В восточной части Баренцева моря развит чехол четвертичных отложений
(средняя мощность 20-
30 м
), залегающий на докайнозойских (почти исключительно мезозойских) толщах.
Этот покров слабо изучен, и его строение трактуется по-разному. Особенно
дискуссионным является вопрос о природе доминирующих в его разрезе
плейстоценовых диамиктонов [Старовойтов,
1999;2002; Крапивнер и др.,1988; Эпштейн и др., 1999
и др.].
Авторами проведено площадное геолого-геофизическое изучение четвертичных
отложений в двух крупных районах восточной части Баренцева моря: в
Центральной впадине и на Мурманской банке (рисунок). Первый
исследованный район охватывает значительный участок Центральной впадины
и частично склоны окружающих возвышенностей (глубины моря главным
образом >250-
300 м
); второй включает Мурманскую банку и прилегающий с юга Кольский желоб
(глубины моря в основном 100-
250 м
). В основу данного сообщения положены результаты изучения разрезов и
керна 25 инженерно-геологических скважин (АМИГЭ, г. Мурманск), вскрывших
весь четвертичный разрез, а также данные анализа сети сейсмоакустических
профилей общей протяженностью несколько тысяч пог. км (ВСЕГЕИ,
Санкт-Петербург; МГУ, Москва и АМИГЭ).
Установлено, что в изученных районах четвертичный разрез состоит из
четырех сеймостратиграфических комплексов (ССК) - см. рисунок. Согласно
принятой нами схеме [Эпштейн
и Чистякова, 2005], эти
подразделения следующие (сверху вниз): ССК I - голоценовый
(морские осадки), ССК II - позднеледниковый (гляциоморские
отложения), ССК III и ССК
V
- поздне- и ранневалдайские (морены - ледниковые диамиктоны).
Средневалдайские морские осадки ССК IV здесь отсутствуют - полностью
эродированы. Три верхних комплекса имеют повсеместное распространение, а
ССК
V
сохранился участками. ССК
V
с эрозионным несогласием залегает на триасово-меловых образованиях, будучи
отделен от них субгоризонтальной границей. По данным бурения, он
подстилается зоной (обычно до 5-
7 м
), в которой рыхлые мезозойские отложения интенсивно дислоцированы - зоной
гляциотектонитов (последние акустически почти не выражены, но четко
устанавливаются в скважинах [Эпштейн,
2007]). ССК
III
залегает с отчетливым эрозионным несогласием, субгоризонтальной линией
подошвы «срезая» ССК
V
и мезозойские образования (рис. 1). В участках, где ССК
III
перекрывает мезозойскую толщу, он подстилается гляциотектонитами, а там,
где этот комплекс перекрывает отложения ССК
V, гляциодислокации в кровельной части
последнего в керне скважин «не читаются», хотя они наблюдались в
обнажении четвертичных отложений о-ва Колгуев. ССК
III без размыва несогласно с облеканием
перекрывается тонкослоистой, в основном маломощной (до 3-
5 м
) акустически единой пачкой (ССК
II+I) позднеледниково-голоценовых
отложений.
ССК
V,
имеющий мощность до 30-
40 м
, характеризуется хаотическим типом сейсмоакустической записи
(беспорядочно ориентированные короткие отражения). ССК III, достигающий мощности 60-
70 м
, латерально неоднороден и состоит из двух сейсмофаций (СФ): III-С с хаотическим
типом сейсмоакустической записи и III-П с прозрачным
типом акустического изображения (почти полное отсутствие отражений). СФ
III-С в изученных районах имеет
основное площадное распространение. Ей свойственны мощность от <
10 м
до 20-
30 м
и неровная мелкогрядовая кровля. Сейсмофация III-П в акваториях Центральной впадины и
Мурманской банки образует огромные эллипсовидные в плане повышенной
мощности осадочные образования с ровной полого выпуклой кровлей - т.н.
акустически прозрачные тела (АПТ) [Старовойтов,
1999; 2002; Старовойтов и др., 1983],
соответственно Центральное и Мурманское (см. рисунок). В обоих АПТ
мощность СФ III-П плавно увеличивается от их краевых
зон (10-
20 м
) к центральным осевым областям, где составляет 50-
70 м
(см. рисунок). Сейсмофаций
III-П и III-С связаны зоной перехода (ширина до
первых километров), в которой происходит постепенное изменение характера
их сейсмоакустической записи и морфологии кровли.
Гляциотектониты, находящиеся в основании разреза четвертичных отложений,
состоят из сложнодислоцированных триасово-меловых песков, алевритов,
твердых глин. Интенсивность деформаций закономерно падает вниз по
разрезу. В керне скважин верхней границей гляциотектонитов является
резкая ровная или неровная подошва ледниковых диамиктонов ССК V или
III; нижняя граница этих образований
проводится условно на уровне, ниже которого мезозойские отложения лишены
заметных нарушений залегания [Эпштейн,
2007]. В разрезах скважин (PC)
мощность гляциотектонитов составляет 1-
25 м
.
Нижневалдайская морена (ССК
V) в PC имеет мощность 5-
43 м
. Она состоит из темно-серого песчано-алеврито-глинистого матрикса (с
немногочисленными остатками четвертичных и мезозойских фораминифер),
рассеянных обломков прочных пород (до валунов), твердых мезозойских глин
(размер <0,5-
1 см
) и отдельных отторженцев (мощность от сантиметров до
11,6 м
) дислоцированных рыхлых триасово-меловых осадков. Грубообломочный
материал не окатан, и несет следы ледниковой обработки. В морене
наблюдаются разнообразные гляциодинамические, по [Лаврушин,
1976], складчатые и разрывные
деформационные структуры, подчеркиваемые мелкими отторженцами
мезозойских осадков, а также явления сложного проникновения диамиктовой
массы (матрикс вместе с грубообломочным материалом) в отторженцы и
отчленения от последних отдельных фрагментов. Ледниковый диамиктон
находится в полутвердом-твердом состоянии (сопротивление сдвигу 75-150
мПа).
Верхневалдайская морена (ССК
III), как и нижневалдайская, состоит из
темно-серого песчано-алеврито-глинистого матрикса (включает смешанный
комплекс четвертичных и мезозойских фораминифер), рассеянного
дресвяно-щебенчатого (до валунов) материала (литифицированные породы и
твердые мезозойские глины) со следами ледниковой обработки и
дислоцированных отторженцев (до
3,5 м
) рыхлых мезозойских отложений. Причудливые границы отторженцев, сложная
удлиненная форма мелких включений, образуемые ими складчатые структуры
подчеркивают развитые в морене гляциодинамические деформации. По составу
обломки прочных пород, заключенные в этой и нижневалдайской моренах, в
районах Центральной впадины и Мурманской банки принадлежат
соответственно к Новоземельской и Кольской петрографическим провинциям,
отражающим особенности геологического строения территорий в зоне центров
плейстоценовых оледенений [Эпштейн
и др., 1999]. Морена ССК
III
имеет четкую нижнюю границу в случае залегания на гляциотектонитах, но,
когда она перекрывает ледниковые отложения ССК
V, ее подошва лишена отчетливого
литологического выражения. С достаточной достоверностью разновозрастные
морены разграничиваются лишь по характерной для них разной степени
уплотнения (в каждой скважине конкретные значения этого параметра
неодинаковы). Переход от верхневалдайской морены к более твердой
нижневалдайской происходит в зоне мощностью в первые десятки
сантиметров. Отложения сейсмофаций III-С и
III-П, составляющих верхневалдайский
ледниковый горизонт (ССК
III), наряду с общими основными
особенностями, охарактеризованными выше, имеют заметные отличия. Морена
СФ
III-П весьма однородна: отторженцы
мезозойских отложений в ней чрезвычайно редки, имеют мощность до 5-
7 см
и встречены в краевых частях АПТ, где в отдельных интервалах разреза
создают гляциодинамическую полосчатость. При этом ледниковый диамиктон
СФ III-П слабо уплотнен - находится в
текуче-мягкопластичном состоянии (сопротивление сдвигу в основном 25-60
кПа), тогда как отложения СФ III-С обычно являются
полутвердыми-твердыми (сопротивление сдвигу в среднем 60-110 мПа).
Определенное своеобразие морены СФ III-П связано, по нашему мнению, с
особенностями субгляциальных условий ее образования (этот вопрос здесь
не обсуждается, поскольку выходит за рамки сообщения). В разрезах
скважин мощность морен сейсмофаций III-С и
III-П составляет соответственно 1-26 и
1,5-
49 м
.
Венчающие четвертичный разрез отложения слоистой пачки ССК II+I
в PC имеют мощность 0,5-
11,3 м
. Слагающие пачку позднеледниковые и голоценовые осадки в основном
литологически различаются, будучи разделены обычно нечеткой границей. В
составе первых, в целом преобладающих в разрезе, наблюдаются
переслаивающиеся тонкие глины (гляциосуспензиты), часто коричневой
окраски, темно-серые «мореноподобные» отложения субаквальных гляцигенных
грязевых оплывин и плохо сортированные айсбергово-морские осадки [Эпштейн
и Лаврушин, 2003]. Встречающийся в
этих отложениях грубообломочный материал такой же по характеру, как и в
валдайских моренах. Голоценовые осадки (до 0,7-
1,1 м
) в разных участках представлены алевритистыми глинами, глинистыми и
песчанистыми алевритами обычно темной зеленовато-серой окраски. В
отличие от нижележащих плейстоценовых отложений они содержат остатки
только четвертичных фораминифер и окатанные гравий и гальку
литифицированных пород (продукты ледового разноса). Осадки ССК
II+I находятся в основном в текучем
состоянии (сопротивление сдвигу <25 кПа). Граница позднеледниковых
отложений с верхневалдайскими моренами обеих сейсмофаций отчетливо
выражена в виде ровной или неровной линии, которой отвечает и резкий
скачок в степени уплотненности осадков.
Представляется, что полученные результаты имеют важное значение для
решения вопросов строения, литологии и условий образования четвертичных
отложений в восточной части Баренцева моря.
Авторы признательны АМИГЭ, Мурманск и ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург за
предоставление геолого-геофизических материалов.
Литература
1.
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. 103-123.
2.
Лаврушин Ю.А. Строение и формирование основных морен материковых
оледенений. М: Наука, 1976. 237 с.
3.
Старовойтов А.В., Калинин А.В., Спиридонов М.А.. и др.
Новые данные о позднекайнозойских отложениях южной части Баренцева моря
// Докл. АН СССР. 1983. Т. 270. №5. С. 1179-1181.
4.
Старовойтов А.В.
О максимальном позднеплейстоценовом оледенении восточной части шельфа
Баренцева моря // Докл. РАН. 1999. Т. 364. № 2. С. 227-230.
5.
Старовойтов А.В. Сейсмоакустические исследования ледниковых
отложений восточной части шельфа Баренцева моря // Разведка и охрана
недр. 2002. № 1. С. 27-31.
6.
Эпштейн О.Г., Романюк Б.Ф., Гатауллин В.Н.
Плейстоценовые Скандинавский и Новоземельский ледниковые покровы в
южной части Баренцева моря и на севере Русской равнин // Бюлл. Комис. по
изуч. четвертич. периода РАН. 1999. №63. С. 132-155.
7.
Эпштейн О.Г., Лаврушин Ю.А. Гляциоморская седиментация как особая
стадия шельфового осадконакопления // Докл. РАН. 2003. Т. 393. № 4. С.
521-523.
8.
Эпштейн О.Г., Чистякова И.А. Печороморский шельф в позднем валдае -
голоцене: основные седиментологические и палеогеографические события //
Бюл. Комис. по изуч. четвертичного периода. 2005. № 66. С. 107-123.
9.
Эпштейн О.Г. Гляциотектониты - базальная зона четвертичного покрова
юго-восточной части Баренцева моря // Фундаментальное проблемы квартера:
итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. М: ГЕОС,
2007. С. 477-480.
|