В ходе высокоширотной глубоководной арктической экспедиции, состоявшейся в июле-августе 2007 г. под руководством А.Н. Чилингарова, с борта НЭС "Академик Федоров" непосредственно вблизи Северного полюса в точке с координатами 89°59'10,9" с.ш., 32°19'13,8" в.д. с глубины 4165 м с помощью бокс-корера был поднят керн донных осадков мощностью 50 см (станция AF-2007/1) (рис. 1). Геологически точка опробования располагается в северной части океанической котловины Амундсена непосредственно вблизи северо-западного склона подводного хребта Ломоносова.

Осадки представлены однородными тонкими водонасыщенными илами шоколадного цвета. Изучение минерального и химического составов подтвердило однородность илов по всему вскрытому разрезу. Минеральный состав изучался рентгенофазовым методом. Анализ дифрактограмм (рис. 2) показывает, что илы состоят из кварца, слюды, каолинита, плагиоклаза, смектита и хлорита. Кварц диагностируется по отражениям 4.26 и 3.35 А, плагиоклаз - 3.19 А, слюда по отражению 9.99 А, которое не изменяется ни при прокаливании образца, ни при насыщении его глицерином, хлорит - 7.08 А в природном образце (рис. 2а) и 14.25 и 7.13 А в образце, насыщенном глицерином (рис. 2б), и ослаблению этих пиков в прокаленном образце (рис. 2в), смектит - 14.25 А в природном образце (рис. 2а), 17.85 А в образце, насыщенном глицерином (рис. 2б); каолинит единственный из всех глинистых минералов сохраняется в образце, обработанном соляной кислотой, - отражения 7.16 и 3.57 А (рис. 2г).

Химический состав илов (табл. 1) изучался методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА). Анализ показал, что сильно водонасыщенные горизонты обогащены натрием и хлором. Эти образцы исключены из рассмотрения. В остальных образцах вариации петрогенных элементов невелики.

Исходя из минерального и химического составов илов, произведена оценка количественного состава слагающих илы минералов: кварц 30%, плагиоклаз 10%, слюда 25%, каолинит 15%, хлорит 5%, смектит 15%.

Микропалеонтологический анализ показал наличие фораминифер во всех образцах и наннофоссилий в отдельных слоях вскрытых осадков. Эти находки свидетельствуют, в частности, о том, что с позднеледникового времени и доныне в ледовом покрове периодически возникали полыньи или отсутствовал мощный ледовый покров. Резкое увеличение количества известковых микроорганизмов на уровне 14 см и дальнейший рост их числа вверх по разрезу фиксируют переход от последнего оледенения к голоцену. Наибольшая концентрация находок наннофоссилий Emiliania huxleyi, Coccolithus pelagicus, Gephyrocapsa sp., Reticulofenestra spp., обилие планктонных фораминифер Neogloboquadrina pachyderma sin и dex и находка бореальной Globigerinita glutinata в самом верхнем слое (0-2 см) свидетельствуют о существенном усилении влияния теплых атлантических течений в Арктическом бассейне в течение последних 1-2 тыс. лет. Наряду с границей голоцена, датируемой в Арктике 11.4 тыс. лет назад [Darby et al., 1997], в нижней части изученной колонки по фораминиферам и наннопланктону фиксируется эпизод относительного потепления, по-видимому соответствующий интерстадиалу на уровне 24-28 тыс. лет назад. Таким образом, установлена самая северная ассоциация известкового планктона из известных до настоящего времени в северной части хр. Ломоносова [Darby et al., 1997].

Кремневые микроорганизмы - диатомеи, силикофлагеллаты, радиолярии, а также спикулы губок встречены в очень небольшом количестве только в интервале 0-5 см и включают как современные, так и переотложенные формы.

Современные виды диатомей представлены планктонными видами, типичными для арктических морей: Paralia sulcata, реже Thalassiosira excentrica, Denticulopsis seminae(?) [Полякова, 1997], а также Grammatophora arctica - видом, представители которого обрастают льды.

Среди переотложенных видов выделяются океанические и неритические виды. Океанические виды: Synedra pulchella (?), представляющий верхи среднего миоцена [Koc & Scherer, 1996], и Pyxilla prolongata - вид, распространенный в низах олигоцена от Норвежского моря [Scherer & Koc, 1996] до севера Тихоокеанского региона, и в том числе встреченный в разрезе скважин на хр. Ломоносова в рейсе 302 IODP [Backman et al., 2006].

Неритические диатомеи представлены плейстоценовыми видами Hyalodiscus obsoletus, Coscinodiscus granulosus, Biddulphia rombus(?), Coscinodiscus octonarius, Lyrella lira, Synedra baculus, среди которых три последних являются теплолюбивыми формами, и единичными обломками родов Medlinia, Sheshukovia, Rhaphoneis, Stephanopyxis, Pseudopodosira, Paralia, характерных для флоры верхнего палеоцена - нижнего эоцена, о чем свидетельствует наличие среди них Pyxidicula moelleri и Coscinodiscus payeri. Также имеются палеогеновые силикофлагеллаты из родов Corbisema и Naviculopsis. Неритические палеогеновые диатомеи широко распространены в ледниковых отложениях севера Европейской части России и Западной Сибири [Прошкина-Лаврова, 1974], и, таким образом, наличие неритических плейстоценовых и палеогеновых диатомей в илах свидетельствует о привносе вещества с территории данных регионов в ходе формирования глубоководных илов котловины Амундсена.

По всему разрезу колонки установлено присутствие палиноморф (табл. 2). Современная пыльца представлена карликовой березой (Betula nana L.), лещиной (Corylus sp.), соснами (Pinus sp.), елью (Picea sp.) и отмечается по всему разрезу в небольших количествах. Мхи (Polypodiaceae) и травянистые (Chenopodiaceae) встречены только в горизонтах 0-2 и 26-30 см.

Неоген-четвертичная пыльца представлена таксонами семейства Betulaceae (Betula, Alnus, Carpinus) и Juglandaceae (?Juglans), голосеменные - соснами (Pinus sp.), единично отмечено присутствие умеренно теплолюбивых растений Myriсасеае (горизонт 17-20 см).

Переотложенные палиноморфы палеозойского, мезозойского и палеогенового возраста присутствуют в исследованных образцах. Среди спор палеозоя доминируют таксоны девонского возраста, массовая встречаемость которых установлена на уровне горизонта 13-15 см. Среди них присутствуют зональные виды одноименных зон девона: Periplecotriletes tortus Egorova (ранний - низы позднего эйфельского яруса), Geminospora ехtensa (Naumova) Gao (живетский ярус) [Avkhimovitch et al., 1993]. Присутствующие протосаккатные Disaccites sp. распространены в пермских отложениях. Мезозойские палиноморфы представлены Gleicheniidites senonicus Ross, Stereisporites sp., Klukisporites sp. и др., стратиграфический диапазон распространения которых отвечает поздней юре-мелу. Полученные материалы хорошо согласуются с данными, приведенными в работе [Grantz et al., 2001], где описывается образец брекчии, поднятый на евразийском склоне хребта Ломоносова, состоящий из обломков неморских углистых алевролитов. Эти алевролиты, судя по палиноформам, имеют мезозойский возраст (юра-мел) и содержат переотложенные палеозойские палиноморфы.

Обращает на себя внимание присутствие в илах после их соответствующей обработки углистых частичек (см. табл. 2).

Анализ всех полученных результатов позволяет высказать некоторые соображения об источнике вещества, участвующего в составе илов. По данным М.А. Левитана и др. [Левитан и др., 2007], донные илы глубоководных областей Северного Ледовитого океана имеют смешанное происхождение. В их составе имеется материал ледового разноса, материал, принесенный течениями, большей частью биогенный, и материал сноса со склонов глубоководных впадин. Ассоциация глинистых минералов довольно устойчива: иллит около 55%, хлорит около 25%, каолинит около 15% и смектит около 10%, что свидетельствует о развитости процессов смешения минералов из разных источников.

Такое распределение глинистых минералов существенно отличается от изученного нами керна: слюда около 40%, хлорит около 10%, каолинит около 25% и смектит около 25%. Эти наблюдающиеся различия могут указывать на дополнительный источник сноса для исследуемых илов. Как говорилось выше, в [Grantz et al., 2001] описываются углистые алевролиты мезозойского возраста, встреченные на склоне хр. Ломоносова. Авторы работы [Grantz et al., 2001] приходят к выводу, что подобные породы могут слагать мезозойский разрез хр. Ломоносова, залегающий ниже нижнепалеогенового несогласия. Изученные особенности вещественного состава и состава палиноформ илов, поднятых на Северном полюсе, свидетельствуют о том, что в их образовании заметную роль могли играть продукты подводного разрушения этих алевролитов. В алевролитах и изученных илах присутствует сходный набор палеозойских и мезозойских палиноформ. Сами алевролиты углистые, а их минеральный состав (кварц 36%, полевой шпат 8%, слюда 10%, темноцветные минералы 8%, глины 10%) близок к таковому в изученных илах. Наблюдающаяся разница в более высоком количестве глинистых минералов в илах связана с присутствием материала, попавшего в бассейн осадконакопления другим путем. Выше на основании изучения переотложенных неритических диатомей показано, что при формировании илов шло поступление материала с северных территорий России.

В работе В.Я. Кабанькова и др. [Кабаньков и др., 2004] показано, что донные осадки такой расчлененной области, как дно центральной части Северного Ледовитого океана, в значительной мере формируются за счет склоновых процессов и образования элювиально-делювиальных осадков за счет плотных древних пород. При этом имеет место смешение с осадками других типов, в частности с остатками планктонной микрофауны и флоры, а также с осадками, связанными с деятельностью придонных течений. Полученные нами данные о составе глубоководных илов в районе Северного полюса не противоречат этой точке зрения.

Выводы. 1. Данные микропалеонтологического анализа указывают на голоценовый и позднеплейстоценовый возраст верхних 50 см донных илов с Северного полюса.

2. Минеральный и химический составы илов, а также присутствие в них большого количества переотложенных палиноформ палеозойского и мезозойского возраста, сходных с таковыми из углистых алевролитов, встреченных на склоне хр. Ломоносова, позволяют предположить, что в значительной мере они могли сформироваться в результате осаждения продуктов подводного размыва склонов этого хребта. Наличие небольшого количества переотложенных неритических диатомей плейстоценового и палеогенового возраста свидетельствует об участии в образовании илов вещества, снесенного с северной окраины России.

3. Установлена самая северная ассоциация известкового планктона, присутствие которого в изученных илах связано с глобальными изменениями океанической циркуляции в плиоцен-четвертичное время.

4. Вариации количества известкового планктона по разрезу илов свидетельствуют о существенном усилении проникновения теплых атлантических вод в Арктический бассейн в течение последних 1-2 тыс. лет, а также на уровнях 11.4 и 24-28 тыс. лет назад.

Работы проводились при финансовой поддержке программы Президиума РАН № 17, НШ-4185.2008.5 и РФФИ (грант 06-05-64152а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Darby D.A., Bischof J.F., Jones G.A. Radiocarbon chronology of depositional regimes in the western Arctic Ocean // Deep-Sea Researches. 1997. V. 44. № 8. P. 1745-1757.

2. Полякова Е.И. Арктические моря Евразии в позднем кайнозое. М.: Научный мир, 1997. 145 с.

3. Koc N., Scherer R.P. Neogene diatom biostratigraphy of the Iceland Sea Site 907 // Proc. ODP. Sci. Results. 1996. V. 151. P. 61-74.

4. Scherer R.P., Коc N. Late Paleogene diatom biostratigraphy and paleoenvironments of the northern Norwegian-Greenland Sea // Proc. ODP. Sci. Results. 1996. V. 151. P. 75-100.

5. Backman J., Моran K., Mclnroy D.B. et al. Sites M0001–M0004 // Proc. Integrated Ocean Drilling Program. 2006. V. 302. doi: 102204/iodp.proc.302.104. 2006.

6. Прошкина-Лавренко А.И. Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. Л.: Наука, 1974. Т. 1. 403 с.

7. Avkhimovitch V.I., Tchibrikova E.V., Obukhovskaya T.G. et al. // Bull. Centres Rech. Explor.-Prod. Elf Aquitane. 1993. V. 17. № 1. P. 79-147.

8. Grantz A., Pease V.L., Willard D.A. et al. Bedrock cores from 89° North: Implications for the geologic framework and Neogene paleoceanography of Lomonosov Ridge and a tie to the Barents shelf // GSA Bull. 2001. V. 113. № 10. P. 1272-1281.

9. Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. Очерки истории седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тыс. лет. М.: Геос, 2007, 403 с.

10. Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Иванов В.Н., Петрова В.И.  О геотектонической природе системы Центрально-Арктических морфоструктур и геологическое значение донных осадков в ее определении // Геотектоника. 2004. № 6. С. 33-49.

Ссылка на статью:

Гусев Е.А., Сколотнев С.Г., Александрова Г.Н., Былинская М.Е., Головина Л.А., Запорожец Н.И., Лайба А.А, Ляпунов С.М., Радионова Э.П. Первые результаты изучения глубоководных илов с Северного полюса // Доклады РАН. 2008. Т. 421. № 6. С. 790-794.