СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2007, том 15, № 6, с. 110-126
УДК 551.461.8:551.796(265.3)
ИЗМЕНЕНИЯ ПАЛЕОСРЕДЫ СЕВЕРНОГО ШЕЛЬФА ОХОТСКОГО МОРЯ В ГОЛОЦЕНЕ
© 2007 г. С. А. Горбаренко*, И. Б. Цой*, А. С. Астахов*, А. В. Артемова*,
И. Г. Гвоздева**, В. К. Аннин*
*Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток **Далъневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток Поступила в редакцию 10.08.2005 г., получена после доработки 22.08.2006 г.
По результатам комплексного микропалеонтологического (споры и пыльца, диатомеи и бентосные фораминиферы), литологического и изотопно-геохимического анализа осадков северного шельфа Охотского моря (колонка с глубины 140 метров) восстановлены изменения условий среды этой части бассейна и климата прилегающей суши за последние 12.7 тысяч календарных лет. Возрастная шкала осадков колонки построена по данным радиоуглеродного датирования бентосных форами-нифер методом ускорительной масс-спектрометрии. Первое незначительное потепление северной части моря и прилегающей суши после оледенения наблюдалось не в начале голоцена, а позже, с середины бореала (с 9.6 тыс. лет назад). Наиболее интенсивное потепление региона произошло с середины атлантической эпохи и достигло климатического оптимума во второй половине суббореала (с 6 до 2.5 тыс. лет назад). В начале субатлантической эпохи ^Д) (2.5 тыс. лет назад) отмечено похолодание прилегающей суши и вод северного шельфа.
На основании сопоставления результатов, полученных по колонке 89211 с датированными изменениями среды и климата центральной и южной частей Охотского моря, выявленными ранее (Горбаренко и др. 2003; Gorbarenko et а1., 2004), сделан высокоразрешающий анализ изменений климата региона и среды различных частей Охотского моря во времени за период дегляциации и голоцена.
Ключевые слова. Северный шельф Охотского моря, голоцен, палеосреда, климат, седиментация, диатомеи, пыльца, бентосные фораминиферы, датирование.
ВВЕДЕНИЕ
Среда Охотского моря окраинного дальневосточного бассейна, с одной стороны, испытывает сильное влияние климата прилегающего Азиатского континента, с другой стороны, зависит от условий Тихого океана и водообмена с ним. Это определяет высокую чувствительность природной системы Охотского моря к региональным и глобальным колебаниям климата. Первые сведения о четвертичной стратиграфии и палеогеографии Охотского моря были получены по результатам изучения спор и пыльцы, бентосных форами-нифер и диатомовых водорослей (Коренева, 1957; Жузе и Коренева, 1959; Саидова, 1959; Жузе, 1962). По результатам палеонтологических и ли-тологических исследований в осадках различных частей моря были выделены и описаны стратиграфические горизонты, соответствующие основным четвертичным палеоклиматическим интервалам - межледниковьям и оледенениям. Однако эти работы и дальнейшие исследования (Астахов и др., 1988; Горбаренко и др. 1988) проводились по колонкам, осадки которых не имели точной хронологической привязки.
В последнее десятилетие появились работы по позднечетвертичной стратиграфии и палеоокеа-нографии центральной и южной частей бассейна, опирающиеся на литологические, микропалеонтологические, изотопно-кислородные и радиоуглеродные данные (Горбаренко, 1991; Morley et al., 1991; Горбаренко и др., 1998; Keigwin, 1998; Басов и др., 2000; Горбаренко и др., 2000; Бараш и др., 2001, и др.). Недавно были получены новые результаты по стратиграфии осадков углубленного шельфа северной части Охотского моря и палеоокеанологии этой части моря по данным микропалеонтологических и литостратиграфиче-ских исследований колонки с глубины 482 метра (Матуль и др., 2003). Однако палеоокеанография северной части моря, включая его северный шельф, остаются крайне слабо изученными.
В результате исследования большого количества колонок A.C. Астахов подробно описал ли-тологическое строение ледниковых и послеледниковых осадков северного шельфа (Астахов, 1986; 1991), однако проведенное им при этом стратиграфическое деление отложений было достаточно условным.
Известно, что поверхностные воды современной Северной Пацифики имеют более низкую соленость по сравнению с северной частью Атлантического океана и из-за сильного вертикального градиента плотности вод в Субарктике Тихого океана не происходит формирование глубинной водной массы (Warren, 1983). Поскольку Охотское море является важным источником образования промежуточных вод северной части Тихого океана (Talley, 1991), изучение развития среды этого моря и особенно его северного шельфа -основного источника формирования промежуточных вод - представляет особый интерес.
Северный шельф Охотского моря является уникальным седиментационным бассейном, где в современных условиях накапливаются биогенные слабокремнистые илы с относительно невысоким содержанием аморфного кремнезема (Современное осадкообразование..., 1997), поскольку здесь существуют высокие скорости накопления не только биогенного, но и терригенного вещества. Эти особенности объясняются сочетанием здесь благоприятных гидродинамических условий и высокой продуктивностью водной толщи. Первое определяется интенсивными приливными явлениями в прибрежных зонах, что способствует выносу тонкодисперсного биогенного и терригенного материала, и существованием обширной застойной зоны на внешнем шельфе, где он может накапливаться. Второе определяется поставкой нутриентов с глубинными водами в зонах апвел-линга в районе банки Кашеварова и на отдельных участках прибрежного шельфа. Несмотря на уникальность этого района, хорошо датированные данные, которые бы эффективно документировали природу изменений палеосреды в голоцене, крайне скудны. В настоящей статье приводятся первые результаты высокоразрешающей реконструкции изменений палеосреды северного шельфа Охотского моря в голоцене на основе комплекса детальных микропалеонтологических (диато-меи, споро-пыльца и бентосные фораминиферы) и литофизических исследований. Время событий определено посредством радиоуглеродного датирования.
КРАТКАЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОХОТСКОГО МОРЯ
Температура поверхностных вод на северном шельфе изменяется от минусовых значений зимой и до 10-12°С в летний сезон; соленость вод на поверхности варьирует от 33.2%о зимой до 32%о и менее летом. В Охотском море в результате интенсивного охлаждения и конвекции верхнего слоя воды в зимний период и неполного их прогрева летом, на глубинах 50-150 м образуется холодный слой воды с отрицательными круглогодичными температурами на большей части моря
и соленостью от 32.8%о до 33.3%о (дихотермаль-ный слой) (Морошкин, 1966; Kitani, 1973). На северном шельфе холодный промежуточный слой доходит до дна. Температура придонных вод на северном шельфе в районе отбора колонки составляет около -1°С и соленость около 33%о (Gla-dyshev et al., 2000).
Сильный северо-восточный ветер и низкие температуры воздуха над северо-западной частью Охотского моря в зимний сезон вызывают образование полыньи на северном шельфе и интенсивное формирование морского льда (Alfutis, Martin, 1987). При образовании льда и инжекции соли в воду на северном шельфе происходит утяжеление поверхностных вод, сползание их по шельфу и образование охотоморских промежуточных вод в диапазоне глубин от 100-150 м до 400-700 м (Wong et al., 1998; Gladyshev et al., 2000). В настоящее время имеется два источника образования промежуточных вод Охотского моря: образованные на северном шельфе во время формирования морского льда холодные и опресненные плотные шельфовые воды и теплые соленые воды течения Соя, проникающие из Японского моря (Itoh et al., 2003). В Курильской котловине водные массы этих двух источников смешиваются с приходящими из северной Пацифики западными субарктическими водами в пропорции 1 : 0.1 : 1 соответственно и образуют промежуточные воды Охотского моря с температурой +1.3°С и соленостью 33.3-34.2%0 (Kitani, 1973; Itoh et al., 2003). Ниже охотоморских промежуточных вод располагаются глубинные тихоокеанские водные массы, температура которых падает с глубиной от 2.5°С до 1.8°С, а соленость составляет 33.4-34.7%о (Леонов, 1960).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материал был получен в 34 рейсе НИС "Морской геофизик" в 1989 г. на северном шельфе Охотского моря. В осевой части Северо-Охот-ского прогиба с глубинами 130-150 м был выполнен профиль субширотного простирания с отбором колонок донных осадков гидростатической трубкой ГСП-2 (Астахов, 1991). Был вскрыт поверхностный слой голоценовых кремнистых отложений, накапливающихся с большой скоростью и имеющих в Охотском море возраст 6.5-6.8 тыс. лет (Горбаренко и др., 2000). При первичном и лабораторных исследованиях в колонках были проанализированы магнитная восприимчивость, физико-механические свойства (плотность, влажность), вещественный и гранулометрический состав. Более детально нами была изучена колонка 89211 (координаты: 58°35.01'; 145°28.21'; глубина 140 м), отобранная на южном крыле Буянской антиклинальной структуры (рис. 1) и имеющая полный разрез голоцена и позднеледниковья. Колон-
135° 140° 145° 150° 155° 160° 165°
Рис. 1. Расположение колонок 89211, 936 и 934 Охотском море.
ка 89211 была выбрана для изучения из-за обилия микрофоссилий (диатомей, бентических форами-нифер, пыльцы и спор) и относительно высокой скорости седиментации. Образцы отбирались с интервалом в 5 см.
Согласно визуальному описанию и просмотра микроскопических препаратов литологическое строение осадков колонки 89211 представляет: 07 см - пелит алевритовый диатомовый, слабокремнистый, зеленовато-серый; 8-70 см - пелит диатомовый, слабокремнистый, светло-оливковый слабоуплотненный (в инт. 30-55 см до уплотненного); 71-117 см - пелит алевритовый слабокремнистый, зеленовато-серый с фораминифера-ми (особенно в инт. 71-72 см и 100 см), обломками ракуши (72-80 см) и с прослоями разжиженного осадка (уровни 72 см и 78 см); 118-157 см - пелит алевритовый с примесью диатомей, гальки и гравия; 157-188 см - песок заиленный, насыщенный галькой и гравием, неяснослоистый; 188-194 см -песок алевритовый плохосортированный зеленовато-сер
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.