ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 5, с. 387-407
УДК 551
ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ НА ПОДВОДНОМ ХРЕБТЕ ШИРШОВА (БЕРИНГОВО МОРЕ) ОТ ПРЕДПОСЛЕДНЕГО ОЛЕДЕНЕНИЯ
ДО ГОЛОЦЕНА
© 2015 г. Т. Н. Алексеева1, И. О. Мурдмаа1, Е. В. Иванова1, Е. А. Овсепян1, Т. Г. Кузьмина2, Э. А. Сейткалиева1 3
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский проспект, 36; E-mail: tania@blackout.ru 2Институт геохимии и аналитической химии РАН 119334 Москва, ул. Косыгина, 19 3Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, 1 Поступила в редакцию 07.10.2013 г.
Изучен литологический состав осадков колонки £0201-2-85КЪ (57°30.30' с.ш., 170°24.79' в.д., глубина 968 м) с хребта Ширшова в западной части Берингова моря длиной 18 м, вскрывшей разрез от предпоследнего оледенения до голоцена. Колонка представлена преимущественно терригенными отложениями с несколькими прослоями диатомовых илов. Диатомовые илы накапливались, главным образом, в относительно теплые эпохи (во время последнего межледниковья и в голоцене), в условиях повышенной биопродуктивности поверхностных вод. На осадконакопление во время предпоследнего оледенения сильное, резко изменчивое влияние оказывали придонные течения. Ледовый разнос обломочного материала усиливался в холодные изотопно-кислородные стадии (ИКС 6, 4, 2). Скорость осадконакопления увеличивалась во время оледенений, вероятно, в связи с гляциоэвстатическим понижением уровня Мирового океана, приведшим к осушению Берингово-морского шельфа, и поступлением осадочного материала крупных рек непосредственно в глубоководную котловину.
БОТ: 10.7868/$0024497Х1505002Х
Целью данного исследования было изучение истории осадконакопления в специфической фа-циальной обстановке изолированного подводного хребта на фоне палеоокеанологических и па-леоклиматических изменений, происходивших в Беринговом море в ходе двух последних леднико-во-межледниковых циклов и соответствующих гляциоэвстатических колебаний уровня Мирового океана. Решались проблемы отражения в лито-логическом составе осадков вариаций таких факторов, как поступление тонкодисперсной терри-генной взвеси, биологическая продуктивность поверхностных вод, ледовый разнос крупных фракций, интенсивность придонных течений.
В результате исследования состава осадков 18-метровой колонки SO201-2-85KL (57°30.30' с.ш., 170°24.79' в.д., глубина 968 м), поднятой с западного склона хребта Ширшова (рис. 1) в рейсе 201-2 НИС "Sonne" ( 2009 г.) в рамках российско-германского проекта КАЛЬМАР, установлены особенности осадконакопления на этом подводном поднятии в течение последних 180—185 тыс. лет.
Берингово море отгорожено от открытого океана вулканически активной Алеутской островной
дугой и Командорскими островами, а на севере соединено мелководным Беринговым проливом с Чукотским морем. Северная часть бассейна представляет собой плоский слабонаклонный шельф, отделенный от глубоководной котловины континентальным склоном. Глубоководная котловина с максимальной глубиной 3782 м разделена подводным хребтом Ширшова на Командорскую и Алеутскую котловины. Хребет Ширшова протягивается на юг от Олюторского мыса. Его длина составляет 700 км, ширина 200 км на севере и 20 км на юге; минимальная глубина над гребнем 233 м. Хребет возвышается над глубоководной котловиной Берингова моря на 3000 м.
Колонка S0201-2-85KL поднята из небольшой ложбины верхней части западного склона хребта. По сейсмоакустическим данным, это впадина, почти целиком заполненная рыхлыми осадками [S0201-KALMAR ..., 2009]. На основании изучения гранулометрического состава осадков, их вещественного состава в "мазках" (smear slides) и анализа глинистых минералов реконструировано развитие процессов осадконакопления на подводном хребте Ширшова в возрастном диапазоне от предпоследнего оледенения Северного полу-
Северная
Америка
с.ш.
64°
62° 60° 58°
- 56°
- 54°
52°
- 50°
в.д. 168°
172°
176°
180°
176°
172°
168°
164° 160° з.д.
Рис. 1. Циркуляция поверхностных вод Берингова моря, по [Stabeno et al., 1999], и положение станции S0201-2-85KL на хребте Ширшова.
Пунктирной линией показана граница морских льдов в январе—марте 2008 г. [Zhang et al., 2010].
шария (изотопно-кислородной стадии ИКС 6) до голоцена (ИКС 1).
В работе использованы: первичное описание колонки на борту судна [S0201-KALMAR ..., 2009], частично опубликованные данные о распределении фораминифер [Овсепян и др., 2013] и диатомовых [Cherepanova et al., 2011], а также возрастная модель германских и российских коллег [Max et al., 2012; Riethdorf et al., 2013]. Кроме того, приведены данные о содержании в осадках биогенных СаСО3, Сорг и опала-А из [Riethdorf et al., 2013].
Гидрологический режим Берингова моря определяется субарктическими климатическими условиями, характером водообмена с Чукотским морем и Тихим океаном, рельефом дна, материковым стоком и сезонным распреснением поверхностных вод при таянии льдов. Согласно спутниковым данным [Zhang et al., 2010], в настоящее время сезонные морские льды покрывают преимущественно северную и восточную шель-фовые части бассейна. Поверхностная циркуля-
ция вод Берингова моря является частью субарктического циклонического круговорота Тихого океана (см. рис. 1). Воды сильного Аляскинского течения поступают в море через проливы цепи Алеутских островов. Преобразуясь, они переносятся локальным течением вдоль континентального склона ^аЪепо е! а1., 1999] в западном направлении.
Терригенный материал поступает в Берингово море, главным образом, со стоком больших рек — Анадыря, Юкона и Кускоквима, дренирующих две трети общей площади водосборного бассейна моря [Лисицын, 1966]. Второстепенное значение имеет твердый сток малых рек, а также абразия берегов. К месту отбора изученной колонки на хребте Ширшова терригенный материал попадает в составе взвеси, переносимой западной ветвью циклонического круговорота поверхностных вод (см. рис. 1) и в результате ледового разноса [Ьш^уп, 2002].
Берингово море характеризуется высокой биологической продуктивностью. Значения первич-
Классификации гранулометрических фракций
1 2
Крупный песок (1000-500 цш) (2000 цш-63 цш) Песок
Средний песок (500-250 цш)
Мелкий песок (250-100 цш )
Крупный алеврит (100-50 цш )
Мелкий алеврит (50-10 цш ) (63-10 цш ) Крупный силт
Крупный пелит (10-5 цш) (10-2 цш ) Мелкий силт
Средний пелит (5-1 цш)
Мелкий пелит Меньше (1 цш) Меньше (2 цш) Глина
Примечание. 1 — по [Безруков, Лисицын, 1960], 2 — по [Blat et al., 1980].
ной продукции вдоль континентального склона достигают 250—500 гС/см2год, а над глубоководной котловиной, включая хребет Ширшова, составляют 50-100 гС/см2год [Springer et al., 1996]. Благодаря высокой продуктивности диатомового фитопланктона дно глубоководной котловины Берингова моря вокруг хребта Ширшова покрыто современными диатомовыми илами [Лисицын, 1966].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для литологического исследования использованы пробы осадков, отобранные ранее для фора-миниферового анализа через 5 см по всей длине колонки S0201-2-85KL. Во всех пробах методом ситового анализа определено весовое содержание крупных фракций >63 цш. В характерных точках кривой распределения крупных фракций (в среднем через 20 см) определен полный гранулометрический состав осадков и изучен их качественный вещественный состав в "мазках" под поляризационным микроскопом (всего 81 проба). В глинистой фракции (<2 цш), выделенной из 13 проб, изучен состав глинистых минералов.
При изучении гранулометрического состава осадков мы применяли классификацию граничных размеров фракций, принятую в зарубежной литологической литературе [Blat et al., 1980] и отличающуюся от традиционной отечественной (таблица). Это было вызвано необходимостью согласования терминологии и результатов анализов с германскими партнерами по проекту "КАЛЬМАР", а также тем, что основные гранулометрические данные были получены при помощи германского седиментографа и набора сит. К тому же следует отметить, что отнесение в зарубежной классификации к фракции песка основной части крупного алеврита (фракции 0.063—0.1 мм) в большей степени соответствует гидравлическим свойствам зернистых материа-
лов, согласно нашей классификации к пескам относится фракция >0.1 мм.
Фракцию силта мы разделили на крупный и мелкий силт по принятой в отечественных классификациях границе пелита и мелкого алеврита 10 цш (см. таблицу). Гидравлические свойства крупного силта (10—63 цш), поддающегося сортировке (sortable silt [McCave et al., 1995]), позволяют использовать его в качестве индикатора скорости придонных течений [McCave, Hall, 2006; McCave, 2008].
В Аналитической лаборатории Института океанологии им. П.П. Ширшова была проведена подготовка проб для анализа на седиментографе. Образец влажного осадка 20—30 г взвешивался и размачивался в дистиллированной воде в течение суток. Параллельно в пробе 2—3 г определялась влажность, используемая при расчете количества сухого вещества. Изготовленная из каждой пробы суспензия пропускалась через сито с ячеей 63 цш. Термическая обработка и диспергаторы при этом не использовались. Фракция >63 цш рассеивалась на подфракции 150-63, 200-150, 250-200, 315— 250, 400—315 и >400 цш. Фракция <63 цш концентрировалась путем отстаивания суспензии.
Гранулометрический анализ фракции <63 цш выполнялся в российско-германской Лаборатории полярных и морских исследований им. О.Ю. Шмидта Арктического и антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург) на седиментографе SediGraph 5100. Определялся эквивалентный сферический диаметр частиц в диапазоне 63—0.316 цш при температуре 32.4°С, который автоматически переводится в массу частиц с помощью рентгеновской адсорбции. Из практически непрерывного набора полученных масс частиц разного диаметра мы получили весовые проценты содержания фракций силта и глины. Во фракции силта (63—2 цш) выделены крупный (63—10 цш) и мелкий силт (10—2 цш). Глинистая фракция (<2 цш) разделе-
на на крупную (2—1 цш) и мелкую (<1 цш) под-фракции.
Для выявления характера взаимосвязи между грануло
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.