Особенности седиментологическйх исследований в Арктике

Гуков А.Ю. Экологический мониторинг в районе Ленской полыньи // Природа. 1995. № 4. С. 25-30.

Гуков А.Ю. Экосистема Сибирской полыньи. М.: Научный мир, 1999. 334 с.

Киселев И.А. Материалы по микрофлоре юго-восточной части моря Лаптевых // Исследования морей СССР. Л.: Изд. Гидролог. ин-та, 1932. Вып. 15. С. 67-103.

Макаревич П.Р. Весеннее состояние микрофитопланктонного сообщества юго-восточной части Баренцева и юго-западной части Карского морей на акваториях, покрытых льдами // Биология и океанография Карского и Баренцева морей

(по трассе Севморпути). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. С. 138-149.

Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. II Последствия изменений климата // Водные ресурсы. М.: Росгидромет, 2008. С. 77-85.

Сорокин Ю.И., Сорокин П.Ю., Проткова Ю.В. Первичная продукция и распределение планктона в эстуарии реки Лены и прилегающем районе моря Лаптевых // Докл. РАН. 1993. Т. 335, № 4. С. 522-525.

Тимофеев С.Ф. Пелагическая экосистема моря Лаптевых // Биология и океанография Карского и Баренцева морей (по трассе Севморпути). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. С. 75-88.

Alekseev G.V. The Arctic seas in the Arctic climate system. Russian-German cooperation in the Siberian Shelf seas: Geo-System Laptev-Sea // Berichte zur Polar-forschung. 1994. № 144. Р. 3-8.

Composition and distribution of the pelagic and sympagic algal assemblages in the Laptev Sea during autumnal freeze up / K.Tuschling, K.V.Juterzanka, Y.B.Oko-lodkov, A.Anoshkin // J. Plankton Res. 2000. V. 22, Iss. 5. P. 843-864.

Gran H.H. Diatomaceae from the Ice-floes and plankton of the Arctic ocean // The Norwegian North-Polar Expedition. 1893-1896. Sci. Results. 1904. V. IV(11). Р. 3-74.

Sorokin Yu.I., Sorokin P.Yu. Plankton and primary production in the Lena Delta estuary and in the south-eastern Laptev Sea // Estuarine Coastal and Shelf Sci. 1996. V.43. P.399-418.

Surprisingly rapid spreading of newly formed intermediate water across the North Atlantic ocean / A.Sy, M.Rheyn, J.R.N.Lazier et al. // Nature. 1997. V. 386. P. 675-679.

Tuschling K. Phytoplankton ecology in the arctic Laptev Sea - a comparison of three seasons // Berichte zur Polarforschung. 2000. 347 р.

Vetrov A.A., Romankevich E.A. Production of phytoplankton in the Arctic seas and the recent warming / J.C.J.Nihoul and A.G.Kostianoy (Eds.) // Influence of climate change on the changing Arctic and Sub-Arctic conditions. 2009. P. 95-108.

УДК 551.35 Г.А. Тарасов

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия ОСОБЕННОСТИ СЕДИМЕНТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В АРКТИКЕ Аннотация

Представлены результаты совместной работы российских (ММБИ) и немецких (АВИ и ГЕОМАР) ученых по исследованию донных отложений арктических морей. Первая часть посвящена достижениям сотрудничества ММБИ и АВИ, вторая - ММБИ и ГЕОМАР.

G.A.Tarasov

FEATURES OF SEDIMENTOLOGICAL STUDIES IN THE ARCTIC Abstract

This report is dealing with the results of joint Russian (MMBI) and German (AWI and GEOMAR) studies on Arctic Ocean sediments. In the first part accomplishments of the MMBI/AWI cooperation are introduced, whereas in the second part outcomes of the MMBI and the GEOMAR studies are presented.

Установление палеогеографической картины морской природной среды Западно-Арктической окраины и бассейна Северного Ледовитого океана в четвертичном периоде невозможно без изучения подстилающих дно рыхлых отложений. Шельфу западно-арктических морей свойственны специфические природные особенности: нахождение под покровом льда более 10 мес. в году; близость расположения современных горных ледников, покрывающих архипелаги; относительно большие глубины; контрастность рельефа дна; наличие протяженных глубо-коврезанных желобов. Последние, как показано (Матишов и др., 1993), определяют характер распределения водных масс и основных физико-химических компонентов. Принимая во внимание, что все эти обстоятельства непосредственно оказывают влияние на общий ход современного осадконакопления, принципиально важным становится определение главнейших природных признаков, критерии которых можно было бы положить в основу при генетической типизации донных осадков. В силу тяжелых ледовых условий в этих районах проведение экспедиционных работ не всегда возможно. Тем не менее, совместными усилиями был получен уникальный седиментологический материал, который является важным свидетельством геологической истории развития региона. В силу литологических особенностей поверхностные донные отложения содержат исчерпыва-ющую информацию о природной обстановке, при которой происходило накопление тех или иных осадочных массивов. Соответственно, нами с коллегами из Института полярных и морских исследований им. А.Вегенера (АВИ, Германия) было согласовано проведение как совместных седиментологиче-ских исследований

в морских экспедициях на судах АВИ и ММБИ, так и камеральной (лабораторной) обработки полученных в экспедициях материалов.

Морские экспедиционные исследования. В морских экспедиционных работах, проводимых по плану АВИ на НИЛ “Полярштерн”, привлекались специалисты ММБИ, а в рейсах, организованных ММБИ, принимали участие седиментологи АВИ:

Район работ ММБИ АВИ

ARK-V111/3-1991, НИЛ “Полярштерн”

Северный Ледовитый океан Г.А.Тарасов Д.Фюттерер

ARK-X1/1-1995, НИЛ “Полярштерн”

Море Лаптевых М.В.Митяев Е.Рахор

ARK-X111/2-1997, НИЛ “Полярштерн”

Район плато Ермака Н.В.Денисенко, М.В.Митяев Р.Штайн

ARK-X1V/1-1998, НИЛ “Полярштерн”

Северный Ледовитый океан Н.А.Кукина В.Йокат

ARK-XV/2-1999, НИЛ “Полярштерн”

Район плато Ермака Район плато Ермака

Н.А.Еукина ARK-XX/3 -2004, НИЛ “Полярштерн” Н.А.Еукина, Я.Н.Янина НИС “Дальние Зеленцы”, 1992 г. Земля Франца-Иосифа и Новая Г.А.Тарасов, С.А.Еорсун Земля

НИС “Академик Голицын”, 1994 г. Земля Франца-Иосифа и Новая Г.А.Тарасов, С.А.Еорсун Земля

Р.Штайн

Р.Штайн

Д.Нюренберг, Е.Грот

М.Вашнер,

М.Полтерман.

Такая кооперация научного труда позволяла решать сложные организационные вопросы получения кернового материала в морских экспедициях и оперативной лабораторной обработки проб донных отложений с использованием аналитической базы АВИ и ММВИ.

Основные работы выполнялись на НИЛ “Полярштерн” в районе Северного полюса (СЛО) (рис. 1), на севере Гренландского моря (плато Ермак и пролив Фрама), в море Лаптевых, а на российских судах (НИС “Дальние Зеленцы” и НИС “Академик Голицын”) - на севере Карского моря, в желобе Святой Анны и проливах архипелага Земля Франца-Иосифа, а также в прибрежной зоне архипелага Новая Земля.

TOTAL DISTANCE COVERED: 5127

Рис. 1. Маршрут рейса ARK-V11 i/3 НИЛ “Полярштерн”

Рис. 2. Отбор донных отложений с коробчатой грунтовой трубкой

С целью получения материала, т. е. проб донных отложений, на научно-исследовательских судах использовались различные виды пробоотборников:

большой коробчатый грунтоотборник (GKG), 50х50х50 см (рис. 2);

коробчатая грунтовая трубка (KAL; кастенлот) с сечением 30х30 см и длиной 10 м;

гравитационная ударная грунтовая трубка (SL) с диаметром трубы 120 мм и длиной 20 м;

12-трубчатый пробоотборник (MUC, multi-corer) для отбора поверхностного слоя донных отложений до глубины 60 см при диаметре труб 6 см.

В ходе экспедиций непосредственно на судне выполняли отбор проб донных отложений и их первичную обработку, которая включала в себя литологическое описание колонки (рис. 3), фотодокументирование, отбор образцов на различные виды вещественно-литологических, геохимических и микрофаунистических анализов и их упаковку для транспортировки на берег и хранения в особых лабораторных условиях. Дальнейший литологический анализ проб проводился в лабораториях обоих институтов по Договору о содружестве № 03F08GUS между ММБИ (руководитель Г.Тарасов) и АВИ (координатор проекта Р.Штайн).

Экспресс-информация по каждой из вышеприведенных экспедиций в максимально короткие сроки публиковалась в журнале “ Berichte zur Polar- und Meeresforschung” (107/1992, 120/1993, 176/1995, 212/1996, 255/1997, 271/1998, 287/1998, 342/1999), а также в препринтах ММБИ по экспедициям, проведенным на российских судах (рисунки 4, 5). Основные результаты седиментологических исследований представлены в статьях как отечественных, так и зарубежных изданий (Tarasov et al., 1992; Nurnberg, Groth, 1993; Regularities ..., 1995; Wahsner et al., 1996; Тарасов, Матишов, 1998; Granulometric ..., 1999; Kukina et al., 1999; Минеральный ..., 1999; The Granulometrical ..., 1999; Stein, 1999; Stein, Knies, 1999; Cley ...; Левитан и др., 2000; Pogodina, Tarasov, 2000; Quaternary ..., 2000; Погодина, Матишов, 2001; Матишов, Кукина, 2002; Тарасов, Погодина, 2002; Янина, 2005а,б и др.).

Проведенные работы по изучению поверхностных донных отложений района показали, что преимущественное распространение имеют мелкоалевритовые и глинистые илы зеленовато-желтых, светло-коричневых и светло-серых тонов. По типу распределения и основным вещественным признакам осадков в исследованном районе Баренцево-Карского региона можно выделить две области: прибрежно-островную и открытого моря.

Рис. 3. Литологическая структура колонки Я8 2190. Географическая точка Северный полюс

Рис. 4. Расположение геологических станций в районах архипелагов Новая Земля и Земля Франца-Иосифа

Прибрежно-островная область. Современные донные осадки на первый взгляд практически не отличаются от таковых из районов открытого моря. Вещественно-структурный состав их одного и того же порядка, а разница лишь в упаковке зерен и темпах накопления осадка. Наблюдением установлено, что в фьордах и заливах со спокойной гидродинамической обстановкой происходит интенсивное отложение несортированного терригенного материала ближнего транспорта без видимой переработки частиц. Как правило, это продукты разрушения скальных пород береговой зоны современными экзогенными процессами.

Особо превалирующее значение имеет эффект выноса осадочного материала ручейками и реками, берущими начало под современными выводными ледниками. Этот талый водный поток сильно насыщен моренной минеральной взвесью. Например, в заливе Норденшельда на западном берегу Северного острова Новой Земли в разгар лета (Reports ..., 1993) поток талых вод, насыщенный терриген-ной взвесью, вытекающий из-под выводного ледника, распространялся на выходе из залива в открытое море на расстояние более 20-30 км. По данным

В.С.Медведева и Е.М.Потехиной (1990), в кутовой части залива Норденшельда концентрация взвеси составляла 304.2 мг/л, перед выходом в море - 49.0 мг/л, в открытом море на расстоянии 10 км от берега - 6.1 мг/л. Соответственно, основная масса минеральной взвеси осаждается в пределах залива и лишь небольшая часть выносится в открытое море. При этом объем выносимого терри-генного материала и расстояние транспортировки от фронта выводного ледника в море зависит от интенсивности процесса таяния ледников и, в свою очередь, от температурного режима лета. В теплое лето выносится гораздо больше минерального седиментационного материала, чем в холодное.

Изучение проб донных отложений в колонках разрезов показало, что приповерхностные осадки представлены мелкоалевритовыми илами зеленоватосерого, бурого или коричневого цвета, пронизанными многочисленными трубками полихет. Отличительным признаком разреза донных осадков вблизи тающих ледников является наличие монотонного слоя серых и зеленовато-серых, пластичных, весьма бедных фаунистически мелкоалевритовых илов, являющихся продуктом осаждения “ледникового молока”. В 1-3-метровых колонках, полученных в заливе Норденшельда (станции ДЗ-32, ДЗ-33, ДЗ-34), осадки верхнего слоя разреза (0-5 см) представлены мягкими, темно-серыми, оливково-серыми практически однородными мелкоалевритовыми илами. Во всех колонках плотность

осадка увеличивается сверху вниз. Под верхним полужидким слоем прослеживаются горизонтально слоистые мелкоалевритовые илы. При этом изменение гранулометрического состава не наблюдается. Толщина светлых (серых и оливковых) слоев колеблется от 1 до 10 см, а темных -от 1 до 5 мм. Светлые слои являются накоплениями в летний сезон, а темные - в зимний период (Reports ..., 1993). Толщина слоя зависит от скорости осадконакопления за год, и чем толще слой, тем интенсивнее идет таяние ледников и вынос талыми потоками взвешенного терригенного вещества. Осев-

Рис. 5. Ледовый транспорт обломков горных пород в районе архи-пе-лага Земля Франца-Иосифа

ший за лето седиментационный материал в первый год еще находится в полужидковзвешенном состоянии. В зимний период с установлением ледового покрова в заливе приток осадочного вещества резко сокращается. Фактически на дно переходит только взвесь, содержащаяся в водной толще и не успевшая осесть за летне-осенний сезон, а также мертвая органика, генерируемая в виде взвеси после весенней вспышки организмов, которые также находились в водной толще. За зиму в поверхностном полужидком слое за счет молекулярной связи между терригенными частицами идет процесс уплотнения. Уже на следующее лето с усилением притока седиментационного материала осадки прошлого года из полужидкого горизонта переходят в нижележащий, в собственно мелкоалевритовый ил. Процесс уплотнения осадка и утоньшение слоя продолжается в каждый последующий год.

В сравнительном аспекте процесс современного осадконакопления в заливах Новой Земли протекает как и на Западном Шпицбергене, например, во фьорде Хорнсунн с выводными ледниками. Совсем иную картину мы наблюдаем в заливах и проливах архипелага Земля Франца-Иосифа. Здесь более суровый климат, существенно короче лето (июль-август) и более “холодные” ледники. Указанные признаки с учетом геолого-геоморфологических особенностей архипелага Земля Франца-Иосифа и геоморфологии дна прилегающей акватории шельфа предопределяют основные черты современного осадконакопления и способствуют формированию нетипичных мелкозернистых осадков, таких же как и в открытом море. Максимальные по длине колонки получены в заливах и проливах, защищенных от придонной динамики вод (станции Оо1-12, Оо1-13, Оо1-14; ДЗ-14, ДЗ-19, ДЗ-20, ДЗ-29). Они представлены серыми, темно-серыми однородными мелкоалевритовыми илами с обилием примазок гидротроилита. В гранулометрическом составе наблюдается явное преобладание фракции алеврита. Так, на ст. Оо1-13, расположенной на глубине 234 м в Австрийском проливе Земли Франца -Иосифа, в метровой толще разреза содержание алеврита колеблется от 41.8 до 73.6 %, в среднем - 50.1 %. При этом доминирует фракция среднего алеврита.

Содержание гравийно-галечного материала, представленного из неокатанных обломков пород обрамляющей суши и берегов, сравнительно невелико. В отдельных колонках их количество составляет до 10 %. Они рассеяны более или менее равномерно по длине колонки. Такое распределение гравийно-галечного материала в разрезе донных отложений указывает на постоянство рассева их льдом в летний период в результате дрейфа и таяния льдов.

Зона открытого моря. Из анализа распределения размерного состава осадков в поверхностном слое дна выявляется четкая зависимость их от батиметрического положения и геоморфологии дна. Так, песчаные отложения, представленные средне- и мелкозернистыми песками, распространены до глубины 120 м. Как правило, это шельфовые отложения, тяготеющие к прибрежному мелководью или к поднятиям дна. В мокром состоянии они имеют серую или зеленовато-серую окраску, а при высыхании становятся сыпучими, приобретают болотно-серый и серовато-зеленый цвет. Характерной особенностью вещественного состава песчаных отложений является постоянное присутствие до 8 % раковинного материала. Пескам свойственна средняя степень сортированности. Коэффициент сортировки колеблется в пределах 1.7-3.2.

В более глубоководной части района распространены тонкозернистые осадки - мелкоалевритовые и алеврито-глинистые илы. Во влажном состоянии

поверхностный слой осадка имеет полужидкую консистенцию, при высыхании приобретая большую прочность. Цвет осадка зеленовато -серый с охристобурыми включениями. Наблюдаются также светло-коричневые и коричневые разности. Глинистые илы сложены однородной тонкозернистой массой с примесью алевритового и мелкопесчаного материала. Обычно они бескорбанатны, содержат незначительное количество органических остатков. Терригенные частицы осадка представлены угловатыми зернами кварца, содержание которого составляет до 40 %, плагиоклазами - до 20 %, обломками горных пород - 11-22 %. Отмечается высокое содержание окислов железа и марганца (Бе203 - 5.6-5.8 %; БеО - 3.7-4.1 %; МпО - 0.2-1.5). Окислы и гидроокислы железа представлены гетитом, лимонитом и иногда мартитом. Встречаются они в виде округлых зерен, колломорфных и землистых агрегатов желтого и охристого цвета. На поверхности дна встречаются редкие обломки горных пород от гравийно-щебнистой размерности до крупной гальки.

В разрезе донных отложений, вскрытых грунтовыми трубками (мощностью до 3 м), наблюдается однородное строение. Представлены они мягкими алеврито-глинистыми осадками без видимого изменения гранулометрического состава. Цвет осадка изменяется от светло -коричневых до темно-коричневых оттенков.

Для подводных склонов архипелагов Земля Франца-Иосифа и Новая Земля (1992 г. - станции ДЗ-12, ДЗ-13, ДЗ-16; 1994 г. - станции Оо1-1, Оо1-2, Оо1-3 (1994 г.); 1996 г. - ДЗ-4, ДЗ-6) характерны слоистые осадки. Верхний слой преимущественно коричневый, зеленовато-желтый, мягкий, иногда полужидкий и представлен мелкоалевритовым или алеврито-глинистым илом. Переход на нижележащий слой четкий, с уплотнением осадка. Затем идет темно-серый, темно-зеленый маломощный слой (15-40 см) мелкоалевритового ила с большим количеством гравийного материала. Самый нижний слой представлен темно-серыми уплотненными диамиктоноподобными осадками.

Изучение минералогического состава легкой фракции показало, что основными минералами являются кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, мусковит. Также наблюдается присутствие хлорита, глауконита, опала, вулканического стекла. Часто встречаются обломки горных пород (серицит-хлоритовые породы) и ожелезненные глинистые агрегаты, которые подчас являются лидирующими породами в образце.

Основным минералом легкой фракции является кварц, его среднее содержание 40.4 %. Наибольшая концентрация кварца наблюдается на ст. РЬ-94-08 -до 80 %. На станциях РЬ-94-60 и РЬ-94-64 по мере увеличения интервала отбора пробы содержание кварца уменьшается и примерно в интервале 200-320 см лидирующими компонентами становятся глинистые агрегаты.

Полевые шпаты представлены плагиоклазами и калиевыми полевыми шпатами. Плагиоклазы часто молочно-белого цвета, форма приближена к пластинчатой призматической. Содержание их неравномерно - от 3 до 19 %. Калиевые полевые шпаты интенсивно пелитизированы и имеют многочисленные включения основного плагиоклаза, кварца, биотита, среднее содержание 2.5-8.5 % (Кикта е! а1., 1999).

Определение Н.Кукиной показывает, что мусковит в смерслайде (8шеаг-8Ше) имеет форму неправильных чешуек слабо желтоватого цвета. Скорее всего, он эпимагматический, развивающийся по плагиоклазу. Встречается мусковит

редко, составляя всего 0.2-2 %. Наиболее распространенным минералом группы слюд является хлорит, содержание которого колеблется от фактического 0 (ст. PL-94-60) до 17 % (ст. PL-94-08). Форма зерен вытянутая шестоватая, цвет светлозеленоватый, серо-зеленоватый, высокий рельеф и средняя шагреневая поверхность. Особенностью легкой фракции крупного алеврита ст. PL-94-08 является преобладание хлорита над мусковитом, а также повышенное его содержание.

Органические остатки встречены в большом количестве в виде обломков и прекрасно сохранившихся раковин фораминифер Neogloboquadrina pachyderma, частицами красных водорослей.

Изучение окатанности кварцевых частиц показало присутствие во фракции 0.5-0.25 мм большого количества зерен угловатой формы с баллом окатанности 1-2 по шкале Хабакова. Идеально окатанные зерна с гладкой поверхностью (4 балла) встречаются редко, чем и вызван столь низкий коэффициент окатанности, изменяющийся в пределах 1.6-2.2 баллов. Отличительным является то, что кварц практически без включений и налетов рыжего цвета, прозрачный и чистый.

Таким образом, данные изучения разрезов колонок донных отложений показывают периодическую изменчивость процесса осадконакопления в прошлом. В первую очередь это связано с колебаниями климата: повторение теплых и холодных периодов как в годовом цикле (короткопериодные колебания климата), так и долгопериодные колебания, охватывающие циклы изменения климата в десятки и сотни лет. Ледники и льды, насыщенные терригенно-обломочными составляя-ющими, являются основными поставщиками в море осадочного материала.

На севере Баренцево-Карского региона в летний период айсберги, льды берегового припая, нередко и паковые льды Арктики, находясь в постоянном дрейфе, быстро тают, просеивая на дно содержащийся в них осадочный материал. Места растаявших льдов заполняют льды все новых поступлений. Этот процесс наблюдается в продолжение всего короткого арктического лета и замедляется с образованием новых льдов в октябре. В зоне дрейфа льдов формируется толща рыхлых осадков преимущественно мелкозернистого состава с примесью гравийногалечного материала. Не исключено попадание в море крупных обломков горных пород. Так, во время экспедиции НИС “Академик Голицын” на выходе из Австрийского пролива архипелага Земля Франца-Иосифа нами встречены ледяные поля и айсберги, нагруженные каменно -глыбовым материалом, отдельные обломки которых весят до 100 кг (рис. 5). Донные осадки ледового транспорта не всегда отличаются слоистостью. Поскольку в зимний период под ледовым покровом приостанавливается приток осадочного материала, то на дне формируется полужидкий (придонный) слой за счет взвешенного вещества. Очередная порция осадочного материала ледового транспорта следующего года легко проходит через зимний полужидкий слой и плотно прилегает к старому образованию. В таких случаях слоистость практически не проявляется. Такая картина наблюдается в данном районе повсеместно и зависит от многих факторов. Локально обнаружены тонкослоистые осадки с четкими годовыми наслоениями. В некоторых колонках толщина слоев выдерживается ровно, а в иных заметно неравномерное чередование толстых и тонких слоев. Вероятно, так формируются осадки, когда из года в год объем и скорость поступления осадочного материала резко меняются. Следовательно, в теплое лето таяние льдов и сокращение ледников происходит более интенсивно, чем в холодное. В целом, последовательность слоев в толще разреза и выдержанность их по мощности и составу определяются устойчивостью и постоянством климатических условий.

В районах распространения современных ледников на осадкообразование существенное влияние оказывают подледниковые потоки талых вод, насыщенные терригенным материалом. Вблизи выводных ледников данный фактор является определяющим, придавая лавинный характер осадконакоплению. Воздействие потоков талых вод на общий ход осадконакопления уменьшается с удалением от берегов. Тем не менее, этот фактор в современном седиментогенезе оказывает определяющее значение.

Исследования по проекту ИНТАС “Палеогеография позднего плейстоцена, современное состояние и прогноз развития Печорского моря в XXI веке (2000-2002 гг.)” (координатор проекта от АВИ - доктор Г.А.Баух; участники от ММБИ: академик РАН Г.Г.Матишов - научный руководитель; д.г.-м.н. Г.А.Та-расов, к.г.-м.н. И.А.Погодина, к.г.-м.н. Н.А.Кукина, к.б.н. Н.В.Денисенко).

Проведенный нами анализ данных вещественного состава разрезов скважин морского бурения (рис. 6), архивного и литературного материала, а также полученные новые радиоуглеродные датировки отложений позволяют по-новому объяснить особенности строения рыхлой толщи шельфа и рассматривать ее как позднечетвертичную картину развития этого региона.

Рис. 6. Расположение изученных скважин морского бурения (ОАО “АМИГЭ”) в Печорском море

Четвертичные отложения шельфа Печорского моря были сформированы в процессе неоднократных гляциоэвстатических колебаний уровня Мирового океана в условиях смены морских обстановок континентальными, сопровождавшимися развитием мощных ледниковых покровов. В результате на шельфе сформировалась чрезвычайно сложно построенная плейстоценовая толща, состоящая из перемежающихся моренных и межледниковых осадков, перекрываемая морскими голоценовыми отложениями. Определение возраста морен представляется довольно сложным, но факт присутствия на шельфе Печорского моря

ледников в раннем-среднем плейстоцене бесспорен, поскольку рядом скважин вскрыты моренные отложения, перекрывающиеся морскими микулинскими осадками (Процессы ..., 2000).

Проникновение пра-Гольфстрима на восток Баренцева и в Печорское моря в микулинское время было, очевидно, более мощным, чем нынешнее. На это указывает видовой состав фораминифер в микулинском горизонте донных отложений, вскрытых скв. 145, пробуренной на Варандейской площади в центральной части Медынского вала (рис. 7). В темно-серых глинистых толщах, содержащих редкие включения гальки, с прослоями мелкозернистого хорошо сортированного песка обнаружен комплекс фораминифер, не имеющий аналогов в современной фауне Печорского моря (Погодина, Тарасов, 2001, 2002). Высокое видовое разнообразие при высоком проценте бореальных видов, отсутствие следов растворения на раковинах свидетельствуют о водах нормальной морской солености, гидрохимическом режиме придонных и иловых вод, благоприятном для захоронения раковин. Палинокомплекс этих отложений отражает межледниковые условия. Основу спорово -пыльцевых комплексов составляет пыльца древесных растений (Шарапова, 1996).

Рис. 7. Микропалеонтологическая характеристика скв. 145

Ранневалдайское похолодание привело к образованию мощных ледниковых щитов, покрывавших территорию Печорского моря и спускавшихся на Печорскую низменность. Ледниковыми потоками была переработана значительная часть морских осадков микулинского возраста. Отложения этого периода представлены плотными темно-серыми суглинками с включениями грубообломочного материала и единичными фаунистическими остатками явно автохтонного происхождения, не содержат четвертичных спор и пыльцы.

Ревизия материалов бурения и сейсмопрофилирования с использованием современных хроностратиграфических методов показала, что плейстоценовые суглинистые отложения юго-восточной части Печорского моря перекрываются неотчетливо слоистым темно-серым алевритом, нижние 10 м которого содержат большое количество фораминифер, моллюсков, остракод - индикаторов открытых морских интерстадиальных условий. В палинологических спектрах этих осадков значительный процент составляет пыльца деревьев. Возраст данных отложений по результатам радиоуглеродного анализа - 39-35 тыс. лет. Нам представляется (Тарасов, Погодина, 2002), что полная дегляциация шельфа Печорского моря наступила в среднем валдае. Эти данные совпадают с результатами датирования послеледниковых отложений на Печорской равнине и п -ове Ямал радиоуглеродным и термолюминесцентным методами (Mangernd et al., 1999; Postglacial ..., 1999). В каргинское время (40-35 и 30.7-24.1 тыс. лет назад), по данным микропалеонтологических исследований разрезов плейстоценовых отложений Кольского полуострова, регистрируется значительная трансгрессия моря. Кар-гинская трансгрессия вторгалась в прибрежные приморские низменности и проникала в приустьевые части рек. При этом размеры каргинского бассейна были значительно меньше, чем микулинского и, возможно, менее нынешнего. Мы полагаем, что юго-восточная область шельфа могла представлять собой сушу (Процессы ..., 2000; Погодина, Тарасов, 2001). В скважине 145, расположенной на крайнем юго-востоке, морских слоев, обогащенных фаунистическими остатками, не вскрыто. Отмечается различный характер морской фауны в каргинском и микулинском горизонтах. Каргинские палеофаунистические комплексы носят арктический характер, что свидетельствует о более холодном бассейне, аналогичном современному.

После короткого интерстадиального периода с нормальными морскими условиями произошло падение уровня моря и установились континентальные условия. Плейстоценовые суглинистые отложения в южной области моря перекрываются серыми ритмично-слоистыми алевритами, практически не содержащими фаунистических остатков. В спорово-пыльцевых комплексах этих отложений доминирует пыльца травянистых растений, главным образом, полынь горькая (Artemisia). Отсутствие микрофауны и повышение содержания пыльцы трав свидетельствует о переходе к мелководным морским, продельтовым условиям, падении уровня моря и близости береговой линии. Значительная часть Печорского моря в этот период представляла собой сушу в виде низких морских, аллювиально-морских и аллювиально-озерных равнин, где формировались многолетнемерзлые породы и активно протекали разнообразные криогенные процессы. Вероятно, поздневалдайский новоземельский ледниковый щит занимал лишь северную часть Печорского моря, не достигая Печорской низменности.

В дальнейшем в ходе голоценовой трансгрессии шельф подвергся интенсивной переработке - абразии в условиях наступающего моря. Голоценовые осадки на шельфе Печорского моря распространены повсеместно. Они залегают на размытой поверхности плейстоценовых отложений, контакт с которыми часто маркируется гравийно-галечным горизонтом. Мощность голоценовых осадков на описываемой территории изменяется от первых метров до 50 м. Увеличение мощности приурочено к неотектоническим депрессиям. Скважиной 104 морского бурения вблизи восточного побережья о. Колгуев вскрыт разрез голоцена мощностью 44.2 м, представленный в верхней части песками, а в нижней - алевритами

и глинами. Аналогичные отложения вскрыты и близко расположенной скв. 137, где мощная песчано-глинистая толща была сформирована за очень короткий промежуток времени. Так, возраст моллюсков МоШасШа maltzani на глубине 9.4-9.5 м составил 5390±30 тыс. лет (КІА 16841), а на глубине 1.4—1.5 м -5360±30 тыс. лет (КІА 16840). Таким образом, скорость осадконакопления в этом районе для среднего голоцена соответствует лавинной.

В литодинамическом отношении интересна область повышенной мощности голоценовых осадков, ориентированная в субширотном направлении между 52о и 58о в.д. Здесь мощность голоцена превышает 5 м, а на двух участках - 10 м. В сторону увеличения и уменьшения глубин моря, соответственно, она постепенно уменьшается. Следует отметить, что эта область ориентирована вкрест простирания известных неотектонических структур. Представляется, что повышенная мощность голоцена в этом районе, расположенном на глубинах моря от 35 до 55 м, вызвана уменьшением энергии волнового воздействия на осадки и их массовым осаждением. Энергии же преобладающих течений хватает лишь на дальнейший транспорт более мелких частиц во взвеси. Таким образом, здесь формируется крупное, однако слабо выраженное в рельефе аккумулятивное тело, по механизму образования во многом аналогичное подводному валу.

Отложение относительно тонких осадков с богатой фауной в южной части Печорского моря началось 9-8.5 тыс. лет назад. Комплексный анализ органических остатков и особенностей строения разреза донных осадков свидетельствует о седиментации в условиях мелководного моря при значительном влиянии речного стока.

Подразделяются разрезы голоценовых отложений на три толщи: трансгрессивные пески, сформированные приблизительно 10-8 тыс. лет назад; морская илистая глина, содержащая микрофоссилии, отложившаяся приблизительно 8-5 тыс. лет назад; и морские пески, обогащенные малакофауной, формирование которых началось приблизительно 5 тыс. лет назад. По комплексу микрофауны выделяется пачка осадков, которая относится к оптимуму голоцена.

Рис. 8. Литологическое строение разреза скв. 480

Исключительный интерес представляет скв. 480, расположенная вблизи пролива Карские Ворота, которая вскрыла толщу мощностью 100 м пластичномерзлых глинистых пород темно-серого цвета без видимых литологических границ (рис. 8). Температура отложений имеет безградиентный характер и составляет около —1.0...1.5 оС. Льдистость пород максимальна в верхней части разреза (до 60 %) и уменьшается вниз по разрезу (до 5-10 %). Шлиры льда имеют неправильную, чаще остроугольную форму размером до 3 см. Лед чистый, прозрачный без видимых включений. По всему разрезу отмечены маломощные (до 30 см) прослои глины с сохранившейся сетчатой криоструктурой. Проведенный микропалеонтологический анализ отложений показал наличие по всему разрезу значительного количества растительного детрита. Из фаунистических остатков по всему разрезу встречены единичные микросклеры четырехлучевых губок (Погодина, 2002). Данные абсолютного возраста свидетельствуют о доледниковой природе формирования толщи скважины (Тарасов, Матишов, 2005).

Таким образом, максимальное потепление в регионе Печорского моря во время четвертичного периода регистрируется в микулинском межледниковье. По своим параметрам этот период существенно отличается от голоцена. Во время микулинского межледниковья отмечается значительное продвижение древесной растительности на север, существенное изменение гидрологических характеристик водных масс. Ранневалдайское похолодание привело к образованию мощных ледниковых щитов, покрывавших территорию Печорского моря и спускавшихся на Печорскую низменность. Полная дегляциация Печорского моря завершилась в среднем валдае, приблизительно 35-40 тыс. лет назад. Каргинское потепление отличалось ровным умеренно холодным климатом, близким современному. После короткого интерстадиального периода произошло падение уровня моря, и установились континентальные условия. Печороморский шельф представлял собой низкие морские, аллювиально-морские и аллювиально-озерные равнины, где формировались многолетнемерзлые породы и активно протекали разнообразные криогенные процессы. Поздневалдайский баренцевоморский ледниковый щит, возможно, занимал лишь северную часть Печорского моря, не достигая Печорской низменности. В дальнейшем в ходе голоценовой трансгрессии шельф подвергся абразии. Современные литодинамические условия в Печорском море в большинстве своем определяют формирование песчано-алевритовых осадков.

Вероятнее всего, в поздневалдайское время ледники Южного острова Новой Земли, Вайгача и Пай-Хоя имели малые размеры и не проявляли большую активность. Надо полагать, что вечная мерзлота на шельфе получила развитие в позднеплейстоценовую регрессию моря, когда вся шельфовая равнина Печорского моря была осушена до 120-130 м. Соответственно, юго-восточная часть Баренцева моря в позднем валдае развивалась в условиях перигляциала при активизации криогенных процессов.

Л и т е р а т у р а

Левитан М.А., Митяев М.М., Иванов В.В. Фациальная изменчивость голоценовых отложений плато Ермак по данным изучения фракций более 0.063 мм // Литология и полезные ископаемые. 2000. № 3. С. 235-245.

Матишов Г.Г., Кукина Н.А. К вопросу формирования позднечетвертичных отложений плато Ермак // Докл. РАН. 2002. Т. 385, № 1. С. 83-86.

Матишов ГГ., Хрусталев Ю.П., Тарасов Г.А. Седиментогенез на шельфе Новой Земли и Земли Франца-Иосифа: Препр. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1993. 45 с.

Медведев В.С., Потехина Е.М. Вынос современными ледниками Новой Земли терригенного взвешенного материала в Баренцево море // Современные процессы осадконакопления на шельфе Мирового океана. М.: Наука, 1990. С. 103-110.

Минеральный состав поверхностного слоя донных осадков желоба Святой Анны / М.А.Левитан, Г.А.Тарасов, Н.А.Кукина, М.В.Буртман // Океанология. 1999. Т. 38, № 6. С. 903-911.

Погодина И.А. Современные фораминиферы Печорского моря // Современные проблемы океанографии шельфовых морей России: Тез. докл. Междунар. конф. (г. Ростов-на-Дону, 13-15 июня 2002 г.). Мурманск: Изд. КНЦ РАН, 2002. С. 189-192.

Погодина И.А., Матишов Г.Г. Фораминиферы как индикаторы климатического ритма в Арктике // Докл. РАН. 2001. Т. 378, № 1. С. 95-97.

Погодина И.А., Тарасов Г.А. Некоторые особенности плейстоцен-голоценового седиментогенеза в Печорском море // Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала. Вып. 2. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2001. С. 13-19.

Погодина И.А., Тарасов Г.А. Процессы седиментации и эволюции фораминифер во время дегляциации последнего оледенения в Баренцевом море // Океанология. 2002. Т. 42, № 1. С. 156-160.

Процессы седиментации на гляциальных шельфах / Г.А.Тарасов, М.В.Гераси-мова, С.А.Корсун и др. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2000. 473 с.

Тарасов Г.А., Матишов Г.Г. Особенности ледового седиментогенеза на шельфе западно-арктических морей // Докл. РАН. 1998. Т. 360, № 6. С. 799-802.

Тарасов Г.А., Матишов Г.Г. К истории развития южного обрамления Баренцева моря в позднем плейстоцене // Докл. РАН. 2005. Т. 404, № 2. С. 250-254.

Тарасов Г.А., Погодина И.А. К палеографии Печорского моря в позднем плейстоцене-голоцене // Современные проблемы океанографии шельфовых морей России: Тез. докл. Междунар. конф. (г. Ростов-на-Дону, 13-15 июня 2002 г.). Мурманск: Изд. КНЦ РАН, 2002. С. 239-241.

Шарапова А.Ю. Палеоэкологический анализ четвертичных палинокомплексов из донных отложений Баренцева моря: Препр. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1996. 42 с.

Янина Я.Н. Г ранулометрический состав поверхностного слоя донных отложений плато Ермак // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Вып. 5. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2005а. С. 279-286.

Янина Я.Н. Некоторые особенности современных процессов осадконакопления в различных частях плато Ермак // Материалы XXIII конференции молодых ученых, посвященной 70-летию МБС-ММБИ (май 2005 г.). Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2005б. С.147-152.

Cley mineral distributions in surface sediments from the Central and Eastern Arctic Ocean as indicator for source areas and transport pathways of sediments / M.Wahsner,

C.Muller, G.Ivanov et al. // Boreas. 1999. V. 28. P. 215-234.

Granulometric composition of upper quaternary sediments in the St. Anna Trough: Modern and late quaternary depositional environment of the St. Anna Trough Area, Northern Kara Sea / I.A.Andreeva, G.A.Tarasov, N.A.Kukina, V.V.Krupskaya // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 205-214.

Mangerud J., Svendsen J.I., Astakhov V. Age and extent of the Barents and Kara ice sheets in Northern Russia // Boreas. 1999. V. 28(1). P. 46-80.

Kukina N.A., Levitan M.A., Tarasov G.A. Distribution of light minerals in surface sediments of the St. Anna Trough: Modern and late quaternary depositional environment of the St. Anna Trough Area, Northern Kara Sea // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 134-139.

Nwnberg D., Groth E. Expedition to Novaja Zemlja and Franz Josef Land with RV “Dal’nie Zelentsy” // Berichte zur Polarforschung. 1993. V. 120. P. 45-74.

Pogodina I.A., Tarasov G.A. Processes of sedimentation and foraminifera during the deglaciation period of the last glaciation in the Barents Sea // XXVII Polar Symposium. Torun, 2000. P. 105-112.

Postglacial emergence and Late Quaternary glaciation on northern Novaya Zemlya, Arctic Russia / S.Forman, D.Lubmski, J.Zeeberg et al. // Boreas. 1999. V. 28(1). P. 133-145.

Quaternary paleo-valleys and plough channels in the Barents, Pechora and Kara Seas / G.Tarasov, V.Bondarev, D.Kostin et al. // XXVII Polar Symposium. Torun, 2000. P. 297-301.

Regularities of modern sedimentogenesis in the coastal zone of the high-latitude archipelagoes of the Barents Sea and in the Saint Anna Trench / G.A.Tarasov, M.V.Gerasi-mova, S.A.Korsun et al. // Wyprawy Geograficzne na Spitsbergen. Lublin: UMCS, 1995. P.199-200.

Reports on the International multidisciplinary Gruise to high-latitude Archipelagoes of the Barents Sea (Franz Josef Land and Novaya Zemlya) / G.A.Tarasov, S.A.Korsun, V.V.Alekseev et al. Apatity: Publ. KSC RAS, 1993. 37 p.

Stein R. The Joint Russian-German Kara Sea Project (1995-1998): Modern and late quaternary depositional environment of the St. Anna Trough Area, Northern Kara Sea // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 1-5.

Stein R., Knies J. Late quaternary organic carbon records in the St. Anna Trough (Kara Sea): Modern and late quaternary depositional environment of the St. Anna Trough Area, Northern Kara Sea // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 228-234.

Tarasov G., Spielhagen R., Grobe H. Features ofterrigenic material transport by ice in polar sedimentation // Polar session: Arctic natural environment problems (Lublin, Poland - June 1992). Spitsbergen Geographical Expeditions. Lublin, 1992. P. 81-88.

The granulometrical structure of surface sediments in the St. Anna Trough Area: Modern and late quaternary depositional environment of the St. Anna Trough Area, Northern Kara Sea / G.A.Tarasov, G.I.Ivanov, N.A.Kukina, G.G.Matishov // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 124-134.

Wahsner M., Tarasov G., Ivanov G. Marine geological investigations of surface sediments in the Franz Josef Land Area and the St. Anna Trough // Berichte zur Polarforschung. 1996. № 212. Р. 35-49.

УДК 58.02

М.В.Макаров, Г.М.Воскобойников

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия

ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА МАКРОВОДОРОСЛИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Аннотация

Представлен обзор исследований, проведенных за последние 20 лет в лаборатории альгологии ММБИ. Основное направление исследований - раскрытие механизмов адаптации водорослей к условиям арктических морей. Показано влияние фотопериода, интенсивности и спектрального состава освещения на морфофизиологические параметры водорослей, находящихся на разной стадии онтогенетического развития. Выявлены механизмы, позволяющие водорослям-макрофитам существовать в условиях полярной ночи при отсутствии освещения и низких температурах. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что адаптация к длительному отсутствию освещения и низкой температуре способствовала распространению водорослей за пределы полярного круга.