ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 5, с. 679-693
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.35.06:551.345
МОДЕЛЬ ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ КРИОЛИТОЗОНЫ ШЕЛЬФА ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ
© 2014 г. С. О. Разумов, В. Б. Спектор, М. Н. Григорьев
Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск e-mail: razum55@mail.ru, vspektor@mail.ru, migri@mail.ru Поступила в редакцию 26.09.2012 г., после доработки 15.04.2013 г.
Анализ строения криолитозоны, фаций и мощностей четвертичных отложений, а также результаты физико-математического моделирования применительно к современному шельфу западного сектора моря Лаптевых доказывают влияние на тепловое состояние и распространение мерзлоты позд-неплейстоценового оледенения в его пределах. Ледник, мощностью около 200 м, сформировался здесь в субаэральных условиях за счет атмосферных осадков и представлял собой метаморфизован-ный снежный покров. По данным моделирования, длительное (от 60—50 до 10—4 тыс. лет) существование ледника привело к сокращению мощности многолетнемерзлых пород в рассматриваемом районе шельфа на 280—360 м. В результате голоценовой трансгрессии моря дополнительное сокращение мощности многолетнемерзлых пород составило от 50—140 м на внутренней части шельфа до 220—350 м на внешнем шельфе. Современная субаквальная криолитозона мощностью от 450 до 0 м распространена в исследуемом районе от береговой линии до границы шельфа (изобаты 130—140 м), где она выклинивается на расстоянии около 380 км от берега на глубине приблизительно 250 м от уровня моря.
DOI: 10.7868/S0030157414040091
ВВЕДЕНИЕ
Решение проблемы распространения и мощности субаквальной криолитозоны актуально в связи с необходимостью прогнозирования климатических изменений, обеспечения хозяйственного освоения шельфа, в т. ч. применительно к добыче полезных ископаемых.
До настоящего времени нет четкого представления о закономерностях распространении мерзлоты на Сибирском шельфе, о физико-химических условиях ее эволюции в прошлые эпохи, о ее состоянии в настоящем и тенденциях развития в будущем. В последние годы активно дискутируется вопрос о возможности относительно быстрого разрушении криолитозоны на шельфе сибирских арктических морей ввиду существенного повышения летней температуры придонного слоя воды [17]. На важнейший вопрос о мощности субаквальной мерзлоты ответ пока не получен. Фундаментальная проблема морской геокриологии — параметры и условия эволюции мерзлоты Сибирского шельфа, остается на ближайшее время нерешенной.
Сравнительный анализ геологических и геокриологических данных внутренней зоны шельфа и прилегающей суши [16, 22—25], а также разработанные на его основе оригинальные математические модели позволили количественно оценить современную мощность и охарактеризовать последовательность эволюции криолитозо-
ны западной части моря Лаптевых. Новым, ранее не учтенным элементом предлагаемых реконструкций, является наличие ледника, покрывавшего шельф на значительном отрезке времени поздненеоплейстоценовой истории.
Шельф исследуемого района имеет зональное строение. Выделяются относительно крутые и узкие (80—100 км) равнины внутренней и внешней зон. Они разделены обширной (200—250 км) субгоризонтальной равниной средней зоны с крупными пологими поднятиями и понижениями в рельефе морского дна. Морская граница внутренней зоны, подверженной воздействию волн, располагается на глубинах моря 20—30 м. Средняя зона шельфа заключена в интервале глубин от 20—30 до 50 м, а слабонаклонная равнина внешней зоны шельфа — от 50 до 130—140 м. Переход к континентальному склону обрывистый.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ШЕЛЬФА
ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ
Известно, что геокриологическая составляющая неразделима и является составной частью геологической модели территории. В геологической модели литолого-стратиграфическая и структурные части являются средой, вмещающей геокриологическую составляющую (лед), средой определяющей особенности геокриологического
0 4 8 12 16 20
Рис. 1. Корреляция разрезов осадков шельфа западной части моря Лаптевых по данным [22, 23, 24, 25] (а), динамика ледника (б) и региональные изменения уровня моря в ходе послеледниковой трансгрессии [18] (в).
(а): 1 — казанцевский горизонт (QIII kz) — пески, алевриты, супеси с обломками раковин и редкой галькой, засоленные; 2 — зырянский горизонт (QIII zr) — пески мелко- и среднезернистые с включением растительного детрита; 3 — каргинский горизонт (QIII kr) — песок мелкозернистый с прослоями ископаемой почвы; 4 — сартанский горизонт (QIII sr, ледовый комплекс) — алевриты, повторно-жильные и текстурообразующие льды; 5 — ранний голоцен (QIV1) -
аллювиальные пески, алевриты с растительными остатками; 6 — поздний голоцен (QIV2) — морские пески с остатками раковин двустворок. В колонке PM9499-2 поздний и ранний голоцен.
(б) — Контуры ледника (южная и северная границы): 1 — 16—18 тыс. лет назад; 2 — 8—10 тыс. лет назад; 3 — 4—6 тыс. лет назад. Точки опробования: 4 — скважины 1—5; 5 — PM9499-2; 6 — PS51/159-10; 7 — PS51/154-11. P1 — положение профиля, по которому оценивается мощность мерзлоты.
(в): 1 — по Дж. Каррею (J. Curray), 2 — по Н. Мернеру (N. Mörner).
строения, физические параметры криолитозоны (криогенные текстуры, температуру, льдистость), и средой в которой хранится информация о былых геокриологических обстановках. Поэтому задача выявления особенностей геокриологического строения территории и реконструкции геокриологической обстановки прошлых эпох сводится к задачам фациального (криофациального) анализа. Для корректного проведения такого анализа огра-
ничимся пространственными и временными рамками предлагаемой геологической модели. Поскольку большая часть рассматриваемого региона изучена недостаточно для построения обоснованной геологической модели, наши построения сосредоточены в полосе эталонного участка, близкой к профилю Р-1 (рис. 1б), где в последние годы проведено бурение скважин и вскрыта субаквальная криолитозона. Нижний возрастной рубеж построе-
ний может быть ограничен казанцевским горизонтом (MIS 5е, 117—127 тыс. лет назад). Выбор этого временного рубежа объясняется тем, что его начало совпало с планетарным климатическим оптимумом, трансгрессией моря и частичным или полным разрушением ранее сформированной крио-литозоны. Результаты исследований шельфа западной части моря Лаптевых могут быть, с определенными оговорками, экстраполированы на смежные участки шельфа.
Существующие геологические модели шельфа и особенности криолитозоны западного сектора моря Лаптевых. Эти модели мы, для краткости изложения, назвали: панкриогенная, трансгрессивная, панледниковая и морская.
Согласно "панкриогенной" модели [21, 25], в пределах шельфа и прилегающей суши в начале позднего неоплейстоцена в эпоху климатического оптимума имела место трансгрессия моря (казан-цевский горизонт), которая привела к деградации ранее сформированной криолитозоны. На протяжении позднего неоплейстоцена, преимущественно в континентальных условиях, последовательно накопились две сингенетично мерзлые толщи: нижняя аллювиальная (зырянский—каргинский горизонты, MIS 4—MIS 3, 117—30 тыс. лет назад) и ледовый комплекс (сартанский горизонт, MIS 2, 30—10 тыс. лет назад). В результате голоценовой трансгрессии моря и связанной с ней термоабразии берегов произошло разрушение ледового комплекса, который имел повсеместное распространение на рассматриваемой территории. Согласно излагаемой модели, на данной территории должна существовать реликтовая криолитозона мощностью более 500 м.
С нашей точки зрения, предложенная схема не учитывает наличие раннеголоценовых аллювиальных аккумулятивных континентальных фаций (рис. 1а) и значительные погружения на внутреннем шельфе, компенсированные только в голоцене, а также перерывы в осадконакоплении, предшествующие формированию ледового комплекса и охватывающие либо каргинский, либо каргин-ский и сартанский горизонты. Необъясненные перерывы в осадконакоплении (десятки тысяч лет) вызывают сомнения в адекватности изложенной схемы. Кроме того, наличие раннеголоцено-вых континентальных отложений на современном внутреннем шельфе, вскрытых скважинами 2 и 3, не позволяют предполагать раннеголоценовое внедрение моря на рассматриваемый участок шельфа. Таким образом, объяснение разрушения ледового комплекса в результате термоабразии в начале голоцена исключается, что противоречит рассматриваемой гипотезе. Наличие криолитозо-ны мощностью 500 м и более не подтверждается проведенными нами расчетами.
Модель "трансгрессивная" построена на основании анализа форм фауны и состава осадков внешнего и среднего шельфа, а также континентального склона моря Лаптевых [18, 22—24]. Эта модель близка к охарактеризованной выше "пан-криогенной" модели. Согласно рассматриваемой модели, в течение позднего неоплейстоцена внешний и средний шельф представлял собой континентальную сушу. В течение голоцена происходило постепенное преобразование суши в шельф моря Лаптевых в результате трансгрессии моря. На континентальном склоне формировались осадки ледового разноса, принесенные айсбергами с Северной Земли. Исследователи также указывают на крайне низкий речной сток в сартанское время. Данная модель объясняет очень низкую скорость осадко-накопления в раннем голоцене на среднем и внешнем шельфе наличием морского льда. Исходя из этой модели, в исследуемом районе шельфа можно предполагать наличие криолитозоны мощностью до многих сотен метров.
Замечания к изложенной гипотезе заключаются в том, что нет пока достаточных данных для обсуждения режима осадконакопления в позднем неоплейстоцене на среднем и внешнем шельфе. Нет достаточных объяснений для очень небольших мощностей голоцена на этой территории, поскольку в рамках модели в голоцене существовал сток сибирских рек на шельф. Относительно вытекающего из модели прогноза мощности криолитозоны можно повторить замечания, высказанные к предыдущей гипотезе.
" Панледниковая" модель эволюции шельфа, предложенная Гросвальдом [7], предполагает развитие ледникового покрова, который является частью Панарктиче
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.