ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 3, с. 440-456
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ ^
УДК 551.35:551.331(268.52)
ГРУБООБЛОМОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ЛЕДОВОГО РАЗНОСА
НА ДНЕ КАРСКОГО МОРЯ
© 2004 г. А. П. Лисицын1, Г. С. Харин2, Е. А. Чернышева2
1Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград
Поступила в редакцию 19.03.2003 г.
В сентябре 1993 г. в 49-м рейсе НИС "Дмитрий Менделеев" в Карском море были впервые выполнены количественные определения содержания и петрографического состава грубообломочного материала на 42 станциях. Для извлечения каменного материала промывалось для каждой пробы не менее 100 л донных осадков. Среднее содержание оказалось очень низким (чаще всего в пределах 0-48 г/л). Изучены также пробы из 16 тралов Сигсби и каменный материал с различных горизонтов из трубок большого диаметра (127 мм). Для петрографического исследования анализировались свежие сколы 200-400 частиц гравия и гальки. По вещественному составу удалось выделить две петрографических провинции Красного моря, которые сопоставлены с провинциями песчано-гравийного материала; в нижних горизонтах колонок количество каменных обломков увеличивается.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач международной высокоширотной экспедиции в Карском море (49-й рейс НИС "Дмитрий Менделеев" сентябрь-октябрь 1993 г.) являлось изучение потоков осадочного вещества с континента и, в частности, грубообломочного каменного материала. Этот материал дает возможность наиболее достоверно судить об источниках терригенного вещества (горных породах водосбора), поступающего в бассейны седиментации, восстанавливать некоторые палеогеографические аспекты, в частности, пути перемещения ледников, айсбергов и плавучих льдов, судить о масштабах оледенения, динамике дегляциации, о развитии марино-гляциальной седиментации. Названные проблемы важны не только для Карского, но и для других морей ледовых зон [21].
Некоторые из названных проблем достаточно спорны. До настоящего времени грубообломоч-ный материал арктических морей изучен очень слабо. Имеются лишь отдельные работы по Баренцеву морю [2, 3, 6, 12, 30, 31, 32 ].
При лабораторных исследованиях этого материала нашей целью было провести его дифференциацию на группы по способу транспортировки, дальности переноса, петрографическому и минеральному составам, вторичным преобразованиям, возрасту, петрохимическим особенностям с тем, чтобы, во-первых, выделить петрогра-фо-минералогические провинции грубообломочного материала на дне Карского моря, и, во-вторых, определить источники его сноса.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В ходе рейса удалось охватить только южную часть моря (до 76° с.ш.). На западе район работ ограничен Новоземельским желобом, на востоке -меридианом архипелага островов Арктического института. Из предыдущих исследований грубообломочного материала в осадках моря Лаптевых и Карского было известно, что количественное содержание частиц крупнее 1 мм (т.е. гравийных и галечных, в отдельных случаях валунов) незначительно. Поэтому главным видом извлечения материала из тонкозернистых осадков была отмывка на ситовых столах с размером ячеи на нижнем сите 1 мм. Дночерпательные пробы (дно-черпатель "0кеан-50") захватывали верхний слой осадков (0-15 см). Для получения достаточного для изучения количества каменного материала промывалось не менее 100 л осадка, объем пробы для каждой станции определялся мерным сосудом. В некоторых случаях промывалось до 150 л осадка. Всего каменный материал в больших или меньших количествах (иногда в виде следов) получен на 42 станциях (рис. 1), из них дночерпа-тельных с замером концентрации каменного материала 20 станций. Широко использовался также отбор проб из трала Сигсби (16 станций), который охватывает большие площади поверхности дна, но не дает количественных характеристик. Каменный материал отбирался также из трубок большого диаметра (127 мм), он был обнаружен в основном в нижних слоях колонок на 6 станциях.
75'
70°
70° 80° 88°
Рис. 1. Схема распределения петрографических типов грубообломочного каменного материала на дне Карского моря. 1 - местоположение и номера изученных станций; 2 - круговая диаграмма с данными о соотношениях типов и составе пород: I-IV типы пород: I - магматические, II - осадочные, III - вулканогенные, IV - метаморфические; а - андезиты, б - базальты, в - габброиды, г - гранитоиды, д - диабазы (долериты), е - диориты, сиениты, ж - гнейсы, з - кристаллические сланцы, и - филлиты, к - углистые, графитовые, глинистые, хлорит-серицитовые сланцы, л - кварциты, м -кварц, н - аргиллиты, о - алевролиты, п - песчаники, р - известняки и мергели, с - доломиты, у - уголь, ф - фосфатные включения, ш - шлаки, остеклованные обломки, s - сульфидная минерализация, w - рудные (железомарганцевые) корки, N - битуминозность.
Пунктиром показана граница Западно-Карской (ЗК) и Восточно-Карской (ВК) петрографических провинций грубообломочного материала.
Методика последующего анализа собранного материала была описана ранее (при работах в морях Дальнего Востока, Северной части Тихого океана и в Антарктике) [18, 21]. Предусматривается определение концентрации частиц (после взвешивания полученной отмывки с учетом объема промытого осадка), гранулометрического состава, окатанности, характера поверхности и петрографического состава. Для полевых определений подготавливалась эталонная коллекция, которая пополнялась по мере обнаружения новых горных пород. После раскалывания обломков для получения свежего скола они сравнивались с породами эталонной коллекции - анализировалось обычно 200-400 галек или гравийных частиц. Породы эталонных коллекций изучались более детально в шлифах, с определением химического состава, в некоторых случаях также абсолютного возраста и др. Для гравийного (и особенно очень распространенного мелкогравийного) материала основным методом исследований были шлифы большой площади. Примененная методика сочетает возможности массовых исследований с определением многих важных деталей. Она разработана для изучения грубообломочного материала на суше [29] и значительно изменена и дополнена для морских исследований [12, 16, 17, 20]. Это позволило по единой методике собрать каменный материал со дна разных морей северного и южного ледового пояса, пригодный для сопоставления [19, 23].
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Распределение и состав грубообломочного материала на дне Карского моря зависит от сочетания ряда особенностей, как это было ранее показано для ряда других морей [19]. Отметим наиболее характерные.
1. Одним из важнейших факторов является ле-довитость моря (ледовая экспозиция). Как было показано для дальневосточных морей [21], чем она больше, тем при прочих равных факторах обычно выше содержание грубообломочного материала в осадках. Ледовая экспозиция в Карском море больше, чем в детально изученных ранее Охотском и Беринговом морях, т.е. можно было ожидать очень высоких содержаний. Паковые льды (круглогодичные) встречаются лишь в северной части этого моря - к северу от бровки материкового склона. В этой части моря и в Центральной Арктике содержание каменных обломков снижается. Важное значение имеет также Великая Сибирская полынья на границе припайных и паковых льдов, где при отжимных ветрах идет интенсивное ледообразование не только осенью, но и в зимние месяцы. Припайные льды здесь не взламываются высокими приливами и
потому образуют широкий пояс, отделяющий береговую зону захвата берегового осадочного вещества (чаще всего песок-гравий-галька) от дрейфующих льдов. Летом вся южная часть моря (где проходили работы в рейсе) освобождается от льдов или возникают кратковременные нагоны льдов.
2. В Карском море максимальное для Арктики поступление речных вод, а также речных льдов во время весенних ледоходов. Речные льды выносят определенное количество грубообломочного материала из водосборов.
3. Современные наземные ледники выходят в море на северном острове Новой Земли и на архипелагах Северная Земля и Земля Франца Иосифа. Появление айсбергов в Карском море, хотя и не очень редкое явление, особенно в западной его части, но главный вид льдов здесь, безусловно, -однолетние морские льды, а у берегов Новой Земли и ЗФИ - также местные айсберги.
4. Выходы коренных пород на дне, которые чаще всего связаны с вершинами подводных возвышенностей, вероятны к северу от 78° с.ш., на Центральной Карской возвышенности, т.е. за пределами района наших работ.
5. Нужно иметь в виду также и особенности пет-рофонда водосборов р. Енисей и Обь, а также более мелких рек и геологические особенности строения островов. Наиболее примечательная особенность: распространение сибирских траппов, которые дренируются восточными притоками Енисея. В аллювии и конусе выноса Енисея можно ожидать появления толеитовых базальтов.
Среди осадочных пород маркерами могут быть широко распространенные в пределах водосборного бассейна моря угли и углистые сланцы, известняки, кремнистые породы. Целый ряд осадочных пород имеет повсеместное распространение. Это песчаники и алевролиты, аргиллиты и глинистые сланцы. Как отмечалось, маркерное значение в ряде случаев имеет также и возраст каменных обломков, определенный методами радиохронологии, микропалеонтологии и др.
Важным дополнением к изучению грубообломочного материала служит изучение более мелких фракций осадочного материала, принесенных льдами из тех же питающих провинций (пес-чано-алевритовых, а иногда и пелитовых) [17, 19, 21, 26, 27].
Главную часть огромного водосбора р. Обь занимают четвертичные отложения со смешанными комплексами пород.
6. Пологие желоба в северной части моря, обращенные к Северному полюсу, многие исследователи склонны связывать с долинами ледниковых потоков. При отступании ледник должен был бы оставлять гряды моренного материала постепенно смещающиеся к центру оледенения - месту
с наиболее продолжительным существованием ледника. По предположениям, в частности, [11], которые авторам представляются сомнительными, центр оледенения находился где-то в центральной части
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.