Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

В настоящее время среди значительной группы исследователей, в том числе авторов реконструкций природной обстановки проекта CLIMAP, распространены представления о постоянной термодинамической устойчивости морского ледового покрова Северного Ледовитого океана. Более того, в некоторых работах говорится о непрерывности существования ледового покрова на протяжении нескольких миллионов лет. Однако в последнее десятилетие в связи с глобальным потеплением климата отмечены важные изменения в структуре водной массы, в морской биоте и в ледовом покрове океана. В отношении последнего, как показала космическая съемка, в последнее время в океане вплоть до Северного полюса начали возникать огромные полыньи, отражающие внезапное событие частичной деструкции морского ледового покрова Северного Ледовитого океана.

Анализ имеющихся публикаций, в которых в той или иной степени затрагивается эта проблема, показал, что в геологической истории морского ледового покрова Северного Ледовитого океана неоднократно возникали эпизоды экстремального уменьшения ледовитости, существенно более масштабные, чем возникшие в настоящее время. Важной методической основой для подобного вывода явились установленные корреляционные связи кислородно-изотопных стадий и подстадий, обнаруженных в Гренландском ледниковом покрове и в донных отложениях северной части Атлантического океана, вскрытых скважинами и колонками, со слоями (событиями) Хейнриха (Heinrich, 1988). Эти события фиксируют эпизоды массового сброса материала ледового разноса тающих айсбергов и фрагментов морского льда. Второй важной методической основой сформированного вывода явилось обнаружение в отложениях высокоширотных районов Атлантики планктонных фораминифер, фиксирующих эпизоды разрушения морского ледового покрова и существование открытого океана. Более того, как отмечалось, планктонные фораминиферы, а в некоторых случаях совместно с кокколитами, участвуют в сложении так называемых высокопродуктивных слоев (HP). Эти слои фиксируют неоднократные (по составу планктонных специй) процессы адвекции атлантических вод в высокоширотные районы Атлантического океана, способствовавшие увеличению интенсивности процессов таяния значительных объемов морского льда и айсбергов, приповерхностной редукции солености и, соответственно, вертикальном расслоении океанской водной массы.

Несомненно значительный вклад в выявление временной последовательности интенсивного проявления процессов сброса материала ледового разноса (IRD) был сделан Хенрихом (Heinrich, 1988) при изучении донных колонок, поднятых в северо-восточной части Атлантического океана в районе возвышенности Драйзек (глубины от 3900 до 4550 м).

В изученных колонках донных отложений в пределах позднего плейстоцена Х. Хенрих выявил шесть интервалов повышенного содержания материала ледового разноса (фракции 180–3000 mm). Одновременно изучались планктонные фораминиферы, среди которых установлены фораминиферы поверхностных холодных вод: Neogloboqudpina pachiderma (S.); поверхностных теплых вод: G. truncatulinoides, G. scitula, G. ruben и G. hirsute; поверхностных умеренных (промежуточных) вод: G. inflata. Необходимо отметить, что в ходе исследований было установлено, что наибольшее процентное содержание N. pachiderma, являющейся одним из индикаторов поверхности холодных талых вод почти полностью совпадает с пиками повышенного содержания в осадках материала ледового разноса.

В отношении причин происхождения слоев с повышенным содержанием материала ледового разноса, то первоначально это связывалось, главным образом, с эпизодами высокой инсоляции, которая оказывала влияние как на увеличение притока в океан пресных талых ледниковых вод, так и способствовала возрастанию интенсивности процесса айсбергообразования (Heinrich, 1988). При этом допускалось, что максимальный или повышенный сброс на дно материала, транспортируемого льдом, происходил как в стадиалы, так и в холодные интервалы межстадиалов. Позднее события массового сброса материала ледового разноса стали называться событиями Хейнриха и их стали коррелировать с комплексом различных факторов: с экстремальной деградацией ледниковых щитов, с изменениями уровня океана, реорганизацией океан-атмосферной циркуляции. По нашему мнению, главным фактором являлись существовавшие мощные адвекции полярных вод в Атлантику через пролив Фрама, с которыми был связан вынос огромных полей разреженного морского льда из Арктического бассейна, что позволило высказать мнение о возможной «ледовитости» северной части Атлантического океана. Таким образом, весь комплекс перечисленных причинно-следственных факторов позволяет думать о несомненной связи событий Хейнриха с коллапсами морского ледового покрова не только на его периферии, но и в центральных частях Северного Ледовитого океана, что находит свое отражение в этих районах не только в повышенном содержании грубой фракции в океанских среднеплейстоценовых осадках, но и в появлении планктонных фораминифер (Spielhagen et al., 1997). Повышенное содержание последних в отдельные временные интервалы позволяет думать, что к ним были приурочены открытые пространства океана, свободные от покрова многолетних морских льдов.

Следует отметить еще одно обстоятельство. Как отмечалось, в палеоклиматическом и палеоокеанском отношениях при адвекциях атлантических вод в высокоширотную Арктику между частями океана, покрытого морским льдом, и относительно теплой безледной поверхностью океана создается значительный температурный градиент, который способствует усилению штормовой деятельности и возрастанию интенсивности циркуляции поверхностной водной массы. В конечном итоге это также способствует разрушению морского льда. Благодаря этому градиенту возникают коридоры штормов и фронтальные зоны, способствующие увеличению интенсивности циркуляции поверхностной водной массы и соответственно разрушению покрова морского льда. В качестве одного из результатов ААВ в центральные районы Арктического океана являлось сокращение и, возможно, даже исчезновение морского ледового покрова, а с затуханием процессов адвекции атлантических вод происходило его восстановление и разрастание, что было связано уже с адвекцией полярных вод в южном направлении.

Имея в виду изложенное, среди термодинамических событий покрова морского льда можно выделить три события или состояния: сплошной покров, разреженный и отсутствие льда.

В данной группе событий мы ограничимся лишь перечислением важнейших из них. Это фронтальные зоны и их миграция, этапы интенсивного проявления штормов, а также деградация покровных оледенений, с которыми связаны значительные изменения во внутренней структуре водной массы.

2. Высокоразрешающая стратиграфия важнейших природных событий арктических районов Атлантики для последних 20 тыс. лет (14C возраст)

Данный временной интервал отличается последовательной сменой разнопорядковых контрастных климатических обстановок, важными палеоокеанологическими событиями и своеобразными осадочными процессами. Как известно, среди природных обстановок выделяются: ледниковая, позднеледниковая и межледниковая (голоцен). Как показали имеющиеся материалы, палеоокеанологические события в рассматриваемом временном интервале определяются нестабильностью адвекций атлантических и полярных вод, что обуславливает различия в морской биоте, меняющемся температурном режиме поверхностных вод, изменениями солености водной толщи, непостоянством существования морского ледового покрова, а также появлением и миграцией атмосферных фронтов. С таянием ледников в океан поступало значительное количество талых вод, что, с одной стороны, усложняло стратификацию водной толщи, а с другой – в прибрежных мелководных районах за счет возникновения позднеледниковой трансгрессии вызывало значительные изменения в соотношении суши и прилежащей акватории.

Своеобразие осадочных процессов особенно проявлялось в позднеледниковье в связи с гляциотурбидитовым осадконакоплением. Кроме того, существенное влияние на состав формирующихся осадков оказывали айсберги и морской лед, с которыми связано вытаивание из них материала ледового разноса (IRD) и обогащение последним донных осадков. Согласно опубликованным данным зарубежных исследователей IRD в донных осадках начинает появляться в начальной стадии дегляциации, но наибольшая концентрация IRD приурочена к первой трети позднеледниковой трансгрессии, благодаря которой происходило активное разрушение фронтальных частей ледников, выдвинувшихся на шельф, что способствовало образованию значительного количества айсбергов. Установлено также, что IRD обогащает осадки, сформировавшиеся в эпизоды кратковременных похолоданий, например, разновозрастные эпизоды дриаса, в частности, особенно это оказалось хорошо выраженным в позднем дриасе. В осадках межстадиалов пики IRD совпадают с увеличением потока талых ледниковых вод. В голоцене повышенное содержание IRD установлено в отложениях климатического оптимума в пребореале, а также выявлен тренд постепенного увеличения его количества в последние 4000 лет. Таким образом, появление в осадках IRD может быть обусловлено несколькими причинами, а в Арктическом океане (в квартере) в различных количествах присутствует постоянно. Дополнительно к указанному следует напомнить, что для данного района свойственна повышенная сейсмичность, которая также может оказать влияние на интенсификацию процесса айсбергообразования.