ОКЕАНОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 1, с. 91-100
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСЛОВИЙ НАКОПЛЕНИЯ ВЕРХНЕ-ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЖЕЛОБА
СВЯТОЙ АННЫ (КАРСКОЕ МОРЕ)
© 2008 г. А. А. Крылов1, Д. Вайел2, В. Ф. Сапега3, Г. И. Иванов4, Р. Штайн2, К. Вогт5, Е. О. Рыськова1
ХВНИИ Океангеология им И.С. Грамберга МПР, Санкт-Петербург, Россия 2Институт полярных и морских исследований Альфреда Вегенера, Бремерхафен, Германия
3ВСЕГЕИ МПР, Санкт-Петербург, Россия 4СЕВМОРГЕО МПР, Санкт-Петербург, Россия 5Бременский университет, Бремен, Германия е-mail: akrylow@mail.ru Поступила в редакцию 04.09.2006 г.
Настоящая работа посвящена изучению глинистых минералов из двух колонок, отобранных в северном и центральном районах крупнейшего в Карском море желоба Святой Анны. Ледниковые, ледниково-морские и морские верхнечетвертичные отложения характеризуются различными содержаниями каолинита, хлорита, иллита и смектита. Установлено, что количество каолинита и хлорита в целом уменьшается от древних к молодым отложениям, тогда как иллита и смектита, напротив, увеличивается. Совместный анализ распределения глинистых и тяжелых минералов в разрезе позволил уточнить положение областей сноса терригенного материала, и их изменчивость во времени. Показано, что смена источников сноса напрямую связана с изменениями климата при переходе от ледниковых к морским условиям осадконакопления.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы при реконструкции палеогеографических и палеоокеанологических условий природной среды западно-арктических морей в позднекайнозойское время особое внимание уделяется окраинным прогибам (желобам) [19, 21, 32, 38, 39, 43 и др]. Крупнейшим из них является желоб Святой Анны (ЖСА). Он расположен в северо-западной части Карского моря и ограничен Землей Франца-Иосифа (ЗФИ), Центральной Карской возвышенностью и северным островом Новой Земли (рис. 1). Литология поверхностных осадков и условия современной седиментации в пределах указанного желоба рассмотрены в предшествующих публикациях [4, 9, 14, 18, 29, 43 и др]. Однако многие вопросы позд-нечетвертичной эволюции региона остаются открытыми, в связи с чем неоднократно говорилось о необходимости продолжения исследований [18, 19]. В существующих литологических описаниях верхнечетвертичных разрезов ЖСА основное внимание уделялось характеристике гранулометрического состава [1, 12, 28], минералогии легкой [19, 35] и тяжелой [12, 13, 15, 36] подфракций. Распределение глинистых минералов было детально изучено лишь в поверхностном слое отложений [33, 47, 48] и практически не рассмотрено для разрезов, полученных грунтовыми трубками. В гра-
нулометрическом спектре верхнечетвертичных осадков пелитовая фракция составляет значительную долю, и глинистые минералы являются основными компонентами. Поскольку тонкодисперсные минералы высокоширотных областей имеют, главным образом, терригенную природу, их можно использовать для палеоокеанологических реконструкций и характеристики питающих провинций. Попытка решения вышеперечисленных задач представлена в настоящей работе.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Две колонки (ПЛ9407 и ПЛ9429) были отобраны в северной и центральной частях ЖСА (рис. 1) в рейсе НИС "Профессор Логачев" в 1994 г. [8].
Полуколичественное определение глинистых минералов размером менее 0.005 мм осуществлено в рентгеновской лаборатории СПбГУ [12] по методике Дьяконова [6]. Процесс пробоподготов-ки и условия проведения рентгеноструктурного анализа, принятые в указанной лаборатории, подробно описаны в работе Гойло с соавторами [5].
В Институте полярных и морских исследований Альфреда Вегенера (Л'Ш, г. Бремерхафен, Германия) глинистые минералы были изучены во фракции <0.002 мм. Подготовка образцов к съем-
80°
- 78°
с.ш.
60° 70° в.д.
Рис. 1. Батиметрия и расположение грунтовых колонок в желобе Святой Анны.
ке и условия последней детально охарактеризованы ранее [47, 48]. Полуколичественный подсчет выполнен с использованием методики Биская [31], широко применяемой для морских и океанических осадков.
Результаты анализов приведены в таблице. Естественно, что содержания, рассчитанные разными методами, отличаются друг от друга. Однако вариации значений по разрезу сохраняют общие тенденции. Это позволяет проводить схожую геологическую интерпретацию данных, полученных независимо друг от друга. В настоящей статье обсуждаются значения, вычисленные с помощью уравнений Биская, поскольку последние чаще всего используются при полуколичественных рентгеноструктурных исследованиях донных отложений морей и океанов.
В качестве дополнительных критериев определения областей сноса и условий осадконакопле-ния использовались данные по тяжелым минералам (во фракции 0.1-0.05 мм) и гранулометриче-
скому составу осадков, полученные для тех же колонок в литолого-минералогической лаборатории ВНИИ Океангеология [17].
В работе применялась общепринятая в литологии гранулометрическая классификация Рухина [24, 25] с изменениями Логвиненко [20]: песок 1-0.05 мм, алеврит 0.05-0.005 мм, пелит <0.005 мм. Сортировка отложений оценивалась с помощью нормированной энтропии (Нг) [23] и коэффициента вариации (КВ) [22]. Средний размер определялся по значениям гранулометрического интегрального параметра (Ги) [7, 9].
СОВРЕМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ
ЗАПАДНО-АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА
Для характеристики эволюции накопления глинистых минералов в ЖСА в позднечетвертичное время необходимо определить их современные источники для западно-арктического шельфа.
ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСЛОВИЙ НАКОПЛЕНИЯ Содержание глинистых минералов в верхнечетвертичных осадках желоба Святой Анны
ПЛ94-07
Глубина, Смектит Иллит Каолинит Хлорит
см АШ СПбГУ А-Ш СПбГУ АШ СПбГУ АШ СПбГУ
1-8 12 50 18 19 Морской
8-20 14 49 19 18
20-30 11 6 47 69 22 11 20 14
Среднее 12 6 49 69 20 11 19 14
30-38 24 34 20 22 Ледниково-морской
38-50 18 42 18 22
50-62 8 2 47 66 21 12 23 20
62-72 9 3 43 64 23 14 25 19
Среднее 15 3 42 65 20 13 23 20
72-82 7 39 28 26 Ледниковый
82-92 6 41 28 25
92-102 6 3 37 55 30 21 27 21
102-112 8 40 27 25
112-122 6 40 27 26
122-132 5 39 29 26
132-142 6 40 28 26
142-152 6 38 30 27
152-162 6 2 40 58 28 19 26 21
162-173 5 39 29 26
173-185 5 40 29 26
185-194 6 3 39 55 29 20 26 22
Среднее 6 3 39 56 29 20 26 21
ПЛ94-29
Глубина, Сметит Иллит Каолинит Хлорит
см АШ СПбГУ А"Ш СПбГУ АШ СПбГУ АШ СПбГУ
10-20 3 71 4 22 Морской
25-35 14 5 46 66 18 8 22 21
45-55 17 6 42 65 19 9 22 20
75-85 19 8 41 63 18 3 22 26
Среднее 17 6 43 66 18 6 22 22
87-97 26 9 36 65 17 1 20 25 Ледниково-морской
107-120 20 42 18 21
144-154 5 42 27 26
154-164 8 44 24 25
Среднее 15 9 41 65 21 1 23 25
165-174 14 34 26 27 Ледниковый
184-194 14 37 24 25
Среднее 14 35 25 26
Каолинит, главным образом, поступает из мезозойских (верхнетриасовых и юрских) осадочных отложений ЗФИ [26, 47, 48]. Его повышенные содержания в Баренцевом море, зафиксированные к югу от Шпицбергена, а также на некоторых мелководных банках, связаны с выходами мезозойских пород [26, 48]. Третьим источником являются плейстоценовые морены, чьи минеральные комплексы унаследованы от коренного субстрата [2].
Распределение хлорита в осадках западно-арктического шельфа в целом достаточно равномерное. Более высокие его содержания отмечены вблизи Северного острова Новой Земли и в южной части ЖСА [47, 48]. Хлорит не является четким индикатором областей сноса [48].
Иллит - наиболее распространенный минерал. Основными его источниками являются Шпицберген, Гренландия [42, 48], четвертичные морены Кольского полуострова, р. Печора [2], Новая Земля [37], Белое море [10], атлантические воды [2, 26]. Относительно невысокие содержания иллита в южной части Карского моря вызваны "разбавлением" его смектитом.
Главными поставщиками смектита считаются нижнемеловые базальты ЗФИ и воды Енисея, дренирующие трапповую формацию Сибирской платформы [26, 48]. Существует мнение, что в Баренцево море [2, 48] и ЖСА [18] смектит также привносится атлантическими течениями. Взвесь, отобранная седиментационными ловушками в Норвежском море, действительно относительно обогащена минералами этой группы [30] и может поступать вместе с нордкапскими водами в Баренцево море. Однако севернее, в зоне действия теплого Западно-Шпицбергенского течения, содержания смектита во взвешенном материале, как правило, не превышают 10% [30]. Таким образом, эти воды могут получать дополнительное количество рассматриваемых минералов уже в Северном Ледовитом Океане при движении вдоль северной окраины ЗФИ [18]. Повышенные содержания смектита в южной части Адмиралтейского вала, расположенного в Баренцевом море параллельно Новой Земле, связываются с размывом коренных пород дна [26]. Отсюда смектит может поступать в ЖСА [18].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Верхнечетвертичные осадки ЖСА, вскрытые грунтовыми трубками, состоят из трех литостра-тиграфических горизонтов, формирование которых происходило при переходе от ледниковых к морским условиям осадконакопления [12, 19, 32, 38]. Нижний и средний горизонты представлены, соответственно, ледниковыми и ледниково-морски-ми плейстоценовыми отложениями, а верхний -морскими голоценовыми осадками. Литологиче-ский состав поверхностного слоя донных отложе-
ний (0-3 см) существенно отличается от расположенных ниже, что дает основание в ряде случаев рассматривать его в качестве самостоятельного горизонта [9, 12, 28].
Согласно опубликованным радиоуглеродным датировкам, ледниковый горизонт прекратил формироваться в ЖСА 13.3 тыс. лет назад, ледниково-морской отлагался между 13.3 и 10 тыс. лет назад и морской накапливается в течение голоцена [32, 38].
Колонка ПЛ9407. Краткое литологическое описание разреза (сверху вниз) выглядит следующим образом (рис. 2). 1) Морской горизонт (0-30 см) сложен алевропелитами (0-20 см) и миктитами (20-30 см) коричневого цвета. 2) Ледниково-мор-ской горизонт (30-72 см) состоит из осадков микти-товой фракционной ст
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.