Исследование своеобразного комплекса агглютинирующих фораминифер из двух грунтовых колонок, поднятых с вершинной части хребта Ломоносова, позволило охарактеризовать фациальную обстановку, в которой обитали фораминиферы и формировались осадки, а также высказать суждение об их коррелятивах и возрасте в других частях Северного Ледовитого океана. Особое внимание уделено отсутствию в разрезе колонок известковых бентосных и планктонных фораминифер, обычно обильных в отложениях голоцена и в различных количественных соотношениях присутствующих в осадках неоплейстоцена. Обилие среди агглютинирующих трубчатых форм и представителей рода Cyclammina позволяет охарактеризовать фациальную обстановку как застойную с дефицитом кислорода и повышенным содержанием органического вещества, служащим для них питательной средой. Учитывая данные, полученные при бурении на хр. Ломоносова (программа АСЕХ) и результаты стратиграфических исследований в других частях Северного Ледовитого океана возраст осадков, содержащих комплекс агглютинирующих фораминифер с Cyclammina можно определить (с учетом принятия новой палеомагнитной модели) в интервале от среднего миоцена до эоплейстоцена (т.е. ниже границы магнитохронов Брюнес/Матуяма).

В статье приводятся результаты исследования на микрофауну образцов из донных осадков, поднятых в ходе российской экспедиции «Арктика-2007» на атомном ледоколе «Россия». На станции АЛР07-17С в вершинной части хребта Ломоносова с глубины 1100 м   поднята колонка длиной 975 см (82^о 30.5'N, 142^о 11'E), а на станции АЛР07-18С в верхней части склона в сторону котловины Амундсена с глубины 1500  колонка длиной 917 см (82^о 32.4'N, 141^о 42.2'Е) (рис. 1). Из колонок участником экспедиции научным сотрудником П.В. Рекантом было передано на микрофаунистический анализ 88 образцов (соответственно 48 и 40) с полевым описанием колонок и фотографией кернов. Ниже приводится характеристика биофаций вскрытых осадков, их расчленение и предварительная оценка возраста, основанная на анализе агглютинирующих фораминифер и их распространении в других колонках глубоководной части Северного Ледовитого океана (СЛО).

Материал и методика

Отбор проб на микрофауну проводился из образцов керна, выделенных на лабораторные анализы мощностью в большинстве случаев 3 см , в некоторых интервалах до 5 см . Обычный интервал отбора 10- 20 см иногда увеличивался до 30 см   в однообразных по цвету и малоперспективных на находки фораминифер породах. Во всех случаях мы старались отобрать все разновидности пород, особенно прослои с грубозернистым материалом. Образцы осадка весом 40 г размачивались в воде и отмывались на сите с диаметром ячеи 63 мкм, либо на лабораторных стаканах методом отмучивания, после чего высушивались и отбирались под бинокуляром. Поскольку количество видов и раковин фораминифер в большинстве образцов оказалось незначительным, подсчет их проводился в каждом образце полностью и численность (а не процент) выносилась на график.

Результаты

После просмотра отмытых образцов выяснилось, что в обеих колонках практически отсутствуют столь распространенные в донных осадках СЛО (в том числе и на хр. Ломоносова) бентосные и планктонные фораминиферы с известковой раковиной, а также остракоды. В то же время некоторые образцы оказались насыщенными агглютинирующими (песчаными) фораминиферами, среди которых особенно обильны в отдельных интервалах примитивные трубчатые формы. Эта же особенность материалов выявилась на станции АЛР07-26С, которая была исследована на геологическом факультете Московского Государственного Университета [Талденкова и др., 2009].

Станция 07-17С. Грунтовая колонка, поднятая на этой станции (рис. 2), содержит наиболее обильный и разнообразный в видовом отношении комплекс агглютинирующих (формы с песчаной стенкой раковины) фораминифер (таблицы 1, 2). В их составе четко различаются две  морфологические группы: палочковидные, трубчатые формы, относящиеся к наиболее примитивным таксонам отряда Astrorhizida, и более высокоорганизованные, в большинстве своем многокамерные, представители отряда Lituolida (реже более примитивные Hormosinidae и однокамерные Saccaminidae).

Палочковидные формы, таксономическое положение которых далеко не всегда удается определить и даже само отнесение их к фораминиферам в некоторых случаях сомнительно, в отдельных частях разреза встречены в огромном количестве (более 500 экземпляров в образце). Учитывая их относительно крупные размеры (до см и более) при таком обилии эти организмы становятся породообразующими.

Для удобства расчленения и последующих корреляций колонок на графике показано отдельно распределение по разрезу простых трубчатых форм и  остальных более высокоорганизованных и чаще используемых в стратиграфии групп фораминифер. Последние, хотя и бывают представлены сравнительно большим числом экземпляров (максимальное подсчитанное число 178 раковин), однако видовое разнообразие их крайне низкое (1-3, редко до 4-7 видов), при этом относительно высокую численность в образцах определяет один вид - Cyclammina pussila Brady (таблица 2, фиг. 4). По количественному распределению тех или иных групп фораминифер в разрезе колонки сверху вниз можно выделить 6 подразделений (слоев с микрофауной).

1. Интервал 17- 207 см (керн в интервале 0- 17 см отсутствует). Исследованные осадки до глубины 190 см почти не содержат фораминифер. Интервал 60- 120 см вообще пустой, а в образцах выше и ниже пустого интервала встречены редкие раковины Cyclammina cf. pussila Brady и мелкие Recurvoides sp. В нижней части интервала присутствуют единичные крупные Cyclammina cf. rotundidorsata (Hantken).

2. Интервал 207- 397 см . Обнаружены многочисленные Сyclammina pussila Brady, в некоторых образцах сопровождаемые видом C. ex. gr. rotundidorsata (Hantken), и теми же мелкими Recurvoides sp. В нижней части этого интервала присутствуют немногочисленные трубчатые формы. В верхах интервала отмечены переотложенные раковины фораминифер, вероятно, мелового возраста (247- 270 см ).

3. Интервал 397- 587 см выделяется обилием цикламмин («первый количественный максимум»), которые представлены тремя видами С. ex gr. pussila Brady, C. сf. rotundidorsata (Hantken) и C. orbicularis Brady (преобладает вид pussila), а так же трубчатыми формами. Последние формируют максимум раковин в верхней части интервала (397- 467 см ). Из других видов можно отметить редких Hemispaerammina и Hormosinoides.

В литологическом отношении слои 1-3 представлены переслаивающимися коричневыми, зеленовато-коричневыми, реже желтоватыми, иногда пятнистыми пластичными алевропелитами. Нижняя граница четкая, проведена по прослою ожелезненного комковатого  алевропелита.

4. Интервал 587- 707 см характеризуется спадом количества цикламмин (встречается только один вид С. ex gr. pussila Brady) и новым  количественным максимумом трубчатых форм. Из экзотических видов можно отметить единичных Haplophragmoides cf. canariensis Brady.

5. Интервал 707- 860 см выделяется новым увеличением численности цикламмин («второй количественный максимум»), представленных теми же тремя видами с преобладанием С. ex gr. pussila Brady. В комплексе постоянно присутствуют единичные Hemispaerammina. Трубчатые формы многочисленны, но их количество постепенно падает к нижней части интервала.

6. Интервал 860- 975 см . В нижней части колонки, до ее забоя, число раковин снижается. Резко преобладает один вид С. ex gr. pussila Brady. В нижних двух образцах трубчатые формы вообще отсутствуют.

Литологически слои 4-6, также как и вышележащие, представлены пластичными алевропелитами, но более однородными в цветовом отношении: зеленовато-серого в верхней части (слой 4) и зеленовато-коричневого цвета в нижней (слой 5).

Станция 07-18С. Осадки в этой колонке (рис. 2) оказались менее насыщенными агглютинирующими фораминиферами, чем на станции 07-17С. При этом в большей по мощности нижней части разреза, представленной серыми глинами, обнаружены только примитивные трубчатые формы (таблица 1).

По количественному распределению тех или иных групп фораминифер в разрезе колонки сверху вниз выделяется 6 слоев с микрофауной.

1. Интервал 6- 180 см . В верхней части интервала, как и в колонке 07-17С, встречены единичные Cyclammina сf. pussila Brady и мелкие Recurvoides sp., пик их (до 20 шт. с обломками) в инт. 24- 27 см , в средней и нижней частях спорадически присутствуют только рекурвоидесы. Характерны практически постоянные находки в образцах единичных раковин переотложенных фораминифер плохой сохранности, вероятно, мелового возраста. Интервал 180- 199 см не опробован.

2. Интервал 199- 339 см . Для верхней части этого интервала характерно появление в значительном количестве трубчатых форм (главным образом, астроризид), другие фораминиферы отсутствуют. Ниже, с глубины 238 см спорадически встречаются цикламмины (те же три вида, что и на ст. 07-17С). Трубчатые формы  обильны, особенно, в нижней части интервала (до 500 экземпляров на образец).

В литологическом отношении слои 1-2 представлены переслаивающимися коричневыми, светло-коричневыми, зеленовато-коричневыми, редко серовато-коричневыми, желтоватыми или  пятнистыми  пластичными алевропелитами. Нижняя граница четкая по цвету и плотности.

3. Интервал 339- 420 см . Фораминиферы отсутствуют. Из осадка выделены своеобразные известковые планктонные микроводоросли (?) (таблица 1, фиг. 18, 19).

4. Интервал 420- 570 см .  Отдельные прослои в этом интервале насыщены трубчатыми формами, копролитами (?), а также обугленным растительным детритом и семенами.

5. Интервал 570- 743 см . Наблюдаются единичные трубчатые формы, растительный детрит и обломки углей.

6. Интервал 743- 917 см . На протяжении всего интервала до забоя присутствуют (в низах в значительном числе) своеобразные очень крупные трубчатые формы в оболочке из железо-марганцевых микроконкреций (таблица 1, фиг. 14, 15). Постоянно встречается угольная крошка, обломки древесных пород (?) и слюда.

Литологически слои 3-6 представляют собой однородную пачку плотных серых алевропелитов в нижней части с пятнами и примазками черного ОВ.

Определение возраста отложений в изученных колонках крайне затруднено по ряду причин. Во-первых, из-за отсутствия в них известковых фораминифер - бентосных и планктонных, ассоциации которых в пробах донных отложений глубоководного Арктического бассейна в том или ином количестве встречаются постоянно. Как известно, на закономерностях количественного распределения и видового состава известковых фораминифер, а также изотопного состава их раковин, связанных с климатическими эпохами плейстоцена, основана стратификация грунтовых колонок. Например, современная (голоценовая) бентосная известковая ассоциация отличается высоким видовым разнообразием и численностью, а также присутствием относительно теплолюбивых видов атлантического происхождения. В этой ассоциации обычно отмечаются и агглютинирующие фораминиферы, но иного систематического состава, чем те, что встречены в нашем материале. Близкие к голоценовой ассоциации, сопровождаемые обычно обильным известковым планктоном, встречаются в осадочном чехле и в более древних слоях, отмечая в разрезах колонок  теплые межледниковые периоды (в изотопной стратиграфической шкале МИС - нечетные стадии). Напротив, в ледниковые периоды (четные изотопные стадии  МИС) из комплексов фораминифер исчезают многие атлантические виды, снижается общее видовое разнообразие и численность, реже фораминиферы исчезают вовсе. Обеднение особенно четко сказывается на планктонных фораминиферах, численность которых может снижаться до нуля. Эти биофациальные изменения, отражающие климатическую зональность, сопровождаются изменениями цветовой гаммы осадков от коричневатых для теплых периодов до серых для холодных.  Таким образом, построив графики численности известковых фораминифер в колонках и просчитав число богатых и бедных интервалов (а так же соответствующих им коричневых и серых) можно, в случае непрерывности разреза, предварительно оценить возраст отложений (рис. 3). Другая причина, по которой прямое палеонтологическое определение возраста изученных отложений невозможно, заключается в относительно медленных эволюционных  изменениях агглютинирующей фауны фораминифер. Например, виды рода Cyclammina, группы преобладающей в нашем материале,  указывались  из отложений миоцена и плиоцена Северной Атлантики [Саидова, 1982; Evans & Kaminski, 1998; Kaminski et al., 1989]. Они продолжают обитать и в современных холодных водах глубоководных бассейнов - в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах, но до сих пор не были отмечены в современном глубоководном  Арктическом бассейне. Обильные в нашем материале трубковидные формы астроризид описывались палеонтологами из отложений всех геологических возрастов, начиная с ордовика. В современных бассейнах они, как правило, тяготеют, также как и цикламмины, к глубоководным зонам ниже уровня карбонатной компенсации, а так же к прибрежным мелководьям с пониженной соленостью. Из-за широкого стратиграфического интервала, в котором распространены встреченные в нашем материале виды,  для определения возраста отложений приходится прибегать к косвенным признакам: анализу биофациальных обстановок в разрезах колонок, их соотнесению с изменением общей палеогеографической ситуации в Арктическом бассейне и установлению времени, когда подобная ситуация могла существовать. Для определения возраста важна так же корреляция с колонками соседних регионов Арктического бассейна, в колонках которых близкие по составу агглютинирующие фораминиферы обнаружены совместно с известковыми, либо образуют самостоятельное сообщество, возраст которого определен комплексными (например, изотопными и палеомагнитными) методами.

Биофации

Изученные в колонках ассоциации бентосных фораминифер однообразны и представлены исключительно агглютинирующими фораминиферами. Характерно отсутствие карбонатного материала как среди агглютинирующих частиц, образующих стенку раковины, так и в составе скрепляющего их цемента.  Раковины хрупкие, легко разрушающиеся, поэтому в порошке после отмывки  представлены часто обломками. Это связано, скорее всего, с тем, что органическая стенка укреплена только окислами железа (судя по цвету раковин), а условия для цементации агглютинированных частиц карбонатным или кремнистым веществом в осадках и придонной воде  отсутствовали. Бросается в глаза также крупный размер раковин, обычно превышающий 1 мм , и преобладание  среди них представителей рода Cyclammina c толстой губчато-альвеолярной стенкой. В отдельных интервалах разрезов обильны трубчатые формы, относящиеся к отряду Astrorhizida. Важно отметить бедный видовой состав фораминифер при относительно большом, нередко обильном количестве раковин (не более 7 видов в образце, в большинстве случаев 1-5 видов, не считая трубчатых форм - из-за высокой индивидуальной изменчивости число их видов указать затруднительно).

В верхней части разреза обеих колонок (слой 1, интервал 17- 190 см в колонке 07-17С и 6- 179 см в 07-18С) выделена очень бедная ассоциация. Это мелкие раковины малокамерных Recurvoides и единичные Cyclammina сf. pussila Brady. В отдельных прослоях встречены переотложенные агглютинирующие фораминиферы предположительно мелового возраста, угольная крошка, растительный детрит, а в колонке 07-18С обугленные миоспоры скорее всего карбон-пермского возраста (определение Л.А.Фефиловой). Эти признаки указывают, что отложения, вскрытые в интервале от поверхности осадка (кроме самых верхних слоев в первые см мощности, которые нами не анализировались) до глубины около 200- 240 см в обеих колонках, формировались в крайне неблагоприятной для  обитания микрофауны обстановке. Очевидно, это был застойный аноксидный бассейн с растворением карбонатов и интенсивным периодическим привносом обломочного материала с шельфа, либо со склонов хребта (переотложение древних органических остатков). Ниже, в слое 2 обеих колонок, появляются в заметном количестве цикламминиды (главным образом Cyclammina pussila Brady), а так же трубчатые астроризиды (рода Astrorhiza, Saccorhiza, Rhabdammina, Nothia? и др.), в слоях 3 и 4 колонки 07-17С они становятся количественно преобладающими. В слое 3 наряду с астроризидами наблюдается значительный рост численности и разнообразия цикламмин (2-3 вида). Количественные пики и спады цикламмин отмечаются и ниже (слои 4-6) вплоть до забоя колонки, что свидетельствует о цикличности распространения фораминифер в этом разрезе, связанной с периодическим изменением обстановки их обитания. Отметим, что эти особенности количественного состава фораминифер в колонке 07-17С и верхней части колонки 07-18С не коррелируются напрямую с цветом осадков - последние окрашены только в коричневые тона различных оттенков.

В колонке 07-18С ниже слоя 2 вскрыты до забоя серые плотные глины (> 5.5 м ), не имеющие аналогов в колонке 07-17С и, по-видимому, отделенные от вышележащих отложений перерывом.  В верхней части глин (слой 3) обнаружены своеобразные микроскопические известковые образования, вероятно, относящиеся к водорослям. Ниже, в слоях 4-6 отмечаются только редкие трубчатые формы с отдельными количественными пиками (рис. 2).

Из-за отсутствия охарактеризованных выше агглютинирующих фораминифер в современных морских осадках Арктического бассейна, для  определения условий их обитания приходится обращаться к сходным по составу ассоциациям в других современных океанических бассейнах.

Близкие агглютинирующие ассоциации установлены Т.А. Хусид [1982] в Тихом океане у побережья Южной Америки на глубинах 2000- 6240 м (преобладают трубчатые астроризиды). Исчезновение известковых раковин здесь связывается с высоким содержанием ОВ в осадках (от 0.36 до 2-3% С_орг) и выделением углекислого газа. Температура придонных вод 1.7-2.3^оС. По данным Х.М. Саидовой [1961] ассоциации из одних агглютинирующих фораминифер в северо-западной части Тихого океана встречаются только на абиссальных глубинах от 3000 до 6000 м . Распространение этой биофации связано с холодными придонными тихоокеанскими водными массами с низким содержанием растворенного кислорода. Осадки представлены глинистыми иногда слабо кремнистыми илами с почти полным отсутствием карбоната кальция. По мнению Х.М. Саидовой «эти факторы создают определенный газовый режим, который затрудняет биологическое связывание кальцита, растворенного в морской воде».

Интересно указание Т.А. Хусид и М.М. Доманова [2008] на находку в котловине Дерюгина (Охотское море, интервал глубин 1650-1800м) ассоциации агглютинирующих фораминифер с обильными трубчатыми Saccorhiza ramosa, кроме которых в заметном количестве встречены только Cyclammina cancellata, C. bradyi и Recurvoides contortus, т.е. по видовому составу и структуре очень близкой к встреченной в изученных колонках с хр. Ломоносова. Авторы делают важный вывод, о том, что на обеднение видового состава фораминифер, увеличение доли агглютинированных раковин и доминирование трубчатых астроризид в котловине Дерюгина повлияли газообразные выделения - сипы, которые вызвали так же рост содержания марганца и бария в осадке. Нельзя исключить, что обилие трубчатых форм с одновременным присутствием цикламмин указывает на сходную фациальную обстановку в отдельных интервалах наших колонок (рис. 2).

Изучение агглютинирующих фораминифер в северной части Индийского океана позволили И.И. Бурмистровой [1982] сделать вывод об их доминировании в бескарбонатных терригенных илах с содержанием С_орг >1%, накапливающихся у подножий материкового склона на глубинах от 2500 до 4300 м . На этих же глубинах, но в слабокарбонатных илах (10-30% СаСО₃) с низким содержанием С_орг (0.5-0.7%), доля секретирующих (с известковой стенкой) и агглютинирующих фораминифер приблизительно равная. Из этого автор делает вывод, о том, что увеличение доли агглютинирующих видов в составе ассоциаций фораминифер глубоководной окраины океана связано с зонами повышенного содержания органического вещества в осадке (большей части агглютинирующих видов свойственно питание детритом осадка), а недостаток СаСО₃ не позволяет известковым фораминиферам заселить эти области.

Исследования фораминифер в разрезах осадочного чехла Норвежско-Гренландского бассейна показали, что смена агглютинирующих или преимущественно агглютинирующих ассоциаций на известковые тесно связана с поступлением богатых карбонатами северо-атлантических вод через Исландско-Фарерский порог [Henrich et al., 2002]. Очевидно, что в Арктическом бассейне существование и практически повсеместное развитие современных секретирующих (известковистых) ассоциаций также связано с интенсивным поступлением таких вод из Норвежско-Гренландского бассейна через пролив Фрам. Поэтому история раскрытия пути атлантическим водам через эти проливы может ответить на многие вопросы, связанные с характером изменения фораминиферовых ассоциаций в осадочных разрезах Арктики и временем этих изменений.

Таким образом, сравнение с современными ассоциациями глубоководных агглютинирующих фораминифер позволяет сделать вывод о том, что своеобразная биофация, встреченная в осадках колонок 07-17С и 07-18С на вершине хребта Ломоносова и характеризующаяся обилием примитивных трубчатых астроризид, а из других групп крупными цикламминами, свойственна современной глубоководной фауне фораминифер. Эта фауна обитает ниже уровня карбонатной компенсации, в зонах слабого поступления в бассейн кремнистого материала, при недостатке кислорода (аноксия), увеличенном содержании углекислоты и С_орг. Очевидно, что подобные фациальные условия характеризовали и бассейн, в котором формировались изученные осадки, вскрытые грунтовыми трубками на хребте Ломоносова.

Возможные корреляции и возраст отложений

Первая работа, в которой была охарактеризована биофация агглютинирующих фораминифер в Центральной части Арктического бассейна и определен ее возраст, основывалась на материалах с хр. Альфа и Канадского абиссального бассейна [Initial…, 1985]. Возрастная привязка литологических пачек по палеомагнитным измерениям и изотопным исследованиям раковин приведена в этой работе по данным D. Clark [Clark et al., 1980]. По этим материалам B. О’Neil [1981] выделил в разрезах колонок (снизу вверх в стратиграфической последовательности) три основные биофации фораминифер: текстуляриид (практически 100% агглютинирующих форм), «промежуточную» - наряду с агглютинирующими в ней встречаются бентосные известковые милиолиды и роталииды и биофацию роталиид, где кроме известковистого бентоса обилен также планктон. Все три биофации определяются и в нашем материале по фораминиферам и остракодам хр. Менделеева [Андреева и др., 2007]. Возраст биофации агглютинирующих текстуляриид у О’Нейла был определен как ранний плиоцен, «промежуточной» биофации от конца раннего плиоцена до середины раннего плейстоцена, а фация роталиид относилась к концу раннего - позднему плейстоцену и голоцену. О’Нейл отметил, что биофация с исключительно агглютинирующими фораминиферами в колонках на хребте Альфа радикально отличается от аналогичных биофаций из современных осадков Арктического океана. Прежде всего, здесь отсутствуют виды характерные для современных агглютинирующих биофаций этого океана, и в тоже время видовой состав обогащается за счет глубоководных видов из других океанов: цикламмины, цистаммины, псаммосферы и др. рода. Отсюда делается вывод, что биофация текстуляриид не свидетельствует об обмелении бассейна, но указывает на недостаточную насыщенность его вод кислородом  и агрессивные по отношению к карбонату кальция придонные воды. Резкое увеличение планктона в биофации роталиид (начиная с середины раннего плейстоцена по О’Нейлу) свидетельствует об увеличении продуктивности вод и улучшении условий сохранения карбоната кальция на дне. Этот рубеж в глубоководной части Арктического бассейна, указывает на установление широких связей с Северной Атлантикой, активный водообмен с которой привел к формированию глубинных вод достаточно насыщенных карбонатом кальция и кислородом. Эти условия благоприятны для обитания известковых бентосных фораминифер и осаждения на дне карбонатного планктона (вследствие понижения уровня карбонатной компенсации).

В наших материалах с хр. Менделеева [Андреева и др., 2007] по палеомагнитным данным комплекс агглютинирующих фораминифер с цикламминами был отнесен к позднему плиоцену, смешанный комплекс агглютинирующих и известковых к эоплейстоцену и комплекс известковых (биофация роталиид по О’Нейлу) к неоплейстоцену [Андреева и др., 2007]. Сходное распределение агглютинирующих, смешанных и известковых комплексов фораминифер ранее демонстрировала на колонках с хребта Альфа Y. Herman [1974]. Таким образом, наши датировки возраста комплексов микрофауны (фораминиферы и остракоды) на хр. Мендеелева близки или совпадают с датировками О’Нейла, при этом расчленение неоплейстоцена на стадии МИС было подтверждено не только составом фораминифер, но и радиохимическими (U/Th) датировками. Полное исчезновение раковин цикламмин (последних единичных Cyclammina pussila) отмечено в колонке АФ-00-07С над интервалом 57- 87 см , датированным около 338 тыс.л. В разрезе этот образец залегает непосредственно ниже слоев с Bulimina aculeata (=marginata), которые в СЛО характеризуют 5, 7 и 9 МИС стадии (рис. 3 по [Polyak et al., 2004]).

Сходные данные на хр. Ломоносова получили Дж. Эванс и М. Камински [Evans & Kaminski, 1998]. В колонке PS 2185-6 последний пик Cyclammina pussila наблюдается на глубине 210- 230 см , что соответствует 9-10 изотопным стадиям (334-474 тыс.л.). Наконец, в работе Л. Поляка и др. [Polyak et al., 2004] приведена корреляция колонок с хребта Менделеева, поднятия Нордвинд и хр. Ломоносова (рис. 3). Из этой схемы можно сделать вывод, о том, что подошва известкового комплекса фораминифер на первых двух структурах связана с 21стадией ( 0.8 м .л.), т.е. с границей магнитохронов Брюнес и Матуяма.

В новых работах по осадочному чехлу хр. Ломоносова, связанных с изучением материалов буровых скважин ACEX 2C и 4C [Backman et al., 2008; Cronin et al., 2008] нет однозначного решения вопроса о времени перехода от агглютинирующей ассоциации к известковой. По Т. Кронину и др. [Cronin et al., 2008] этот переход в скважине ACEX 4C отмечен на глубине около 470 см с возрастом 200-300 тыс.л. (стадии 7-9). Ниже 620 см известковый бентос исчезает практически полностью и доминирующими видами становятся Cyclamminma pussila, трубчатые Rhabdammina, Alveophragmium polarensis. Эти же виды распространены и ниже до глубины 17 м . Корни этой ассоциации, как показали исследования [Ким и Глезер, 2007; Backman et al., 2006] прослеживаются в скважинах ACEX и ниже вплоть до верхнего миоцена.

Сходные данные были получены и по Норвежско-Гренландскому бассейну. Х.М. Саидова [1982], изучавшая бентосных фораминифер в скважине 348 (Исландская котловина, 38 рейс DSDP), указывает, что в верхних 18 м разреза доминируют известковые фораминиферы с незначительной примесью агглютинирующих. Численность их на пиках достигает 700 и более штук на 10 г осадка. Как и в комплексах с известковыми фораминиферами верхней части осадочного разреза Арктического бассейна, здесь доминируют Fonbotia wuellerstorffi, Oridorsalis tenerus, Cassidulina carinata (в Арктическом бассейне C. teretis). Примерно на этом уровне проходит граница прямой и обратной намагниченности (Брюнес/Матуяма). Ниже в разрезе скважины до глубины 65м известковые фораминиферы встречаются спорадически и в гораздо меньших количествах. По материалам Initial Report DSDP на этой глубине  проходит граница плиоцена и эоплейстоцена: ( 1.8 м .л. по магнитозоне Олдувей). Ниже 65 м выделяются отложения плиоцена с комплексом агглютинирующих фораминифер. Таким образом, богатый известковыми фораминиферами комплекс в Норвежско-Гренландском бассейне, как и в Арктическом, принадлежит, в основном, к магнитохрону Брюнес.

По нашему мнению, существенное изменение палеоокеанологической обстановки, приведшее к смене фораминиферовых биофаций от агглютинирующих к известковым не могло быть локальным, латерально замещаемым на отдельных участках бассейна, тем более на подводных возвышенностях, подверженных активному воздействию течений, поступавших из Атлантики. Как указывали Д.С. Яшин, Б.И. Ким и др., обобщившие огромный материал по донному опробованию в Арктике в 1990г (отчёт, фонды ВНИИОкеангеология), «сходство осадочных разрезов донных отложений плейстоцена-голоцена по всему глубоководному бассейну СЛО, выдержанность и хорошая корреляция чередований коричневых и серых слоев, имеющих различную генетическую природу, подтверждает единство этого водного бассейна на протяжении четвертичного периода». Поэтому очень мало вероятно, чтобы в этом бассейне сосуществовали одновременно столь различные по составу фауны фораминифер, как известковистая, требующая для своего развития поступление вод, насыщенных кислородом и обогащенных карбонатом Са и агглютинирующая, обитающая в застойном аноксидном бассейне с увеличенным поступлением органики в осадок. Такое допущение особенно невероятно для разрезов на вершинах подводных хребтов - застойные условия с агглютинирующей фауной могут образоваться, скорее, у их подножия и на дне глубоководных котловин, как это и наблюдается в современных океанах.

Выводы

1. Проведенные исследования колонок донных осадков в колонках 07-17С и 07-18С на хр. Ломоносова позволили установить своеобразие таксономического состава агглютинирующих фораминифер и отсутствие в них комплекса известковых бентосных и планктонных фораминифер практически повсеместно распространенного в современном Арктическом бассейне. Сравнение с другими известными осадочными разрезами как на хр. Ломоносова, так и на подводных хребтах Альфа-Менделеева и  Нордвинд, а также в скважинах глубоководного бурения в Норвежско-Гренландском бассейне, показало, что верхний осадочный слой неоплейстоцен-голоценового возраста практически всюду имеет повышенную карбонатность и содержит комплексы известковых фораминифер, численность которых колеблется в зависимости от колебания палеоокеанологических условий в ледниковые и межледниковые периоды. В большинстве изучавшихся разрезов возраст «карбонатного» или «роталиидового» по О’Нейлу комплекса примерно ограничен магнитохроном Брюнес (0-0.8- 0.9 м .л). Ниже по разрезу, на хр. Менделеева, наблюдается чередование слоев с агглютинирующими (где всегда присутствует Cyclammina pussila) и известковыми фораминиферами («переходная» биофация по О’Нейлу). Переход же к нижележащему чисто агглютинирующему комплексу, ранее соотносившийся по палеомагнитным данным с границей плейстоцена  и плиоцена, по новой модели палеомагнитных ортохронов [Jakobsson et al., 2001], скорее всего, происходит в пределах эоплейстоцена (нижнего плейстоцена по американской шкале).

2. По данным J. Backman et al. [2008], в скважинах ACEX на хр. Ломоносова на границе пачек 1/2 и 1/3, возраст которой определен в 1.5 Ма, что близко к границе плиоцена и эоплейстоцена, происходит смена коричневых илов на нижележащие «оливковые». Нельзя исключить, что в колонке 07-18С (глубина 340 см ) мы наблюдаем эту же границу (граница слоев 2 и 3). Данные бурения на хр. Ломоносова (ACEX-2), кроме того, показали, что характерные виды агглютинирующих фораминифер, встреченные в колонках 07-17С и 07-18С (цикламминиды), появляются в осадках среднего-верхнего миоцена и продолжают существовать в плиоцене и нижнем плейстоцене (эоплейстоцене отечественной стратиграфической шкалы). Как показано выше, в составе примеси к известковым фораминиферам они отмечаются в разрезах вплоть до 8 - 9 стадии МИС (средний неоплейстоцен). Учитывая полное отсутствие известковых фораминифер в изученных колонках, возраст встреченного в них комплекса можно определить (с учетом принятия новой палеомагнитной модели) в интервале средний миоцен - эоплейстоцен (ниже границы магнитохронов Брюнес/Матуяма).

3. Высказанное нами соображение о возрасте носит дискуссионный характер и возникшие в ходе настоящей работы противоречия с возрастными датировками колонок c близкими комплексами фораминифер, выполненными по некоторым литологическим, гранулометрическим и другим критериям [Талденкова и др., 2009], требуют дальнейших более углубленных сравнительных исследований. При этом очень важна комплексная аналитическая обработка каждой колонки.

4. Проведенный широкий пространственный анализ распределения известковых и песчаных (агглютинирующих) фораминифер в колонках донных отложений, на разных участках подводных хребтов Арктического и смежного Норвежско-Гренландского бассейна, позволяет к сделанному выводу о возможном одновозрастном положении агглютинирующей ассоциации в этих регионах и, соответственно, о возрасте  ее кровли не моложе эоплейстоцена, подходить с большим доверием, чем к другим косвенным более молодым свидетельствам возраста. Можно надеяться, что уже собранные новые материалы по осадочному чехлу, а также те, которые мы получим в ходе продолжающихся исследовательских и геолого-съемочных работ на акватории СЛО, позволят уже в ближайшие годы решить многие из возникших стратиграфических проблем.

Благодарность

Авторы благодарны П.В. Реканту за предоставленные материалы, ценные советы и деятельное обсуждение ее результатов и В.Я. Кабанькову за постоянное доброжелательное внимание и поддержку палеонтолого-стратиграфических исследований нашей лаборатории.

Список литературы

1. Андреева И.А., Басов В.А., Куприянова Н.В., Шилов В.В. Возраст и условия формирования донных осадков в районе поднятия Менделеева (СЛО) // Материалы по фанерозою полярных областей и центральной части Срединно-Атлантического хребта. СПб, Тр. НИИГА-ВНИИОкеангеология. Т. 211. 2007. С. 131-152.

2. Бурмистрова И.И. Влияние физико-географических условий на количественное распределение раковин фораминифер в поверхностном слое осадков северной части Индийского океана. // Морская микропалеонтология. М., «Наука», 1982. С. 114-120.

3. Ким Б.И., Глезер З.И. Осадочный чехол хребта Ломоносова (стратиграфия, история формирования чехла и структуры, возрастные датировки сейсмокомплексов) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2007. Т.15, № 4. С. 63-83.

4. Саидова Х.М. Экология фораминифер и палеогеография дальневосточных морей СССР и северо-западной части Тихого океана. Изд. АН СССР. М., 1961. 231 с.

5. Саидова Х.М. Бентосные фораминиферы Мирового океана. М., «Наука». 1976. 160 с.

6. 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. М., «Наука». 1982. С. 43-48.

7. Талденкова Е.Е., Николаев С.Д., Рекант П.В. и др. Палеогеография хребта Ломоносова (Северный Ледовитый океан) в плейстоцене: литология осадков и микрофауна // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 2009. № 4. С. 45-54.

8. Хусид Т.А. Условия обитания и захоронения бентосных фораминифер в глубоководных осадках у западного побережья Южной Америки // Морская микропалеонтология. М., «Наука», 1982. С. 84-100.

9. Хусид Т.А., Доманов М.М. Фораминиферы как индикаторы холодных сипов? // «Природа». 2008, № 9. С. 79-80.

10. Backman J., Moran K., McInroy D. et al. Proceeding of Integrated Ocean Drilling Program. 2006. V. 302. 169 p.

11. Backman J., Jakobsson M., Frank M. et al. Age model and core-seismic integration for the Cenozoic Arctic Coring Expedition sediments from the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. Vol. 23. Р. 1-15.

12. Clark D., Whitman R., Morgan K., Mackey S. Stratigraphy and glacial marine sediments of the Amerasian   Basin, central Arctic Ocean  // Geol. Soc. of America . 1980. Spec. Paper 181. 58 p.

13. Cronin Т., Smith S., Eynaud F. et al. Quaternary Paleoceanography of the Central Arctic based on Integrated ODP Arctic Coring Expedition  302 Foraminiferal Assemblages // Paleoceanography. 2008. Vol. 23. Р. 1-14.

14. Evans J., Kaminski M. Pliocene and Pleistocene chronostratigraphy and paleoenvironment of the central Arctic Ocean, using deep water agglutinated foraminifera // Micropaleontology. 1998. V. 44, № .2. Р. 109-130.

15. Henrich R., Baumann K.-H., Huber R., Meggers H. Carbonate preservation records of the past 3 Myr in the Norwegian – Greenland Sea and North Atlantic: implication for the history of NAFDW production // Marine Geol. 2002. V.184, iss. 1-2. Р. 17-40.

16. Herman Y. Arctic Ocean sediments, microfauna, and the climatic record in Late Cenozoic time // Marine Geology and Oceanography of the Arctic Seas. Y.Herman ed. 1974. Р. 283-348.

17. Initial Gеological Report on CESAR - the Canadian expedition to study the Alfa ridge, Arctic Ocean // H. Jackson, P. Mudie, S. Blasco еds. / Geol. Surv. оf Canada. Paper. 1985. Р. 84-22.

18. Jakobsson M., Løvlie R., Arnold E.M., Backman J., Polyak L., Knutsen J.-O., Musatov E. Pleistocene stratigraphy and paleoenvironmental variation from Lomonosov Ridge sediments, central Arctic Ocean // Global and Planetary Change. 2001. Vol. 31. Р.1-22.

19. Kaminski M. A., Gradstein F.M., Scott D.B., Mackinnon K.D. Neogene benthic foraminifer biostratigraphy and deep-water history of sites 645, 646, and 647, Baffin Bay and Labrador Sea // Proc. Ocean Drill. Program Sci. Results. 1989. V. 105. P. 731-756.

20. O’Neil B. Pliocene and Pleistocene benthic foraminifera from the Central Arctic Ocean // Journ. of Paleontology. 1981. V.55, № 6, P. 1141-1170.

21. Polyak L., Curry W.B., Darby D.A. et al. Contrasting glacial/interglacial regimes in the western Arctic Ocean as exemplified record from Mendeleev Ridge // Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology. 2004. V. 203. P.73-93.

Basov V.A., Kuprijanova N.V. Stratigraphy and fades the "Arctica-2007" expedition (Lomonosov Ridge) piston cores base on foraminiferas // Geological and geophysical characteristics of the lithosphere in the Arctic Region. S.-Pb., VNIIOkeangeologia, 2010. (Transactions of VNIIOkeangeologia. V. 218. N 7).

The studies of peculiar agglutinated foraminiferal assemblage from two piston cores collected on Lomonosov Ridge top made possible to determine general environmental conditions they existed in, their correlatives and age in other parts of the Arctic Ocean . It is stressed, that calcareous foraminifers, usually abundant or frequent in Holocene and Pleistocene sediments are absent. Agglutinated tube forms and Cyclammina abundance, makes it possible to characterize facies as stagnate with oxygen deficit and increased organic matters. If to take into consideration the results of drilling on Lomonosov Ridge (ACEX program) and stratigraphic investigation of Mendeleev Ridge we can determine the age of cores with Cyclammina complex as interval from Middle Miocene to Eopleistocene (older Brunes/Matujama boundary).

Tabl. 2, fig. 3, references - 21

Ссылка на статью:

Басов В.А., Куприянова Н.В. Стратиграфия и фации осадков по фораминиферам из грунтовых трубок экспедиции «Арктика-2007» (хребет Ломоносова) // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. 2010. Вып. 7. Тр. ВНИИОкеангеология. Том 210. С. 71-81.