В 2007 г. в ходе российской экспедиции «Арктика-2007» на атомном ледоколе «Россия» получено около тридцати колонок из южной части хребта Ломоносова. Ниже представлены первые результаты изучения литологии крупной фракции осадков колонки АЛР07-26С, послужившие основой предварительного расчленения осадков и реконструкции палеогеографических особенностей межледниковых и ледниковых эпох.

Материалы и методы. Станция, на которой поднята колонка, расположена на склоне южного отрога хребта Ломоносова (80°48,841 с.ш.; 140°34,739 в.д.) на глубине моря 1359 м. Общая мощность осадков колонки составляет 940 см. Проведена обработка 84 образцов мощностью 2 см, отобранных с интервалом 10 см, по следующей стандартной методике: исходные образцы были заморожены и высушены, взвешены, промыты на сите с диаметром ячеи 63 мкм, снова высушены и взвешены. Литологическое исследование образцов включало определение весового процентного содержания фракции >63 мкм по отношению к исходному непромытому осадку и изучение количества и состава минеральных зерен во фракции >500 мкм. Подсчитывались общее количество терригенных зерен и количество зерен горных пород различного петрографического состава и пересчитывались на 100 г сухого исходного осадка. Для формализации множества разнообразных по петрографическому составу обломков горных пород, все обломки были разделены на 12 групп.

Результаты. По разрезу колонки четко выделяются интервалы повышенного содержания крупнообломочного материала, который, наиболее вероятно, является материалом ледового и айсбергового разноса. Как правило, эти пики совпадают с увеличением процентного содержания фракции >63 мкм. Исключительно большое количество такого материала (до 12644 зерен на 100 г осадка) встречено в интервале 370-390 см, что в 40 раз превышает количество обломков во всех остальных частях разреза. Причем некоторые обломки из образцов этого интервала превышают в диаметре 1-2 см. Следующий по величине пик численности крупнообломочного материала в интервале 150-220 см достигает 300 зерен на 100 г осадка. В нижней части разреза, глубже примерно 400 см, и количество обломков, и амплитуда вариаций заметно уменьшаются вплоть до нулевых значений в самой нижней части колонки после 800 см.

Анализ распределения пород разного состава показывает, что гнейсо-гранитовые породы, свидетельствующие о поступлении материала из районов выходов пород древних кристаллических щитов, являются как бы фоновыми, обломки которых, хотя и неравномерно, но распространены по всей длине колонки, кроме верхних 150 см осадков. В верхней части керна в интервалах 0-250 и 390-580 см преобладают породы, характерные для осадочных платформенных чехлов (кластические породы, известняки, доломиты, филлиты, основные интрузивы). В интервале 640-930 см к этим породам активно добавляются кварциты.

Обсуждение результатов. Во всех ранее изученных колонках с хребта Ломоносова [Jakobsson et al., 2000; 2001; Spielhagen et al., 2004] вниз по разрезу, на глубине около 200-300 см, отмечается смена интервалов с выраженной амплитудой колебаний содержания материала фракции >63 мкм интервалами со «сглаженными» колебаниями. Стратиграфия колонок основана на сейсмоакустических и изотопных данных, магнито- и биостратиграфии, радиоуглеродных датировках и ледниково-межледниковых вариациях литологических и геохимических параметров, в частности, прослоев, обогащенных марганцем. В результате исследования было определено, что скорости седиментации в Северном Ледовитом океане в среднем - позднем плейстоцене составляли около 1-2 см∙10³ лет, а переход к более контрастным условиям, отмечающийся и в нашей колонке АЛР07-26С, примерно соответствует времени 6-й изотопно-кислородной стадии и отражает реорганизацию палэоокеанологических условий в Северном Ледовитом океане [Jakobsson et al., 2001; Spielhagen et al., 2004].

Мы пока не имеем достаточно надежных данных для стратиграфического расчленения осадков колонки АЛР07-26С. Однако некоторые соображения на основании результатов литологического анализа можно высказать, сравнивая наши данные с ранее полученными результатами, основанными на возрастной стратиграфической модели, разработанной М. Якобссоном с соавторами [2000]. Ранее было обнаружено, что особенно большое поступление айсбергового материала имело место в течение изотопной стадии 6 и перехода к стадии 5, а также во время перехода от изотопной стадии 4 к стадии 3 [Jakobsson et al., 2001; Spielhagen et al., 2004]. Сейсмоакустические данные и результаты исследования дна с помощью локаторов бокового обзора показали наличие следов выпахивания осадков килями крупных айсбергов или краем шельфового ледника на некоторых участках хребта Ломоносова на глубинах менее 1000 м, имевших место в эпоху обширного оледенения, соответствующего изотопной стадии 6 [Jakobsson et al., 2001; Kristoffersen et al., 2004; Polyak et al., 2001; 2004]. Глубина расположения нашей колонки (1359 м) существенно ниже зоны, подвергавшейся этому динамическому воздействию, но мы полагаем весьма вероятным, что резко выраженный пик содержания крупнообломочного материала горизонта 370-390 см соответствует времени дегляциации на границе изотопных стадий 6/5. Именно для изотопной стадии 6 реконструируются ледниковый щит максимального размера, покрывавший шельф Баренцева и Карского морей и простиравшийся далеко на восток, захватывая острова Северной Земли и Таймыр [Svendsen et al., 2004]. Логично предположить, что этот огромный щит поставлял большое количество крупнообломочного материала в осадки хребта Ломоносова. По оценке Я. Кристоферсена с коллегами [2004], для того, чтобы огромные айсберги с осадкой 800-900 м, выпахивавшие осадки на глубинах менее 1000 м на хребте Ломоносова, могли его достичь, требовалось наличие мощного потока трансформированных атлантических вод в подповерхностном слое, способного их переносить. Это говорит о том, что периоды поступления большого количества материала айсбергового разноса могли сочетаться с условиями мощного притока трансформированных атлантических вод. Второй по величине пик горизонта 150-220 см, скорее всего, приурочен к переходу стадий 4/3. Меньший пик с центром около 260-270 см, возможно, соответствует границе стадий 5/4 [Spielhagen et al., 2004].

Небольшой пик численности материала ледового/айсбергового разноса в самой верхней части колонки, скорее всего, соответствует голоцену и терминации I, а интервал колонки 30-130 см - последнему ледниковому максимуму и, вероятно, части предшествовавшей ей стадии 3 (учитывая скорости осадконакопления в 1-2 см 10³ лет). Судя по почти полному отсутствию крупнообломочных включений и пелитовому составу осадков, их накопление происходило в условиях сплоченного ледового покрова, с небольшим количеством разводий. Это согласуется с выводами о суровых условиях центральной части океана с мощным покровом многолетних льдов во время последнего ледникового максимума, полученными на основе исследования численности планктонных фораминифер и изотопного состава их раковин [Nørgaard-Pedersen et al., 2003].

В колонке АЛР07-26С выше 150 см происходит смена состава пород материала ледового/айсбергового разноса. Исчезают группы гнейсо-гранитовых пород, которые присутствовали в качестве фоновых на протяжении всего разреза. Возможно, они представляли собой материал айсбергового разноса, который достигал района хребта Ломоносова в эпохи более интенсивной циркуляции и дальнего проникновения трансформированных атлантических вод, приносивших влагу, необходимую для развития больших ледниковых щитов. Ближайшим к месту расположения колонки районом, покрывавшимся ледником во время изотопных стадий 6-4, был архипелаг Северная Земля [Svendsen et al., 2004]. Возможно, смешанный состав пород среди ледового/айсбергового материала колонки АЛР07-26С отражает преимущественное поступление материала из этого района. Во время последнего ледникового максимума ледниковый щит в Восточной Евразии имел наименьшие размеры за последние 200 тыс. лет, и архипелаг Северная Земля был свободен ото льда [Svendsen et al., 2004]. В результате, в составе айсбергового материала колонки АЛР07-26С исчезли «местные» породы, и преимущественное развитие получили кластические породы, характерные для шельфов Баренцева и Карского морей.

Выводы. Изучение материала ледового/айсбергового разноса в осадках колонки станции АЛР07-26С, полученной с глубины 1359 м в южной части хребта Ломоносова, позволило сделать попытку стратиграфического расчленения разреза колонки и реконструкции палеогеографических изменений в центральной части Северного Ледовитого океана. На основе сравнения с имеющимися материалами по датированным колонкам с хребта Ломоносова показано, что ярко выраженные в верхней части разреза пять пиков повышенного содержания терригенного материала приурочены к эпохам перехода от ледниковий к межледниковьям в течение последних ~200 тыс. лет. В такие периоды положение краев ледниковых щитов вблизи бровки шельфа давало возможность поставлять айсберги, и, в то же время, усиленный приток трансформированных атлантических вод и потепление климата делали ледовый покров менее сплоченным. Эпохи оледенений выражены в пелитовом составе осадков с небольшим количеством терригенных включений.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект № 08-05-00849).

Литература

1. Jakobsson М., Løvlie R., Al-Hanbali H. et al. Manganese and color cycles in Arctic Ocean sediments constrain Pleistocene chronology // Geology. 2000. V. 28. P. 23-26.

2. Jakobsson M., Løvlie R., Arnold EM. et al. Pleistocene stratigraphy and paleoenvironmental variation from Lomonosov Ridge sediments, central Arctic Ocean // Glob. Planet. Change. 2001. V. 31. P. 1-22.

3. Kristoffersen Y., Coakley В., Jokat W. et al. Seabed erosion on the Lomonosov Ridge, central Arctic Ocean: A tale of deep draft icebergs in the Eurasia Basin and the influence of Atlantic water inflow on iceberg motion? // Paleoceanography, 2004. V. 19. PA3006, doi:10.1029/2003PA000985.

4. Nørgaard-Pedersen N., Spielhagen R.F., Erlenkeuser H. et al. Arctic Ocean during the Last Glacial Maximum: Atlantic and polar domains of surface water mass distribution and ice cover // Paleoceanography, 2003. V. 18. P. 8-1 to 8-19.

5. Polyak L, Edwards M.H., Coakley B.J., Jakobsson M. Ice shelves in the Pleistocene Arctic Ocean inferred from glaciogenic deep-sea bedforms // Nature. 2001. V. 410. P. 453-457.

6. Polyak L., Curry W.B., Darby D.A. et al. Contrasting glacial/interglacial regimes in the western Arctic Ocean as exemplified by a sedimentary record from the Mendeleev Ridge // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. V. 203. P. 73-93.

7. Spielhagen R.F., Baumann K.-H., Erlenkeuser H. et al. Arctic Ocean deep-sea record of northern Eurasian ice sheet history // Quat. Sci. Rev. 2004. V. 23. P. 1455-1483.

8. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I. et al. Late Quaternary ice sheet history of eastern Eurasia // Quaternary Science Review. 2004. V. 23. P. 1229-1271.

Ссылка на статью:

Николаев С.Д., Талденкова Е.Е., Рекант П.В. Материал ледового/айсбергового разноса в осадках хребта Ломоносова. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 89-93.