ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 3, с. 425-431
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.89:56.024
ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ СУБАРКТИЧЕСКОЙ ПАЦИФИКИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 20 ТЫСЯЧ ЛЕТ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ ДИАТОМЕЙ
© 2015 г. М. А. Смирнова1, Г. Х. Казарина1, А. Г. Матуль1, Л. Макс2
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия e-mail: amatul@mail.ru 2Институт полярных и морских исследований им. А. Вегенера, Бремерхафен, Германия Поступила в редакцию 25.05.2014 г., после доработки 19.08.2014 г.
Проведены микропалеонтологические исследования двух колонок позднечетвертичных осадков, полученных по международному проекту КАЛЬМАР на континентальном склоне Восточной Камчатки и на севере хр. Ширшова в Беринговом море. Для последних 20 тыс. лет (т.л.) описаны региональные природные изменения в пределах основных палеоклиматических интервалов: конец последнего оледенения 20—15 тыс. лет назад (т.л.н.), потепление бёллинг-аллерёд 15—13.3 т.л.н., похолодание поздний дриас 13.3—11.9 т.л.н., ранний голоцен 11.9—5 т.л.н. Наиболее резкие, но по-разному проявившиеся в двух соседних районах СЗ Пацифики изменения произошли на переходе от последнего оледенения к голоцену. Потепление бёллинг-аллерёд привело к образованию высокопродуктивной краевой ледовой зоны на хр. Ширшова и открытоокеаническим условиям у Восточной Камчатки с преобладанием аляскинских водных масс. Похолодание в позднем дриасе на континентальном склоне Камчатки могло быть самым значительным за последние 20 т. л.; здесь господствовала неритическая обстановка, и существовал зимний ледовый покров. В начале голоцена проявились сезонно контрастные условия на поверхности океана, т.к. имеются признаки зимних льдов и проникновения южно-бореальных водных масс.
DOI: 10.7868/S0030157415030168
ВВЕДЕНИЕ
Исследование палеогеографии позднего кайнозоя в СЗ части Тихого океана и окраинных дальневосточных морях важно для выяснения механизма вероятной ритмичности и направленности региональных природных изменений на контакте суши и океана. Один из надежных и широко применяемых палеогеографических методов — морская микропалеонтология, в нашем случае, диатомовый анализ. Обилие и высокое видовое разнообразие ди-атомей в аркто-бореальных водах, их хорошая сохранность в осадках позволяют судить о процессах развития морских экосистем, морского седименто-генеза, свойствах поверхностных водных масс, масштабах речного стока, положении границы сезонных льдов, т.е. дают возможность в деталях восстановить палеогеографические изменения при изучении разрезов донных осадков.
Хорошо известны многочисленные и ставшие уже классическими работы по микропалеонтологии субарктической Пацифики и соседних арктических бассейнов отечественных [1, 2, 5, 6] и зарубежных исследователей-диатомологов [8, 9, 16, 26]. Сделаны обобщения по количественному распределению диатомей в поверхностном слое осадков, выделены биогеографические группы диатомей, определены районы распространения характерных
комплексов, что позволяет использовать актуали-стический подход при микропалеонтологических исследованиях [2, 15, 17, 21, 23]. Опубликованы многочисленные работы по стратиграфии неогеновых [1, 7, 27] и более молодых четвертичных отложений [6]. Современный этап в изучении па-леоклиматических, палеоокеанологических и палеогеографических изменений в субарктической области Тихого океана связан с получением фактических данных, зафиксированных в осадках и восстановленных на основании микропалеонтологических исследований с высокой степенью разрешения на шкале первых тысячелетий и нескольких столетий. В результате работ, проведенных в данном регионе за последние 20 лет, получены новые материалы по микропалеонтологии диатомей из самых молодых, хорошо датированных позднечетвертичных отложений, положенные в основу детальных палеоокеанологических построений [10, 14, 17, 18]. Наша статья представляет новые сведения о различиях палеоокеаноло-гии во время перехода от последнего оледенения к голоцену на континентальной окраине СЗ Пацифики возле Камчатки и в ЮЗ части Берингова моря по данным изучения диатомей.
60°
50° с.ш.
160° 170° в.д. 180° з.д. 170°
Рис. 1. Район исследования. Показаны изобаты 500 и 2000 м и основные водные потоки на поверхности (черные стрелки) [28]. 1 — субарктическая Пацифи-ка, 2 — Аляскинское течение, 3 — Северо-Западный круговорот, 4 — Берингово море, 5 — хр. Ширшова, 6 — п-ов Камчатка, 7 и 8 — колонки 80201-2-12КЬ и 80201-2-101КЦ соответственно (местоположение обозначено пустыми квадратами). Пунктирная линия — среднемноголетняя максимальная граница зимних льдов [19]. Бланк карты построен в компьютерной программе РапМар <http://www.pangaea.de> по данным батиметрического атласа GEBC0 <Ы1р:// www.gebco.net>.
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ
Мы изучали колонки донных осадков, расположенные на континентальном склоне в северо-западной части субарктической Пацифики (рис. 1), которая характеризуется ярко выраженной сезонной изменчивостью температуры поверхностных вод и площади распространения морских льдов [28]. Наблюдаются перепады температуры поверхностной воды в среднем от 0—2°С зимой до 8—10°С летом. Зимой поверхностные воды сильно охлаждаются воздухом, поступающим с континента из-за контраста атмосферного давления между Сибирским максимумом и Алеутским минимумом. В дальневосточных морях зимнее льдообразование сопровождается формированием рассолов. При охлаждении и появлении рассолов происходит сильное перемешивание подповерхностных вод, и к поверхности поступают биогенные элементы. Весенне-летний прогрев и поверхностное распреснение из-за атмосферных осадков, речного стока и таяния льда приводит к резкой устойчивой стратификации в верхней части водного столба. В верхнем перемешанном слое 0—50 м над термо- и галоклином максимумы биогенной продуктивности наблюдаются весной за счет цветения диатомовых водорослей и в конце лета за счет цветения кокколитофорид.
В целом район исследования находится под влиянием субарктических водных масс северной части Тихого океана. Но местные поверхностные водные массы существенно отличаются. В Беринговом море в районе хр. Ширшова (колонка 80201-2-101КЬ) развиты бассейновые воды беринговоморского циклонического круговорота, образованные при взаимодействии трансформированных тихоокеанских и шельфовых вод. Континентальный склон Восточной Камчатки (колонка 80201-2-12КЦ находится под влиянием беринговоморских вод и водных масс открытого океана, приносимых Аляскинским течением и Северо-Западным циклоническим круговоротом. Распространение зимнего ледового покрова в обоих районах ограничено прибрежной полосой [19].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Диатомеи были изучены в двух длинных колонках, полученных в субарктической части Тихого океана в рамках международного проекта КАЛЬМАР [12]. Колонка 80201-2-101КЬ длиной 18.3 м взята в Беринговом море на северной части хребта Ширшова с глубины 630 м, колонка 80201-2-12КЬ длиной 9.05 м — на континентальном склоне Восточной Камчатки с глубины 2170 м (рис. 1). Осадки в обеих колонках представлены преимущественно зеленовато-оливково-серым песчанисто-алеврито-во-пелитовым илом с редкими прослоями диатомовых илов и песка [4, 12]. Согласно возрастной модели, разработанной немецкими коллегами по радиоуглеродным АМС-датировкам абсолютного возраста, колонка 80201-2-12-КЬ охватывает интервал 5—20 тысяч календарных лет назад (т.л.н.), а изученный нами отрезок (верхние 191 см) колонки 80201-2-101КЬ - интервал 13-25 т.л.н. [18]. Таким образом, оба разреза содержат микропалеонтологические данные, характеризующие переход от последнего оледенения к голоцену, а также в одной колонке — ранний голоцен. Более молодые отложения в обеих колонках отсутствуют, возможно, по техническим особенностям пробоотбора. В колонке 80201-2-12-КЬ изучено 90 проб осадков со средним временным шагом около 160 лет, а в колонке 80201-2-101КЬ — 30 проб со средним временным шагом около 300 лет, что соответствует современным мировым требованиям по детальности палео-океанологических исследований.
Лабораторная обработка осадков была выполнена по методике, принятой в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН, в соответствии с которой 1 г осадка заливался небольшим количеством раствора триполифосфата натрия, а затем проваривался в перекиси водорода для дезинтеграции и освобождения от возможных органических примесей. Далее проводилось "отмучивание" осадка многократно повторяющимися сливами для удаления тонкозернистого материала и про-
дуктов химических реакций. Микропалеонтологические препараты высокого качества приготавливались по следующей методике: в чашку Петри помещалось покровное стекло, заливалось определенным объемом дистиллированной воды, к которому добавлялось отобранное автоматической пипеткой фиксированное количество взмученной взвеси. Постепенное осаждение осадка позволило микрофоссилиям равномерно распределиться по покровному стеклу. Высушенные препараты заключались в смолу NAPHRAX с показателем преломления 1.74. Препарат изучался под микроскопом проходящего света "Leica" при увеличении более 1500 раз. Подсчитывалось не менее 300 створок определенных до вида или рода диатомей.
Всего в образцах обеих колонок идентифицировано около 50 таксонов диатомовых водорослей. Определены общее число створок диатомей в 1 г сухого осадка, видовое разнообразие и относительные концентрации видов. В настоящей работе для выявления палеоокеанологических изменений первостепенное внимание обращалось на соотношение характерных видов диатомей, имеющих контрастные характеристики среды своего обитания, чтобы выявить экоструктурные изменения и связать их с крупными перестройками региональной палеосреды.
Предыдущими исследованиями в Северной Пацифике и ее окраинных морях выявлены особенности современного (субфоссильного) распространения видов диатомей в поверхностном слое донных осадков и установлена их вероятная связь с экологическими и биогеографическими параметрами [2, 3, 21, 24]. В качестве актуалисти-ческой основы интерпретации микропалеонтологических данных мы использовали сведения по 10 таксонам (рис. 2), кот
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.