Ледниково-межледниковые слои в донных отложениях Телецкого озера

УДК 550.834 + 552.143 В.Г. Лужецкий

ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск

ЛЕДНИКОВО-МЕЖЛЕДНИКОВЫЕ СЛОИ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА

Представлены высокоразрешающие временные разрезы одиночных трасс, полученных с помощью сейсмоакустического геопрофилографа, для трех участков озера (Яйлю, Ежон и Чорлок). На разрезах выделены области расположения осадочных слоев, соответствующих ледниково-межледниковым стадиям. Для временной датировки слоев используется температурная кривая ледового керна антарктической скважины «Восток». Еще раз подтвержден наш вывод о том, что озеро Телецкое не молодое, а древнее.

V.G. Luzhetskiy

Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of the SB RAS

Acad. Lavrentiev Ave., 6, Novosibirsk, 630090, Russia

GLACIER-INTERGLACIER LAYERS IN BOTTOM SEDOMENTS OF LAKE TELETSKOYE

Presented high-resolution time cuts of individual traces, obtained by the seismoacoustic geoprofiler for three regions of the lake (Yaylyu, Ezhon and Chorlok). On the cuts marked the area of the sedimentary layers corresponding to glacial-interglacial stages. For the time of dating we use the temperature curve of the Antarctic ice core borehole «Vostok». Once again confirmed our conclusion that the lake Teletskoye is ancient rather than young.

Формирование донных отложений в глубоководных озерах в первую очередь обусловлено климатическими условиями, существовавшими в прошлые времена. Поэтому при изучении осадконакоплений приходится обращаться к событиям близких и далеких ледниковых и межледниковых эпох. Достоверность информации о закономерностях изменений природной среды и климата определяется состоянием стратиграфии и хронологии событий. Одним из надежных методов расшифровки палеоклиматической информации считается изотопно-кислородный метод, основанный на вариациях О18 /О16 для акваторий часто именуемый, как МИС (морская изотопная стадия). Однако мы будем пользоваться несколько другим термином, а именно «ЛМС» (ледниково-межледниковая стадия).

Осадки в озерах состоят из чередующихся слоев, относящихся к ледниковым и межледниковым стадиям. Существенное отличие ЛМС от МИС

состоит в том, что у них разные датировки времени, так как МИС фиксируют все события временных потеплений внутри циклов ЛМС. Смена циклов ЛМС происходит за время около 100 тыс. лет и это, как предполагают, обусловлено планетарными механизмами вселенной. ЛМС отражают глобальные общемировые события, тогда как МИС фиксируют региональные события и датировки для них утверждает Межведомственный стратиграфический комитет России.

Для датировки циклов ЛМС мы используем данные ледового керна антарктической скважины «Восток» [1], для которой температурная кривая представлена на рис. 1. Если на графике температур провести условно прямую линию параллельно оси Х через точку, соответствующую температуре 0оС, то получим границы ЛМС. Все участки, расположенные вверху с положительными температурами мы относим к межледниковым стадиям и им присваиваем нечетные номера (ЛМС 1, ЛМС 3, ЛМС 5 и т.д.). Все участки, расположенные в отрицательных областях температур имеют четные номера, так, например, ЛМС 2 находится между ЛМС 1 и ЛМС 3. Таким образом, мы отсекаем все промежуточные потепления, находящиеся внутри ледниковых стадий.

Рис. 1. Комплексные данные керна скважины «Восток» (пылевые частицы, СО2

и температура)

Чтобы знать время формирования отдельных слоев донных отложений и их возраст обычно используют результаты аналитического анализа разрезов кернов, полученных при бурении скважин или взятых с помощью грунтозаборных трубок. Но есть еще и другой геофизический «бескерновый» метод [2], основанный на выявлении визуально на высокоразрешающих временных разрезах последовательности границ ледниково-межледниковых стадий, для датировки которых используются временные данные ледового керна антарктической скважины «Восток». Временные разрезы профилей

получаем с помощью разработанного нами портативного высокоразрешающего сейсмоакустического геопрофилографа, который может использоваться на маломерных судах, яхтах, мотолодках и весельных лодках. Частотный диапазон излучаемых звуковых волн составляет 4-6 кГц, энергия излучения 100-300 Дж

[3].

На рис. 2-4 приведены временные разрезы одиночных трасс для 3 участков: Яйлю, Ежон и Чорлок. Профилирование выполнялось на участках озера с различными скоростями осадконакоплений и где наблюдаются тонкие плоскопараллельные слои. На всех временных разрезах показаны последовательности расположения ЛМС. Такое чередование границ ЛМС можно объяснить следующими факторами: однотипность формы выходных сигналов приемника (не смотря на то, что трассы расположены на разных участках с удалением более 20 км); амплитуды выходных сигналов в ледниковых горизонтах существенно выше, чем в межледниковых; в спектральном составе сигналов в межледниковых стадиях присутствуют высокочастотные составляющие; последовательность циклов ЛМС соответствует циклам климатической кривой антарктической скважины «Восток.

Для тонких многослоистых телецких отложений присуще одно главное свойство - приемник звуковых волн регистрирует сигналы, возникающие за счет возбуждения резонансных колебаний слоев, после прихода прямой волны к их границам. Только этим можно объяснить такое явление, как генерация сигналов большой амплитуды во время прохождения звуковой прямой волны через ледниковые слои. Эти слои имеют очень плотную тонкую структуру, сформировавшуюся за время около 90 тыс. лет, при этом скорости распространения звуковых волн в них существенно выше, чем в межледниковых стадиях [4]. Время формирования межледниковых слоев значительно меньше, например, для ЛМС 3 оно составляло около 7 тыс. лет, но зато в это время существенно возрастают скорости осадконакоплений. А скорости распространения звуковых волн уменьшаются из-за неравномерного формирования слоев, уменьшения плотности осадков и изменения их химического состава. Поэтому слои становятся более рыхлыми, а иногда еще и газонасыщенными, вследствие изменчивости местных региональных климатических условий.

Рис. 2 иллюстрирует появление трех границ, где наблюдаются скопление газа (метана?) и это можно объяснить тем, что отраженная от дна полуволна 1 имеет туже длительность, но инверсную фазу по отношению к остальным полуволнам 2, 3 и 4. Причем скопления газа наблюдается вблизи граница переходов от ледниковых стадий к межледниковым. Во время межледниковых стадий после микробной переработки биологических остатков появляется газ, который скапливается, а затем при появлении благоприятных термобарических условий происходит его превращение в твердое газогидратное состояние. Свидетельством этому является резкое появление на выходе приемника сигнала большой амплитуды. Газогидраты находятся в слое ЛМС 5, что соответствует временным событиям около 200 тыс. лет назад.

Интересен временной разрез трассы (рис. 3), в котором хорошо прослеживаются слои до ЛМС 14 (700 тыс. лет). В широтной части озера в Яйлю (рис. 4) мы наблюдаем ЛМС 10, соответствующую временным событиям около 500 тыс. лет назад. В этом случае даже не зная толщины осадков до фундамента, мы можем сказать, что возраст Телецкого озера составляет более 500 тыс. лет, тогда как для этого участка он считается 15-20 тыс. лет [5]. Мы предполагаем, что с учетом определенных нами значений скоростей осадконакоплений [6] возраст Телецкого озера может превышать 10 млн. лет и

4 ,00:30:05,180 ,00:30:05,200 ,00:30:05,210 ,00:30:05,220

-1,2 -2,5 -4,1 Л ) С 1 Л С ЛМС Э ЛМС 4 ЛМС 5 ЛМС 1 лмс ? т/ С 8 ЛМС 9 лм ЛМС 11 С10 ш ЛМС 13 ЛС 12 ЛМС 14

-8,5 12,0 -18,1 1 1

-18,1 -12,0 -8,5 1 1 ' 1 1

-4,1 -2,5 -1,2

Рис. 3. Временной разрез трассы на участке Чорлок

Рис. 4. Временной разрез трассы на участке Яйлю (глубина 270 м) БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Petit, J.R. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice, Antarctica [Text] / J.R. Petit, J. Jouzel, D. Raynaud, et al // Nature. -1999, - № 399. - P. 429-436.

2. Лужецкий, В.Г. Высокоразрешающее сейсмопрофилирование Телецкого озера [Текст] / В.Г. Лужецкий // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 5. Недропользование. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых: Сб. матер. междунар. науч. конгресса, 22-24 апреля 2008 г. - Новосибирск, СГГА, 2008. - С. 169-173.

3. Лужецкий, В.Г. Сейсмоакустический комплекс высокого разрешения [Текст] / В.Г. Лужецкий // ГЕ0-Сибирь-2006. Т. 5. Недропользование. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых: Сб. матер. междунар. науч. конгресса, 24-28 апреля 2006 г. - Новосибирск, СГГА, 2006. С. 166-170.

4. Физико-географическая и геологическая характеристика Телецкого озера. / Ред. В. Селегей, Б. Дехандсхюттер, Я. Клеркс и др. Королевский музей Центральной Африки, Тервюрен, Бельгия. Тр. Департамента геологии и минералогии. - 2001. - 310 С.

5. 5 Лужецкий, В.Г. Определение скоростей осадконакопления на озерах Байкал и Телецкое с использованием датировок ледниково-межледниковых стадий» [Текст]. / В.Г. Лужецкий // Материалы V1 Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода « Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований». -Новосибирск: Издательство СО РАН, 2009. - С. 371- 373.

© В.Г. Лужецкий, 2011