Основным методом изучения четвертичного чехла акваторий является непрерывное сейсмоакустическое профилирование. При проведении сейсмостратиграфического анализа четвертичные отложения подразделяются на ряд комплексов [Гриценко, 1986; Крапивнер и др., 1986; 1988], которые ограничены в кровле и подошве региональными поверхностями эрозионных несогласий. Затем, при интерпретации характера сейсмозаписи, выделяются более дробные подразделения - сейсмоакустические горизонты (САГ) и пачки (САП), которые соответствуют [Меннер и Гладенков, 1986] отдельным звеньям и надгоризонтам четвертичной системы. Инженерно-геологическое бурение [Крапивнер и др., 1988; Онищенко и Бондарев, 1988], а при его отсутствии - грунтовый пробоотбор позволяют установить состав осадков, слагающих те или иные сейсмостратиграфические подразделения; при этом они именуются литосгратиграфическими [Яшин и др., 1985].

Центральная часть Баренцева моря довольно слабо изучена непрерывным сейсмоакусти-ческим профилированием (НСП). На Шпицбергенском шельфе норвежские геологи устанавливают [Elverhøi & Bomstadt, 1980; Elverhøi & Solheim, 1983] два сейсмоакустических; комплекса (САК), верхний из которых соответствует морским осадкам голоцена, а нижний - моренам последнего оледенения, чей состав определяется литологией эродированных местных мезозойских пород [Bjørklykke et al., 1978].

В Медвежинском, Нордкапском и других желобах норвежцами выделено [Vorren et al., 1988] до восьми САК, причем нижние из них датируются послесреднеплиоценовым временем [Solheim & Kristoffersen, 1984], а в разрезе присутствуют также бассейновые осадки. В верхнекайнозойском чехле Кольского шельфа при геологической съемке устанавливается от трех [Самойлович и др., 1983] до девяти [Самойлович и Скоробогатько, 1986] САК, где в разрезе плиоцена и плейстоцена преобладают морские и ледово-морские отложения. К юго-востоку, на Печороморском шельфе, Р.Б. Крапивнером и др. [1986; 1988] разработана детальная шкала верхнего кайнозоя, где присутствуют пять комплексов, чей возраст и морской генезис подтверждены инженерно-геологическим бурением [Онищенко и Бондарев, 1988]. Увязке этих материалов и должны послужить исследования в центральной части шельфа. Низкочастотным НСП [Ельников и др., 1988] установлено, что мощность четвертичного покрова здесь колеблется от 0 до 50-70 м, а в его подошве установлены многочисленные эрозионные палеоврезы с глубинами тальвегов до 500 м [Мусатов, 1989].

Различными авторами в данном районе выделялось от трех [Дунаев и др., 1987] до пяти САК, чей возраст колеблется от плиоцена [Старовойтов и др., 1987] до нижнего плейстоцена [Барановская и Зархидзе, 1985]. Генезис слагающих их осадков предполагается как бассейновым [Барановская и Зархидзе, 1985; Яшин и др., 1985; Zarkhidze & Samoilovich, 1989], так и гляциальным [Дунаев и др., 1987; Старовойтов и др., 1987]. Грунтовыми трубками под слоем обводненных голоценовых илов вскрываются плотные песчано-глинистые отложения с рассеянным грубообломочным материалом, которые принимаются одной группой исследователей [Поляк, 1986; Эпштейн и др., 1983] за валдайские морены, а другой [Зархидзе, 1985; Основные…, 1983] - за разновозрастные и полигенетические образования, нижний возрастной предел которых может датироваться [Блажчишин и др., 1979] плиоценом.

Наш опыт сейсмосгратиграфических исследований включал анализ свыше 10 тыс. км НСП, выполненного во время геолого-геофизических рейсов ВСЕГЕИ под руководством М.А. Спиридонова в 1985-1986 гг. и геологосъемочных рейсов ПГО «Севморгеология» в 1987-1988 гг. (фиг. 1). Частота источника в среднем составляла 200-400 Гц; соответственно длина волны и разрешающая способность метода при средней скорости звука в четвертичном чехле 1600 м/с равнялись 4-8 м. На сейсмограммах устанавливались известные [Крапивнер и др., 1988; Самойлович и др., 1983] опорные отражающие горизонты Е₂, Е₁, Д₂ и Д₁, совпадающие с поверхностью морского дна и подошвами соответственно голоценовых, плейстоценовых и плиоценовых образований. Результаты сейсмостратиграфического анализа приведены на фиг. 2.

Для геологической заверки данных НСП использовались результаты литолого-палеонтологических исследований керна 54 грунтовых трубок длиной до 5 м, отобранных в пределах поднятий Персея, Центрально-Баренцевского и Северо-Канинского, Южно-Баренцевской впадины, желоба Нордъюпет и на Приновоземельском шельфе (см. фиг. 1). В Центральной лаборатории Управления геологии ЛатССР проводились гранулометрический (102 обр.), минералогический (113 обр.) и термический (102 обр.) анализы донных осадков, а также минералого-петрографический анализ (111 обр.) крупнопесчаной (1,0-0,5 мм) и мелкогравийной (2,5-1,0 мм) фракций. При минералогическом анализе в составе тяжелой фракции исследовалось 500 зерен, а в легкой фракции - 400 зерен из фракции 0,1-0,05 мм. В лаборатории ВНИИОкеангеология проводился ренттеноструктурный анализ глин (75 обр.): на рентгеновском дифракторе ДРОН-2,0 в воздушно-сухом состоянии изучалась фракция < 0,005 мм.

Голоценовый комплекс отложений (САК-1) характеризуется на сейсмограммах акустически прозрачной записью и следится на сейсмограммах лишь при мощности свыше 5 м, т.е. при разрешающей способности метода. Для осадков характерны зеленоватые и коричневатые тона при текуче- или мягкопластичной консистенции. Отложения представлены алевритовыми песками на Центрально-Баренцсвском поднятии, чистыми песками на Северо-Канинском плато, песчано-пелитовыми алевритами на подводных склонах Новой Земли, алевритовыми пелитами в Южно-Баренцевской впадине и песчаными алевритами в желобе Нордъюпет. В осадках наблюдается значительное количество гидротроилита, нередко - фауна моллюсков. В песках, развитых на мелководьях, доминируют агглютинирующие виды фораминифер Reophax scorpinus (до 40%), R. curtus, Alveolophragmium karaensis; в алевропелитовых отложениях в значительных количествах встречаются бентосные фораминиферы Cibicides lobatulus, Protelphidium orbiculare, Retroelphidium clavatum. В средней части разреза обильно представлены Melonis barleanum и Astrononion gallowayi (заключение Н.И. Дружининой), свидетельствующие [Поляк, 1986] о климатическом оптимуме голоцена. Данный комплекс фораминифер детально изучен Л.A. Дигас [1980], Л.B. Поляком [1984; 1986], Т.А. Хусид [1989] и И.А. Сахаровой [1988], а также Н.И. Дружининой [Дружинина и Мусатов, 1989] и уверенно сопоставляется со временем послеледниковой трансгрессии.

В то же время голоценовые осадки чаще всего содержат переотложенные апт-альбские палинокомплексы (определения М.В. Барковой) и единичные мел-палеогеновые диатомеи и силикофлагелляты (заключение З.В. Пушиной); тем более такое переотложение характерно для подстилающих плейстоценовых отложений.

Минеральный состав голоценовых осадков охарактеризован Д.С. Яшиным [Яшин и др., 1985], выделившим их как первый литостратиграфический комплекс. В составе легкой фракции преобладают плагиоклазы в виде таблитчатых или призматических зерен, а на поднятии Персея - кварц. По составу плагиоклаз близок к среднему, но иногда встречаются сдвойникованные зерна плагиоклаза кислого состава. Среди калиевых полевых шпатов господствуют таблитчатые зерна микроклина. Глауконит образует округлые зерна темно-зеленого цвета. В тяжелой фракции превалирует ильменит-эпидот-амфиболовая ассоциация. Амфиболы представлены роговой обманкой, иногда бесцветными зернами тремолита и сине-зелеными - глаукофана. Среди пироксенов преобладают моноклинные разности ряда «диопсид - геденбергит», единично присутствует эгирин. Ромбические пироксены представлены короткопризматическими зернами энстатита, реже - гиперстеном. Из гранатов превалирует альмандин. Среди глинистых минералов преобладают гидрослюда и хлорит.

В подошве послеледниковых осадков на глубинах свыше 150 м нередко фиксируется переходный слой отложений, представленный пластичными пелитами или алевропелитами с единичным гравием, диагенетическими стяжениями сухих глин, песчанистыми прослоями бежевой или «пестрой» окраски, полосчатой текстуры. Мощность слоя в грунтовых колонках составляет от первых сантиметров до 2 м и на сейсмограммах не выделяется. В комплексе фораминифер, по заключению Н.И. Дружининой, доминируют Cassidulina reniforme и Retroelphidium clavatum, а также Islandiella norcrossi, Elphidium subarcticum и др., что хорошо согласуется с данными И.А. Сахаровой [1988] и Т.А. Хусид [1989] для переходного комплекса фораминифер от высоко- к низкоарктическому типу. Л.B. Поляк [1984; 1986] считает этот комплекс весьма глубоководным; видимо, данные условия опреснения характеризуют максимум последней гляциоэвстатической регрессии, когда в глубоких впадинах центральной части шельфа [Матишов, 1984] сохранялась система ледовитых бассейнов. Минеральный состав слоя близок к вышележащим осадкам, а в мелкогравийной фракции доля неокатанных обломков достигает 90% и более, причем преобладают обломки минералов.

Подстилающий комплекс плейстоценовых отложений имеет гораздо более сложное строение. В составе его верхнего горизонта (САГ-2-1) выделяется до трех сейсмоакустических пачек, верхняя из которых следится (САП-2-1-1) лишь до глубин 100-150 м и формирует на сейсмограммах гряды с относительной высотой до 15-25 м, с хаотической сейсмозаписью. По выраженности в современном рельефе и характеру отложений они интерпретируются как конечные морены последнего оледенения. Такие ледниковые гряды установлены близ островов Новая Земля [Дунаев и др., 1987], Земля Франца-Иосифа [Ельников и др., 1988], Шпицберген [Elverhøi & Bomstadt, 1980; Elverhøi & Solheim, 1983] и Кольского полуострова [Матишов, 1984], поэтому Баренцевоморский шельф по своей морфоскульптуре относится к гляциальным [Алексеев и др., 1986]. Ледниковые отложения (САП-2-1-1) представлены песчано-пелито-алевритовыми полимиктитами с включениями щебня и дресвы, где доля неокатанных обломков достигает 100%. В осадках содержатся лишь переотложенные единичные мезозойско-кайнозойские фораминиферы. Аутогенные минералы присутствуют крайне незначительно. В легкой фракции наблюдается кварц-полевошпатовая ассоциация. Вообще минеральный состав морен определяется характером экзарированных коренных пород, о чем свидетельствует и высокое содержание эпидота близ Новой Земли.

В обрамляющих впадинах строение верхнеплейстоценового горизонта принципиально иное. При средней мощности 20-40 м он характеризуется пунктирной или неясно-слоистой сейсмозаписью в верхах разреза и горизонтально-слоистой - в низах. Соответственно они сопоставляются с валдайскими (САП-2-1-2) и микулинскими (бореальными) отложениями. Первые в грунтовых колонках представлены алевритопелитовыми миктитами с примесью песка. Комплекс фораминифер (заключение Н.И. Дружининой) довольно разнообразен в видовом, но беден в количественном отношении; присутствуют Retroelphidium clavatum -до 25%, Protelphidium orbiculare, Cribrononion incertus, Nonionellina labradorica, Islandiella nocrossi - 20% и др. T.A. Хусид [1989] относит такую микрофауну к высокоарктическому типу, для нее характерны ледово- и, возможно, ледниково-морские условия. Минеральный состав осадков исследован Д.С. Яшиным и др. [1985], которые выделили их в качестве серднего литостратиграфического комплекса, где в тяжелой фракции преобладают черные рудные, гранаты, эпидот. Эпидот представлен желтоватыми неправильными и полуокатанными зернами. Характерно, что содержание аутогенных минералов достигает 28%, что подтверждает бассейновое происхождение осадков. Обращает на себя внимание доля углисто-глинистых сланцев в мелкогравийной фракции отложений Южно-Баренцевской впадины (более 56%), что объясняется сносом терригенного материала из северных районов, где размывались верхнеюрско-нижнемеловые породы.

Бореальные (микулинскне, эемские) осадки (САП-2-1-3) вскрыты грунтовыми трубками лишь на склонах Центрально-Баренцевского поднятия, где они представлены пелитовыми алевритами мягкопластичной консистенции. Комплекс фораминифер обогащен теплолюбивыми «атлантическими» формами, где Н.И. Дружининой обнаружены планктон Neogloboquadrina pachyderma (до 350 экз. на 100 г осадков), N. bulloides, а также бентосные фораминиферы: Cassidulina laevigata (до 80 экз.), Islandiella islandica, Elhidium albiumbilicatum, Astrononion gallowayi, солоноводный вид Bulirriina marginata и др. [Дружинина и Мусатов, 1989]. Присутствует тепловодная фауна моллюсков [Барановская и Зархидзе, 1985]. В составе тяжелой фракции преобладает ильменит-гранатовая ассоциация, а из глинистых минералов превалируют хлорит и гидрослюда, в небольших количествах встречаются также монтмориллонит и гидрослюда.

Более древние ледниковые отложения в пределах нижележащего сейсмогоризонта (САГ-2-2) формируют в пределах поднятий Персея и Центрально-Баренцевского маломощные прерывистые покровы с крапчатым типом сейсмозаписи. Они сложены песчано-пелито-алевритовыми полимиктитами практически без микрофауны, с повышенным содержанием щебня и дресвы, где доля верхнеюрских алевроаргиллитов на поднятии Персея достигает 81%. Это связывается с экзарацией местных мезозойских пород, а сами осадки отождествляются с донной мореной максимального (днепровско-московского) оледенения. Отложения заметно переуплотнены, в тяжелой фракции преобладают гранаты, черные рудные, иногда апатит. Повышенное (более 30%) количество пирита на поднятии Персея также объясняется литологией эродированных юрских пород [Яшин и др., 1985]. Ледниковые отложения даже максимального оледенения (САП-2-2-1) не распространены глубже отметок -200 м.

Отложения нижне (?) -среднечетвертичного звена предположительно выделены на склонах Южно-Баренцевской впадины, где трубками вскрыты алевритовые пелиты и песчано-пелито-алевритовые полимиктиты серо-стального цвета, тугопластичной консистенции, с единичным мелким гравием и галькой. На сейсмограммах они образуют плащеобразные тела с пунктирно-слоистым илиакустически прозрачным типом записи, мощностью до 50 м. В комплексе фораминифер присутствуют примерно те же виды, что и в валдайских ледниково-морских отложениях с повышенным содержанием криофильного элемента. В тяжелой фракции наблюдается ильменит-гранат-эпидотовая ассоциация; характерно присутствие аутогенных минералов (сидерита до 29%). Данные отложения соответствуют нижнему литостратографическому комплексу по схеме Д.С. Яшина [Яшин и др., 1985], который формировался в ледово- и ледниково-морских условиях седиментации в результате поступления терригенного материала из разных областей питания: на западе и севере Баренцева моря, где терригенная составляющая представлена в основном гранатами, черными рудными и пиритом, источником сноса служили обнаженные на дне мезозойские породы, а к востоку, где преобладает эпидот, материал поступал из Тимано-Уральского региона [Баренцевская…, 1988], вовлеченного в поднятие в эту эпоху.

Таким образом, одновременное применение сейсмостратиграфического анализа данных НСП и набора литологических и палеонтологических исследований керна грунтовых колонок позволяет охарактеризовать полную мощность и литологический состав четвертичного чехла. Его строение существенно различается в пределах впадин, где осуществлялось морское и ледово-морское осадконакопление, с одной стороны, а с другой - в пределах подвергшихся оледенениям поднятий.

Список литературы

1. Алексеев М.Н., Чистяков А.А., Щербаков Ф.А. Четвертичная геология материковых окраин. М.: Недра, 1986. 243 с.

2. Дунаев Н.Н., Аксенов А.А., Ионин А.С. и др. Арктический шельф Евразии в позднечетвертичное время. М.: Наука, 1987. 278 с.

3. Барановская О.Ф., Зархидзе B.C. Биостратиграфические аспекты кайнозойской истории Арктического шельфа (фораминиферы, моллюски) // Геологические события плиоцена и плейстоцена южных и северных морей. Уфа: Ин-т геологии Башкирск. ф-ла АН СССР, 1985. С. 16-32.

4. Баренцевская шельфовая плита / Под ред. И.С. Грамберга. Л.: Недра, 1988. 264 с.

5. Блажчишин А.И., Линькова Т.Н., Кириллов О.В., Шкатов Е.П. Строение плиоцен-четвертичной толщи дна Баренцева моря на разрезе: полуостров Рыбачий - остров Земля Франца-Иосифа // Позднечетвертичная история и седиментогенез окраинных и внутренних морей. М.: Наука, 1979. С. 13-19.

6. Гриценко И.И. Сейсмостратиграфический анализ новейших отложений шельфовых зон по данным непрерывного сейсмоакустического профилирования // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л.: ПГО «Севморгеология», 1986. С. 46-49.

7. Дигас Л.А. Количественное распределение известковых бентосных фораминифер в современных осадках Баренцева моря // Палеонтологические исследования на Украине. Киев: Наук, думка, 1980. С. 66-77.

8. Дружинина Н.И., Мусатов Е.Е. Новые данные по стратиграфии верхнекайнозойских отложений Баренцева моря // Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеогеографии морей Северного Ледовитого океана (тез. докл. 3-й Всесоюз. конф.). Апатиты: КНЦ АН СССР, 1989. С. 27.

9. Ельников И.Н., Гайнанов В.Г., Литвин В.М. Структура четвертичных отложений и позднечетвертичной поверхности Баренцева моря по данным непрерывного сейсмопрофилирования // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М.: Наука, 1988. С. 93-103.

10. Зархидзе B.C. Новейший этап развития Арктического шельфа // Геология и геоморфология шельфов и материковых склонов. М.: Наука, 1985. С. 58-65.

11. Крапивнер Р.Б., Гриценко И.И., Костюхин А.И. Сейсмостратиграфия новейших отложений Южно-Баренцевского региона // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л.: ПГО «Севморгеология», 1986. С. 7-14.

12. Крапивнер Р.Б., Гриценко И.И., Костюхин А.И. Позднекайнозойская сейсмостратиграфия и палеогеография Южно-Баренцевоморского региона // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М.: Наука, 1988. С. 103-124.

13. Матишов Г.Г. Дно океана в ледниковый период. М.: Наука, 1984. 176 с.

14. Меннер В.В., Гладенков Ю.Б. К детальности стратиграфических шкал // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1986. № 11. С. 5-17.

15. Мусатов Е.Е. Развитие рельефа Баренцево-Карского шельфа в кайнозое // Геоморфология. 1989. № 3. С. 76-84.

16. Онищенко С.В., Бондарев В.Н. Стратиграфия и палеогеографические особенности разрезов Печороморского мелководья // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М.: Наука, 1988. С. 142-150.

17. Основные проблемы палеогеографии позднего кайнозоя Арктики / Под ред. И.С. Грамберга, Ю.Н. Кулакова. Л.: Недра, 1983. 263 с.

18. Поляк Л.В. Стратиграфия донных отложений района Мурманской банки по фораминиферам // Бюл. Комис. по изучению четвертичного периода АН СССР. 1984. № 53. С. 134-139.

19. Поляк Л.В. Стратиграфия и условия формирования верхнечетвертичных отложений Баренцева моря // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л.: ПГО «Севморгеология», 1986. С. 63-75.

20. Самойлович Ю.Г., Захаренко В.М., Захаренко B.C. Методика стратиграфической интерпретации сейсмоакустических данных при мелкомасштабной геологической съемке Кольского шельфа // Геофизические исследования на Европейском Севере СССР. Апатиты: КФ АН СССР, 1983. С. 55-67.

21. Самойлович Ю.Г., Скоробогатько А.В. Стратиграфическое расчленение новейших отложений Кольского шельфа // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л.: ПГО «Севморгеология», 1986. С. 15-22.

22. Сахарова И.А. Распределение фораминифер в верхнечетвертичных отложениях Баренцева моря // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М.: Наука, 1988. С. 170-176.

23. Старовойтов А.В., Спиридонов М.А., Рыбалко А.Е., Москаленко П.Е. Формирование молодого осадочного покрова юго-восточной части Баренцева моря // Проблемы четвертичной палеоэкологии и палеогеографии северных морей (тез. докл. 2-й Всесоюз. конф.). Мурманск: КФ АН СССР, 1987. С. 105-107.

24. Хусид Т.А. Палеоэкология Баренцева моря в позднечетвертичное время по фораминиферам // Бюл. Комис. по изучению четвертичного периода АН СССР. 1989. № 58. С. 105-116.

25. Эпштейн О.Г., Лаврушин Ю.А., Валпетер А.П., Юхневич К.Б. Четвертичные отложения юго-востока Баренцева моря и прилегающего палеошельфа // Докл. АН СССР. 1983. Т. 272. №1. С. 180-183.

26. Яшин Д.С., Мельницкий В.Е., Кирилов О.В. Строение и вещественный состав донных отложений Баренцева моря // Геологическое строение Баренцево-Карского шельфа. Л.: ПГО «Севморгеология», 1985. С.101-115.

27. Bjørlykke К., Bue В., Elverhøi A. Quaternary sediments in the north western part of the Barents Sea and their relation to the underlying Mesozoic bedrock // Sedimentology. 1978. Vol. 25. № 2. P. 227-246.

28. Elverhøi A., Bomstad K. Late Weichselian glacial and marine sedimentation in the western, central Barents Sea // Norsk Polarinst. Rapp. 1980. № 3. P. 1-29.

29. Elverhøi A., Solheim A. The Barents ice sheet - a sedimentological discussion // Polar Res. 1983. Vol. 1. №1. P. 23-42.

30. Solheim A., Kristoffersen Y. Sediments above the upper regional unconformity: thickness, seismic stratigraphy and outline of the glacial history // Norsk. Polarinst. Skrifter. 1984. V. 179. P. 3-26.

31. Vorren T.O., Hald М., Lebesbye E. Late Cenozoic environments in the Barents Sea // Paleoceanography, 1988. V. 3. №5. P. 601-612.

32. Zarkhidze V.S., Samoilovich Yu.G. Late Cenozoic stratigraphy and paleoceanography of the Barents Sea // The Arctic Seas. 1989. P. 721-728.

Ссылка на статью:

Мусатов Е.Е. Литостратиграфия четвертичных отложений в центральной части Баренцевоморского шельфа // Литология и полезные ископаемые. 1992. № 2. С. 120-125.