Чтение онлайн

В рамках выполнения программ фундаментальных исследований Отделения наук о Земле (программа № 14 под руководством Ю.Г. Леонова) и Международного полярного года в 2006 и 2007 гг. были выполнены два рейса НИС «Академик Николай Страхов». 24-й рейс проходил в северной части Норвежско-Гренландского бассейна, в 25-м рейсе изучалась геология северной части Баренцева моря. Аналитические исследования включали изучения глубоководных проб, отобранных в ходе 24-го и 25-го рейсов НИС «Академик Николай Страхов» (2006, 2007), а также рейса НИС «Академик Федоров» к Северному полюсу (2007). Было проведено микропалеонтологическое изучение донных колонок в переходной зоне между Северной Атлантикой и Арктическим бассейном. Детальный анализ микрофауны (планктонные фораминиферы – М.Е. Былинская) и микрофлоры (известковый наннопланктон – Л.А. Головина, диатомовые водоросли – Э.П. Радионова) позволил установить стратиграфических объем и выявить климатическую цикличность для поздне-плейстоценовых и голоценовых донных осадков.

24-й рейс НИС «Академик Н. Страхов» ставил целью исследование геологических структур Гренландско-Шпицбергенского плато, хребта Книповича, континентального склона и шельфа архипелага Шпицберген. Помимо батиметрических и геофизических исследований в этом рейсе было выполнено драгирование и подняты колонки донных осадков.

Наиболее информативной и интересной для изучения является колонка 2417 (78°14,79’ с.ш., 05°45,75’ в.д., глубина моря 1568 м), полученная глубоководной гравитационной трубкой. Станция 2417 расположена на возвышенности на западном борту хр. Книповича. Благодаря большим глубинам скорость осадконакопления в этом месте была небольшой, и трубка вскрыла довольно значительный возрастной интервал. Хребет Книповича протягивается на 550–600 км между спрединговым хребтом Мона и Шпицбергенской разломной зоной, к юго-западу от Шпицбергена, и является северным окончанием системы срединных хребтов Атлантического океана. Район исследования находится в переходной зоне между Северной Атлантикой и Арктическим бассейном, что обуславливает взаимное влияние атлантических и арктических водных масс и резко контрастное проявление глобальных климатических изменений квартера.

К настоящему времени довольно детально реконструированы границы ледниковых покровов, возникавших в северной Евразии в позднем и среднем плейстоцене (Svendsen et al., 2004; Astakhov, 2004; и др.). Во время максимумов оледенений северо-западная граница ледниковых покровов проходила по внешнему шельфу Шпицбергена (Svendsen et al., 2004). Это безусловно сказывалось на характере осадконакопления и биоте донных осадков прилежащих районов.

Грунтовой трубкой на станции 2417 поднято 350 см осадков, которые представлены переслаиванием серых и коричневых глин, в разной степени насыщенных материалом ледового разноса и различной степени карбонатности.

Микропалеонтологический анализ показал, что почти все образцы содержат планктонные и бентосные фораминиферы, кроме того в ряде горизонтов найдены диатомовые водоросли и наннопланктон. При этом количество микрофауны подвержено резким ритмическим колебаниям по разрезу (рис. 1). Выделяются 5 пиков обилия микропланктона, которые мы называем интервалами высокой продуктивности (ИВП = high productivity intervals, HP). В соответствующих горизонтах количество планктонных фораминифер составляет более 3 тыс. экз./1 г. Кроме этого в разрезе колонки фиксируются 6 горизонтов крайне обедненных микрофауной, формирование которых, по-видимому, происходило во время существования постоянного морского льда. Большинство из них узкие по мощности и два (35–110 см и 150–200 см) довольно мощные.

Рис. 1. Материал ледового разноса, планктонные фораминиферы и наннопланктон в колонке 2417 (хребет Книповича). Серым цветом выделены интервалы высокой продуктивности (ИВП).

Основную массу фораминиферового комплекса составляет планктонная арктическая левозавитая Neogloboquadrina pachyderma sin. Ее количество колеблется от 1–2 раковин до тысяч экземпляров в образце. В ИВП в комплексе, помимо обильных N. pachyderma sin, присутствуют единичные раковины более тепловодных N. pachyderma dex, Globigerina quinqueloba, G. bulloides (ювенильные), Globigerinita glutinata.

Три из этих интервалов выделяются присутствием особенно тепловодных видов планктонных фораминифер. В нижнем горизонте (337–350 см) это субтропические Globigerinoides ruber и розовоокрашенная Globigerina rubescens (см. рис. 1). Во втором сверху Gs. ruber и наконец в верхнем горизонте присутствуют Gs. ruber, G. falconensis, Globorotalia scitula и ювенильная G. crassaformis (рис. 2). Самой северной точкой, в которой до сих пор отмечались представители розовоокрашенных Gs. ruber и G. rubescens, является скважина 410 DSDP (45°31’ с.ш.) в Атлантическом океане (Былинская и др., 2002). Поэтому присутствие G. rubescens pink в колонке 2417 свидетельствует о значительно более тепловодных условиях по сравнению с современными или, скорее, о мощном усилении Северо-Атлантического течения, а именно его Западно-Шпицбергенской ветви в определенные моменты дегляциации. Альтернативное объяснение заключается в переотложении четвертичных тепловодных микроорганизмов, хотя его возможный источник в таких высоких широтах неизвестен.

Рис. 2. Тепловодные виды планктонных фораминифер из осадков колонки 2417.

Верхний ИВП в колонке 2417, характеризующийся обилием планктонных и умеренным количеством бентосных фораминифер, мы относим к нижней половине голоцена, а подстилающий его горизонт (35–110 см), практически лишенный микрофауны, к максимуму последнего оледенения (LGM). В силу этого, хотя есть много данных о том, что скорости морского осадконакопления в арктических районах во время оледенений сильно уменьшались (Polyak et al., и др.) (что видно и в нижней половине колонки), можно предположить среднюю скорость осадконакопления для рассматриваемого разреза примерно 3 см/1 тыс. лет. В этом случае нижний горизонт с тепловодной микрофауной соответствует последнему межледниковью, т. е. изотопно-кислородной стадии 5e. Этот вывод коррелируется с данными по колонке PS1535, взятой в проливе Фрама на такой же широте, на 4° западнее (Spielhagen et al., 2004).

Почти все образцы колонки содержат зерна песчаной и гравийной размерности – материал ледового разноса (ice-rafted debris, IRD). Максимальный диаметр самых крупных зерен достигает 7–8 мм. Поскольку изученная колонка взята на глубине свыше 1500 м, то весь обломочный материал размерностью >250 µm очевидно поступал за счет приноса айсбергами и плавучими льдами. На рис. 1 показана кривая содержания IRD в колонке. И хотя она является предварительной, видно, что наибольшее содержание ледового обломочного материала в основном предшествует пикам обилия микропланктона или соответствует их нижней части, т. е. соответствует периодам дегляциации.

Бентосные фораминиферы в колонке 2417 представлены единым комплексом почти исключительно секреционных видов. Основным и наиболее многочисленным компонентом комплекса являются Cassidulina teretis и Oridorsalis tener. В образцах, соответствующих максимумам похолоданий, содержатся только единичные экземпляры C. teretis и иногда Rhabdammina sp. Примерно со средней части разреза тепловодные интервалы (197–228 см, 164–168 см, 16–33 см) характеризуются присутствием Cassidulina carinata, которая в отдельных образцах относительно многочисленна и даже замещает в комплексе C. teretis. Остальные бентосные фораминиферы представлены видами Triloculina tricarinata, Cassidulina reniforme, Islandiella norcrossi, Pullenia bulloides (в одном интервале), Cibicidoides wuellerstorfi (эпизодически), Epistominella exigua (в одном образце), Bulimina marginata, B. aculeata, Quinqueloculina aff. grandis, Pyrgo murrhina, Lagena sp., Oolina sp., Fissurina sp. Из агглютинирующих фораминифер редко встречаются Rhabdammina sp., Reophax excentricus, Recurvoides sp., Sigmoilopsis aff. schlumbergeri. В интервалах, соответствующих периодам дегляциации, содержатся шельфовые эльфидииды, принесенные плавучим льдом.

Интервалы высокой продуктивности микрофауны содержат также наннопланктон. Благодаря чрезвычайной редкости кокколитов в Арктике они плохо изучены в высоких широтах, поэтому их находки в осадках колонки 2417 очень важны для стратиграфической и палеоклиматической характеристики разреза.

В основании колонки, в горизонте, предположительно соответствующем последнему межледниковью (изотопно-кислородная стадия MIS 5e), встречены Emiliania huxleyi, Gephyrocapsa muellerae и единичные экземпляры Сoccolithus pelagicus. Совместное присутствие E. huxleyi и G. muellerae является основанием для отнесения отложений к стадии 5 (Spielhagen et al., 2004). Во всех ИВП встречены E. huxleyi, формы из группы Gephyrocapsa и С. pelagicus (рис. 3). На уровне 221 см найден тепловодный Ceratolithus cristatus. Особенно многочисленны кокколитофориды в голоценовой части разреза, там найдены все перечисленные виды и Helicosphaera carteri.

Рис. 3. Наннопланктон из колонки 2417. 1, 2 – Gephyrocapsa sp., 117 см; 3 – Gephyrocapsa sp., 123 см; 4 – Gephyrocapsa sp., 268 см; 5 – Emiliania huxleyi, 123 см; 6 – Ceratolithus cristatus, 221 см; 7 – Pontosphaera sp., 212 см; 8 – Coccolithus pelagicus, 123 см.

Диатомеями разрез охарактеризован неравномерно. Из плейстоценовых видов в верхах нижнего тепловодного горизонта (319–321 см) встречены единичные Melosira moniliformis и Actinocyclus sp., в следующем снизу (262–265 см) тепловодный вариетет Melosira moniliformis var. hispida, в интервале 130–133 см – Paralia sulcata и Actinocyclus ehrenbergii. В интервалах 130–133, 212–215, 262–265 и 319–335 см в осадке присутствуют единичные переотложенные палеогеновые диатомеи. Интервал 60–62 см содержит небольшое число створок одного вида Actinocyclus ehrenbergii. Этот вид формирует монодоминантные ассоциации на границе раздела пресных и соленых вод и может быть индикатором начала таяния на о. Шпицберген. Интервал 0–13 см содержит представительный комплекс голоценовых океанических диатомей и включает Neodenticula seminae, вид-индекс верхней зоны бореальной тихоокеанской шкалы, охватывающей интервал последних 30 тыс. лет, и Thalassiosira oestrupii – верхней зоны Норвежско-Гренландского бассейна. В интервале 10–13 см в комплексе доминируют Paralia и Coscinodiscus и относительно больше переотложенных диатомей. Выше по разрезу доминируют представители родов Thalassiosira, Rhyzosolenia, Chaetoceras, Coscinodiscus, представляющие типичную северо-бореальную ассоциацию. Относительно тепловодные элементы Th. oestrupii, Rh. calcaravis, Cos. lineatus, Cos. asteromphalus типичны для современной диатомовой флоры Норвежского моря и обусловлены влиянием Северо-Атлантического течения. Об относительной тепловодности комплекса также говорит присутствие Asteromphalus robustus, Hyalodiscus scoticus, многочисленность створок Thalassionema nitzschioides. Ассоциация содержит и типичные арктические виды Porosira glacialis, Bacterosira fragilis, Chaetoceras septentrionalis и др.