ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ДАННЫЕ О СКОРОСТИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В РАЙОНЕ ПОДНЯТИЯ МЕНДЕЛЕЕВА (СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ ОКЕАН)

А.Л. Пискарев, И.А. Андреева, Е.Г. Гуськова

Скачать *pdf  

 

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов мирового океана им. И.С. Грамберга, г. Санкт-Петербург, Английский пр., 1.

УДК 550.838.5

 

Изучены 7 колонок донных осадков, отобранных в 2000 г. в рейсе НЭС “Академик Федоров” вдоль широтного профиля, пересекающего поднятие Менделеева вблизи 82° с.ш. Длина колонок от 240 до 334 см. Во всех колонках уверенно определена граница смены полярности вектора остаточной намагниченности, соответствующая границе эпох Брюнес/Матуяма. В пяти колонках эта граница находится на глубине 86-102 см, и в двух колонках, отобранных к западу от поднятия Менделеева, - на глубине 188 и 208 см. Сопоставление палеомагнитных и литологических данных показывает приуроченность верхней границы пачки крапчатых пелитов, перекрываемых пачкой пестроцветных пелитов, к эпизоду Олдувей, или несколько ниже горизонта, относимого к эпизоду Олдувей. Средняя скорость осадконакопления в районе поднятия Менделеева в последние 2-2.5 млн лет не превышала 1-1.3 мм/тыс. лет, увеличиваясь только по мере приближения к шельфовым морям северо-востока России.Задачей настоящей работы являлось получение новых данных о возрасте донных отложений поднятия Менделеева и сопоставление с другими колонками этого района. В статье обсуждаются геохронологические данные радиохимического и микропалеонтологического анализов осадочных колонок AF-00-02, AF-00-07 и AF-0731 с поднятия Менделеева.


ВВЕДЕНИЕ

Всестороннее изучение донных осадков Северного Ледовитого океана имеет особую актуальность в связи с проблемой изучения палеоклимата Земли, попытками определить те особенности изменения палеоклимата, которые позволили бы прогнозировать изменение климата в будущем. В последние десятилетия актуальной стала еще одна проблема - обоснование внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) Российской Федерации. В связи с этим активно собираются данные о геологическом строении подводных хребтов и возвышенностей, в частности поднятия Менделеева. Чрезвычайно важным становится вопрос о составе и происхождении донных осадков этого региона, об источниках и направлении сноса при осадконакоплении, о соотношении в диагностируемых по составу обломках пород, привнесенных в результате ледового разноса, и обломков, образовавшихся “in situ”. Особое значение при этом имеет определение возраста донных осадков, скорости осадконакопления в плиоцен-четвертичное время, определение изменений в направлении и источниках сноса осадочного материала, отражающихся в изменениях скорости осадконакопления во времени и по латерали. При бедности разреза микрофауной, определение абсолютного возраста донных осадков глубоководной области Северного Ледовитого океана опирается, в основном, на данные определения абсолютного возраста по изотопам углерода и на палеомагнитные данные. Однако радиоуглеродные определения абсолютного возраста дают его уверенное определение только для самой верхней части разреза, охватывающей период в десятки тысяч лет, а палеомагнитные определения, как мы увидим ниже, допускают двоякое истолкование при привязке их к геохронологической шкале.

В этих условиях важное значение имеют палеомагнитные данные, полученные по колонкам донных осадков, отобранных в 2000 г. в рейсе НЭС “Академик Федоров” вдоль профиля, пересекающего поднятие Менделеева от впадины Менделеева до котловины Подводников и проходящего через котловину Подводников по направлению к континентальному склону.

 

ИЗУЧЕНИЕ ПАЛЕОМАГНЕТИЗМА ДОННЫХ ОСАДКОВ

Изученные колонки донных осадков отобраны вдоль широтного профиля, пересекающего поднятие Менделеева вблизи 82° с.ш. Колонки АФ-00-01 и АФ-00-03 отобраны на днище впадины Менделеева, располагающейся к востоку от одноименного поднятия. Колонка АФ-00-04 отобрана на восточном склоне поднятия, а колонки АФ-00-08 и АФ-00-07 - в осевой его части, при этом колонка АФ-00-08 взята на локальной возвышенности (возвышенность НЭС “Академик Федоров”), а колонка АФ-00-07 - на юго-западном склоне этой локальной структуры. Колонки АФ-00-23 и АФ-00-28 отобраны в котловине Подводников, к западу от поднятия Менделеева (рис. 1).

Рисунок 1

Отбор образцов производился из колонок донных осадков, не подвергшихся деформации. Приготовление образцов для палеомагнитных исследований выполнялось по методу, рекомендованному в работе Кочегуры [4]. Сначала вдоль осевой линии колонки из нее вырезался сегмент толщиной 30-50 мм, а затем из него отбиралась образцы, для чего в осадок вдавливались стеклянные цилиндрические капсулы размером 23 × 23 мм, ориентированные относительно координат колонки. Размер капсул определяет дискретность выполненных измерений.

Кроме остаточной намагниченности Jn изучалась и магнитная восприимчивость K отобранных образцов. Измерения K проводились на каппаметре KLY-2c с чувствительностью до 4 × 10-8 СИ и с точностью калибровки ±3%. При вычислении магнитной восприимчивости K вводилась поправка с учетом объема образца. Измерение величины и направления вектора Jn осуществлялось на рок-генераторе JR-4 с точностью измерения компонент вектора ±1% и с погрешностью измерения направления вектора - угла наклонения I - не более 10°.

Общая длина 7 колонок, на которых выполнены палеомагнитные исследования, составляет 19.2 м. Всего отобрано и измерено 824 образца (табл. 1).

Таблица 1

Важнейшим для возрастной привязки донных осадков в изученных колонках стал анализ направлений естественной остаточной намагниченности Jn. Изменение направлений Jn с глубиной оценивается лишь по наклонениям I вектора Jn, поскольку склонения неизвестны ввиду произвольной ориентировки керна в горизонтальной плоскости. Для возрастной привязки зафиксированных изменений полярности мы воспользовались известной шкалой палеомагнитных хронов и субхронов [7]:

Нижняя граница хрона (эпохи) Брюнес (Br), прямой полярности, - 0.78 млн лет.

Нижняя граница хрона (эпохи) Матуяма (M), обратной полярности, - 2.59 млн лет.

Нижняя граница хрона (эпохи) Гаусс (G), прямой полярности, - 3.59 млн лет.

Субхрон обратной полярности - Бива (B), 0.37 млн лет.

Субхрон обратной полярности - Элунино (Elun), 0.71 млн лет.

Субхроны прямой полярности - Харамильо (Jar), 0.90-1.06, Гилза (Gil), Олдувей (Old), 1.78-2.00, Реюньон (R), 2.08-2.14 млн лет.

Субхрон обратной полярности - Каена (K), 3.05-3.12 млн лет.

Рисунок 2

На графиках наклонений I (рис. 2) по всем колонкам наблюдается общая закономерность - переход из зоны преимущественно больших положительных наклонений в область низких и отрицательных. Судя по магнитным характеристикам этой области, можно с большой долей уверенности констатировать, что мы наблюдаем границу между эпохами Брюнес и Матуяма. Эта граница уверенно фиксируется по результатам палеомагнитных исследований разрезов кайнозойских отложений при низких скоростях осадконакопления [2, 6, 8]. Что касается отрицательных пиков I в пределах эпохи Брюнес и положительных пиков в Матуяма, они логично объясняются эпизодами (экскурсами) обратной полярности, присущими этим эпохам. Для распознавания эпизодов мы используем вычисленные средние скорости осадконакопления как для верхнего выделенного нами горизонта - эпохи Брюнеса, так и для нижележащих осадков эпохи Матуяма. При допущении о постоянных, в первом приближении, скоростях осадконакопления в изучаемых разрезах (что по совокупности полученных нами данных выглядит весьма вероятным) становится возможной привязка границ и пиков к определенным временным интервалам. В табл. 2 приведена наиболее вероятная, с нашей точки зрения, привязка границ перехода направлений естественной остаточной намагниченности и отдельных пиков внутри эпох той или иной полярности.

Таблица 2

В ряде представленных на рис. 2 колонок уход вектора Jn в область отрицательных направлений выражен не всегда четко. Это происходит за счет вклада в суммарный вектор вязкой намагниченности, которая в прямо намагниченных породах суммируется с первичной Jn, а в обратно намагниченных интервалах разреза донных осадков, наоборот, вычитается из нее. Доказательством сильного влияния вязкой намагниченности служит изменение в колонках величины вектора Jn. Так, в колонке АФ-00-01 горизонты осадков, отложившихся в эпохи прямой и обратной полярности земного магнитного поля, различаются не только склонениями, но и величинами Jn. Средняя величина Jn прямо намагниченных слоев составляет около 2 нТл, в то время как для обратно намагниченных слоев характерны значения порядка 1 нТл. Поскольку диапазон изменений магнитной восприимчивости прямо и обратно намагниченных горизонтов практически идентичен, различие в величинах Jn этих горизонтов следует отнести за счет вязкой намагниченности.

Подобное соотношение наблюдается практически во всех колонках. Экспериментальное подтверждение правильности определения интервалов обратной первоначальной намагниченности Jn получено размагничиванием образцов в переменном магнитном поле напряженностью до 123 Э. В колонке АФ-00-03 были частично размагничены все 124 образца. На приводимых графиках (рис. 3) отчетливо видно, что наклонение I в горизонтах прямо и обратно намагниченных пород изменилось после размагничивания по-разному. В прямо намагниченных интервалах осадков уход вектора от первоначального направления незначителен и, как правило, не превышает 10 градусов. В то же время в обратно намагниченных интервалах разреза донных осадков уход от первоначального направления в область отрицательных значений составил в среднем порядка 30 градусов. Такое изменение обусловлено тем, что наложенная вязкая намагниченность гораздо менее стабильна, чем первоначальная намагниченность, приобретенная во время осадкообразования.

Рисунок 3

Для того чтобы сделать более явной описанную разницу в изменении направления вектора после выдержки образцов в направлении противоположном современному земному магнитному полю, нами проведено осреднение по глубине измеренного повторно наклонения, и вычисленная кривая показана на рис. 3 жирной линией. Разница в изменении наклонения в интервалах 0-102, 225-231, 276-290 см и в остальной части колонки очевидна.

Магнитная восприимчивость может служить независимой характеристикой для определения границ слоев, так как четко отображает литологические изменения в составе слоев, имея в виду, что каждый слой включает характерное для него количество ферромагнитных частиц. На графиках K (рис. 2) магнитная восприимчивость, за ислючением нескольких выбросов, изменяется в пределах 0.2-0.4 × 10–3 СИ. Обращает на себя внимание, что чрезвычайно высокая K зарегистрирована в колонках АФ-00-08 и АФ-00-23 вблизи верхней границы первого слоя с обратной полярностью, и, таким образом, эта аномалия служит дополнительным фактором выделения перехода Брюнес/Матуяма в этих колонках.

Рассмотрим основания для выделения горизонтов обратной полярности по отдельным колонкам. Колонки АФ-00-01 и АФ-00-03, отобранные во впадине Менделеева на восточном конце профиля пробоотбора, весьма схожи по параметрам намагниченности образцов. В верхней части разреза в обеих колонках наблюдаются большие углы наклонения. Выбросы в отрицательную область в самой верхней части колонки АФ-00-03 трудно привязать к каким-либо определенным эпизодам, поскольку сам размер образца, при скорости осадконакопления порядка 1 мм/тыс. лет, подразумевает, что в нем запечатлено осредненное направление намагниченности за период порядка 20 тысяч лет, что сопоставимо с продолжительностью самих эпизодов. Определение эпизода (субхрона) Бива в колонке АФ-00-03, так же как и в колонке АФ-00-03, сделано на основании положения обратно намагниченного интервала колонок примерно в середине горизонта, соответствующего горизонту (хрону) Брюнес. Переход ниже по разрезу в область эпохи Матуяма фиксируется не только по уходу в отрицательную область наклонения I большей части изученных образцов, но и по заметному (примерно в два раза) уменьшению величины Jn. Дальнейший переход по разрезу вскрытых колонкой пород в область эпохи прямой полярности Гаусс четко виден по направлению и величине вектора в колонке АФ-00-01 и гораздо менее ярко выражен в колонке АФ-00-03. Однако в этом случае нам помогают результаты размагничивания в переменном магнитном поле, приведенные на рис. 3.

Колонки АФ-00-04, АФ-00-08 и АФ-00-07, отобранные на склоне и в осевой части поднятия Менделеева, имеют несколько меньшую длину, чем колонки, отобранные во впадине Менделеева. Вероятно, это основная причина того, что они не вскрывают осадки эпохи Гаусса, а содержат в нижней своей части горизонты, положение которых позволяет с наибольшим основанием приписать их к эпизоду Олдувей, а в колонке АФ-00-03 - и к эпизоду Реюньон. Горизонт эпохи Брюнес в этих колонках имеет примерно такую же длину, как и в колонках впадины Менделеева. Зона перехода Брюнес/Матуяма выделяется, среди прочего, выбросами значений K и величины Jn, что характеризует кратковременное изменение условий осадконакопления, сопровождающееся увеличением в осадках ферромагнитной фракции. Отметим также некоторый рост величины Jn осадков в этих колонках, по сравнению с колонками впадины Менделеева.

Колонки осадков котловины Подводников - АФ-00-23 и АФ-00-28 отличаются большей мощностью прямо намагниченных осадков, относимых к эпохе Брюнес. Переход Брюнес/Матуяма в обеих колонках отмечен еще и пиками значений K и Jn. В нижних частях обеих колонок просматриваются эпизоды прямой намагниченности, которые с большой долей вероятности можно отнести к самым протяженным эпизодам эпохи Матуяма - Харамильо и Олдувей.

Дополнительные данные о вероятной корреляции изученных колонок донных осадков предоставляют нам результаты их литологического изучения. В разрезе вскрытой трубками части неконсолидированных осадков сверху вниз залегают:

– Пачка “окисленных” пелитов.

– Пачка известковистых пелитов.

– Пачка пестроцветных пелитов.

– Пачка крапчатых пелитов.

Пачка “окисленных” пелитов (рис. 4) составляет верхнюю часть всех колонок, мощностью от 12 см на возвышенности и до 21 см на ее юго-западном склоне, а в днищах впадин изменяясь от 13 до 17 см. Осадки представлены песчанистыми алевропелитами коричневого и темно-коричневого цвета, с большим количеством микрофауны (планктонной и бентосной), нередко содержащими обломки раковин. Характерной особенностью пачки являются наличие верхнего полужидкого (до 2 см) слоя и, в целом, вязкотекучая консистенция осадков, а также наличие в основании пачки маломощного уплотненного прослоя мощностью от 2 до 7 см темно-коричневого цвета, по которому и проведена ее нижняя граница. Контакт с подстилающими осадками четкий.

Рисунок 4

Пачка известковистых пелитов представляет собой наиболее выдержанный по площади интервал, мощность которого составляет 36-52 см, причем на восточном склоне поднятия и во впадине Менделеева ее мощность достаточно стабильна (около 50 см). Осадки представлены алевропелитом оливково-коричневого или светло-коричневого цвета, содержащим прослои с большим количеством микрофауны (планктонной и бентосной), линзы песков, рыхлого известковистого материала, голубоватых глин. Для пачки характерно наличие грубообломочного материала, максимальное содержание которого отмечено на самых меньших глубинах в районе возвышенности. Кроме того, осадки на возвышенности и на ее склонах содержат массовые включения гнезд гидроокислов Fe и микроконкреций Mn, а в районе впадины Подводников в осадках пачки присутствуют глинисто-известковистые “окатыши”. Нижняя граница пачки постепенная, проводится по изменению цвета и текстуры осадка.

Пачка пестроцветных пелитов состоит из чередующихся слоев оливкового и коричневого алевропелита и пелита с пятнистой и линзовидно-слоистой текстурой и прослоями и линзами песка (в том числе и с высоким содержанием микрофауны), с изменчивой мощностью от 144 см в пределах возвышенности и до 270 см во впадинах. Осадок биотурбирован, насыщен микроконкрециями, корочками и сгустками Mn, слойками с гидроокислами Fe. В верхней части пачки в пределах возвышенности присутствуют прослои, содержащие “окатыши” твердой сухой известковистой глины или нацело cложенные ею, а также интервалы с известковистыми линзами. Осадки преимущественно текучепластичные, то есть консистенция их менее плотная, чем в вышележащей пачке. Нижняя граница пачки четкая, резкая, проведена по изменению цвета осадка, текстуры и прослою с гидроокислами железа.

Пачка крапчатых пелитов залегает в основании вскрытого колонками разреза осадков и представлена зеленовато-серыми и светло-оливковыми алевропелитами с многочисленными точечными включениями Mn. Наибольшая вскрытая мощность пачки составляет 111 см.

Описанные литологические границы во многих случаях совпадают или близки к границам, определенным по изменениям направления и характера намагниченности. Особенно четкая картина получается при рассмотрении палеомагнитной привязки нижней границы пачки пестроцветных пелитов, которая, как отмечено выше, уверенно определяется в разрезе осадков и по литологическому анализу. В колонках АФ-00-28 и АФ-00-23 эта граница приурочена к эпизоду Олдувей, в колонках АФ-00-08, АФ-00-07 и АФ-00-03 она располагается несколько ниже горизонта, относимого к эпизоду Олдувей, и только в колонке АФ-00-01 она располагается уже в горизонте, относимом к эпохе Гаусс. Таким образом, смена обстановки осадконакопления, приведшая к прекращению отложения крапчатых пелитов и началу накопления осадков пачки пестроцветных пелитов продвигалась, по нашим данным, в пределах изученного региона с востока на запад, заняв во времени промежуток не менее нескольких сотен тысяч лет.

Нижняя граница пачки известковых пелитов проведена по изменению цвета и текстуры осадка и переход к пачке пестроцветных пелитов, по литологическим данным, определен как постепенный. В колонках впадины Менделеева и поднятия Менделеева этот переход отмечен в середине осадочной толщи, относимой нами к эпохе Брюнес. Общая мощность пачки известковых пелитов вместе с вышележащей пачкой окисленных пелитов мало изменяется на изученном профиле. Поэтому увеличение мощности отложений хрона Брюнес в колонках котловины Подводников происходит только за счет пачки пестроцветных пелитов.

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Низкие скорости осадконакопления характерны для большей части глубоководных котловин Тихого океана [6]. Полученные нами значения также близко совпадают с результатами палеомагнитных исследований на участке хребта Менделеева, расположенном севернее 83° с.ш., где в 8 колонках скорость осадконакопления, вычисленная по положению границы Брюнес/Матуяма, была определена в пределах от 0.8 до 1.6 мм/тыс. лет [12, 21]. Однако впоследствии данные этих авторов были подвергнуты сомнению и пересмотру, и в недавних публикациях преобладает та точка зрения, что скорость осадконакопления в центральных областях Северного Ледовитого океана, включая и поднятие Менделеева, превышает 1 см/тыс. лет. Рассмотрим, какие данные послужили основой для формирования такой позиции.

Витте и Кент [22] подвергают сомнению результаты Кларка с соавторами [12] на том основании, что в процессе исследований не производилась магнитная чистка образцов путем размагничивания. Несомненная польза чистки, делающей результаты наблюдений гораздо более определенными, была показана нами выше (рис. 3). Однако в тех случаях, когда обратно намагниченные зоны выделяются явно и без чистки, как это и наблюдается в колонках, исследованных Кларком, чистка никогда не приводит к сомнениям в их выделении, а, наоборот, делает такое выделение более четким, что и было показано в примерах, приведенных в цитируемой работе [22]. Результаты магнитной чистки образцов из двух колонок, отобранных ранее на юго-восточном склоне поднятия Менделеева, подтвердили положение определенной ранее границы Брюнес/Матуяма в колонке Т3-67-6 на глубине 228 см, и в колонке Т3-67-12 - на глубине 85 см. Таким образом, скорость осадконакопления за эпоху Брюнес на этих станциях была определена величинами около 1 и 3 мм/тыс. лет.

В работе Фредерикса [13] выполнено детальное палеомагнитное изучение колонок донных осадков, отобранных на хребте Ломоносова, в котловине Амундсена, на поднятиях Ермак и Моррис-Джесуп и в проливе Фрам. На станциях, расположенных в приполюсной части хребта Ломоносова (2185-6) и в прилегающей части котловины Амундсена (2171-4), средняя скорость осадконакопления определена в 1 и 1.5 см/тыс. лет, соответственно. Отметим, что в работе нет данных, относящихся к Амеразийскому бассейну СЛО.

К этой же области Северного Ледовитого океана (окрестности западной части Евразийского бассейна) относятся данные, опубликованные в работе [19]. Проведено тщательное палеомагнитное изучение длинных колонок донных осадков (до 13 м длиной), выполнено размагничивание переменным полем интенсивностью до 60 мТл и показано, что скорость осадконакопления в регионе в четвертичное время составляет в среднем несколько сантиметров в тысячу лет. Интересно отметить, что, хотя выполненная в работе привязка отдельных эпизодов (субхронов) обратной намагниченности может подвергаться сомнению, общая продолжительность этих эпизодов составляет менее 10% от продолжительности всего времени осадконакопления, отображенного в колонках, что совпадает с мировыми данными.

Статья [14] посвящена детальному исследованию донных осадков в колонке 96/12-1 длиной 722 см, отобранной на глубине около 1 км в приполюсной части хребта Ломоносова. В интерпретации авторов, граница Брюнес/Матуяма зафиксирована ими в колонке на глубине примерно 5.5 м, хотя по виду кривой наклонения эту границу, по нашему мнению, следовало бы скорее провести на глубине 2.7 м. В любом случае, вид кривой наклонения вектора остаточной намагниченности на глубине более 2.7 м остается необъясненным, так как общее число обратно намагниченных образцов в этом интервале колонки превышает 30% от их общего числа, что, в общем, не характерно для эпохи Брюнес. Можно предположить, что положительная намагниченность ряда горизонтов в этой и других подобных по виду колонках имеет химическую природу и связана с постседиментационными диагенетическими процессами. Заметим также, что точка пробоотбора колонки 96/12-1 находится на границе Евразийского и Амеразийского бассейнов СЛО.

Данные [14] легли в основу и ряда других публикаций, в которых определения низкой скорости осадконакопления в районе поднятия Менделеева признавались ошибочными. При этом авторы [10, 11, 15] опираются либо на радиоуглеродные данные, характеризующие только самую верхнюю часть разреза донных осадков, либо на биостратиграфические корреляции, мало пригодные для районов хребтов Менделеева-Альфа ввиду бедности донных осадков фауной.

Скорость осадконакопления в котловине Макарова, в части котловины, прилегающей к хребту Ломоносова, анализируется в работе [17]. В работе приведены убедительные данные о корреляции, в том числе и по палеомагнитным данным, горизонтов в трех изученных колонках донных осадков длиной от 831 до 1372 см. Однако при решении вопроса о возрастной привязке выделенных горизонтов авторы указывают на неоднозначность полученных данных, на возможности значительных перерывов в изученных разрезах, и останавливаются на возможности двух решений: средняя скорость осадконакопления на изученном участке котловины Макарова составляет величину 1.3 или 4 см/тыс. лет. При этом, так же как и в предыдущей работе, остается необъясненным большое число обратно намагниченных образцов (>30%) в интервалах колонок, относимых к эпохе Брюнеса.

Попытка объединить данные о скорости осадконакопления на хребте Ломоносова и других окраинах Евразийского бассейна, с одной стороны, и на поднятии Менделеева, с другой, была сделана в работе [20]. Однако результаты проведенного авторами сопоставления вызывают возражения. Нижняя граница зоны прямой полярности в колонке PS51/038, отобранной несколько севернее 85° с.ш. на глубине 1473 м на поднятии Менделеева, отмечается на отметке 131 см. Со всей очевидностью, эта граница может быть отнесена к границе Брюнес/Матуяма. Обратно намагниченные образцы резко преобладают в расположенном ниже 70-сантиметровом интервале этой колонки, охватывая примерно 80% этого интервала. Следовательно, средняя скорость осадконакопления в эпоху Брюнес составляет в этой точке около 1.7 мм/тыс. лет. Совершенно другая картина в колонках 96-12-1pc и PS2185 (хребет Ломоносова), PS2200 (плато Моррис-Джесуп), в которых, начиная примерно с 3-метровой глубины, идет чередование прямо и обратно намагниченных зон с соотношением их по мощности примерно 2.5 : 1. По нашему мнению, любая возрастная привязка этих зон по палеомагнитным данным оставляет много вопросов. Тем более удивительно, что очевидная граница Брюнес/Матуяма в колонке PS51/038 сопоставляется авторами работы с сомнительными по характеру и по возрасту границами в колонках 96-12-1pc, PS2185 и PS2200, и этой очевидной границе придается сравнительно более молодой возраст.

Результаты изучения некоторых колонок, отобранных в 2005 г. в экспедиции HOTRAX, позволяют говорить, по палеомагнитным данным, о локальных проявлениях в регионе более высоких скоростей осадконакопления [9, 18]. Так, судя по данным работы [9], изменение наклонения, характерное для границы Брюнес/Матуяма, наблюдается в колонке HLY0503-8JPC, (юго-восточный склон поднятия Менделеева), на глубине 420 см, то есть средняя скорость осадконакопления за эпоху Брюнес составляет в этой точке величину несколько более 5 мм/тыс. лет. Однако такого рода колебания, когда средняя скорость осадконакопления на дне океана на небольшом расстоянии изменяется в разы, не являются необычными [2]. Выше мы писали, что в ранее отобранных в том же регионе колонках граница Брюнес/Матуяма зафиксирована в колонке Т3-67-6 на глубине 228 см, а в колонке Т3-67-12 - на глубине 85 см. Приведенные в работах [9, 18] данные радиоуглеродного анализа относятся только к верхним 50-60 см разреза, охватывая период примерно в 50 тыс. лет, а сопоставление с палеомагнитными кривыми хребта Ломоносова вызывает, как уже отмечалось, только дополнительные вопросы. Вызывает недоумение, что в работе не приведены результаты магнитной чистки образцов, что позволило бы значительно снизить возможную неоднозначность интерпретации палеомагнитных материалов. Однако по приведенным в упомянутых работах данным можно, с высокой долей вероятности, говорить о том, что граница Брюнес/Матуяма располагается в изученных колонках на глубине:

- 230 см (10JPC);

- 80 см (11JPC);

- 220 см (14JPC).

В колонках, отобранных вдоль восточного склона хребта Нордвинд, также с высокой долей вероятности, граница Брюнес/Матуяма располагается на глубинах 540 см (92-Р27), >500 см (92-P25), 200 см (92-Р39), 120 см (92-Р21), и 40 см (92-Р23), что дает величину средней скорости осадконакопления за эпоху Брюнес в несколько раз меньшую, чем это определено авторами.

Привязка границы изменения полярности в колонках поднятия Менделеева не к границе эпох Брюнес/Матуяма, а к экскурсу Бива поддерживается и в недавно опубликованной работе Крылова с соавторами [5]. В качестве реперной в этой работе используется все та же проблемная колонка 96/12-1pc, отобранная на хребте Ломоносова.

В то же время результаты ториевого датирования осадков поддерживают вариант интерпретации их возраста, основанный на сопоставлении уровня устойчивого изменения направления остаточной намагниченности с границей эпох Брюнес/Матуяма [1]. В последнее время появились новые исследования радиоактивности донных осадков хребта Менделеева, дополняющие наши сведения об их вероятном возрасте. Изучение соотношения 230Th и 231Pa в колонках донных осадков, отобранных в экспедиции HOTRAX, привело исследователей [16] к выводу, что средняя скорость осадконакопления на хребте Менделеева составляла в четвертичный период 1.5 мм/тыс. лет, изменяясь в пределах от 1 до 3 мм/тыс. лет, и что эта скорость на порядок ниже скорости осадконакопления в Евразийском бассейне Северного Ледовитого океана. Авторы отмечают, что при таких низких скоростях осадконакопления радиоуглеродный метод пригоден для определения возраста только верхних нескольких сантиметров осадков.

В работе Гусева и др. [3] приведены данные радиохимического анализа материала колонок АФ-00-02 и АФ-00-07, а также колонки АФ-0731, отобранной южнее на восточном склоне поднятия Менделеева в 2007 г. По этим данным, средняя скорость осадконакопления составляет в колонках АФ-00-02 и АФ-00-07 1.5 и 1.1 мм/тыс. лет, соответственно, что весьма близко совпадает с полученными нами палеомагнитными данными. Лишь в расположенной южнее, ближе к континентальному склону колонке АФ-0731 вычисленная скорость осадконакопления за период порядка 200 тыс. лет составляет 4.4 мм/тыс. лет, то есть такая же, как и предполагаемая нами, исходя из анализа опубликованной кривой наклонения вектора остаточной намагниченности колонки HLY0503-8JPC.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Палеомагнитные исследования колонок донных осадков, отобранных на профиле, пересекающем поднятие Менделеева вблизи 82° с.ш., позволили уверенно во всех колонках определить границу Брюнес/Матуяма. В пяти колонках эта граница находится на глубине 86-102 см и только в двух колонках, отобранных к западу от поднятия Менделеева, в котловине Подводников, граница Брюнес/Матуяма зафиксирована на глубине 188 и 208 см. Увеличение скорости осадконакопления, зафиксированное в этих колонках, объясняется приближением к источнику сноса - шельфу Восточно-Сибирского моря. Граница Брюнес/Матуяма определена по смене полярности вектора остаточной намагниченности, наблюдаемой в большинстве измеренных образцов. Размагничивание в переменном магнитном поле проведено в поле, интенсивность которого недостаточна для полной магнитной чистки образцов. Тем не менее, наши данные показывают значительное смещение вектора остаточной намагниченности в область отрицательного наклонения в интервалах, отнесенных нами к эпохе обратной полярности Матуяма.

Дополнительным признаком для выделения в колонках интервалов, относящихся к эпохе обратного направления земного магнитного поля, является уменьшение величины вектора естественной остаточной намагниченности (при сохранении той же величины магнитной восприимчивости). Это уменьшение обусловлено тем, что направленная по современному полю вязкая намагниченность противоположна в этих интервалах направлению седиментационной остаточной намагниченности и, таким образом, они векторно вычитаются друг из друга. В осадках эпохи Брюнес и в других прямо намагниченных горизонтах эти два вида намагниченности складываются.

Наконец, в ряде колонок к границе Брюнес/Матуяма приурочены пиковые значения магнитной восприимчивости, а иногда и величины остаточной намагниченности, что является дополнительным параметром возрастной корреляции колонок.

При сопоставлении палеомагнитных и литологических данных следует отметить приуроченность нижней границы пачки пестроцветных пелитов, которая, как отмечено выше, уверенно определяется в разрезе осадков и по литологическому анализу, к эпизоду Олдувей, или несколько ниже горизонта, относимого к эпизоду Олдувей. Можно предположить, что смена обстановки осадконакопления, приведшая к прекращению отложения крапчатых пелитов и началу накопления осадков пачки пестроцветных пелитов, продвигалась в пределах изученного региона с востока на запад.

Таким образом, выполненная нами работа свидетельствует о том, что средняя скорость осадконакопления в районе поднятия Менделеева в последние 2-2.5 млн лет не превышала 1-1.3 мм/тыс. лет, увеличиваясь только по мере приближения к шельфовым морям северо-востока России.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреева И.А., Басов В.А., Куприянова Н.В., Шилов В.В. Возраст и условия формирования донных осадков в районе поднятия Менделеева (СЛО) // Материалы по фанерозою полярных областей и центральной части Срединно-Атлантического хребта. Фауна, флора и биостратиграфия // Тр. ВНИИОкеангеология. 2007. Т. 211. С. 131-152.

2. Вишняков А.Э., Пискарев А.Л., Черкашев Г.А. и др. Детальное картирование глубоководных донных осадков буксируемым геофизическим комплексом // Докл. РАН, 1992. Т. 324. № 1. С. 77-80.

3. Гусев Е.А., Максимов Ф.Е., Новихина Е.С. и др. К вопросу о стратиграфии донных осадков поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // Вестник СПб Университета. Сер. геол.-геогр. 2012. Вып. 4. С. 102-115.

4. Кочегура В.В. Применение палеомагнитных методов при геологической съемке шельфа. СПб: Изд-во ВСЕГЕИ, 1992. 143 с.

5. Крылов А.А., Шилов В.В., Андреева И.А., Миролюбова Е.С. Стратиграфия и условия накопления верхнечетвертичных осадков северной части поднятия Менделеева (Амеразийский бассейн Северного Ледовитого океана) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2011. № 2 (88). С. 7-22.

6. Линькова Т.И. Палеомагнетизм верхнекайнозойских осадков Мирового океана. М.: Наука, 1984. 136 с.

7. Поспелова Г.А. Геомагнитные экскурсы // Краткая история и современное состояние геомагнитных исследований в Институте физики Земли РАН. М.: Изд-во ИФЗ РАН, 2004. С. 44-55.

8. Третяк А.Н., Вигилянская Л.И., Макаренко В.Н., Дудкин В.П. Тонкая структура геомагнитного поля в позднем кайнозое. Киев: Наукова думка, 1989. 156 с.

9. Adler R.A., Polyak L., Ortiz J.D. et al. Sediments record from the western Arctic Ocean with an improvement Late Quaternary age resolution: HOTRAX core HLY0503-8JPC, Mendeleev Ridge // Global and Planetary Change. 2009. V. 68. P. 18-29.

10. Backman J., Fornaciari E., Rio D. Biochronology and paleoceanography of late Pleistocene and Holocene calcerous nannofossil abundances across the Atctic Basin // Marine Micropaleontology. 2009. 72. P. 86-98.

11. Backman J., Jakobsson M., Lovlie R. et al. Is the central Arctic Ocean a sediment starved basin? // Quaternary Science Reviews. 2004. V. 23. P. 1435-1454.

12. Clark D.L. Magnetic reversals and sedimentation rates in the Arctic Ocean // Geological Society of America Bulletin. 1970. V.81. № 10. P. 3129-3124.

13. Frederichs T. Regional and temporal variations of rock magnetic parameters in Arctic marine sediments // Ber. Polarforschung. 1995. V. 164. P. 1-212.

14. Jakobsson M., Lvlie R., Al-Hanbali H. et al. Manganese and color cycles in Arctic Ocean sediments constrain Pleistocene chronology // Geology. 2000. V. 28. P. 23-26.

15. Moran K., Backman J., Brinkhuis H. et al. The Cenozoic palaeoenvironment of the Arctic Ocean // Nature. 2006. V. 441. P. 601-606.

16. Not C., Hillaire-Marcel C. Time constraints from 230Th and 231Pa data in late Quaternary, low sedimentation rate sequence from the Arctic Ocean: An example from the northern Mendeleev Ridge // Quaternary Science Reviews. 2010. V. 29. P. 3665-3675.

17. Nowaczyk N.R., Frederichs T.W., Kassens H. et al. Sedimentation rates in the Makarov Basin, central Arctic Ocean: A paleomagnetic and rock magnetic approach // Paleoceanography. 2001. V. 16. P. 368-389.

18. Polyak L., Bischof J., Ortiz J.D. et al. Late Quaternary stratigraphy and sedimentation patterns in the western Arctic Ocean // Global and Planetary Change. 2009. V. 68. P. 5-17.

19. Schneider D.A., Backman J., Curry W.B., Possnert G. Paleomagnetic constraints on sedimentation rates in eastern Arctic Ocean // Quaternary Res. 1996. V. 46. P. 62-71.

20. Spielhagen R.F., Baumann K-H., Erlenkeuser H. et al. Arctic Ocean deep-sea record of northern Eurasian ice sheet history // Quaternary Science Rev. 2004. V. 23. P. 1455-1483.

21. Steuerwald B.A., Clark D.L., Andrew J.A. Magnetic stratigraphy and faunal patterns in Arctic Ocean sediments // Earth and Planetary Science Letters. 1968. V. 5. P. 79-85.

22. Witte W.K., Kent D.V. Revised magnetostratigraphies confirm low sedimentation rates in Arctic Ocean cores // Quaternary Research. 1988. V. 29. P. 43-53.

 


Paleomagnetic Data on Sedimentation Rate in the Mendeleev Rise Region (Arctic Ocean)

A.L. Piskarev, I.A. Andreeva, E.G. Gus’kova

Seven cores were extracted from the sites at the Mendeleev Rise near 82° N during the 2000 cruise of the R/V “Akademik Fedorov”. The length of cores ranges from 240 to 334 cm. In all cores we confidently determined changing polarity of the remanent magnetization vector corresponding to the boundary of the Brunhes/Matuyama epoch. In five cores, this boundary is located at a depth of 86-102 cm, and in two cores, extracted to the west of the Mendeleev Rise it was found at depths of 188 and 208 cm. Comparison of paleomagnetic and lithologic data reveals the coincidence of the upper boundary of speckled packs pelites, that is covered by variegated pelites, with the Olduvai episode, or slightly below the level related to the Olduvai episode. The average sedimentation rate in the Mendeleev Rise in the last 2–2.5 million years did not exceed 1-1.3 mm/ky, increasing only in the region close to the shelf seas of Russia.

 

 

Ссылка на статью:

Пискарев А.Л., Андреева И.А., Гуськова Е.Г. Палеомагнитные данные о скорости осадконакопления в районе Поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // Океанология. 2013. Том 53. № 5. С. 694-704.

 





eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz