ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2010, № 2, с. 171-191
УДК551
ВЕРХНЕЧЕТВЕРТИЧНЫЕ ЛАМИНИРОВАННЫЕ САПРОПЕЛЕВЫЕ ОСАДКИ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО СКЛОНА КАЛИФОРНИЙСКОГО
ПОЛУОСТРОВА
© 2010 г. И. О. Мурдмаа, Г. Х. Казарина, Л. Бофор*, Е. В. Иванова, Е. М. Емельянов**,
В. А. Кравцов**, Г. Н. Алехина, В. Е. Васильева
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский проспект, 36; Е-таИ: murdmaa@mail.ru *Европейский центр по геонаукам (СЕВЕОЕ) — Университет Экс-Марсель Экс-ан-Прованс, Франция ** Атлантическое отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН 236000 Калининград, проспект Мира, 1 Поступила в редакцию 13.04.2009 г.
Колонка МБ02-2508, поднятая с плато континентального склона Калифорнийского п-ова, вскрыла 40-метровый разрез сапропелевых (до 15% Сорг) известково-глинистых и диатомовых илов возрастом до 120 тыс. лет. По составу и текстуре в разрезе выделяются три горизонта: 1 — ламинированные сапропелевые илы (голоцен); 2 — гомогенные известково-глинистые илы с прослоями слабокремнистых сапропелевых илов (изотопно-кислородные стадии 2, 3, 4); 3 — ламинированные сапропелевые диатомовые илы (изотопно-кислородная стадия 5). В ламинированных интервалах чередуются прослои (ламины) двух типов: 1) темноокрашенные, обогащенные органическим веществом, известковистые, содержащие многовидовые "океанические" комплексы диатомей, радиолярии, кокколиты, бентос-ные и планктонные фораминиферы; 2) светлоокрашенные, сложенные диатомовым илом с комплексом колониальных неритических диатомей, часто состоящем из одного-двух видов. Предполагается, что ламины первого типа образовались в условиях высокой биопродуктивности над склоном, тогда как ла-мины диатомового ила представляют собой "диатомовые маты" — результат кратковременного бурного цветения фитопланктона, возможно в зоне прибрежного апвеллинга.
Четвертичные и неогеновые ламинированные кремнисто-глинистые (диатомовые) илы, в той или иной степени обогащенные органическим веществом, вплоть до сапропелевых, широко распространены на восточной окраине Тихого океана, где по некоторым данным фитопланктоном продуцируется до половины первичного органического вещества Мирового океана [Kemp etal., 1995]. Они известны в зонах прибрежного апвел-линга вдоль побережья Калифорнии, Мексики, Центральной Америки, Перу, Чили, на прилегающих континентальных склонах, а также на дне приконтинентальных океанских котловин и в Калифорнийском заливе [van Andel, 1964; Keigwin, Jones, 1990 и др.]. Большое содержание в осадках органического вещества (ОВ) морского (планкто-ногенного) происхождения связано с высокой биологической продуктивностью вод (первичной продукцией фитопланктона). Захоронению значительной доли от продуцируемого ОВ способствуют высокие скорости осадконакопления, а отчасти возникающие при этом восстановительные условия раннего диагенеза. Ламинация указывает на пульсационный характер седимента-
ции, периодическое чередование контрастных условий (процессов) осадконакопления. Конкретные механизмы формирования ламинированных осадков могут быть разные, как и периодичность колебаний факторов, приводящих к образованию отдельных прослоев или их пар (от сезонных, подобных варвам, до многолетних). Однако до сих пор остаются нерешенными или спорными многие принципиальные вопросы природы ламинации. Без их решения нельзя использовать этот яркий текстурный признак осадков для интерпретации фациальных обстановок и процессов накопления ламинированных толщ.
В данной статье приведены первые результаты литологического и микропалеонтологического исследования верхнечетвертичных ламинированных сапропелевых осадков континентального склона Калифорнийского п-ова, вскрытых сорокаметровой колонкой MD02-2508, взятой на французском судне "Марион Дюфрен" в рамках программы IMAGES. Главная цель статьи — выяснение природы ламинации сапропелевых осадков, факторов, контролирующих их формирование и сохранение в разрезе.
РЕЛЬЕФ ДНА И ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА
Западное побережье Калифорнийского полуострова окаймлено очень узким шельфом с четко выраженным краем на глубине около 100м (рис. 1а). В верхней части континентальный склон здесь пологий, плавно переходит на глубине около 600 м в широкое субгоризонтальное плато с небольшим выступом на краю. За ним склон обрывается крутым уступом до дна котловины на глубине 3500 м (см. рис. 1б). Колонка MD02-2508 взята в небольшой заполненной осадками впадине у внешнего края плато, на расстоянии примерно 100 км от берега.
Гидрологические условия на поверхности океана отличаются значительной сезонной изменчивостью в результате взаимодействия зимних северо-западных ветров, дующих с Тихого океана, и летнего муссона над Мексикой, а также миграции зоны внутритропической конвергенции. У южного побережья Калифорнии встречаются идущее с севера холодное Калифорнийское течение и теплые течения противоположного направления: противотечение Дэвидсона и подповерхностное Калифорнийское [Lynn, Simpson, 1987]. Межгодовая изменчивость, обусловленная вариациями индекса Южного колебания, проявляется в изменениях поля атмосферного давления на уровне моря [Бышев, 2003] и может вызывать более четкое развитие локальных фронтальных зон, в том числе в пределах Калифорнийского течения. Сезонные прибрежные апвеллинги и связанное с ними повышенное содержание хлорофилла на поверхности океана отмечаются вдоль всего побережья Калифорнийского полуострова [Pennington et al., 2006; Xie, Hsieh, 2007]. Омывающая дно Северо-Тихоокеанская промежуточная водная масса характеризуется низкой температурой и соленостью. Содержание кислорода в омывающих плато придонных водах зоны кислородного минимума близко к нулю (Ocean Data View, ht-tp://odv.awi.de).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Колонка MD02-2508 (23°27.91' с.ш., 111°35.74' з.д, глубина 606 м) поднята во время экспедиции MONA на французском судне "Марион Дюфрен" по программе IMAGES, которая была проведена в 2002 г. под руководством Л. Бофора [Beaufort et al., 2002]. В работе использованы данные первичного описания и фотографирования колонки на борту судна [Beaufort et al., 2002]; возрастная модель [Blanchet et al., 2007]; определения Сорг и СаСО3 в верхних 18 м колонки [Blanchet et al., 2007], дополненные нашими определениями для нижней ее половины. Мы провели дополнительное визуальное описание колонки, изучили под поляризационным микроскопом 80 петрографических шли-
фов ламинированных осадков и несколько сотен смер-слайдов, большая часть которых целенаправленно отобрана из индивидуальных темных и светлых прослоев. В этих же смер-слайдах изучались комплексы диатомей. Во фракции крупнее 0.15мм из 40 выборочных интервалов колонки определен видовой состав планктонных фораминифер и родовой состав бентосных фораминифер. 20 образцов просмотрено под сканирующим электронным микроскопом. Выполнено 30 рентгено-флюорес-центных анализов содержания валового кремнезема и алюминия, по которым рассчитаны отношения SiO2/Al2O3 для оценки содержания "избыточного" (условно биогенного) кремнезема.
СТРАТИГРАФИЯ
Литостратиграфическое подразделение 40-метрового разреза колонки MD02-2508 базируется на первичном визуальном и микроскопическом (в смер-слайдах) описании осадков на борту судна "Марион Дюфрен" [Beaufort et al., 2002], уточненного в результате литологических исследований авторов, а также анализов содержания Сорг, СаСО3 и SiO2 (рис. 2). Нами выделены три обобщенных литостратиграфических горизонта, которые согласуются с хроностратиграфической шкалой C. Бланше с соавторами [Blanchet et al., 2007], за исключением границы изотопно-кислородных стадий (ИКС) 4 и 5, о чем говорится ниже. Возрастная модель разработана на основе корреляции кривой магнитной восприимчивости осадков колонки MD02-2508 с изотопно-кислородной кривой Гренландского ледового керна GRIP, подтвержденной 16 радиоуглеродными (AMS 14C) датировками по раковинам фораминифер для верхней части колонки (последние 38 тыс. лет). В качестве нижнего датировочного уровня использован палеомагнитный экскурс Блейк (117 тыс. лет), зафиксированный в интервале 38.3—38.6 м [Blanchet et al., 2007].
Горизонт I (0—5 м, ИКС-1) соответствует голоцену и делится на два подгоризонта.
IA (0—3м, верхний голоцен, 0—5 тыс. лет назад) представлен диффузно ламинированным слабо-известковистым сапропелевым илом с содержанием Сорг 10-15% и СаСО3 10-30%.
№ (3-5м, нижний голоцен, 5-11.5 тыс. лет назад) характеризуется четкой ламинацией, уменьшением книзу содержания Сорг от 14.8% до 7.7% и ростом карбонатности от 30% до 40% с резкими колебаниями, соответствующими ламинированной текстуре осадков.
Переход от ламинированных сапропелевых илов горизонта I к более светлым гомогенным осадкам горизонта II резкий, проходит по подошве нижнего темного прослоя ламинированного
30° с.ш.
25° с.ш.
115° з.д.
110° з.д.
МБ02-2508
- 1000
-2000
- 3000
4000
а н и
б у
Рис. 1. Батиметрическая карта (а) и профиль дна (б) района исследования с расположением колонки МВ02-2508. Линией на карте показано положение профиля.
б
0
ИКС-1 ИКС-2
ИКС-3
ИКС-4
ИКС-5
500 г
т
м m о Ч о
и
200
О
CS
о а
с3
о
и
св
с;
U
100
0 12
10 8 6 4
2 0 40
30 20 10 0 16 14 12 10 8 6 4 2
\ßKj
Ал £ . ' \
V V1 * i i '
5
И 11| 1 1 и ,.ftJL Ii III III IUI 11 III II III 1 II
90 80 70 60i£ 50 ^
m
400~ 30 Я
20
10
0
Глубина, м
Рис. 2. Разрез колонки МБ02-2508:
Штриховкой показаны ламинированные интервалы, белым — гомогенные интервалы; серыми полосами выделены стадиалы вюрмского оледенения; а — содержание Сорг; б — содержание СаСОз; в — отношение SiO2/Al2Oз; г — число створок диатомей в условном объеме осадка (сплошная линия, переходящая в пунктир при численности диатомей более 200 экз.) и содержание валового SiO2 (штриховая линия). ИКС — изотопно-кислородные стадии.
интервала (5.06м) и имеет интерполированный календарный возраст 11 450 лет (рис. 3).
Горизонт II (5—20.8 м, ИКС-2, 3, 4) объединяет отложения двух стадиалов и межстадиала вюрм-ского оледенения и характеризуется в целом пре-
обладанием гомогенных (биотурбированных)
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.