Изучены формы и петрографический состав образцов донно-каменного материала псефитового размера, отобранных в северной и северо-западной частях желоба Франц-Виктория (80º 30,413′ с.ш., 39º 17,371′ в.д., глубина моря 160 м) с борта научно-экспедиционного судна (НЭС) «Академик Трёшников» в экспедиции «Трансарктика-2019» (1-й этап). Основная масса исследованных псефитов представлена неокатанными остроугольными образцами либо угловатыми и ребристыми с заметной потертостью ребер. Среди форм псефитов преобладают изометричные и дисковидные разности. В меньшем количестве содержатся вытянутые формы – пластинчатые и брусковидные. Описана предполагаемая схема движения айсбергов при дегляциации и определена предполагаемая область сноса псефитового материала. 

Ключевые слова: псефиты, Баренцево море, форма, окатанность, дегляциация, желоб Франц-Виктория

Введение. Арктический регион в течение последних десятилетий стал объектом сосредоточенного внимания ученых и исследователей различных направлений и специальностей. Свидетельством возрастающего интереса к данному региону выступают многочисленные научные работы в области геологии, океанологии, экологии, тектоники, и климатологии полярных широт Российского сектора Арктики и прилегающих областей. Одним из чрезвычайно важных научных направлений считается изучение позднечетвертичной истории развития седиментогенеза в северной части Баренцева моря, применение которого для палеоклиматических и палеоокеанологических реконструкций невозможно без детального изучения разрезов донных отложений, особенно содержанных в них материалов псефитовой размерности, и рельефа дна гляциальных шельфов [Крылов, 2018; Гусев, 2014; Гусев и др.,2014; Дибнер, 1978; и др.].

Псефиты могут быть либо местными, либо привнесенными в основном льдами и/или айсбергами, так как транспортировка крупномерных обломков пород невозможна морскими течениями или гравитационными процессами на большие расстояния. Это подтверждается многократным фиксированием наличия материала псаммитово-псефитовой размерности во льдах центральной части Северного Ледовитого океана (СЛО) [Мельников и др., 2010; Шевченко и др., 2003; Lisitzin, 2002; Stein, 2008].

Несмотря на многочисленные проведенные исследования, северная часть Баренцева моря все еще нуждается в исследованиях, для обнаружения секретов геологического прошлого региона. Следовательно, выявление областей сноса осадочного материала, агентов его транспортировки и пустей его переноса на шельф Баренцева моря в послеледниковую эпоху представляется актуальной задачей [Крылов, 2018; Рыбалко, 2021].

Цель настоящей статьи заключается в установлении источников осадочного материала в северной части Баренцева моря, и определении агентов его транспортировки и пути его переноса, а также их изменчивость в геологическом прошлом.

Материалы и методы. Материалом настоящего исследования является донно-каменный материал, отобранный в северной и северо-западной частях желоба Франц-Виктория (80º 30,413′ с.ш., 39º 17,371′ в.д., глубина моря 160 м)  QUOTE (80º 30,413′ с.ш., 39º 17,371′ в.д., глубина моря 160 м) с борта НЭС «Академик Трёшников» в экспедиции «Трансарктика-2019» (1-й этап) [Frolov et al, 2019].

Методика работы заключается в анализе формы, окатанности и петрографического состава обломков. В качестве детального объекта для исследования была выбрана колонка 31Т, отобранная из западной части желоба Франц-Виктория во время экспедиции Трансарктика-2019. Положение ключевых станций пробоотбора показано на рис. 1. Осадки в колонке 31Т представлены полимиктитом с большим количеством псефитового материала. Более 500 образцов псефитов были отобраны для исследования.

Форма псефитов установлена согласно классификации Циннга (Zingg), где в начале определяются размеры трёх взаимно перпендикулярных осей, а потом рассчитываются отношения средней (с) оси к максимальной (м) для определения степени удлинения, и отношения короткой (к) к средней (с) для определения степень уплощения [Blott et al., 2010]. Согласно классификации выделяются следующие формы:

1) дисковидные — с/м > 0,66, к/с < 0,66;

2) изометричные — с/м > 0,66, к/с > 0,66;

3) пластинчатые — с/м < 0,66, к/с < 0,66;

4) брусковидные — с/м < 0,66, к/с > 0,66.

Окатанность определялась визуально с помощью трафаретов, привязанных к известным коэффициентам Ваделла и Хабакова: 0,11-0,20 и 0 соответственно - неокатанные остроугольные обломки; 0,21-0,40 и 1 соответственно - угловатые или ребристые с заметной потертостью ребер, но с полностью сохраненной исходной огранкой; 0,41-0,60 и 2 соответственно - полуокатанные, сохранившие, несмотря на окатанность, первоначальную неправильную огранку; 0,61-0,80 и 3 соответственно - хорошо окатанные, не имеющие острых углов и ребер, довольно правильные и равномерно обточенные; 0,81-0,90 и 4 соответственно - отлично окатанные с полностью криволинейной сглаженной поверхностью [Хабаков, 1962].

Петрографический состав основной массы псефитового материала был определён визуально, с использованием свежих сколов, реакции с соляной кислотой и т.д. Ряд образцов был изучен после изготовления шлифов под поляризационным микроскопом. Примеры описания шлифов приведены ниже.

Результаты и их обсуждение. Литостратиграфическая корреляция разрезов между собой показана на рис. 2. Накопление осадков осуществлялось при переходе от условий дегляциации (серые миктиты с псефитами) к современным морским обстановкам [Крылов и др., 2020].

Результаты измерения форм для колонки 31Т, в частности, коэффициент сферичности согласно Цинггу, показали, что наиболее распространенными формами псефитов являются дисковидные/уплощенные (40,51 %) и изометричные (30,38 %). Также часто встречаются псефиты брусковидной/цилиндрической формы (16,71 %). Реже всего попадались пластинчатые псефиты (12,41 %) (табл. 1, рис. 3).

Результаты измерения окатанности изученных псефитов показывают, что основная масса представлена неокатанными остроугольными образцами либо угловатыми и ребристыми с заметной потертостью ребер. Средние значения окатанности псефитов меняются от 0 до 2 баллов в шкале окатанности Хабакова либо варьируют от 0,11 до 0,41 в шкале окатанности Ваделла.

Примеры результатов анализа петрографического состава приведены на рис. 4-5.

Статистика петрографического состава для колонки 31Т по разрезу показана в таблице 2 и рис. 6.

Был изучен литологический состав осадков в колонках АТ-08, АТ-10, АТ-12, АТ-17, АТ-22, АТ-23, АТ-27, АТ-28 и АТ-31 (рис. 2). По набору характерных литологических признаков в изученных колонках можно выделить три пачки, имеющие региональное распространение (рис. 2):

1. Окисленный слой. Расположен выше остальных. Его мощность не превышает 40 см. Сложен коричневыми и серо-коричневыми алевропелитами, иногда с заметной песчаной примесью. Встречается редкий псефитовый материал. Верхние 2—3 см — эфемерный обводненный наилок. Вблизи нижней границы слоя фиксируется плотный захороненный прослой рыже-охристого цвета, мощностью до 3 — 5 см, причем его аналог найден и в осадках желоба Святой Анны. Формирование плотного рыже-охристого слоя, возможно, связано со значительным уменьшением темпов седиментации или даже перерывом в осадконакоплении. Вероятнее всего, возраст этого слоя соответствует голоцену, его поздней части.

2. Восстановленный слой. Расположен ниже «окисленного слоя». Представлен алевропелитами и песчанистыми алевропелитами. Встречается небольшое количество псефитового материала. Цвет коричнево-серый, серый, иногда с оливковым оттенком, часто встречаются гнезда или линзочки гидротроилита, что является типичным для условий восстановительного диагенеза. В некоторых колонках (АТ-28 и АТ-27) обнаружены раковины моллюсков. Мощность «восстановленного слоя» в ряде случаев превышает один метр, а иногда составляет лишь несколько сантиметров. Вероятнее всего, возраст данного слоя соответствует голоцену.

3. Восстановленный слой с псефитами. Расположен ниже «восстановленного слоя». Состоит из плотных песчаных/песчанистых алевропелитов серого цвета (в колонках АТ17 и АТ-28 — розовато-серого цвета), насыщенных гравийно-щебневым (до валунного размера) материалом. Основная масса псефитов представлена неокатанными остроугольными образцами либо угловатыми и ребристыми с заметной потертостью ребер. Вероятнее всего, возраст этого интервала соответствует позднему плейстоцену – периоду дегляциации, то есть находится в диапазоне от 15 до 10 тыс. лет.

Для примера показаны фотографии трёх колонок (рис. 7): АТ-22, АТ-27 и АТ-31. В колонке АТ-22 выделены все три слоя (пачки), в колонке АТ-27 – два верхних слоя (пачки), то есть разрез здесь представлен только голоценом. В колонке АТ-31 предположительно есть только третий слой – восстановленный слой с псефитами, а два верхних слоя либо не накапливались из-за воздействия придонных течений, либо были размыты ими (колонка отобрана на глубине моря 160 м, то есть на западном борту желоба).

Окатанность псефитов разная – от неокатанных остроугольных обломков (0 баллов в шкале Хабакова, 0.11 – в шкале Ваделла) до отлично окатанных с полностью криволинейной сглаженной поверхностью (4 балла в шкале Хабакова либо 0,82 в шкале, Ваделла).

Тем не менее, окатанность основной массы псефитов низкая, что видно из средних значений коэффициентов Ваделла и Хабакова по колонкам (табл. 3). Средние значения коэффициентов окатанности попадают в ранг «угловатых или ребристых с заметной потёртостью рёбер», что соответствует коэффициенту Хабакова – 1, и попадает в диапазон коэффициента Ваделла от 0,21 до 0,40. Чуть лучшую среднюю окатанность имеют псефиты из станции АТ-12БК, отобранную бокс-корером, и потому охватывающую диапазон верхних 20 см осадка, то есть верхнеголоценовую часть разреза.

Из табл. 3 видно, что окатанность псефитов, отобранных из осадков бокс-корера, то есть из самого верхнего интервала 0-20 см, обычно чуть лучше, чем окатанность псефитов, отобранных из осадков грунтовых колонок. Это свидетельствует о том, что современные льды переносят более хорошо окатанный материал, по сравнению с айсбергами периода дегляциации.

Характеристика формы псефитов для станций АТ-08, АТ-10, АТ-12, АТ-17, АТ-22, АТ-23, АТ-27, АТ-28 и АТ-31 приведена в табл. 4.

Наши данные показывают, что более всего распространены дисковидные формы псефитов (тип 1 – 38,6% от всех образцов), далее следуют изометричные (тип 2 – 28,2% от всех образцов), потом брусковидные (тип 4 – 19,5% от всех образцов) и пластинчатые формы (тип 3 – 13,7% от всех образцов). В некоторых станциях изометричные формы преобладают над дисковидными (АТ-12Т, АТ-17Т, АТ-28БК,Т). В целом можно заключить, что меньшую распространенность среди изученных псефитов имеют удлинённые формы (тип 3 – пластинчатые и тип 4 – брусковидные).

Петрографический состав псефитов меняется в разных станциях. Средние содержания представлены в табл. 5.

Из табл. 5 следует, что самыми распространенными петрографическими типами являются либо песчаники, либо известняки. Значительных содержаний могут достигать аргиллиты (глинистые сланцы), базальты, доломиты, кристаллические сланцы и кварциты.

Главными источниками базальтов, вероятнее всего, являются апт-сеноманские породы архипелага Земля Франца-Иосифа (ЗФИ). Триасовые и нижнеюрские песчаники также широко развиты в пределах ЗФИ. Самые северные колонки — АТ-08GC и АТ-10GC, расположенные в северной оконечности «килевой» части желоба, содержат, помимо песчаников, заметные количества базальтов. Вероятно, они получили свой псефитовый материал преимущественно за счет айсбергов, поставляемых в период дегляциации ЗФИ.

В колонках западного борта желоба (АТ-12, 17, 23, 27, 28) количество базальтов не превышает 2,7 % (АТ-28Т) (табл. 5). Лишь в отложениях бокс-корера АТ-22БК содержание базальтов достигает 23%, но эти базальты отобраны из поверхностных позднеголоценовые отложений, и были доставлены в данную точку, скорее всего, припайными льдами, они не имеют отношения к позднеплейстоценовой дегляциации. Действительно, в верхнеплейстоценовых осадках грунтовой колонки АТ-22Т содержится лишь 2,5% базальтов, что свидетельствует в пользу незначительной поставки туда айсбергов со стороны ЗФИ в период дегляциации. Таким образом, для перечисленных разрезов влияние Земли-Франца Иосифа в целом было не­велико.

Коренные породы района островов Белый-Виктория, близко к которым расположена станция АТ-31Т, содержат следующие разновидности [Государственная …, 2006]:

 1) протерозойские гнейсы, метаморфические и слюдистые сланцы, кварциты и кварцитовидные песчаники;

2) верхнедевонские песчаники, алевролиты, аргиллиты красновато-коричневые, светлые, кварцевые песчаники;

3) карбон-нижнепермские известняки кремовые, желтовато- серые, доломиты, кварцевые песчаники, серые алевролиты, аргиллиты.

Можно с уверенностью заключить, что именно карбон-нижнепермские породы этих островов были главными поставщиками псефитов для станции АТ-31Т. Для отложений колонок АТ-12, 17, 23, 27, 28, в которых больше всего распространены песчаники и карбонаты, основными источниками могли быть, помимо карбон-нижнепермских пород, еще и верхнедевонские породы островов Белый – Виктория. Для колонки АТ-22Т могли быть поставщиками псефитов и протерозойские кристаллические сланцы.

Существенного влияния архипелага Новая Земля в качестве области сноса для изученных разрезов, вероятнее всего, не было.

Модель движения айсбергов в период дегляциации может быть описана следующим образом. Айсберги, поставляемые в период последней дегляциации островами архипелага ЗФИ, выводились на север в сторону котловины Нансена, в том числе и через желоб Франц-Виктория — его центральную и восточную части. Другой поток айсбергов следовал на север со стороны района островов Белый — Виктория и «вытеснял» айсберги ЗФИ от западного борта желоба (рис. 8). Это объясняет невысокое количество базальтов среди псефитового материала, отобранного из «западных» колонок. Присутствие кристаллических сланцев и известняков в станции АТ-08Т свидетельствует в пользу смешения в этом районе «западного» и «восточного» потоков айсбергов. Уменьшение количества карбонатов среди псефитов в голоценовых осадках, вероятно, связано с преобладанием современной миграции льдов в западных румбах и, как следствие, уменьшением роли района островов Белый — Виктория в поставке криозолей для желоба Франц-Виктория.

Достаточно низкие значения коэффициентов Хабакова и Ваделла в основной массе изученного псефитового материала свидетельствуют в пользу отсутствия условий для его окатывания, которое, как известно, происходит лишь при достаточно длительном нахождении в волноприбойной зоне.

Заключение. 1. В разрезе изученных колонок, отобранных в желобе Франц-Виктория, выделены 3 пачки (снизу-вверх): «восстановленный слой с псефитами», «восстановленный слой» и «окисленный слой». Их накопление осуществлялось при переходе от условий дегляциации к современным морским обстановкам.

2. Основная масса псефитов представлена неокатанными остроугольными образцами либо угловатыми и ребристыми с заметной потертостью ребер. Это является свидетельством их вероятного ледникового происхождения.

3. Среди форм псефитов преобладают изометричные и дисковидные разности. В меньшем количестве содержатся вытянутые формы – пластинчатые и брусковидные. Это также косвенно свидетельствует в пользу ледникового происхждения.

4. Накопление слоя, насыщенного псефитовым материалом, осуществлялось в условиях поставки айсбергов разрушающимися ледниками в период дегляциации. Айсберги со стороны ЗФИ следовали на север в сторону котловины Нансена, в том числе через желоб Франц-Виктория, причем они не достигали западного борта желоба. Со стороны западного борта шел параллельный поток айсбергов. Смешение двух потоков происходило примерно в срединной части желоба.

ЛИТЕРАТУРА

Атлас текстур и структур осадочных горных пород / Ред. А.В. Хабаков. Т. 1. М.: Госгеол- техиздат, 1962. 578 с.

Бондарев В.И., Ершов Ю.П., Ипатов Б.С., Андреева И.А. История тектонического развития северного острова Новой Земли // Геология и стратиграфия Новой Земли. Л.: НИИГА, 1979. С. 5–17.

Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист U-37-40 — Земля Франца-Иосифа (северные острова). Объяснительная записка. СПб.: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 2006. 272 с.

Гусев Е.А. Камни на дне Северного Ледовитого океана // Природа. 2014. № 8. С. 31-38.

Гусев Е.А., Лукашенко Р.В., Попко А.О., Рекант П.В., Миролюбова Е.С., Пяткова М.Н. Новые данные о строении склонов подводных гор поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // Доклады Академии наук. 2014. Т. 455. № 2. С. 184-188.

Дибнер В.Д. Морфоструктура шельфа Баренцева моря. Л.: Недра, 1978. 211 с.

Крылов А.А., Гусев Е.А., Миролюбова Е.С., Черных А.А. Геологическое и палеоокеанологическое значение псефитового материала из меловых-кайнозойских отложений приполюсной части хребта Ломоносова // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64. № 2. С. 182-199. doi: 10.30758/0555-2648-2018-64-2-182-199

Крылов А.А., Малышев С.А., Богин В.А., Захаров В.Ю., Гусев Е.А., Макаров А.С. Особенности распределения псефитового материала в верхнечетвертичных отложениях северной части Баренцева моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 381-395. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-3-381-395

Мельников И.А., Зезина О.Н. Донные животные на льду центральной Арктики // Природа. 2010. № 6. С. 43-47.

Рыбалко А.Е. Особенности строения ледниковых образований и связанных с ними форм донного рельефа по данным сейсмоакустического профилирования и их роль в решении дискуссионных вопросов формирования четвертичного покрова Баренцева моря / А. Е. Рыбалко, М. Ю. Токарев // Система Баренцева моря. – Москва : ООО "Издательство ГЕОС", 2021. С. 25-43. doi:10.29006/978-5-6045110-0-8/(5)

Шевченко В.П., Лисицын А.П., Харин Г.С. и др. Перенос осадочного материала в центральной Арктике айсбергами // Геология морей и океанов: Тезисы докладов XV Международной школы морской геологии. М.: ГЕОС, 2003. Т. 1. С. 63-64.

Blott S.J., Pye K. Particle shape: a review and new methods of characterization and classification // Sedimentology. 2010. Vol. 55. P. 31-63. doi: 10.1111/j.1365-3091.2007.00892.x

Frolov I.E., Ivanov V.V., Filchuk K.V., Makshtas A.P., Kustov V.Yu., Mahotina I.A., Ivanov B.V., Urazgildeeva A.V., Syoemin V.L., Zimina O.L., Krylov A.A., Bogin V.A., Zakharov V.Yu., Malyshev S.A., Gusev E.A., Baryshev P.E., Pilgaev S.V., Kovalev S.M., Turyakov A.B. Transarktika-2019: winter expedition in the Arctic Ocean on the R/V “Akademik Tryoshnikov” // Arctic and Antarctic Research. Vol. 65. Is. 3. P. 255-274. doi: 10.30758/0555-2648-2019-65-3-255-274

Lisitzin A.P. Sea-ice and iceberg sedimentation in the ocean. Recent and past. Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag, 2002. 564 p. doi:10.1007/978-3-642-55905-1

Stein R. Arctic Ocean sediments: processes, proxies, and paleoenvironment. Elsevier Science, 2008. 608 p.

SEDIMENTOGENESIS IN THE NORTHERN PART OF THE BARENTS SEA IN THE LATE QUATERNARY 

Abduladhim W.A.A.¹, Krylov A.A.² 

¹ Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia

² VNIIOkeangeologia, St. Petersburg, Russia 

The forms and petrographic composition of psephitic-sized core samples collected in the northern and northwestern parts of the Franz-Victoria Trough (80º 30,413′ N, 39º 17,371′ E, watr depth 160 м) from the research vessel (R/V) Akademik Tryoshnikov during the Transarctic-2019 expedition (stage 1) were studied. The bulk of the studied psephites are represented by non-rounded sharply angular samples or angular and ribbed with noticeable abrasion of the edges. Among the forms of psephites, isometric and disc-shaped varieties predominate. Elongated forms (plated-like and rodlike) are found in smaller quantities. The expected pattern of iceberg movement during deglaciation is described and the expected source area of psephitic material is established.

Keywords: psephite, Barents Sea, shape, roundness, deglaciation, Franz-Victoria Trough

Ссылка на статью: