ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 4, с. 283-304
УДК 551
ИСТОРИЯ СЕДИМЕНТАЦИИ НА КОНТИНЕНТАЛЬНОМ СКЛОНЕ КРОНОЦКОГО ПОЛУОСТРОВА (ВОСТОЧНАЯ КАМЧАТКА) ЗА ПОСЛЕДНИЕ 20 ТЫС. ЛЕТ
© 2015 г. М. А. Левитан, Т. Г. Кузьмина, В. Л. Лукша*, И. А. Рощина, К. В. Сыромятников,
Л. Макс**, Д. Нюрнберг***, Я.-Р. Ритдорф***
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Красикова, 19; E-mail: m-levitan@mail.ru *Геологический факультет Московского государственного университета 119991 Москва, Ленинские горы **AWI, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research
Columbusstrasse, D-27568 Bremerhaven, Germany ***IFM-GEOMAR, Leibniz-Institut für Meereswissenschaften Wischhofstr. 1-3, D-24148Kiel, Germany Поступила в редакцию 21.05.2012 г.
На континентальном склоне Кроноцкого полуострова вскрыты и исследованы различные генетические типы морских отложений, накапливавшиеся в течение последних 20 тыс. лет со скоростью несколько десятков см/тыс. лет. Литологический, минеральный и химический состав осадков связан с климатическими изменениями.
DOI: 10.7868/S0024497X15040047
Геодинамика, вулканизм, климат и палеоокеа-нология обширного района сочленения континента и океана на северо-западе Тихого океана, в районе Камчатки, Берингова и Охотского морей стали объектами исследования международного проекта "КАЛЬМАР" во второй половине 10-х годов текущего столетия [S0201-KALMAR..., 2009]. Континентальный склон Восточной Камчатки давно вызывает интерес литологов, т.к. здесь седиментация происходит в условиях активной континентальной окраины с проявлениями современного субаэрального вулканизма и сейсмической активности (включая цунамигенные землетрясения). Кроме того, несмотря на общее мнение о распространении горных ледников на камчатских хребтах в период максимума последнего оледенения, предметом дискуссии остается проблема существования в это время ледникового щита на Камчатке, который мог спускаться вплоть до береговой линии [Bigg et al., 2008]. В то же время континентальный склон — это удобный объект для выяснения влияния климатических изменений на историю осадконакопления.
С целью решения указанных выше вопросов в 2009 г. в рейсе немецкого НИС "Зонне" в верхней части континентального склона Кроноцкого полуострова Восточной Камчатки на глубине 1250 м были подняты расположенные рядом друг с другом колонки осадков S0201-2-127-KL и S0201-2-
14-KL, а также колонка S0201-2-12-KL в нижней части склона (53°59.4690' N, 162°22.5080' E на глубине 2170 м длиной 905 см), которая и явилась предметом нашего исследования (рис. 1). В этом районе шельф чрезвычайно узок. В прибрежной части суши возвышается горный хребет высотой до 1500 м, протягивающийся почти параллельно береговой линии. Горный рельеф прослеживается, судя по батиметрическим данным, под водой на расстояние до 20 морских миль от берега и на глубину до 1500 м. В колонке S0201-2-127-KL на борту судна описаны диатомовые илы и диатомовые алевриты голоцена с прослоями многочисленных маломощных циклитов терригенных проксимальных турбидитов в виде черных песков [Nürnberg, Tiedemann, 2009]. В изученной нами колонке вскрыта подстилающая диатомово-тур-бидитные осадки терригенная толща. Район работ находится под воздействием текущего на юг поверхностного Камчатского течения, связывающего его с Беринговым морем [Stabeno, Reed, 1994].
На борту судна осадки колонки S0201-2-12-KL были описаны и сфотографированы. Вдоль колонки провели практически непрерывные исследования магнитной восприимчивости, влажности и цветовой отражательной способности [Nürnberg, Tiedemann, 2009]. В береговых лабораториях исследовался возраст осадков по данным
Рис. 1. Расположение колонок донных осадков, полученных в рейсе НИС "Зонне" (2009 г.) на континентальном склоне Кроноцкого полуострова.
Кроноцкий -
Hi
/я. ^vl полуостров N^
■г
радиоуглеродного анализа раковинок планктонных фораминифер методом ускорительной масс-спектрометрии [Max et al., 2012]. Дополнительные стратиграфические результаты были получены изотопно-кислородным методом [Max et al., 2012] и методом магнитостратиграфии [Малахов и др., 2011].
В настоящей статье представлены результаты изучения вещественного состава осадков (М.А. Левитан и К.В. Сыромятников), их гранулометрии (М.А. Левитан, К.В. Сыромятников, Л. А. Задорина), комплексов глинистых минералов во фракции менее 0.002 мм (рентгеновская дифрактометрия, В.Л. Лукша), химического состава (рентгенофлуоресцентный метод, И.А. Ро-щина и Т. Г. Кузьмина), детальное описание методики дано в статье [Левитан и др., 2008]; приведены также результаты применения методов математической статистики к гранулометрическим и геохимическим данным (Т. Г. Кузьмина). В гачестве границ между фракциями гравия, песка, алеврита и пелита нами приняты, соответственно, величины 2, 0.063, 0.002 мм. Общая ин-
терпретация полученных данных выполнена М.А. Левитаном.
СТРАТИГРАФИЯ И ЛИТОЛОГИЯ
В статье принята стратиграфическая модель, описанная в работе [Max et al., 2012]. Она основана на геохронометрических данных радиоуглеродного анализа, выполненного методом ускорительной масс-спектрометрии по комплексам планктонных фораминифер, изотопно-кислородной стратиграфии и на климатостратиграфическом подходе, базирующемся на определениях палеотемпературы поверхностной водной массы методом анализа ал-кенонов. Дополнительно использованы результаты диатомового анализа [Max et al., 2012] и магни-тостратиграфические данные [Малахов и др., 2011].
В итоге принято следующее климатострати-графическое расчленение изученного разреза: 0— 400 см — голоцен, причем интервал 300—400 см отвечает термическому максимуму раннего голоцена (пребореалу); 400—498 см — похолодание позднего дриаса; 498—650 см — потепление бёл-
линга-аллерёда; 650—800 см — событие Хайнриха 1 (H1) [Thiede, Tiedemann, 2001], т.е. начало дегля-циации, когда в Северной Атлантике произошло массированное таяние айсбергов.; 800—905 см — окончание максимума последнего оледенения (LGM).
Наиболее молодая радиоуглеродная дата — 9390 ± 40 лет(210 см), наиболеедревняя - 17090 ± ± 90 лет (875 см). В целом магнитостратиграфиче-ские данные очень хорошо совпадают с результатами радиоуглеродного анализа. Сопоставление этих данных с результатами радиоуглеродного датирования других колонок, изученных по проекту "КАЛЬМАР" позволило предположить, что на уровне 40 см возраст осадков - 7450 календарных лет, однако пока это не подтверждено радиоуглеродным анализом проб изученной нами колонки.
Сверху вниз колонка состоит из следующих литостратиграфических подразделений (рис. 2).
1. Гор. 0-118 см — переслаивание терригенных глинисто-песчаных и песчано-глинистых алевритов зелено-оливково-серого и зелено-тем-нооливково-серого цветов. Содержание песка колеблется от 17.55 до 35.84% (обычные содержания 20—30%), алеврита от 40.7 до 64% (табл. 1). На уровнях 37.5 и 118 см содержатся частицы гравийного размера, причем если для верхнего уровня еще можно предположить в качестве агента их транспортировки морской лед, то в основание горизонта, скорее всего, гравий подступал из подстилающих отложений при движении обломочного потока вниз по склону. В терригенных осадках на уровне 87.5 см расположен маломощный прослой вулканического пепла.
Песчаные частицы представлены, главным образом, измененными горными породами, среди которых отмечены и осадочные разности (например, кремни). Встречаются песчаные зерна, сложенные кварцем, полевыми шпатами, реже цветными и черными рудными минералами. Преобладают гранулометрические разности с увеличением содержания фракций от пелитов до крупных алевритов, реже встречаются разновидности, в которых мелкого алеврита меньше, чем пелита (рис. 3). Песчаные частицы, как правило, не превышают по размеру 0.25 мм. Отмечено небольшое количество (первые проценты) биогенных остатков, как кремневых (диатомеи и радиолярии), так и карбонатных (планктонные и бентосные фораминиферы, моллюски, немного кокколитов). В основании горизонта отмечены следы биотурбации.
Можно предположить, что описанные несортированные осадки представляют собой песчаные дебриты — генетический тип отложений обломочных потоков (дебри-флоу), сброшенных со склона горного хребта через узкий шельф на континентальный склон. Как представляется, возраст гори-
зонта, скорее всего, соответствует началу атлантической стадии голоцена [Хотинский, 1977].
2. Гор. 118—306 см. Переслаивание дистальных терригенных турбидитов зелено-темнооливково-серого цвета с прямой градационной текстурой (пачки 118—165 и 247—306 см) со светлыми олив-ково-серыми алевритами и глинистыми алевритами (см. рис. 2) гемипелагического типа (пачка 165—247 см). В турбидитах также преобладают алевриты и глинистые алевриты, но иногда встречаются и более крупнозернистые разности (вплоть до песчано-глинистых алевритов) (табл. 1, см. рис. 3). Фоновые осадки нередко биотурбиро-ваны, также как и верхние части турбидитовых циклитов. На уровнях 135 и 178 см присутствуют прослои вулканических пеплов. Содержание биогенных остатков сравнимо с их содержанием в вышележащем горизонте. Возраст этого горизонта, по-видимому, бореал [Хотинский, 1977].
3. Гор. 306—400 см. Тонкие осадки (алевриты и глинистые алевриты) зелено-темнооливково-се-рого и темно-серого цветов с повышенными (до 5—10%) содержаниями карбонатных и кремнистых остатков. Часто встречается биотурбацион-ная текстура. Возраст осадков — пребореал.
4. Гор. 400—500 см. Переслаивание алевритов и глинистых алевритов с более редкими песчанистыми дебритами, в которых суммарное содержание песчаной фракции менее 20% (см. рис. 2). Цвет — зе-лено-темнооливково-серый. Под микроскопом заметно некоторое возрастание содержания фрагментов горных пород (см. рис. 2) и явное уменьшение концентрации биогенных остатков. Судя по радиоуглеродным датировкам, осадки сформировались в позднем дриасе (т.е. в самом конце плейстоцена).
5. Гор. 500—650 см. Переслаивание дебритов и алевритов с подчиненным количеством глинистых алевритов. Цвет осадков — зелено-оливково-серый. Характерно довольно высок
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.