ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 6, с. 651-666
УДК 551.351.2:551.794(268.52 ; 282.251.2)
ИСТОРИЯ ГОЛОЦЕИОВОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ В ЮЖНОЙ ЧАСТИ КАРСКОГО МОРЯ
© 2004 г. М. А. Левитан, М. В. Буртман*, Л. Л. Демина*, В. В. Крупская,
Э. М. Седых, М. Ю. Чудецкий**
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ГСП-1, ул. Косыгина, 19; E-mail: levitan@geokhi.ru * Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117218 Москва, Нахимовский пр., 36; E-mail: murdma@sio.rssi.ru ** Институт проблем нефти и газа РАН 119991 Москва, ул. Губкина, 3; E-mail: chudetsky@mail.ru Поступила в редакцию 17.10.2003 г.
В статье детально описаны две колонки донных осадков, расположенные вдоль Енисейского профиля на юге Карского моря: BP00-23/7 и BP00-7/6. Приведены данные об их гранулометрическом составе, комплексах глинистых и тяжелых минералов, о распределении большой группы химических элементов. Для обеих колонок имеются радиоуглеродные датировки, полученные методом ускорительной масс-спектрометрии и свидетельствующие о голоценовом возрасте вмещающих отложений. Дополнительно использованы литературные материалы о физических свойствах и форамини-ферах. Выявлена фациальная принадлежность выделенных литостратиграфических подразделений. По различным индикаторам реконструирована история речных выносов Енисея в голоцене.
Речной сток в Северный Ледовитый океан оказывает сильное влияние на формирование морского льда, стратификацию водной толщи, термохалинную циркуляцию и другие связанные с климатом Арктики параметры. На Енисей приходится почти четверть ежегодного речного стока в этот океан [Aagaard, Carmack,1989], поэтому очевидно, что история стока Енисея чрезвычайно важна для понимания палеоклимата Арктики.
В течение длительного времени изучение геологической истории Карского моря в конце плей-стоцена-голоцене сдерживалось отсутствием серьезной геохронологической базы. Приходилось использовать литолого-стратиграфические [Ко-шелева, Яшин, 1999] или экостратиграфические [Левитан и др., 1994] построения. Лишь начиная с второй половины 90-х годов прошлого века появляются публикации на данную тему, основанные на радиоуглеродных датировках, полученных методом ускорительной масс-спектрометрии [Левитан и др., 2000; Haid et al., 1999; Polyak et al., 1997, 2000, 2002; Stein et al., 2002]. В этих публикациях, в частности, отмечено, что в начале голоцена на большей части Карского моря осадконакопление происходило с повышенной скоростью, обусловленной мощными речными выносами Оби и Енисея. Затем скорости седиментации заметно снизились.
Химическому и минеральному составу донных осадков Карского моря посвящено довольно много публикаций [Белов, Лапина, 1961; Гурвич и др., 1994; Gurevich, 1995; Schoster, Stein, 1999; Siegel
et al., 2001a, b; Levitan et al., 1996, 2002]. Однако пока нет ни одной работы, в которой рассматривалась бы эволюция химического и минерального состава донных осадков Карского моря, основанная на надежной геохронологической базе и связанная с историей седиментации в голоцене. В предлагаемой статье отмеченные проблемы освещаются впервые. Особое внимание уделено истории речных выносов Енисея, основанной на изучении литологических, минералогических, геохимических и - по литературным данным -микропалеонтологических индикаторов.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Авторами изучены донные осадки из двух колонок енисейского профиля, полученных в 2000 г. в ходе рейса НИС "Академик Борис Петров" по российско-германскому проекту SIRRO: BP00-23/7 (координаты 73°28.5' N, 79°51.3' E; глубина моря 33 м) и BP00-7/6 (координаты 74°39.5' N, 81°08.5 E; глубина моря 38 м). Помимо макроописаний и результатов исследования смер-слайдов [Stein, Levitan, 2001] были использованы данные по влажности и плотности натурального осадка, полученные весовым способом [Kodina et al., 2001]. Гранулометрический анализ комбинированным методом по В.П. Петелину [1967] выполнен в Аналитической лаборатории ИО РАН под руководством В. П. Казаковой. Для лучшего сопоставления с результатами соответствующих ис-
Таблица 1. Радиоуглеродный возраст образцов раковин двустворчатых моллюсков Portlandia
Лаб. номер Колонка Горизонт, см Вес, мг A13C 14C возраст, лет
AA44370 BP00-07/6 240 77 -2.76 4185 +/- 43
AA44371 BP00-07/6 645 108 -2.86 7482 +/- 50
AA44372 BP00-23/7 137 79 -4.04 8607 +/- 50
AA44373 BP00-23/7 290 36 -5.00 8891 +/- 62
следований наших немецких коллег в качестве границы между песчаными и алевритовыми фракциями принята величина 0.05 мм, а между алевритовыми и пелитовыми - 0.002 мм. Названия литологических типов осадков даны в соответствии с классификацией В.Т. Фролова [1995].
Радиоуглеродный анализ методом ускорительной масс-спектрометрии выполнен на ускорителе университета штата Аризона по гранту Полярного научно-исследовательского центра Берда. Исследованию подверглись раковины двустворчатых моллюсков Portlandia arctica. Результаты приведены в табл. 1. Для последующих расчетов полученные датировки скорректированы на возраст резервуара - 440 лет [Stein et al., 2002], а затем трансформированы в календарный возраст в соответствии с методикой [Stuiver et al., 1998]. Далее в тексте статьи все датировки даны в шкале календарного возраста (лет тому назад).
Для характеристики химического состава осадков в ГЕОХИ использованы данные инструментального нейтронно-активационного анализа, методика которого описана ранее [Колесов, 1994]. Кроме того, концентрации ряда элементов определены методами индукционно-связанной плазмы и атомной абсорбции [Седых и др., 2000]. Для дополнительной характеристики изученных осадков привлечены результаты полуколичественного определения численности бентических фораминифер [Ivanova, 2001], а также результаты анализов комплексов глинистых и тяжелых минералов, выполненные, соответственно, В.В. Крупской и М.В. Буртман. Глинистые минералы анализировались во фракции менее 0.001 мм, а тяжелые - в тяжелой подфракции (выделенной бромоформом с n = 2.89 г/см3) фракции 0.1-0.05 мм.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Колонка BP00-23/7
В Енисейском заливе в направлении с юга на север можно выделить следующие фациальные зоны современных осадков: наземную дельту, подводную дельту, проксимальную зону маргинального фильтра, депоцентр и дистальную зону маргинального фильтра (рис. 1). Рассматриваемая колонка расположена в дистальной зоне.
Литологический и гранулометрический состав.
В колонке выделены следующие литостратигра-фические горизонты (сверху вниз):
0-85 см - песчанисто-алевритовая глина с прослоем песчано-алевритовой глины в средней части горизонта; цвет осадка варьирует от оливково-серого и темного оливково-серого до черного. В горизонте 0-25 см встречены два обломка древесины размером 1-3 см, а на уровне 24 см - детрит двустворчатых моллюсков. Начиная с 25 см вниз по разрезу отмечаются черные пятна гидро-троилита, развита биотурбация малой и средней интенсивности. Под микроскопом видно, что осадки примерно на 50% состоят из глинистых минералов, на 25-30% из кварца и на 10-15% из полевых шпатов. В верхних 25 см до 5-7% осадка составляют обломки горных пород и тяжелые минералы, а ниже их концентрации не превышают 3-5%, присутствуют также диатомеи и растительные остатки (менее 5%). В горизонте численность бентических фораминифер оценивается как редкая (т.е. 2-5%).
Содержание песчаных фракций (рис. 2) в верхних 60 см колеблется от 13 до 20%, а ниже резко падает до 8%. Концентрация алеврита, напротив, возрастает к основанию горизонта от 27-30 до 34%. Содержание пелита стабильно - 52-57%. В верхних 25 см влажность резко падает от 52 до 40%, а ниже растет до 50%. Плотность осадков постепенно увеличивается вниз по разрезу от 1.20 до 1.40 г/см3.
Таким образом, по совокупности имеющихся данных рассматриваемый горизонт можно подразделить на два подгоризонта - 0-25 и 25-85 см.
85-335 см - алевритово-пелитовые илы оливково-серого цвета. Слои осадков черного цвета мощностью 2-4 см развиты в интервалах 144-159 и 183-192 см. Детрит двустворок встречен на уровнях 88, 120, 137 и 290 см. Характерны обильные пятна и примазки гидротроилита, умеренная или сильная биотурбация. По сравнению с вышележащим горизонтом заметно меньше концентрация кварца, а содержание глинистых минералов и растительных остатков существенно выше. От 90 до 230 см сохраняется редкая численность бентических фораминифер, а ниже по разрезу она возрастает до обычной (т.е. 5-10%).
V
ш
О
я
я
с
0 ВР00-26,
76°
ВР00-07
ВЫ-4401,
пяЯ
74°
72°
- р. Енисей
Рис. 1. Расположение геологических станций Енисейского профиля в Карском море. 1 - маргинальный фильтр: 1 - дистальная часть, 2 - депоцентр, 3 - проксимальная часть; 2 - дельта.
По гранулометрическому составу намечаются два подгоризонта: 85-175 и 175-335 см. В первом из них содержание песка падает вниз по разрезу от 8 до 1%, алеврита - от 36 до 28%, а концентрация пелита возрастает с 57 до 72%. Ниже содержание песка слабо варьирует от 0.7 до 2.1%, сум-
марная концентрация алевритовых фракций увеличивается вниз по разрезу от 30 до 38%, а пелита -уменьшается от 70-72 до 61%, причем это уменьшение становится более четко выраженным, начиная с 230 см, возможно, за счет возрастания остатков фораминифер. В верхнем подгоризонте
1
2
Обломки Клинопироксены/
У К Ч О а о ч
к »
к
я о а м со Я Е м
К о Я о
я >
м
Е
м
ВР00-23/7
Литологическая характеристика
горных пород
эпидот
Глануметрический состав (вес.%)
50
_I_
_юо
Глинистые минералы (отн.%)
0 50 100
01
я
§ 2Н
ю >>
ч
1-ч
Ек:
(отн.%) --«--■ Смектит/Иллит
Черные рудные
„ минералы
Клинопироксены Эпидот 1
--■#--- (отн.%) -п-(отн.%)—А-(отн.%)
о\ (л
Ш11 Ш2 Шз
й и и к
ч >
X
м тз
(О
о о
Рис. 2. Вещественный состав осадков колонки ВР00-23/7 и распределение в них некоторых минералов. 1-1У - литостратиграфические горизонты. Стрелками указаны радиоуглеродные датировки (см. табл. 1).
1 - алевритово-пелитовые илы; 2 - песчано-алевритовые глины; 3 - глинисто-песчаные алевриты и алевритовые пески; 4 - раковины двустворчатых молл
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.