УДК 551
ИСТОРИЯ КАЙНОЗОЙСКОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ АНТАРКТИДЫ И СЕДИМЕНТАЦИИ В ЮЖНОМ ОКЕАНЕ
© 2014 г. М. А. Левитан, Г. Л. Лейченков*
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19; E-mail: m-levitan@mail.ru * ВНИИОкеангео 190121 Санкт-Петербург, Английский проспект, 1 Поступила в редакцию 13.12.2011 г.
Проведен литературный обзор истории оледенения Антарктиды в кайнозое и его влияния на эволюцию осадконакопления на континентальных окраинах этого материка и в глубоководных районах Южного океана. Использованы обширные собственные материалы Г.Л. Лейченкова по сейсмо-стратиграфии континентальной окраины Восточной Антарктиды. Особое внимание уделено истории кремненакопления, аккумуляции материала айсбергового разноса, образованию контуритов. В итоге выделены основные этапы, связанные с оледенением Антарктиды в кайнозое: 1) средний-поздний эоцен; 2) олигоцен; 3) ранний миоцен; 4) средний миоцен; 5) поздний миоцен-ранний плиоцен; 6) поздний плиоцен-голоцен.
DOI: 10.7868/S0024497X14020062
Южным океаном принято считать совокупность южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов, ограниченную с севера зоной развития Циркумантарктического течения и с юга — материком Антарктиды. Система Антарктида—Южный океан оказывает большое влияние на климат Земли, т.к. содержит основные запасы пресной воды на планете в виде льда, на ее радиационный баланс и современную циркуляцию атмосферы; доминирует в создании глубинной водной массы Мирового океана, влияя на его циркуляцию в рамках глобального конвейера Лаппо-Брокера; создает южный пояс высокой первичной продукции. Для литологов значительный интерес представляют проблемы истории ледового типа литогенеза в пределах Антарктиды, роли морского льда и айсбергов в седиментации в Южном океане, строения и история развития гляциальных окраин, эволюции биогенного кремненакопления в высоких широтах Южного полушария.
Перечисленным проблемам посвящены исследования специалистов из многих стран, отраженные в огромном количестве монографий и статей. К сожалению, в последние годы российские ученые в области морской седиментологии, геохимии и палеоокеанологии практически не изучали этот интереснейший регион. Из монографий, рассматривающих вышеупомянутые проблемы, необходимо упомянуть книгу А.П. Лисицына [Ьш^т, 2002], в которой сделан акцент на геологической роли айсбергов и морского льда в современной седиментации. Однако обобщений на эту тему в ее историко-геологическом ас-
пекте в отечественной научной литературе почти нет [Левитан, 1992]. Авторы попытались заполнить этот пробел и сделать соответствующий обзор, опираясь при этом, в частности, и на собственные обширные материалы, полученные при геофизическом изучении континентальной окраины Антарктиды в российских экспедициях под руководством Г.Л. Лейченкова.
Ведущую роль в познании геологической истории региона играют данные, полученные как при глубоководном бурении (см. отчеты по рейсам DSDP Leg 28, 29, 35; ODP Leg 113, 114, 119, 120, 177, 178, 183, 188; IODP Leg 318), так и при бурении на суше и шельфовом леднике в районе залива Мак Мердо моря Росса (проекты DVDP, CIROS, CRP, ANDRLL) (рис. 1). На этом же рисунке показано положение района работ проекта SHALDRILL к востоку от Антарктического полуострова, где прицельно были пробурены на шельфе моря Уэдделла несколько неглубоких скважин, вскрывших отложения со среднего эоцена до четвертичных включительно [Anderson et al., 2010].
Обзор не претендует на исчерпывающую полноту. Он адресован, в первую очередь, российским специалистам и отражает научные интересы авторов и их субъективный подход к затронутым проблемам. В частности, в нем не анализируются имеющиеся данные по кернам ледового бурения в центральной области Антарктиды.
Рис. 1. Расположение скважин глубоководного бурения в Южном океане, глубоких скважин в районе Мак Мердо [Мошеп е! а1., 2010], гидрологических фронтов и границ развития морского льда летом и зимой Южного полушария ^егеоМе е! а1., 2005].
Стф — Субтропический фронт; Саф — Субарктический фронт; Пф — Полярный фронт; Змл — зимняя граница морского льда; Лмл — летняя граница морского льда.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ
Более 98% поверхности Антарктиды покрыты льдом, входящим в состав двух основных ледниковых щитов — Восточной и Западной Антарктиды, разделенных Трансантарктическими горами — и небольшого ледникового щита Антарктического полуострова. Наибольшая толщина ледового покрова составляет около 4 км [Попов и др., 2010]. Общий объем льда Антарктиды составляет около 30 млн км3, из которых в ледниковом щите Восточной Антарктиды содержится порядка 26 млн км3, а в ледниковом щите Западной Антарктиды —
3.3 млн км3 [1п§оЦ;5оп, 2004]. Частично льды выходят за пределы материка, образуя местами крупнейшие в мире шельфовые ледники, которые на большей части своей площади перекрывают водную толщу (самые крупные из них — шельфовые ледники Фильхнера и Ронне в Атлантическом секторе Антарктики (море Уэдделла), шельфовый ледник Росса в тихоокеанском секторе (море Росса) и шельфовый ледник Эймери в ин-доокеанском секторе (залив Прюдс) (см. рис. 1). В пределах акватории существует ярко выраженная сезонность в степени развития покрова морского льда: площади распространения этого покрова
летом и зимой в Южном полушарии заметно различаются (см. рис. 1).
Определенную роль в поставке терригенного материала с Антарктиды в океанический бассейн играют айсберги. Здесь необходимо подчеркнуть, что в отличие от ранних представлений об осадко-накоплении в этом регионе, когда определяющее значение в терригенной седиментации придавалось айсбергам, в последние годы общепринято, что доминирующими генетическими типами терриген-ных осадков являются турбидиты, контуриты и гемипелагиты, а айсбергиты встречаются в виде четко локализованных прослоев в осадочном разрезе [Левитан и др., 2008]. Пространственное развитие айсбергитов не очень хорошо изучено и зависит от путей их перемещения. Встречающиеся местами на поверхности дна, например, в море Уэдделла, обломки и глыбы горных пород со следами ледниковой обработки (lonestones) достигают иногда нескольких метров в поперечнике [Левитан, Дитрих, 1985], но не определяют состав донных осадков.
На материке развиты различные генетические типы современных континентальных отложений, формирующиеся, в основном, в условиях действия ледников и перигляциала. В частности, в современную эпоху образуются различные типы морен (срединные, боковые, конечные), которые, например, один из авторов (М.А. Левитан) наблюдал в районе горного озера Унтерзее в 2008 г. [Левитан и др., 2011]. В районах оазисов по периферии Антарктиды описаны комплексы современных, голоценовых и послеледниковых периг-ляциальных отложений, среди которых важную роль играют осадки перигляциальных озер [Вер-кулич, 2011], а также горный коллювий.
В целом характерной особенностью антарктической окраины является переуглубленный шельф и общее закономерное погружение его дна в сторону океана. Средние глубины шельфовых областей составляют 400—600 м, но в отдельных местах дно может быть опущено до 1000—1500 м. Обычно такие глубины свойственны внутренним частям шельфа и связаны с локальными, чаще всего линейными, депрессиями морского ложа, в которых местами зафиксированы огромные скорости седиментации голоценовых осадков различного состава, в том числе и шельфовых диатомовых илов [Esquita et al., 2010]. Местами шельфы пересекаются долинами глубиной до 800 м, окруженными мелководными (100—200 м) участками (банками). Специфическая форма рельефа антарктических шельфов связана с действием нагрузки ледникового щита и экзарационно-акку-мулятивной деятельностью ледника в недавнем прошлом.
В современную эпоху и в голоцене на обширной площади континентальных склонов господствует накопление гемипелагических терриген-ных илов, местами c прослоями терригенных тур-
бидитов и айсбергитов [Левитан и др., 2008]. Нередко эти осадки обогащены диатомеями и спикулами кремневых губок. В них также встречаются раковинки фораминифер и радиолярий. На склонах и их подножиях широко развиты подводные каньоны и сопряженные с ними намывные валы. Вдоль каньонов происходит сток холодных плотных вод, образующихся при сезонном морском льдообразовании (brines), и (в голоцене) турбидных потоков. В эпохи оледенений по этим же каналам распространялись ледовые потоки (ice streams) и дебри-флоу.
Воды (brines) являются основной частью формирующейся глубинной водной массы Южного океана — антарктических донных вод (AABW), причем главные районы их образования связаны с упоминавшимися выше шельфовыми ледниками.
На континентальных подножьях терригенные и кремнистые илы зачастую формируют контуриты (в виде осадочных хребтов — дрифтов, образование которых связано с донными (контурными) течениями). Следует отметить, что практически повсеместно вдоль континентальной окраины Антарктиды современные течения в водной толще направлены на запад (т.н. прибрежные течения), хотя возможны и существенные отклонения в зависимости от морфологии морского дна. Так, например, вдоль восточного края плато Кергелен они отклоняются на север.
Современная седиментация на глубоководном ложе определяется несколькими основными параметрами: соотношениями потоков терригенно-го, диатомового и карбонатного материала; рельефом дна; развитием донных течений. В наиболее общем виде ближе к континентальной окраине располагаются гемипелагические терри-генные илы, на удалении от нее — диатомовые илы, на подводных возвышенностях типа плато Кергелен и южных склонов системы срединно-океанических хребтов в Индийском секторе Южного океана — смешанные диатомово-карбонат-ные биогенные илы [Лисицын, 1978]. Доминирующие в зоне глубоководного ложа диатомовые илы из поверхностного слоя осадков содержат иногда до 90% биогенного опала [Левитан, 1975].
Система Циркумантарктического течения — наиболее мощная в современном океане. Ее расход в различных частях океана составляет 130— 147 Св (т.е. млн м3 в секунду) [Lyle et al., 2007]. Для с
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.