Строение и история развития литосферы - Коллектив авторов

В нечетных горизонтах доминируют глинистые алевриты, алевриты и лишь изредка встречаются более крупнозернистые осадки (рис. 2). Типичны текстуры интенсивной биотурбации. Четные горизонты представлены алевритистыми песками и песчанистыми алевритами (рис. 2), иногда вмещающими (например, в VI горизонте) обломки материала ледового разноса размером около 1 сантиметра. Как правило, биотурбация менее интенсивна (особенно в VI горизонте). В VI горизонте описаны интервалы осадков с текстурой «cottage cheese», свойственной отложениям оледенений (Левитан и др., 2002). В интервале 116–120 см отмечена обратная градационная слоистость. Изредка наблюдаются волнистые (эрозионные?) границы песчанистых слоев. Границы выделенных литостратиграфических горизонтов расположены на следующих уровнях: I/II – 25 см; II/III – 32 см; III/IV – 44 см; IV/V – 61 см; V/VI – 116 см; VI/VII – 214 см.

Нижележащая толща, которую предлагается назвать полярной, вскрыта только в своей верхней части, в интервале 214–292 см. Она сложена оливковыми довольно однородными алевритами с интенсивной биотурбацией, в которых иногда отмечается песчаная примесь порядка 18–20 % (рис. 2). Здесь тоже встречены волнистые границы слоев с песчаной примесью. На уровне 249–250 см описан слой уплотненных осадков, возможно, представляющий собой hard ground, маркирующий перерыв в седиментации.

Рис. 2. Треугольные диаграммы гранулометрического состава осадков.

Рис. 3. Корреляционные диаграммы гранулометрического состава осадков.

Интересные особенности структуры осадков вскрываются при изучении корреляционных диаграмм гранулометрического состава (рис. 3). Например, в кол. PS70/319 между песком и алевритом существует четко выраженная отрицательная корреляция с R=-0.9663. Между концентрациями пелита и алеврита в целом никакой корреляции не существует вообще, однако в области высоких концентраций алеврита (80 % и более), вероятно, можно говорить об отрицательной корреляции между обоими параметрами, что можно объяснить либо принадлежностью части алеврита к айсберговому материалу, либо дополнительным выносом течениями пелита в этих пробах.

Как представляется, приведенные материалы дают основания для выводов о том, что: 1) песчаный материал осадков этой колонки поставлен преимущественно айсбергами, а пелитовый и алевритовый – морским льдом и морскими течениями; 2) на формирование гранулометрического состава помимо главной причины – обусловленного климатическими изменениями ледового режима, оказывал существенное влияние и гидродинамический режим придонных вод над склоном хребта, причем эпизодическое усиление придонных течений приводило к формированию не только ряда отмеченных текстурных особенностей, но и к вымыванию пелитовых фракций. Ранее эта проблема для хребта Ломоносова рассмотрена в работе (St. John, 2008).

Кол. PS70/358 расположена на гребне хребта на некотором удалении от приполярного района, где находятся кол. PS2185 и PS70/319 (см. рис. 1). Она достигает в длину 770 см. Здесь также по литологическим данным выделяются ломоносовская толща мощностью 283 см и нижележащая (до забоя колонки) полярная толща. В ломоносовской толще, также как и в кол. PS70/319, развиты нечетные и четные литостратиграфические горизонты, однако распределение гранулометрических фракций по разрезу несколько иное. Сверху вниз: в I горизонте (0–24 см) развиты алевриты и песчанистые алевриты, во II (24–39 cм) – песчанистые алевриты; в III (39–99 см) – песчанистые алевриты, подстилаемые в подошве алевритистым песком; в IV (99–114 cм) – алевритистые пески; в V (114–256 cм) – глинистые алевриты, в VI (256–283 см) – песчанистые алевриты (см. рис. 2). Здесь также осадки нечетных горизонтов сильнее биотурбированы, однако в III горизонте описаны и текстуры «cottage cheese», и крупнообломочный (до 8 см в поперечнике) материал ледового разноса. Существует в этом горизонте и горизонтально-слоистая текстура с чередующимися тонкими слойками различного цвета, напоминающая осадки дегляциации в Западно-Арктических морях (Левитан и др., 20071;). В четных горизонтах всегда присутствуют текстуры «cottage cheese», а VI горизонт представлен маломощными осадками с типичной для дегляциаций (или терминаций) полосчатостью.

Довольно мощная полярная толща представлена почти исключительно глинистыми алевритами, местами включающими в себя прослои алевритов и песчано-глинистых алевритов (см. табл. 1 и рис. 2). В целом весь разрез этой колонки представлен несколько более тонкозернистыми отложениями, чем в кол. PS70/319, что объясняется большей гидродинамической активностью придонного слоя океана на склоне хребта.

Соотношения песка и алеврита в осадках (см. рис. 3) практически такие же, как в кол. PS70/319 (R=-0.9694), а между пелитовой и алевритовой фракцией в целом (см. рис. 3) существует тесная положительная корреляция (R=0.7599). Однако специальное исследование связи между алевритом и пелитом для осадков с высоким (более 50 %) содержанием алеврита показало практическое отсутствие корреляции между этими фракциями (R=0.2486). К сожалению, гранулометрические данные для осадков с содержанием алеврита менее 50 % крайне немногочисленны и корректного корреляционного анализа провести нельзя, однако на качественном уровне возникает впечатление, что для этих осадков возможна даже отрицательная корреляция между исследуемыми фракциями. Таким образом, вероятно, можно предположить, что в районе кол. PS70/358 айсберговый материал был представлен не только песком, но и (частично) алевритом, а явления вымыва пелитового вещества и усиления сортировки осадков за счет эпизодов усиления гидродинамической активности имели место и над гребнем хребта, хотя и в меньшей степени, чем над его склоном.

Рис. 4 дает представление об отличиях компонентного состава осадков исследуемой колонки по разрезу. Основными компонентами являются светлоокрашенные прозрачные минералы (кварц и полевые шпаты), глинистые минералы, обломки горных пород, цветные прозрачные минералы, черные рудные, гидроокислы железа, биогенные карбонаты (остатки планктонных и секреционных бентосных фораминифер, кокколиты). Выявлены особенности распределения этих компонентов по литостратиграфическим горизонтам: отложения нечетных горизонтов и полярной толщи относительно обогащены биогенными карбонатами, гидроокислами железа, светлоокрашенными минералами (полевыми шпатами); отложения четных горизонтов обогащены кварцем и обломками горных пород. Местами в четных горизонтах также отмечены повышенные содержания биогенных карбонатов.

Рис. 4. Компонентный состав осадков кол. PS70/358. Римскими цифрами даны номера литостратиграфических горизонтов (ЛСГ). Q – кварц; Fsp – полевые шпаты; Цв – цветные минералы; Чр – черные рудные минералы; Гп – обломки горных пород; Гл – глинистые минералы; ГОЖ – гидроокислы железа; БК – биогенные карбонаты (сумма планктонных фораминифер, секреционных бентосных фораминифер и кокколитов).

Сравнение литологического состава обеих описанных колонок продемонстрировало как черты сходства (две толщи, сходная последовательность горизонтов), так и различия (большая крупнозернистость осадков кол. PS70/319, различная мощность одноименных горизонтов, относительная крупнозернистость осадков ЛХСГ III в кол. PS70/358 по сравнению с кол. PS70/319, и т. д.).

Изучение химического состава осадков позволило выделить хемостратиграфические горизонты, полностью совпавшие с ранее выделенными литостратиграфическими горизонтами, что позволяет говорить о существовании лито-хемостратиграфических горизонтов (ЛХСГ) в обеих колонках. Полученные результаты по среднему химическому составу отложений различных ЛХСГ и толщ в обеих колонках показаны в табл. 3. Здесь приведены данные только по макрокомпонентам.

Если отвлечься от деталей и учитывать число проб для каждой строки табл. 3, то выясняются несколько простых закономерностей: 1) химический состав ЛХСГ и толщ прежде всего определяется их литологией: чем грубее осадки, тем больше в них SiO2 и меньше остальных компонентов; 2) в целом химический состав осадков нечетных горизонтов и полярной толщи близок к составу глинистых пород мезозойских складчатых поясов, а осадков четных ЛХСГ – к тому же составу, обогащенному примесью песчаных пород из складчатых поясов того же возраста.

Первую из отмеченных закономерностей хорошо подтверждает график корреляции отношения (песок/сумма алеврита и пелита), умноженного на 100, и отношения SiO2/Al2O3, умноженного на 10. Коэффициент корреляции равен 0.8672.

Обращает на себя внимание существование в полярной толще нескольких слоев (например, на уровнях 290, 555 и 670 см – см. табл. 2) с очень высокими потерями при прокаливании, заметно превышающими 10 %, очень низкими отношениями SiO2/Al2O3 (примерно вдвое более низкими, чем в осадках с песчаной примесью), высокими содержаниями F22O3, Cu, Zn, V, пониженными концентрациями MnO. Все это заставляет говорить об эпизодах сохранения в тонкозернистых осадках высоких содержаний органического вещества, обусловленного затрудненной вентиляцией придонных вод вследствие усиленной стагнации.