораминифер - в интервале 63-75 см и приходится на переходные слои от пачки известковистых пелитов к пестроцветным пелитам. Любопытно, что эти резкие количественные изменения совпадают с палеомагнитной границей Брюнес/Матуяма (730 тыс. лет по абсолютной шкале [Борзенкова, 1992; Зубаков, 1986].

В нижележащем интервале 99-106 см на станции 07 вновь появляются F. wuellerstorfi и увеличивается общее количество раковин, здесь же возрастает численность планктона. То же явление наблюдается в интервале 75-95 см на станции 02 (вновь появляются F. wuellerstorfi, Lernina micae, впервые отмечаются Pyrgo rotalaria). Планктонные фораминиферы указывают на некоторое повышение температуры поверхностных вод.

В средней части пестроцветной пачки в колонке 07 (интервал 106-150 см) бентосные известковистые фораминиферы немногочисленны, F. wuellerstorfi и милиолиды встречаются спорадически в единичных экземплярах, вновь отмечается появление агглютинирующих Cyclammina pseudopussila. Встречены мелководные Elphidium. Редкие планктонные фораминиферы указывают как будто на период похолодания. Однако следует иметь в виду, что в интервале 117-150 см на станции 07 (под слоями, отражающими эпизод Харамильо) в составе бентоса встречены, хотя и в единичном числе, такие атлантические элементы, как Fontbotia wuellerstorfi и особенно теплолюбивая бореальная Bulimina aculeata. На этом же стратиграфическом уровне И. Херман в колонке ТЗ.67-12 с хребта Менделеева обнаружила теплолюбивых планктонных Globorotalia (рис. 7). В этом же интервале в нашем материале, как и в американском, отмечено появление булиминид (Bolivina arctica у И. Херман). В колонке 02 можно выделить видимо близкий по возрасту интервал 95-133 см с Lernina micae, многочисленными Pyrgo rotalaria и единичной находкой шельфового плиоценового (по старой номенклатуре) или плиоцен-эоплейстоценового(?) вида Cibicides grossus (В.Я. Слободин [Основные…, 1983]). Вид F. wuellerstorfi здесь отсутствует.

Ниже на станции 07 выделяется интервал 150-160 см с пиковым содержанием F. wuellerstorfi и атлантическими Parafissurina spp. Здесь же встречены известные на палеошельфах арктических морей тихоокеанские теплолюбивые (бореальные) мигранты Glandulina nipponica и Elphidium florentinae (см. усть-соленинский и кочоский комплексы Западной Сибири [Основные…, 1983]). Обильны здесь и планктонные фораминиферы. На станции 02 в интервале 133-157 см бентосные фораминиферы, как и планктонные, редки. Интервал с F. wuellerstorfi на станции 2 приходится на глубину 157-167 см, особенно обилен этот вид в верхней части интервала (157-165 см). Здесь же отмечены атлантические Parafissurina groenlandica, Pyrgo rotalaria.

Нижележащие отложения пестроцветной пачки и подстилающей ее пачки крапчатых пелитов (195-245 см в колонке 07) в обеих станциях практически не содержат известковых раковин, зато в них встречены агглютинирующие фораминиферы, как довольно обильные молодые кайнозойские виды (колонка 07, доминируют Cyclammina pseudopussila и Pseudosiphonella spp.), так и переотложенные меловые с незначительной примесью кайнозойских видов (колонка 02).

Таким образом, по бентосным фораминиферам в разрезе колонки 07 четко выделяются следующие комплексы: с Fontbotia wuellerstorfi, Oridorsalis tener, Triloculina trichedra, Miliolinella ex gr. subrotunda (интервал 0-57 см), условно названный атлантическим. Для интервала развития этого комплекса характерны колебания численности доминирующих видов, отражающие периоды усиления и ослабления атлантического течения в Арктике. В пределах этого комплекса особо выделяется интервал с бореальным видом Bulimina aculeata (30-48 см), вероятно, отвечающий теплому максимуму. Этот комплекс охватывает 2 литологические пачки: пачку коричневых окисленных пелитов и пачку известковистых пелитов.

Ниже выделяется очень бедный в видовом и количественном отношении комплекс, в котором появляются единичные тихоокеанские Cyclammina pseudopussila и Cyclogyra lacunosa (интервал 57-150 см). Этот комплекс охватывает верхнюю часть пачки пестроцветных пелитов.

Ниже комплекс фораминифер обогащается за счет таких атлантических видов как Fontbotia wuellerstorfi, Parafissurina spp., особенно многочисленных в интервале 150-160 см, при постоянном присутствии Cyclammina pseudopussila и единичных обитателей арктических палеошельфовых морей Glandulina nipponica, Cribroelphidium orbiculare, Elphidium cf. florentinae (интервал 150-185 см). В этом же интервале обильны планктонные фораминиферы Globigerina bulloides, которые, скорее всего, связаны с поступлением в Арктику относительно теплых тихоокеанских вод. Этот комплекс приурочен к нижней части пачки пестроцветных пелитов, кроме самых ее низов (интервал 185-205 см), где фораминиферы практически отсутствуют.

Наконец, в самых нижних слоях колонки, в пачке крапчатых пелитов, встречен комплекс с агглютинирующими (песчаными) фораминиферами, среди которых преобладают тихоокеанские Cyclammina pseudopussila и Pseudosiphonella spp. Присутствие агглютинирующих видов тихоокеанского происхождения указывает на соединение в этот период Центрально-Арктического бассейна с Тихим океаном и интенсивное поступление глубинных бедных кислородом и карбонатом кальция тихоокеанских вод. Этот интервал может быть сопоставлен с позднеплиоценовым интервалом в Норвежско-Гренландском бассейне, когда вследствие ограниченного поступления Атлантических вод и общим похолоданием в осадках практически исчезают известковые фораминиферы, резко беднеют микроорганизмы с кремнистым цементом [Саидова, 1982].

Осадки в колонке 02 содержат значительно более обедненный комплекс фораминифер, что может быть связано с ее большей глубиной (3300 м) в зоне распространения глубинных арктических вод с отрицательными температурами.

Остракоды (табл. II)

Изучалась систематика, распределение и экология бентосных остракод по разрезу грунтовых колонок АФ-00-07 и АФ-00-02 (соответственно 26 и 23 пробы с остракодами). Для определения глубоководных видов бентосных остракод использовались публикации зарубежных палеонтологов [Joy & Clark, 1977; Cronin & Holtz, 1994; Cronin, 1998; Whatley & Moguilevsky, 1996]. Количественные характеристики распространения остракод по разрезам колонок сведены в таблицы (рис. 8,9). Общий состав комплексов, выделенных в изучаемых разрезах поднятия Менделеева, превышает 27 видов и включает как арктические глубоководные эндемики, так и виды, характерные для батиально-абиссальных отложений Гренландского моря, Северного моря и Северной Атлантики и в меньшей степени Северной Пацифики. Наряду с ними в отдельных интервалах присутствуют арктические и атлантические умеренно-холодноводные сублиторальные виды.

Распределение остракод по разрезам станций позволил выявить несколько уровней резкой смены состава в разрезах донных отложений, вскрытых этими колонками, и отражающие изменение гидробиологии и общих палеоокеанологических условий осадконакопления в разрезах изучаемых станций.

Наиболее четко закономерности в распределении сообществ остракод в толще осадков выявлены в верхних частях колонок для станции 07 (интервал 0-57 см) и для станции 02 (интервал 0-63 см). Встреченные в этих интервалах комплексы характеризуются большим видовым разнообразием и высоким количественным содержанием и приурочены к пачкам окисленных и особенно известковистых пелитов. Сохранность раковин остракод и их обилие в донных осадках этого интервала достаточно точно отражает их высокую продуктивность, что свидетельствует о формировании всего интервала под сильным влиянием относительно теплых атлантических вод, хорошо насыщенных карбонатом кальция.

В верхнем, приповерхностном, слое обеих колонок встречен обычный для глубоководных отложений океанический комплекс остракод, насчитывающий 12 родов и 23 вида, среди которых преобладают атлантические и арктические океанические глубоководные виды, наряду с которыми в самом верхнем интервале 0-5 см станции 07 и 0-2 см станции 02 встречены умеренно-холодноводные сублиторально-батиальные виды.

Ниже по разрезу на станции 07 (интервал 14-21 см) и на станции 02 (интервал 3-17 см) встречен атлантический океанический комплекс с Henryhowella asperimma, Krithe spp., для которого доминантными видами являются атлантические батиально-абиссальные виды Cytheropteron carolinae Whatley and Clark, C. alatum Sars, C. hamatum Sars, Argilloecia conoidea Sars, Pseudocythere caudata Sars, Henryhowella asperimma (Reuss), Krithe spp., последние два являются видами-индексами и характеризуют только этот интервал. В меньшем количестве представлены атлантические сублиторально-батиальные виды Krithe glacialis Brady, Grosskey et Robertson, Eucythere argus Sars, Eucythere sp. Встречены также единичные аркто-бореальные сублиторальные виды Cytheropteron pseudoinflatum, Cluthia cluthea, Sclerochilus contortus, Finmarchinella sp. Очень характерны массовые находки (до 60% от общего количества) разнообразных видов рода Polycope (7 видов), переходящие и в нижележащие отложения, и свидетельствующие об усилении влияния Атлантических водных масс, хорошо насыщенных карбонатом кальция.

Обедненная в видовом отношении ассоциация остракод, но близкая по систематическому составу, встречена на глубине 21-30 см станции 07 и 17-27 см на станции 02 и указывает на формирование комплекса при ослабленном влиянии Атлантического течения.

Под этим интервалом в колонке 07 вскрыты отложения, содержащие комплекс с Cytheropteron bronwynae, С. carolinae, С. alatum (интервал 30-57 см). Этот интервал с наиболее разнообразной и богатой остракодовой фауной приурочен к нижней и средней частям пачки известковистых пелитов. Этот комплекс более глубоководный и относительно теплолюбивый, на что указывает увеличение численности остракод, относящихся к батиально-абиссальной группе Арктического бассейна (Cytheropteron bronwynae Joy and Clark, С. carolinae Wahtley and Clark, C. sedovi Schneider). В значительном количестве встречен теплолюбивый вид Pseudocythere caudata Sars, наиболее многочисленный в пробе 30-38 см. Для комплекса характерно отсутствие мелководных сублиторальных видов, что, возможно, свидетельствует о теплом периоде осадконакопления при относительно высоком уровне океана. Очень характерны массовые находки вида Acetabulastoma arcticum Schornikov, встреченного и в вышележащем интервале, но не переходящего ниже по разрезу. По данным Шорникова [Shornicov, 1970], вид A. arcticum паразитирует на организмах (amphipods), которые живут на переходе (контакте) вода-лед, и таким образом может быть индикатором ледово-морских условий. На станции 02 на этом уровне (27-52 см) полностью исчезают атлантические глубоководные, умеренно-холодные виды, в комплексе доминирует один вид Cytheropteron bronwynae Joy and Clark, являющийся арктическим глубоководным эндемиком, живущий ныне в Арктическом океаническом бассейне на глубинах от 2500 м до 4000 м [Cronin, 1998]. Этот факт подтверждает, что формирование осадка в этом интервале также связано с углублением океанического бассейна.

Ниже по разрезу станции 07 (интервал 57-78 см) происходит резкое изменение комплекса на видовом уровне, практически исчезает глубоководный арктический вид Cytheropteron bronwynae, единичными, часто ювенильными формами или обломками представлены атлантические глубоководные виды, что возможно свидетельствует об изменении гидрологического режима океанического бассейна, и на слабую связь с Атлантикой. На глубине 57-78 см встречен мелководный вид Cytheretta teshekpukensis Swain (хорошей сохранности). Это аркто-бореальный вид, характерный для прибрежно-морских условий осадконакопления, известный из современных осадков Бофортского залива, Новосибирских островов, Земли Франца-Иосифа, и в ископаемом состоянии из формации Губик Арктического побережья Аляски [Swain, 1963]. Этот интервал охватывает верхнюю часть пестроцветной пачки станции 07, и его можно сопоставить с интервалом 52-63 см станции 02, в котором встречен аналогичный обедненный остракодовый комплекс с Cytheropteron bronwynae, С. sedovi, приуроченный к подошве пачки известковистых пелитов.

Под этим интервалом в колонке 07 происходит резкое обеднение остракодового комплекса. В интервале 87-106 см станции 07 остракоды практически отсутствуют. Встреченные единичные раковины остракод явно несут следы растворения. Единичными ювенильными формами глубоководных остракод охарактеризован интервал 63-75 см станции 02. Возможно, что эти отложения формировались в период регрессии, что было связано с похолоданием.

Комплекс остракод с Pedicythere neofluitans, Parakrithella minuma из нижележащих осадков, приуроченных к средней части пачки пестроцветных пелитов (106-128 см), резко отличается от вышележащего обедненного комплекса, большим видовым разнообразием и высокой для данного интервала численностью. Характерной чертой комплекса является преобладание ювенильных форм над взрослыми и присутствие в нем целых раковин остракод, что, возможно, связано с изменениями гидрологических условий в бассейне осадконакопления в этом интервале. Наряду с глубоководными видами, которые представлены в основном ювенильными формами, встречены остракоды, впервые описанные Джой и Кларком [Joy & Clark, 1977] из глубоководных отложений Канадского бассейна: Pedicythere neofluitans Joy and Clark, Parakrithella minuma Joy and С1ark, Paracytherois chukchiensis Joy and С1ark. В комплексе также присутствуют единичные тихоокеанские сублиторальные аркто-бореальные виды Palminella limicola Brady and Norman, Robertsonites tuberculatus Sars, Cytherura sp., известные из плиоцена Сахалина (маруямская свита). Ассоциация остракод явно испытывала тихоокеанское влияние, несмотря на то, что связь с Северной Атлантикой продолжала существовать и в этот период. Отсутствие вида Acetabulastoma arcticum, характеризующего ледово-морские условия, скорее всего, указывает на относительно тепловодные и менее глубоководные условия по сравнению с тепловодным комплексом, встреченным на более высоком уровне в разрезе колонки. Этому интервалу в разрезе станции 02 соответствует интервал 75-105 см, для которого также характерно преобладание ювенильных форм и обломков раковин, что возможно свидетельствует об усилении придонных течений. Появление видов Cytheropteron carolinae, С. alatum указывает на менее глубоководную часть океанического бассейна в пределах батиально-абиссальной зоны и на слабую связь с Атлантикой.

В интервале 128-50 см станции 07 встречен обедненный тепловодный комплекс с ослабленным атлантическим влиянием, ему соответствует на станции 02 интервал 105-146 см с обедненным арктическим комплексом с Cytheropteron bronwynae; оба этих комплекса приурочены к средней части пачки пестроцветных пелитов.

Еще ниже в разрезе станции 07 (интервал 150-185 см) встречен комплекс, охарактеризованный умеренно-тепловодными глубоководными остракодами, указывающими на атлантическое и слабое тихоокеанское влияние. Среди глубоководных видов остракод доминирует арктический глубоководный эндемик Cytheropteron bronwynae Joy and Clark, полностью исчезает атлантический теплолюбивый вид Pseudocythere caudata Sars, единичными экземплярами представлены тихоокеанские умеренно-тепловодные сублиторальные виды. На станции 02 на этом уровне вскрыт интервал 146-167 см, которому соответствует холодноводный комплекс остракод со слабым влиянием Атлантики.

В нижней части пачки пестроцветных пелитов и подстилающей ее пачки крапчатых пелитов в интервале 167-310 см станции 02 остракоды отсутствуют, на станции 07 на этом уровне (195-245 см) встречены единичные арктические ювенильные формы остракод. Сохранность раковин плохая, поверхность их растворена, они рассыпаются при попытке взять образец. Это явно указывает на недостаток карбоната кальция в воде, что связано с геохимией придонных вод неблагоприятных для обитания раковин с известковистой стенкой. Для этого интервала характерно появление массы мелких железомарганцевых конкреций.

Итак, в разрезах колонки 07 и 02 прослежена экологическая смена комплексов бентосных остракод по разрезу, и выделены пять тепловодных и умеренно-тепловодных комплексов с характерными видами-индексами, охватывающих отдельные интервалы колонок и указывающих на периоды наиболее оптимальных гидробиологических условий для развития фауны остракод, выразившийся в резком увеличении численности и расширении ареалов некоторых тепловодных видов (рис. 4, 10). Эти относительно теплые периоды в формировании сообществ остракод чередуются с периодами, для которых характерны обедненные умеренно-холодные комплексы, либо единичные холодноводные и глубоководные ювенильные виды.

Несмотря на разные фациальные условия в обеих колонках, что отразилось на составе изучаемых комплексов остракод, прослежена одинаковая закономерность в развитии океанической остракодовой фауны, отражающей изменение гидробиологических условий в океаническом бассейне. Слои с характерными атлантическими умеренно-холодными океаническими видами, приуроченные к пачке известковистых пелитов, указывают на наиболее благоприятные гидробиологические условия для развития бентосных остракод в районе поднятия Менделеева, обусловленные увеличением интенсивности атлантического течения и вероятным подъемом уровня океана в этот период. Эти слои с остракодами могут служить маркирующими при стратиграфическом расчленении и корреляции осадков глубоководной части Арктического океана.

Анализ результатов

Сопоставляя результаты, полученные при изучении бентосной и планктонной фауны (фораминиферы и остракоды), можно отметить их хорошую сходимость. Прежде всего, хорошо выделяются этапы усиленного и ослабленного влияния Атлантического течения на бентосные фораминиферы и остракоды, что позволяет выделять теплые и холодные стадии четвертичного периода (стадии межледниковий и оледенений) в разрезах изученных колонок (рис. 4, 11). Общими являются как поздний этап развития бассейна с преобладанием в нем атлантических видов, так и более ранний с атлантическими и тихоокеанскими видами. Несколько особое положение занимает начальный этап с агглютинирующими тихоокеанскими видами бентосных фораминифер, так как других групп фауны в осадках этого этапа практически не встречено. Данные по планктонным фораминиферам (их обилие указывает на ослабление или исчезновение ледникового покрова) также удовлетворительно сопоставляется с общей картиной, выявленной по бентосу. По всем группам четко выделяется по крайней мере четыре «межледниковых» стадии и пятая (наиболее древняя из выделяемых «теплых» стадий), связанная с прорывом тихоокеанского(?) глобигеринового планктона и массовыми бентосными космополитными Fontbotia wuellerstorfi, а также смешанным атлантическо-тихоокеанским глубоководным комплексом остракод.

Для привязки выделенных стадий и комплексов микрофауны к общей стратиграфической шкале мы использовали сопоставление выделенных этапов и стадий развития планктона и бентоса с палеомагнитными и радиохимическими датировками по колонкам (рис. 10).

Самая молодая датировка в колонке 07 падает на интервал 5-8 см и равняется 41,1-42,2 ±2,8 тыс. л. Бентос этого образца указывает на снижение влияния Атлантики, т.е. о понижении температуры вод по сравнению с предшествовавшим периодом, отраженным в поверхностном (0-5 см) слое, поэтому можно полагать, что состав бентоса вполне отвечает датировке, соответствующей 3 (относительно теплой) изотопной стадии Эмилиани (в Висконсине) [Борзенкова, 1992; Брэкер и Ван Донк, 1974]. В этом случае поверхностный осадок (0-5 см) мог формироваться в еще более теплый период Висконсина, либо, если он голоценового возраста, то в колонках присутствует скрытый перерыв внутри пачки окисленных пелитов. Косвенно в пользу отсутствия голоценовых осадков в разрезе свидетельствует отсутствие в поверхностном слое агглютинирующих видов фораминифер - характерного элемента современной абиссально-батиальной группы видов.

Следующая датировка 69,6±4,6 и 71,9±4,8 тыс. л. в интервале 8-14 см может быть связана с фазой дальнейшего ослабления теплого атлантического течения в следующую 4 стадию Висконсина.

Датировка образца 14-21 см дала значения 110,8±7,4 и 114,1+7,7 тыс. л. Эти датировки соответствуют 5 стадии, связанной с межледниковьем Сангамон, что хорошо коррелируется с показателями теплых атлантических течений по всем группам бентоса и планктона.

Для образца инт. 30-38 см получены датировки 215±14,4 и 222,0+15,0 тыс. л., соответствующие 7 стадии Эмилиани. Как указывалось выше, интервалу 30-48 см соответствует миграция в Полярный бассейн наиболее теплолюбивого бореального вида Bulimina aculeata.

Пятая и седьмая стадии разделены интервалом с резким снижением численности планктона и бентоса (образец инт. 21-30 см), что, очевидно, соответствует холодной 6 стадии. Поскольку следующие датировки 332,0+22,0 и 343,0±23,0 тыс.л. из интервала 48-57 см скорее всего соответствуют 10 (холодной) стадии, что отвечает составу бентоса, можно предполагать выпадение в разрезе слоев, соответствующих 8 и 9 стадиям. Планктонные фораминиферы всех интервалов от 30 до 57 см обильны и указывают на теплые поверхностные воды.

Ниже в разрезе станции 07 вплоть до границы смены магнитной полярности Брюнес/Матуяма (730 тыс. л.) на глубине около 100 см происходит снижение численности и разнообразия всех групп планктона и бентоса, вплоть до единичных значений близ прохождения этой границы (по бентосу интервал 87-106 см с пропуском одного образца). По планктону отмечена вспышка численности в интервале 99-106 см.

Переход к более низкой части разреза, отвечающей палеомагнитной эпохе Матуяма, связан с существенным изменением состава бентосных фораминифер и остракод. Среди фораминифер здесь существенно увеличивается агглютинирующая составляющая, в составе которой присутствуют тихоокеанские виды. Среди остракод также отмечается обилие мелких ювенильных раковин, появление новых глубоководных видов, описанных из Канадской котловины и тихоокеанских сублиторальных аркто-бореальных видов, известных в плиоцене Сахалина. Эта часть разреза на ст. 07, в свою очередь, разделяется на две части - верхнюю (106-185 см) и нижнюю (185-245 см). В верхней части еще сохраняются известковистые Fontbotia wuellerstorfi и милиолиды и появляются разнообразные мелкие булиминиды, а в нижней - известковистые бентосные фораминиферы, как и остракоды, практически отсутствуют. Из планктонных фораминифер в заметном числе отмечены только Globigerina bulloides.

Микрофауна из нижней части разреза свидетельствует о преимущественном влиянии на Полярный бассейн в этот период тихоокеанских глубинных вод с низким содержанием карбоната кальция (песчаные глубоководные фораминиферы, мелкие булиминиды, указывающие на недостаток кислорода, мелкий планктон, представленный главным образом Globigerina bulloides, тонкие, разваливающиеся раковины тихоокеанских остракод). Как известно, связь тихоокеанского и полярного бассейнов с миграцией планктона и мелководных тихоокеанских видов в Арктику произошла в конце миоцена и в плиоцене (три периода открытия по А. и Ю. Гладенковым [Гладенков, 1988; Гладенков и Гладенков, 2004]), при этом связь с Атлантическим океаном скорее всего отсутствовала [Основные…, 1983]. Очевидно, что этот возраст следует принять и для глубоководного батиально-абиссального комплекса нижней части разреза изученных колонок, тем более что ее плиоценовый возраст следует из положения в разрезе ниже палеомагнитного события Олдувей.

Таким образом, полученные различными методами абсолютные датировки и анализ планктонной и бентосной микрофауны, сопоставленный с известными палеотемпературными океаническими стадиями или ярусами, а также с палеогеографическими событиями позволяет выделить в разрезах изученных колонок отложения плейстоцена и плиоцена. Отложения голоцена достоверно не выделены. Плейстоцен, по принятой в настоящее время шкале, расчленяется на эоплейстоцен и неоплейстоцен с границей по палеомагнитной инверсии Брюнес/Матуяма. Материалы по колонке 07 показывают, что установившееся в плиоцене влияние тихоокеанских вод на микрофауну арктического бассейна сохранялось на протяжении эоплейстоцена, постепенно ослабевая и замещаясь атлантическим влиянием. Наиболее сильный прорыв атлантических вод в Арктику произошел около 200 тыс. л. назад и связан с 7 ярусом по изотопной океанической шкале.

Поскольку абсолютные датировки, полученные различными методами обычно заметно различаются друг от друга, мы попробовали сопоставить наши результаты с американскими результатами, полученными по колонке Т3.67-12, поднятой с глубины 2867 м в южной части хр. Менделеева, на склоне Канадской котловины [Herman, 1974]. Прежде всего совпадает тенденция количественных изменений микрофауны, отраженная на приводимых графиках (рис. 7), положение палеомагнитной инверсии Брюнес/Матуяма на спаде количественной кривой, положение абсолютной отметки 70 тыс. л. на американской и нашей колонке (на глубине около 12 см), свидетельствующей о крайне малой мощности голоценовых и висконсинских отложений, сходное положение пика известковых раковин микрофауны над палеомагнитным событием Олдувей и появление песчаных фораминифер в низах разреза.

Выводы

Комплексы фораминифер и остракод в осадочном разрезе колонок донных отложений дают взаимодополняющую информацию об условиях осадконакопления и процессах, их формирующих. Анализируя эти процессы и сопоставляя их с полученными данными по абсолютным датировкам отдельных образцов, палеомагнитным определениям границ инверсий мы можем представить возможную картину развития событий.

Отсутствие в поверхностном слое осадка агглютинирующих фораминифер - обычных обитателей абиссально-батиальных глубин Арктического бассейна может служить косвенным свидетельством размыва молодых голоценовых осадков на изученных морфоструктурах. Определение абсолютного возраста радиоуглеродным методом в верхнем 0-3,5 см слое колонки на станции 02 показало значение 16,0+1,0 тыс. л. (поздний Висконсин).

Отмеченное нами четкое снижение численности раковин бентосных видов фораминифер и остракод в интервалах 5-8 см в колонке 07 и 3-10 см в колонке 02, совпадает с радиохимическими определениями возраста 41,1 тыс. л. и 42,5 тыс. л. (+ 2,8 тыс. л.) в первой колонке и 60,2+5,1 тыс. л. во второй (интервал 3-10 см). Таким образом, эти осадки отлагались, если доверять приведенным данным, в период между ранним (около 65-70 тыс. л. назад) и поздним (около 20 тыс. л. назад) висконсинскими ледниковыми максимумами [Брэкер и Ван Донк, 1974], т.е. в относительно «теплом» отрезке времени висконсинского оледенения, что соответствует и составу микрофауны, сохраняющему виды, связанные с теплым атлантическим течением в Арктике, но в редуцированном количестве, а самый количественно бедный образец в интервале 8-14 см (колонка 07) показал по радиохимии значения 69,6±4,6 тыс. л. и 71,9±4,8 тыс. л., что соответствует раннему висконсинскому максимуму оледенения (4 изотопный ярус).

В этом случае наблюдаемое ниже по разрезам резкое увеличение численности атлантических видов в интервалах 14-21 см в колонке 07 и 10-17 см в колонке 02 может соответствовать интерстадиалу сангамону: соответствующие этим интервалам радиохимические определения 110,8±7,4тыс. л., 114,4+7,7 тыс. л. в колонке 07 и 134,3+9,1 тыс. л. в колонке 02 указывают на 5 изотопный ярус.

Ниже по разрезу колонок выделяется интервал с очень низкой численностью бентоса (21-30 см в колонке 07 и 17-27 см в колонке 02). Он может соответствовать 6 изотопному ярусу океанической шкалы.

Следующий четко отличающийся интервал в колонке 07 - 30-48 см с очень богатым комплексом фораминифер и остракод. Среди фораминифер помимо обильных F. Wuellerstorfi выделяется бореальный вид Bulimina aculeata Orb., в северной Атлантике появляющийся в теплые межледниковые периоды. Н.В. Дружинина и др. [Дружинина и др., 1987] предположительно отнесли слои с этим видом к сангамону, т.е. 5 изотопному ярусу. По радиохимическим определениям возраста в колонке 07 (215,0±14,4 и 222,0±15,0 тыс. л.) этот интервал соответствует 7 изотопному ярусу. Нижележащий образец инт. 48-57 см с заметно обедненным холодноводным комплексом фораминифер имеет радиометрический возраст 332,0±22,0 и 343,0+23,0 тыс. л. (10? изотопный ярус). Таким образом, в осадочном разрезе колонки намечается перерыв, отвечающий 8 и, возможно, 9 стадии. В то же время по планктону весь интервал от 30 до 57 см содержит однородный обильный атлантический комплекс.

В колонке 02 в интервале 27-34 см также наблюдается увеличение численности и видового разнообразия фораминифер, однако здесь отсутствуют виды, характерные для колонки 07, что затрудняет их сопоставление, а по радиохимии получен возраст 282,4+19,8 тыс. л., что соответствует 8 изотопному ярусу, а непосредственно ниже в интервале с крайне редкими фораминифера-ми (34-44 см) возраст определен в 361,1+28,4 тыс. л., т.е., скорее всего, это 10 изотопный ярус.

Таким образом, в этой части разрезов по системе теплый - холодный периоды мы имеем соответствие разнообразия бентосных комплексов с радиоизотопными датировками, однако при этом «пропадает» теплая стадия 9 (а в колонке 07 - 8 и 9 изотопные ярусы), что, скорее всего, связано с перерывами в разрезах, вызванными перестройкой системы течений, связанной с прорывом теплых атлантических вод.

Микрофауна из нижней части разреза: песчаные глубоководные фораминиферы, мелкие булиминиды, указывающие на недостаток кислорода, мелкий планктон, представленный, главным образом, Globigerina bulloides и Globigerinoides ruber, тонкие, разваливающиеся раковины тихоокеанских остракод свидетельствует о преимущественном влиянии на Полярный бассейн в этот период тихоокеанских глубинных вод с низким содержанием карбоната кальция. Для отложений этой части разреза можно принять плиоценовый возраст, что согласуется с ее положением ниже палеомагнитного события Олдувей и представлениями А. и Ю. Гладенковых о связях тихоокеанского и полярного бассейнов в конце миоцена и в плиоцене.

Таблицы 1 и 2 (объяснение к таблицам в pdf файле статьи)

Список литературы

1. Бараш М.С. Четвертичная палеоокеанология Атлантического океана. М.,Наука, 1988. 272 с.

2. Борзенкова И.И. Изменения климата в кайнозое. СПб., Гидрометеоиздат, 1992. 248 с.

3. Гладенков Ю.Б. Стратиграфия морского неогена северной части Тихоокеанского пояса (анализ стратиграфических схем дальневосточных районов СССР, Северной Америки и Японии). М., Наука, 1988. 212 с.

4. Гладенков А. Ю., Гладенков Ю.Б. Начало формирования межокеанических связей Пацифики и Арктики через Берингов пролив в неогене // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2004. Т. 12, №2. С. 72-89.

5. Дружинина Н.И., Куприянова Н.В., Басов В.А. К стратиграфии верхнекайнозойских отложений Норвежского моря // Стратиграфия и формирование океанических котловин Атлантики. Сб. науч. трудов. Л., ПГО «Севморгеология», 1987. С. 91-100.

6. Зубаков В.А. Глобальные климатические события плейстоцена. Л., Гидрометеоиздат, 1986. 287 с.

7. Лукашина Н.П. Закономерности распределения бентосных фораминифер в Северной Атлантике // Океанология. 1988. Т. 28, №4. С. 632-638.

8. Основные проблемы палеогеографии позднего кайнозоя Арктики. Л., Недра, 1983. 263 с.

9. Саидова Х.М. Распределение бентосных фораминифер в верхнетретичных и четвертичных отложениях Исландской котловины и некоторые палеогеографические выводы // Геология дна Мирового океана. Атлантика. Биостратиграфия и тектоника (результаты бурения в 38-м рейсе «Гломар Челленджер»). М., Наука, 1982. С. 43-46.

10. Щедрина З.Г. Новые формы фораминифер из Северного Ледовитого океана // Тр. Дрейфующей экспедиции Главсевморпути на л/п «Г.Седов» 1937-1940 гг. Т. III. 1946.

11. Щедрина З.Г. К распределению фораминифер в Гренландском море // ДАН СССР. Т. IV, №9. 1947.

12. Щедрина З.Г. Фауна фораминифер северных морей СССР // Автореферат дис. канд. биол. наук. ЗИН АНСССР, 1949.

13. Брэкер У., Ван Донк Я. Колебания интенсивности инсоляции, объемы льда и содержание О¹⁸ в глубоководных колонках // Четвертичное оледенение Земли. М., Мир, 1974. С. 126-166.

14. Shilov V.V. et al. Stratigraphy of sediments from the Hakon Mosby Mud Volcano Area // Geo-Marine Letters. 1999. N. 19. P. 48-56.

15. Clark D., Whitman R. et al. Staratigraphy and glacial-marine sediments of the Amerasian Basin // Geol. Soc. of America Spec. Paper. 1980. 181. P. 1-57.

16. Joy J.A. and Clark D.L. The distribution, ecology, and systematics the benthic Ostracoda of the central Arctic Ocean // Micropaleontology. 1977. 23(2). P. 129-154.

17. Cronin T.M., Holtz T.R. Quaternary paleooceanography of the deep Arctic Ocean based on quantitative analysis of Ostracoda Marine // Geology. 1994. V. 119, N 3-4. P. 305-333.

18. Cronin T.M. Distribution of deep-Sea in the Arctic Ocean. //  Berichte. 1998. N 305. P. 269-281.

19. Herman I. Arctic ocean sediments, microfauna and the climatic records in Late Cenozoic time // Marine geology and oceanography of the Arctic Seas. Springer-Verlag. Berlin-N.Y., 1974. P. 283-349.

20. Rea D.K., Basov I.A. et al. Initial Reports. V. 145. College Station, TX (Ocean Drilling Program), 1993. 1040 p.

21. Schornikov E.I. Acetabulastoma, a new genus of ostracodes // Zool. Zhurn. 1970, N 49, P. 1132-1143.

22. Swain F. Pleistocene Ostracoda from Gubik formation. Arctic coastal plain, Alaska // J. Palaeont. 1963. V. 37, N 4. P. 798-834.

23. Whatley R., Moguilevsky A. Recent ostracoda of the Scoresby Sund fjiord system, east Greenland // Rivista Espan. de Micropaleontologia. 1996. V. XXVIII, N 2. P. 5-23.

Ссылка на статью:

Андреева И.А., Басов В.А., Куприянова Н.В., Шилов В.В. Возраст и условия формирования донных осадков в районе поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан). Материалы по фанерозою полярных областей и центральной части Срединно-Атлантического хребта (флора, фауна и биостратиграфия). Труды ВНИИОкеангеология, Том 211, Санкт-Петербург, 2007, с. 131-152.