ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 6, с. 844-854
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.461.8:551.465
МИГРАЦИИ СЕВЕРНОГО ПОЛЯРНОГО ФРОНТА АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ ПЛАНКТОННЫХ ФОРАМИНИФЕР В ТЕЧЕНИЕ ПОСЛЕДНИХ 300 ТЫСЯЧ ЛЕТ © 2014 г. Л. Д. Баширова1' 2, Е. С. Кандиано3, В. В. Сивков1, 2, Х. А. Баух4
1Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград, Россия 2Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград, Россия 3Центр морских исследований им. Гельмгольца ГЕОМАР, Киль, Германия 4Академия наук и литературы Майнца, Майнц, Германия е-таП: bas_leila@mail.ru; ekandiano@geomar.de Поступила в редакцию 05.11.2013 г., после доработки 31.03.2014 г.
На основе анализа видового распределения планктонных фораминифер и реконструкции динамики палеотемператур в двух синхронизированных колонках АМК-4438 и М23414, отобранных непосредственно под осевой частью Северо-Атлантического течения (САТ) к югу от Исландии, были выявлены основные миграции Северного полярного фронта (СПФ) в течение последних 300 тысяч лет. В летнее время прилегающие к СПФ холодные воды не достигали областей расположения рассматриваемых колонок. Эти воды присутствовали здесь только в зимний период во время МИС 2, 6, 8. При этом северная часть рассматриваемого района оказывалась под их влиянием чаще, чем южная. В МИС 8 и 6 изотермы в Северной Атлантике имели преимущественно субширотное положение, а в МИС 2—4 — субмеридиональное. Во время межледниковий СПФ располагался севернее и западнее района исследования. В МИС 7 фронт, видимо, был ближе к району исследования по сравнению с современным его положением, а изотермы были ориентированы в основном субши-ротно. Во время МИС 5е СПФ в западном и северо-западном направлении был наиболее удален от областей расположения рассматриваемых колонок в связи с аномальным отклонением САТ к северо-западу (усиление течения Ирмингера) и преобладанием субмеридионального направления изотерм в районе исследования. В МИС 1, как и в МИС 7, в рассматриваемом районе преобладало субширотное направление изотерм.
Б01: 10.7868/8003015741406001Х
ВВЕДЕНИЕ
Северо-Атлантическое течение (САТ) представляет собой северо-восточную периферию Субтропического антициклонического круговорота, которая соответствует области Азорского атмосферного максимума. В области Исландского барического минимума существует Североциклонический круговорот. В его образовании ведущую роль также играет САТ (после отделения Канарского течения). Этот круговорот широко распространяется на Северный Ледовитый океан и подразделяется на несколько отдельных (более мелких) циклонических круговоротов второго порядка. Один из них, часто называемый субполярным, расположен в Северной Атлантике (к югу от Гренландии) между течениями Ирмингера и Лабрадорским. Первое из них является северо-западным ответвлением САТ, второе — западной периферией всего североциклонического круговорота [по 10].
В настоящее время, как и во время других межледниковых периодов, выносимые САТ в высокие широты теплые и соленые воды способствуют развитию интенсивной термохалинной конвек-
ции, которая распространяется на всю толщу океана, вплоть до придонного слоя, и определяет процесс формирования основных компонентов Северо-атлантической глубинной воды. Эта глубинная вода является основным двигателем глобального океанского конвейера [18, 27, 47, 51, 62]. Известно, что во время ледниковых периодов Северный полярный фронт (СПФ) располагался значительно южнее, вплоть до широты Иберийского полуострова [2, 19, 56]. Как следствие, теплое САТ в эти периоды почти не проникало в Норвежско-Гренландский бассейн, а Северо-атлантическая глубинная вода формировалась южнее и в значительно меньших объемах [62]. В результате глобальный океанский конвейер ослаблялся.
Не вдаваясь в дискуссию о принципах выделения фронтов, в настоящей работе мы понимаем океанические фронты как зоны схождения течений и максимальных горизонтальных градиентов различных свойств вод, главным образом температуры. В этом смысле градиентные активные динамические зоны, разделяющие макроциркуляр-
з.д. 60° 40° 20° 0°
Рис. 1. Распределение летней (август) температуры воды в Северной Атлантике на горизонте 50 м [42] и расположение исследуемых колонок. 1 — АМК-4438, 2 — М23414. Современное положение Северного полярного фронта (СПФ) обозначено схематично белой штриховой линией, проведенной по максимальным горизонтальным градиентам [по 1]. Стрелками показан основной поток Северо-Атлантического течения.
ные круговороты, также являются океаническими фронтами. СПФ Атлантического океана разделяет Североциклонический и Арктический антициклонический круговороты. Он обусловлен взаимодействием двух элементов планетарной циркуляции: распространяющихся с юга на север относительно теплых и соленых вод Атлантики и проникающих из приполярных областей к югу более холодных и распресненных вод [9]. По современным среднемноголетним гидрологическим данным фронт проходит в водах Норвежско-Гренландского бассейна и Лабрадорского моря (рис. 1) [1, 42], как правило, следуя кромке плавучих льдов.
Температура является фактором, контролирующим соотношение видов планктонных форамини-фер. Предполагается, что температурные интервалы, которые предпочитают те или иные виды остаются стабильными на протяжении как минимум последнего миллиона лет [31]. Это дает возможность по соотношению видов планктонных фора-минифер в танатоценозах реконструировать па-леотемпературу поверхностного слоя океана, а по изменению палеотемператур в районе исследования (в частности, сгущению изотерм) — выявлять океанические фронты. Как правило, такие реконструкции СПФ Атлантического океана проводились для характерных периодов позднечетвертич-ного времени [2, 12, 25, 44 и др.]. Исследования
миграций СПФ на длительном временном отрезке достаточно редки [46]. Цель настоящей работы — на основе анализа видового распределения планктонных фораминифер в двух колонках, отобранных в зоне ледниковых миграций СПФ (от Иберийского полуострова до Норвежско-Гренландского бассейна), реконструировать динамику палеотемператур и положение СПФ в течение нескольких последних ледниковых циклов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исходным материалом послужили две колонки осадков, отобранные непосредственно под осевой частью современного Северо-Атлантического течения (рис. 1). "Северная" колонка АМК-4438 (59°32' с.ш., 17°56' з.д., глубина 2370 м) была получена в 48-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" [4, 8], "южная" колонка М23414 (53°32.2' с.ш., 20° 17.4' з.д., глубина 2200 м) - в 17-мрейсе исследовательского судна "Meteor" [28]. Обе точки пробоотбора расположены выше глубины карбонатной компенсации, которая в настоящее время в Северной Атлантике составляет около 5000 м [10, 60]. Колонка АМК-4438 опробовалась с шагом 2 см, колонка М23414 -с шагом 1 см (для голоцена) и 2.5 см (для остальной части колонки).
сл 2.4 -
в 2.8 -
О 3.2 -
о" 3.6 -
00 О 4.0 -
ю в
4.4 -
* 4.8 -
^ 8000
& 6000
^ 4000
9 2000Н
Возраст, тыс лет 100 150 200
250 j_
300
МИС
Типы
осадков
100
80 ^
С
60 8
св
40 О 20
100 200 Длина колонки, см
ТО
ill
1
2
Рис. 2. Стратиграфическое расчленение и возрастная модель колонки АМК-4438. 1 — кокколитово-фораминиферо-вый ил; 2 — мергельный ил; 3 — пепловый прослой. Цифрами показаны абсолютные датировки (тыс. лет назад): черным цветом обозначены 14С датировки, серым — 230ТИ датировки. МИС — морская изотопная стадия. Границы стадий показаны вертикальными линиями. Цифрами со стрелками обозначены опорные точки, полученные при корреляции изотопно-кислородной кривой колонки АМК-4438 с кривой LR04 [43].
Стратиграфическое расчленение колонок, стабильные изотопы кислорода, IRD. По литологиче-скому описанию в "северной" колонке АМК-4438 было выявлено чередование известковых кокко-литово-фораминиферовых илов с миопелагиче-скими мергельными илами (рис. 2). Как известно, изменение карбонатности в осадочных разрезах Северной Атлантики (вне шельфов и континентальных склонов) отражает соотношение активности терригенного и биогенного процессов осад-конакопления. Во время ледниковых стадиалов темпы поступления терригенного материала увеличивались за счет разгрузки айсбергов, а содержание СаСО3 уменьшалось [2]. По изменению карбонатности в колонке было выделено 9 морских изотопных стадий (МИС) [4, 7]. Увеличение обилия кокколитов вида Emiliania huxleyi позволило отнести верхний интервал 0—130 см к зоне Emiliania huxleyi Acme, возраст нижней границы которой 70 тыс. лет [4].
Известно, что южная граница распространения плавучих льдов в Северной Атлантике достигала 36°—42° с.ш., и дно океана севернее этой границы становилось областью накопления терри-генного материала айсбергового разноса [54]. В пробах нами были подсчитаны зерна терриген-ного разноса айсбергов, так называемых IRD (ice-rafted debris; размер зерен >150 мкм). Максимальные пики IRD соответствуют событиям Хайнриха, которые были выделены на основе корреляции наших данных с датировками из [55].
Абсолютный возраст осадков "северной" колонки определялся в лаборатории геохронологии и геоэкологии донных отложений Санкт-Петербургского государственного университета радиоуглеродным методом (по содержанию в карбонатных осадках изотопов 14С) и методом избыточного 230Th (230гШизб) [6]. Радиоуглеродное датирование проводилось с использованием методики синтеза бензола из карбоната кальция донных осадков с последующим измерением содержания 14С на сцин-
Таблица 1. 230Th и С датировки для колонки АМК-4438
Код лаборатории Горизонт, см Возраст 230Th, тыс. лет назад Возраст 14С, тыс. лет назад (стандартный) Календарный возраст 14С, тыс. лет назад
ЛУ-5539 7-9 5.486 ± 0.086 5.804 ± 0.009
ЛУ-5538 15-17 11.766 ± 0.153 12.994 ± 0.011
ЛУ-5536 27-29 18.416 ± 0.411 20.622 ± 0.027
ЛУУ-248 59-61 36.6 ± 6.5
ЛУУ-250 167-169 110.9 ± 10.2
ЛУУ-251 228-230 225.1 ± 21
тилляционном счетчике. Радиоуглеродные даты пе-ресчитывались в стандартные (с учетом поправки на отношение 13С/12С), календарный возраст рассчитывался с помощью прог
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.