Сейсмические разрезы, ледниковые и межледниковые горизонты, осадконакопление на Посольской банкеозера Байкал

УДК 550.834+552.143 В.Г. Лужецкий

ИВМ и МГ СО РАН, Новосибирск

СЕЙСМИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ, ЛЕДНИКОВЫЕ И МЕЖЛЕДНИКОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ, ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ НА ПОСОЛЬСКОЙ БАНКЕОЗЕРА БАЙКАЛ

Проблема изменения природной среды и климата является одной из актуальных проблем настоящего времени. Директор Института геохимии СО РАН академик М.И.Кузьмин в своей книге «Во льдах Байкала» писал: «Зная прошлое можно познать и предсказать будущее, а чтобы узнать прошлые природные обстановки, необходимо расшифровать геологические записи, заключенные в различных геологических разрезах и выяснить причины изменений, связанными с глубинными, поверхностными или космическими явлениями».

Изучением Байкала - этого уникального природного явления, занимались очень многие, но с 1988 года начался более интенсивный этап его исследований и это было во многом связано с приходом М.А.Грачева на пост директора ЛИН СО РАН. Была подготовлена программа «Глубоководная экология, палелимнология и геодинамика Байкала», которая предусматривала проведение широкого круга геологических и геофизических исследований по изучению истории озера и строению осадочного чехла. Геофизические исследования, проведенные российскими и американскими геофизиками в 1989 и 1992 годах, позволили оценить строение байкальской осадочной толщи до 4-5 км и даже до 8 км в центральной котловине.

ЛИН СО РАН совместно с иностранными коллегами изучал верхний слой осадков с помощью грунтовых трубок. Для определения скоростей осадконакоплений в основном использовались радиоуглеродные датировки осадков. Однако наибольшее значение для определения возраста осадков имеют палеомагнитные методы, основанные на постоянной смене магнитных полюсов Земли. Магнитные материалы в осадках запоминают полярность намагничивания, а для определения границ смены полярности необходимы непрерывные длинные осадочные разрезы, получить которые можно только бурением.

За период с 1993 по 1999 годы было пробурено в зимнее время 5 скважин на Байкале с помощью бурового комплекса, разработанного ГНПП «Недра» (г. Ярославль), а главным инициатором этих работ был М.И.Кузьмин.

На рис. 1. изображены в мелком масштабе карты Байкала, на которых показаны расположения точек бурения первой бугульдейской (BDP-93) и последней - на Посольской банке (BDP-99). Здесь же находятся маршруты профилей высокого разрешения, полученные американскими геофизиками в 1991-1992 гг.

55*

Рис. 1. Расположение точек бурения на первой бугульдейской

Рис. 2. Интервальные скорости звука в осадках для 5 профилей

На основе временных профилей, полученных в районе BDP-99 с помощью нашего сейсмоакустического комплекса высокого разрешения [1], и данных литологического разреза керна скважины были определены интервальные скоростные разрезы. На рис.2 изображены скоростные разрезы

для 5 профилей, удаленных друг от друга не более 500 м, а на рис. 3 приведен график усредненных интервальных скоростей.

Средняя скорость звука на участках: 0-52 м равна 1550 м/с; (0-84) м -1 745 м/с; (52-84) м - 2 300 м/с. Утверждение коллектива авторов [2] о том, что при мощности осадков до 250 м акустические скорости для скважины БЭР-99 меняются от 1 535 до 1 570 м/с, ошибочно. По нашим данным эти скорости могут превышать 3000 м/с и уменьшаться до 750 м/с.

График (рис. 3) показывает не только изменения скоростей звука, но одновременно отражает последовательность МИС (морская изотопная стадия), начиная с голоцена (МИС 1) до МИС 13. Возрастание скоростей соответствует ледниковым горизонтам, а спад скоростей - межледниковым горизонтам. В [2] показано, что участку керна длиной 84 м соответствует МИС 13, однако это не подтверждается на графике. На участке 40-45 м должен находиться ледниковый горизонт, а на графике здесь наблюдается понижение скорости звука, т.е. произошло “исчезновение” МИС 8. Для объяснения этого явления, видимо, потребуется дискуссия с автором раздела, который для обоснования результатов за неимением своей использовал морскую изотопно-кислородную кривую скважины ODP-677.

Рис. 3. Средняя скорость звука в осадках Основным источником формирования осадков является река Селенга,

'У

которая имеет площадь водосбора более 450 000 км . На Посольской банке

верхняя 126-метровая толща, сформированная за 780 тыс. лет, накапливалась со средней скоростью 162 мм/тыс. лет [2]. Скорость осадконакопления для керна длиной 84 м показана на рис. 4, где использованы две датировки МИС для Байкала. Одна датировка (керн) взята из [2], а вторая - [3] (трубка). В ледниковые периоды осадконакопление составило 270 мм/тыс. лет (керн) и 390 мм/тыс. лет (трубка), а в межледниковые соответственно - 103 и 110 мм/тыс. лет. Средние скорости осадконакопления равны 187 и 250 мм/тыс. лет (трубка). Некоторое увеличение скорости осадконакопления связано с уменьшением коэффициента гравитационного уплотнения в верхних слоях осадков.

Рис. 4. Изменение скоростей осадконакоплений от времени Выводы

Скорости звука в осадках до глубин 84 м изменяются в широком диапазоне от 750 до 3 000 м/с и выше.

Скоростной разрез дает наглядную картину расположения ледниковых и межледниковых горизонтов, начиная с голоцена, и может являться дополнительным инструментом при оценке чередования МИС.

Определение скоростей осадконакопления оказалось затруднительным из-за противоречивости датировок МИС на Байкале.

Скважина BDP-99 является идеальным полигоном-эталоном для проверки технических параметров любых типов геопрофилографов высокого разрешения и может рассматриваться как метрологическое средство.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лужецкий, В.Г. Сейсмоакустический комплекс высокого разрешения / В.Г. Лужецкий // Сб. матер. междунар. науч. конгр. «ГЕ0-Сибирь-2006». - Новосибирск: СГГА, 2006. - Т. 5. - С. 166-170.

2. Коллектив участников проекта «Байкал-бурение». Высокоразрешающая осадочная запись по керну глубоководного бурения на Посольской банке в озере Байкал (BDP-99) // Геология и геофизика. - 2004. - Т. 45, № 2. - С. 163-193.

3. Watanabe T., Naraoka H., Nishimura M. et al. Glacial-interglacial changes in organic carbon, nitrogen and sulfur accumulation in Lake Baikal sediment over the past 250 kyr // Geochemical Journal, 2003, Vol. 37, p. 493-502.

\

© В.Г. Лужецкий, 2007