научная статья по теме ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСЛОВИЙ НАКОПЛЕНИЯ ВЕРХНЕ–ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЖЕЛОБА СВЯТОЙ АННЫ (КАРСКОЕ МОРЕ) Геофизика

Текст научной статьи на тему «ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСЛОВИЙ НАКОПЛЕНИЯ ВЕРХНЕ–ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЖЕЛОБА СВЯТОЙ АННЫ (КАРСКОЕ МОРЕ)»

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.

Показать целиком