ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 1, с. 103-112
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.89:56.024
ПОЗДНЕЧЕТВЕРТИЧНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА РАДИОЛЯРИЙ Cycladophora davisiana КАК ОТРАЖЕНИЕ ВЕРОЯТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ВОДЫ СЕВЕРНОЙ ПАЦИФИКИ ВО ВРЕМЯ ПОСЛЕДНЕГО ЛЕДНИКОВОГО МАКСИМУМА
© 2015 г. А. Г. Матуль1, А. Абельман2, Р. Герзонде2, Д. Нюрнберг3, Р. Тидеман2, С. Б. Кругликова1
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия e-mail: amatul@mail.ru 2Институт полярных и морских исследований им. А. Вегенера, Бремерхафен, Германия 3Институт морских исследований им. Лейбница, Киль, Германия Поступила в редакцию 06.06.2013 г., после доработки 02.10.2013 г.
Сопоставление микропалентологических данных по распределению вида радиолярий Cycladophora davisiana в пробах поверхностного слоя осадков и колонках позднечетвертичных отложений из субарктической Пацифики и дальневосточных окраинных морей позволило сделать возможные выводы по условиям и распространению промежуточной водной массы во время максимальной стадии последнего оледенения. Использованы современные сведения по C. davisiana, который служит микропалеонтологическим индикатором холодной, хорошо обеспеченной кислородом верхней части промежуточной водной массы, которая формируется сейчас только в Охотском море. Нахождение высоких концентраций C. davisiana в осадках максимума последнего оледенения может указывать на вероятное образование и распространение вентилированной промежуточной воды на большей части субарктической палео-Пацифики: в Беринговом и Охотском морях, в пределах СЗ круговорота, в Аляскинском заливе.
Б01: 10.7868/8003015741501013Х
ВВЕДЕНИЕ
В северном полушарии активная термогалин-ная вентиляция (обогащение кислородом) промежуточной и глубинной воды происходит в Норвежско-Гренландском бассейне при охлаждении соленой североатлантической воды [54]. Основные следствия этого процесса — регулирование глобального и регионального теплового баланса и сток атмосферного углекислого газа в океан [15]. Во время максимума последнего оледенения (МПО) около 21 тыс. л. н. вентиляция в Северной Атлантике не прекращалась, но ограничивалась промежуточными глубинами; ее основной район смещался из Норвежско-Гренландского бассейна в Лабрадорское море и северо-западную окраину открытой Атлантики [48]. В субарктической Пацифике сейчас нет глубокой конвекции и, соответственно, вентиляции с поверхности океана [65]. Только в окраинном Охотском море наблюдается вентиляция на промежуточных глубинах 200—1000 м при перемешивании плотной, холодной, насыщенной кислородом шельфовой воды с промежуточной водой тихоокеанского происхождения; затем вентилированные промежуточные водные массы распространяются в северную часть Тихого океана [55].
В МПО термогалинная вентиляция могла происходить на всей СЗ Пацифике к северу от субполярного фронта, включая окраинные Охотское и Берингово моря [26], поэтому субарктическая область Тихого океана должна была становиться важным районом трансформации водных масс, вовлеченных в глобальный термогалинный конвейер. Данные по современному и четвертичному формированию вентилированной воды приходят большей частью из изотопных и геохимических исследований [25]. Наша статья обсуждает проблему вентиляции в ледниковое время, используя сведения по распределению в четвертичных осадках вида радиолярий СуЫайоркога йау1$1апа, который может рассматриваться в качестве индикатора богатой кислородом верхней части современной промежуточной водной массы Охотского моря (ОПВМ) [9].
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ
Северная Пацифика к северу от 40° с.ш. (рис. 1а) имеет четко выраженную субарктическую вертикальную структуру (рис. 1б) с основным галокли-ном в верхних 200 м водного столба [60], который поддерживается преобладанием осадков над ис-
(а)
120° в.д. 150° в.д. 180° 150° з.д. 120° з.д.
(б)
Температура, °С Соленость, psu Растворенный O2, мл/л
Рис. 1. Водная циркуляция на поверхности Северной Пацифики (a) по [1, 60] и среднегодовая вертикальная структура воды (б) по [16]. Ромб — открытая субарктическая Пацифика, пустой кружок — Берингово море, залитый кружок — Охотское море; на рис. 1а эти значки показывают стандартные точки из World Ocean Atlas 2001 [16]. На рис. 1б ДС означает дихотермальный слой, МС — мезотермальный слой для Берингова моря и открытой субарктической Пацифики, ОГ — основной галоклин, серая линия — верхнюю часть ОПВМ. Бланк карты построен в компьютерной программе PanMap (http://www.pangaea.de) по данным батиметрического атласа GEBCO (http://www.gebco.net). Графики построены в компьютерной программе PanPlot (http://www.pangaea.de).
парением [65]. Внутри галоклина образуется слой подповерхностного температурного минимума или дихотермальный слой с температурой от 2—2.5°С в открытом океане до —2°С в Охотском море как "остаток" зимнего охлаждения с поверхности. Основной галоклин создает резкий пикноклин, препятствующий свободной вертикальной конвекции. Прямая вентиляция на глубину более 200 м отмечается только в Охотском море, а непрямая вентиляция в виде вертикальной диффузии — в северо-западном круговороте и в Аляскинском заливе [56]. Слабовентилированная промежуточная вода (мезотермальная — с максимумом температуры по отношению к вышележащему дихотермальному слою и нижележащей глубинной воде) открытой Северной Пацифики (ТПВМ) на глубинах 300—800 м имеет температуру 3—4°С, соленость 33.5—33.9 р8и и концентрацию растворенного кислорода 1—3 мл/л [16, 56, 61]. В Беринговом море вертикальная структура похожа на северотихоокеанскую, но дихотермальный и ме-зотермальный горизонты более холодные [60]. В Охотском море нет мезотермального слоя, а подповерхностная и промежуточная вода гораздо холоднее и богаче кислородом: от —2 до 1°С и 57 мл/л 02 в дихотермальном слое, 1—2°С и 1.5— 5 мл/л 02 в промежуточном слое [58, 59].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Палеоокеанологический индикатор в нашем исследовании — вид радиолярий Сус1айоркога йау1з1апа (ЕИгепЪе^). В [9] на основе составления карт распределения и факторного анализа выявлена тесная связь высоких концентраций С. йау1-згапа в планктоне и современных осадках Охотского моря с условиями холодной, хорошо вентилированной ОПВМ. Для видового определения использовано морфологическое описание современных и плейстоценовых экземпляров Сус1а-(10^ркога йау1з1апа (ЕИгепЪе^) йау1з1апа (Ре1ги8И-еУ8кауа) из [10].
Данные по современному распределению С. йау1з1апа в Мировом океане собраны в [14], а детальные сведения для СЗ Пацифики и окраинных морей приведены в [9, 30, 35, 50, 64]. Кроме того, привлечены собственные количественные подсчеты С. йау1з1апа в пробах поверхностного слоя осадков, полученных в Беринговом море и открытой Северной Пацифике по проекту ИНОПЕКС (ШОРЕХ), а также результаты пересчета радиолярий, сделанные А. Абельман в препаратах, ранее исследованных в [50]. Данные по С. йау1з1апа в отложениях МПО взяты из 57 колонок донных осадков (таблица, где приведены ссылки на источники данных): 11 из Охотского моря, 14 из Берингова моря, 32 из открытой Северной Пацифики к северу от 35°—37° с.ш. Численные значения относительной концентрации
(%) С. йау1з1апа получены из файлов первичных данных по колонкам ЕУ и S0 (таблица), а также считаны с графиков распределения по колонкам из публикаций, перечисленных в таблице.
Для анализа распределения С. йау1з1апа в осадках максимальной фазы последнего оледенения мы выбрали интервал стандартной изотопно-кислородной стадии (ИКС) 2 с нижней границей 24 тыс. л. н. [33]. Но верхнюю границу мы ограничили уровнем 17 тыс. л. н., когда в разных районах северной части Тихого океана началось потепление пребёллинг как первый признак последней дегляциации [18, 22]. Ссылки на источники стратиграфии и хронологии колонок указаны в таблице. Если для использованных нами колонок имелась детально разработанная возрастная модель, процентные значения концентрации С. йау1з1апа осреднялись с точностью до целого процента для точно определенного интервала 24—17 тыс. л. н. Если возрастная модель была представлена только в общем виде и/или с низким временным разрешением, процентные значения концентрации С. йау1з1апа, также с осреднением до целого процента, взяты из всего предполагаемого интервала ИКС 2 или с уровня, относящегося к ИКС 2 или МПО. Таким образом, мы анализируем распространение С. йау1з1апа в целом для интервала, который соответствует максимальному развитию последнего оледенения, а не для обособленного временного уровня.
Следует указать один аспект нашего анализа распределения С. йау1з1апа, связанный с использованием разных фракций осадка для приготовления препаратов радиолярий; он может потенциально исказить наши результаты. Мы собрали данные о С. йау1з1апа из разных фракций осадка (таблица). Фракция >63 мкм содержит преимущественно "взрослые" экземпляры С. йау1з1апа с развитым первым абдоминальным сегментом, т.к. его диаметр для плейстоценовых форм составляет 68.5—74.7 мкм [10]. Фракция >40—50 мкм может вдобавок содержать ювенильные (цефалис + торакс) и/или меньшие или "угнетенные" в развитии "взрослые" формы. Сопоставление концентраций С. йау1з1апа в разных фракциях поверхностного слоя осадков из Охотского моря [9, 35] показывает большие численные значения во фракции >63 мкм по сравнению с фракцией >40 мкм: от 24-26 до 34-38% и от 21-22 до 27-29%, соответственно. Следовательно, использование более крупнозернистой фракции дает несколько завышенные (на 3-9%) величины максимального содержания С. йау1з1апа, по крайней мере, для Охотского моря. Однако, на наш взгляд, в данной работе такие отклонения не должны иметь решающего значения, т.к. мы в дальнейшем будем обсуждать концентрации С. йау1з1апа >20-50%.
Распределение С. davisiana в осадках максимальной стадии последнего оледенения из субарктической Пацифики
Колонка Широта, град с.ш. Долгота, град в.д., "—" означает град з.д. Район Обоснование возрастной модели С. davisiana (%, осреднено для ИКС 2) Источник данных по С. davisiana Фракция осадка, мкм
1У29-69-3 45.44 144.07 Охотское море Литостратиграфия [11] 51 Настоящая работа >40
1У29-114-3 49.37 152.88 Ли
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.