УДК 551.336"624/627"
Реконструкция фаз дегляциации ледников Северной Монголии за последние 450 тыс. лет
© 2010 г. А.П. Федотов1, М. де Батист2, М.А. Федорин3, Г.А. Зиборова1
Лимнологический институт Сибирского отделения РАН, Иркутск; 2Центр морских исследований им. Ренарда при Гентском университете, Бельгия; 3Институт нефтегазовой геологии и геофизики Сибирского отделения РАН, Новосибирск
mix@lin.irk.ru
Статья принята к печати 3 февраля 2009 г.
Дегляциация, донные отложения, межледниковье, объём ледников, Северная Монголия.
Bottom sediments, deglaciation, glacier volume, interglacial, Northern Mongolia.
По данным гранулометрического и сейсмофациального анализов донных отложений оз. Хубсугул определены периоды дегляциации Северной Монголии. Эти периоды в целом совпадают с глобальными переходами от оледенений к межледниковьям или интерстадиалам, но по форме проявления и интенсивности имеют отличия, обусловленные региональным распределением влаги в периоды оледенений, объёмом ледников и интенсивностью инсоляции в начале дегляциации. Деградация ледников в Северной Монголии начиналась, когда инсоляция превышала 490 W/м2. Резкий прирост её интенсивности вызывал быструю дегляциацию в переходные периоды от МИС-10 к МИС-9, от МИС-8 к МИС-7, от МИС-6 к МИС-5, когда в Прихубсугулье ледники исчезали на несколько тысячелетий. Максимальный объём ледников приходился на вторую половину стадий МИС-11 - МИС-10, а минимальный - на стадии МИС-2 и МИС-12.
Введение
В высокогорной части Северной Монголии, по крайней мере, на протяжении среднего и позднего плейстоцена, активно протекали процессы образования ледников [11, 12, 17, 21—23] (рис. 1). Этому способствовали значительные абсолютные высоты (до 3400 м) и большое количество осадков, которое в настоящее время в высокогорье превышает 1000 мм [1], тогда как в предгорьях составляет не более 300 мм.
В рельефе Северного Прихубсугулья выделяют два типа оледенений — среднеплейстоценовое полупокровного типа и верхнеплейстоценовое с хорошо сохранившимися морфоструктурами, относимыми к горно-долинному типу [6, 8, 11, 12, 14,]. Каровые системы, питавшие верхнеплейстоценовые ледники, лежат в интервале высот 2300—2800 м [4, 11]. Многочисленные троговые долины имеют в длину несколько десятков километров и глубину 200—300 м. Верхнеплейстоценовое оледенение делится на два периода. Первый по соотношению речных террас и ледниковых отложений датируется ермаковско-каргинской стадией (аналог морских изотопных стадий МИС-3 и МИС-4) [4, 5, 11], а второй, конечно-моренный комплекс имеет существенно меньшие размеры, чем первый, и вложен в его отложения (предположительно МИС-2 и МИС-3) [22].
Реконструкция ледниковой истории Северной Монголии построена по данным гранулометрического и сейсмофациального анализов донных осадков оз. Хубсугул — второго по величине после Байкала пресноводного озера в Центрально-Азиатском
регионе. Оно расположено на высоте 1645 м, имеет наибольшую длину 136 км и наибольшую ширину — 39 км [1] (см. рис. 1).
Материалы и методы
Была изучена верхняя часть (до 23,2 м) керна, отобранного из оз. Хубсугул (KDP-01, 51°58'24" с.ш., 100°24'33" в.д.) на глубине 232 м, а также взвеси рек, впадающих в озеро. Гранулометрический состав керна исследован с использованием лазерного анализатора Microtrac-X100 с диапазоном измерений 0,02—700 мкм [17]. Полученные данные представлены в виде объёмного распределения частиц. Расчёты массовых скоростей осадконакопления выполнены только для минеральной составляющей донных осадков путем вычитания объёмов воды и биогенной компоненты из осадка. Структура осадочного чехла Хубсугульской впадины изучена на основе сейсмо-акустического профилирования высокого разрешения (не менее 0,5 м) [16, 26], выполненного с использованием оборудования Центра морских исследований им. Ренарда при Гентском университете. Общая длина профилей — 436 км. Источником сигнала служили мультиэлектродный спайкер Centipede (300-500 Дж, 300-1000 Гц) и одноканаль-ная сейсмоприёмная коса.
Глубинно-возрастная модель осадочного чехла оз. Хубсугул построена на основе распределения в керне KDP-01 палеомагнитных реперов [7, 19]. Эти данные позволяют предположить, что верхняя 23-метровая толща формировалась в течение последних 450 тыс. лет.
Рис. 1. Схема бассейна оз. Хубсугул.
1 — место отбора керна KDP-01; 2 — подводный моренный комплекс (см. рис. 5); 3 — зона разгрузки ледников Fig. 1. Map of the catchment of Lake Khubsugul.
1 - position of drilled core KDP-01; 2 - underwater terminal moraine complex (see Fig. 5); 3 - discharge zones of Pri-Khubsugul glaciers
Результаты и дискуссия
Гранулометрический состав современной речной взвеси, попадающей в оз. Хубсугул, отличается резким преобладанием частиц алевритовой фракции (11—44 мкм), что характерно также для байкальского водосбора [13]. В то же время распределение гранулометрического состава наземных моренных комплексов имеет два пика, приходящихся на алевритовую и пелитовую фракции (более 100 мкм) (рис. 2). Это может свидетельствовать о наличии двух источников терригенного материала, слагающего моренные ком-
плексы, — аллювиального и ледникового происхождения. Для конечных морен, находящихся под водой, характерно обилие частиц пелитовой размерности.
Резко континентальный климат Прихубсугулья обусловливает низкую степень химического выветривания в периоды потеплений и высокую степень физического выветривания в периоды похолоданий при сезонном вымораживании пород и движении ледников. Если основным поставщиком алевритовой фракции служат реки, то вероятнее всего её преобладание в донных осадках указывает на рост
Рис. 2. Гранулометрический состав речной взвеси, попадающей в озеро (а) и наземных морен (б), а также соотношение пелитовых частиц в речной взвеси и моренах (в) Fig. 2. Particle size of suspended sediment in river (a) and moraine (б), also materials amount of the pelite particles in river flow and moraine (в)
увлажнения, а пелитовой — на холодный климат и присутствие ледников.
Для проверки этой гипотезы мы сравнили изменение отношения пелит/алеврит (холодно/тепло) в хубсугульском керне со стандартным палеоклимати-ческим профилем изотопов кислорода из бентосных фораминифер, отражающим глобальные климатические осцилляции [28]. Оказалось, что в периоды оледенений в донных осадках преобладают пелиты, а в межледниковья — алевриты (рис. 3). Однако частицы пелитовой размерности поступали в оз. Хубсугул с речной взвесью и в тёплые периоды. Для выделения «ледниковых» частиц из пелитовой фракции она была условно разделена на аллювиальную и ледниковую составляющие. Доля аллювиальных пелитов рассчитана через алевритовую составляющую по известным соотношениям алеврит/пелит для современных
рек Прихубсугулья, а также для интервалов керна KDP-01, сформировавшихся в климатические опти-мумы (МИС^, МИС-7 и МИС-9), когда, вероятнее всего, в Прихубсугулье ледников не было. Другими словами, чем больше в осадке алеврита, тем большая доля пелитов относится к аллювиальному типу, так как алеврит, транспортируемый ледниковыми водами, не мог достигать точки бурения, поскольку район разгрузки ледников в оз. Палео-Хубсугул был удалён от неё более чем на 45 км (см. рис. 1). Оставшаяся часть пелитов отнесена к ледниковым.
На рис. 4 видно, что интервалы керна KDP-01, содержащие ледниковые пелиты, совпадают с окончанием глобальных периодов оледенений, но в характере стока ледниковых вод в оз. Хубсугул имелись существенные различия, что позволяет реконструировать особенности дегляциации расположенных в этом районе ледников. Мы выделяем два типа поступления ледниковых вод в Палео-Хубсугул продолжительностью в несколько десятков тысячелетий и в течение нескольких тысячелетий. Тип дегляциа-ции зависел от величины инсоляции, режима увлажнения и объёма ледников. Предполагается, что дегляциация может начаться и при ослаблении инсоляции, если объём ледников значителен [25]. С такой климатической комбинацией мы соотносим период 373—350 тыс. лет (вторая половина МИС-11 — МИС-10), когда на фоне большого похолодания поступало много осадков, что способствовало повышению аккумуляции. Судя по объёму попавших в Палео-Хубсугул ледниковых пелитов, в это время ледниковый покров имел максимальный объём. Хотя по данным океанических летописей стадия МИС-11 считается тёплым периодом с температурным режимом, подобным голоценовому. Летописи, полученные для Центральной Азии, свидетельствуют, что, начиная со второй половины МИС-11, в регионе произошло похолодание. Например, в байкальской палинологической летописи с этого времени также отмечаются похолодание и рост увлажнения [3].
Климат 75—25 тыс. л.н. был более аридным и холодным, чем 373—350 тыс. л.н. Ледники, образовавшиеся в эпоху МИС-4, просуществовали практически до конца стадии МИС-3. При этом объём поступивших в озеро пелитов был практически вдвое ниже, чем ледниковой глины, относящейся ко второй половине МИС-11 — МИС-10. О благоприятных климатических условиях для развития ледников в стадию МИС-3 (каргинский интерстадиал) свидетельствуют и данные по Западной Сибири, согласно которым в этот период отмечаются два коротких ледниковых эпизода [2]. В байкальских летописях в стадии МИС-3 также зафиксирована нестабильность климата с резкими переходами от потеплений к похолоданиям [31].
I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г
О 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Возраст, 103лет
Рис. 3. Распределение некоторых пелитовых и алевритовых частиц в керне KDP-01 (а) и изменение отношения пе-лит/алеврит (б).
Серыми прямоугольниками выделены периоды оледенений или похолоданий в тёплых стадиях Fig. 3. The distribution of some pelite and silt-size particles (a) and clay/silt ratio (б). The gray rectangles are glacial stages and cold sub-stages in warm stages
Мы предполагаем, что столь продолжительная дегляциация в рассмотренные периоды была обусловлена ослаблением инсоляции в течение стадий, которые принято считать «тёплыми», и ослаблением летних региональных температур, благодаря чему ледники Северной Монголии исчезли. Резкое увеличе
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.