The Holocene sedimentation in the North Antarctic peninsula area based on fossil diatoms

Антарктический п-ов вследствие своего положения относится к территориям наиболее чувствительным к изменениям климата, что важно при изучении особенностей четвертичного седиментогене-за. Морские отложения, вмещающие ископаемые комплексы микроор- 28

ганизмов, отложившихся при формировании осадков, являются своеобразной беспрерывной летописью, содержащей информацию об условиях осадконакопления, а сами микроорганизмы — надежными биоиндикаторами. Особенно перспективны при реконструкциях палеообстановок в Южном океане — одном из поясов кремненакопления — диатомовые водоросли. В донных осадках антарктического кремневого пояса содержится от 30—50 до 70 % биогенного опала, современная скорость накопления аморфного кремнезема в них достигает 0.5—1 г/см2 за 1000 лет [2]. Гидрологические условия среды, в которых формировались осадки, влияют на количество диатомовых водорослей в планктонных ассоциациях и на их видовое разнообразие. Реконструкции условий осадконакопления региона, выполненные по ископаемым комплексам кремнистых микрофитофоссилий из донных отложений, предполагают оценку степени развития и распространения морского ледового покрова и температуры воды в прошлом.

За последние десятилетия в северной части Антарктического п-ова проводятся интенсивные изучения донных осадков с целью реконструкций палеогеографических и палеоклиматических обстановок. Влиянию ледниковых циклов на литологический состав и геохимическую характеристику верхнечетвертичных отложений южной части пролива Дрейка посвящена работа [9]. Изучены диатомовые комплексы отложений юго-западной части моря Скоша с целью реконструкции изменений климата, условий седиментации в позднечетвертичное время [4]. Исследованы донные отложения пролива Брансфилда для реконструкции изменения климата в регионе и его влияния на площадь распространения шельфовых ледников за последние 10 000 лет [8]. Наши исследования посвящены изучению донных отложений самой северной части акватории Антарктического п-ова, отражающих изменения условий осадконакопления в позднеголоценовое время.

Методы и подходы

Нами была исследована колонка донных морских отложений длиной 45 см, отобранная с борта НИС «Эрнст Кренкель» во время украинской антарктической экспедиции 1997—1998 гг. Точка сбора расположена на полигоне возле о-ва Мордвинова (Elephant Island), глубина моря составляет 1227 м (рис. 1). Остров Мордвинова относится к архипелагу Южные Шетландские о-ва, отделенному от Антарктического п-ова проливом Брансфилда, а от Южной Америки — проливом Дрейка.

На диатомовый анализ было отобрано 15 образцов (через каждые 3 см). Извлечение панцирей производилось по стандартной методике [1]. Постоянные препараты изготовлены на основе синтетической смолы NAPHRAX с коэффициен-

Рис. 1. Схема района работ с расположением станции К98-09 Fig. 1. Location of the K98-09 core

том преломления 1.74. Изучение диатомовых производилось с помощью светового микроскопа Olimpus CX4 при увеличении 600—800x. Подсчет количества створок — до 600 экземпляров с последующим определени

ем процентной доли каждого вида в составе комплекса. Всего обнаружен 81 вид диатомовых с разновидностями, принадлежащих к 39 родам.

глуб. литологический (см) сотав (%)

О 0     50,     100

Характеристика пород

|   J алеврит |      | глина

KUH||IIIH карбонат

Алеврит глинистый светло-серый с зеленоватым оттенком, примесью псаммитового и мелкогравийного материала, бескарбонатный, слабой степени цементации.

Алеврит глинистый бескарбонатный серого цвета с зеленовато-бурым оттенком, с примесью псаммитового материала и единичными зернами гравия.

Порода плотная.

Алеврит слабоглинистый серый с зеленовато-бурым оттенком со значительной примесью псаммитового и гравийного материала. Порода бескарбонатная, плотная, комковатая.

Алеврит слабоглинистый светло-серый с буровато-зеленым оттенком, примесью псаммитового и мелкогравийного материала. Порода плотная, бескарбонатная.

Алеврит слабоглинистый серого цвета с бурым оттенком, со значительной примесью псаммитового и гравийного материала. Порода очень плотная, бескарбонатная.

Глинистая слабокарбонатная порода светло-серого цвета с легким зеленоватым оттенком, примесью алевритовой и псаммитовой фракций, а также единичных ''\ зерен гравия. Порода несцементированная, рыхлая.

Рис. 2. Литологическое описание пород колонки станции К98-09 Fig. 2. Litology of the K98-09 core

Условные обозначения: Щ#5 гравий ’Д7 песок

Результаты и обсуждение

Литологическое описание пород, слагающих колонку, было сделано макроскопически, непосредственно перед их лабораторной обработкой по извлечению кремнистых микрофоссилий. В целом колонка представлена светло-серым глинистым алевритом с буровато-зеленым оттенком с примесью псаммитового материала и мелкого гравия кристаллических пород (рис. 2). Между литологическими разностями пород переход плавный, границы нечеткие.

Комплексы диатомовых из пород с разных уровней колонки имеют похожий таксономический состав, сложены морскими и океаническими планктонными видами и отличаются только их процентным соотношением. Диатомовые, жизнь

Рис. 3. Соотношение холодноводных морских и океанических диатомей в комплексах осадков колонки К98-09

Fig. 3. The marine cool-water and oceanic diatoms ratio in diatom assemblages of the K98-09 core

которых связана с субстратом, практически полностью отсутствуют. Большинство видов, слагающих комплексы, являются индикаторами или антагонистами ледового режима [3, 6].

По толерантности к ледовой обстановке нами были выделены две экологические группы диатомовых водорослей: 1) антарктический морской планктон и криофилы, существующие в холодных водах, насыщенных льдом при низких или отрицательных температурах; 2) субантарктические океанические и открытоморские виды, обитающие при более высоких температурах в водах, лишенных льда. Процентное соотношение экологических групп 30

диатомовых водорослей в комплексах и его изменение по колонке приведены на рис. 3.

В группе антарктического морского планктона доминирует холодноводная разновидность Thalassiosira antarctica Comber (Т1) [5] с долей в комплексах 10—20 %. Также присутствуют гипноспоры Chaetoceros , Porosira glacialis (Grun.) Jorg., Fragilariopsis curta (Heurck) Hust, F. cylindrus (Grun.) Krieger, Actinocyclus actinochilus (Her.) Sim., Eucampia antarctica var recta (Mang.) Fryx. & Prasad. В целом количество холодноводных видов в комплексах 30—60 %.

В группе океанических субантарктических видов доминирует Fragilariopsis kerguelensis (Meara) Hust (10—25 %). Присутствуют Thalassiosira lentiginosa (Jan.) Fryx., T. gracilis var gracilis, теплолюбивая разновидность T. antarctica (Т2) [5], Thalassiothrix antarctica Schimp. ex Karst., Eucampia antarctica var antarctika (Castr.) Mang., Rhizosolenia styliformis Brigh. Доля в комплексах представителей этой экологической группы 30—60 %.

Анализ таксономического состава и экологической структуры диатомовых комплексов из осадков колонки показал следующие общие закономерности. Отсутствие бентоса и доминирование планктона указывает на значительные глубины бассейна. Соизмеримые доли в комплексах холодноводных морских видов и криофилов с одной стороны и океанических субантарктических видов с другой связано с расположени ем станции в зоне сильного океанического влияния и смешения разнотемпературных водных масс. Также можно сделать вывод о наличии ледового покрова зимой и дрейфующего льда летом. В среднем летние температуры поверхностного слоя воды составляли от —0.5 до +1.5 °C, но временами могли повышаться до +4 °C [3, 5—7]. Изменение соотношений экологических групп диатомовых по колонке говорит о смене характера ледовой обстановки и температуры поверхностного слоя воды.

По данным изучения особенностей литологического строения пород и соотношению экологических групп диатомовых мы разделили породы колонки К98-09 на два интервала.

В интервале 18—45 см доминируют преимущественно холодноводные морские диатомовые с повышенным содержанием на уровнях 33—36 и 21—24 см (рис. 3), что указывает на суровые океанические условия, низкую температуру воды, ледовые обстановки. Для этих же уровней замечено увеличение в осадке количества псаммитовой составляющей и гравия (рис. 2), что говорит об усилении поступления терригенного материала с айсберговой разгрузкой видов на этих уровнях. Похолодания чередовались с кратковременными периодами повышения температуры (уровни 42—45, 27—30, 15—18 см), о чем свидетельствует некоторое увеличение доли океанических субантарктических диатомовых (рис. 3).

Для интервала 0—18 см характерно доминирование более теплолюбивых морских открытоводных и океанических видов диатомовых. Доминирование открытых океанических обстановок и ослабление ледового режима отмечается с уровня 18 см и до поверхности колонки, что говорит о возможном повышении температуры приповерхностной воды. На уровне 9—15 см обе экологические группы составляют примерно равные доли, с 9 см и до поверхности наблюдается тенденция к увеличению океанических видов и уменьшению морских холодноводных (рис. 3). Примечательно, что в интервале 0—3 см, где доля двух групп диатомовых водорослей наиболее разнится, в породе отмечена единственная для всей колонки примесь карбоната (рис. 2).

Накопление осадков колонки происходило в голоценовое время — об этом можно судить как по литоло- гическим особенностям осадка, так и по видовому составу комплексов диатомовых водорослей по всей длине колонки, составляющей 0.45 м.

О времени седиментации свидетельствуют исследования, проведенные вблизи изучаемого района в юго-западной части моря Скоша [4] по данным диатомового анализа. В комплексах диатомовых водорослей из осадков колонки К98-09 содержится мало видов-индикаторов среднеголоценового климатического оптимума, а именно R. styliformis (0-2.5 %) и T. antarctica (Т2) (2-8%). Это позволяет определить возраст формирования отложений не более 2 400 лет, т. е. соотнести время осадконакопления с неогляциалом.

Выводы

Анализ видового состава и экологической структуры диатомовых комплексов из осадков колонки позволил сделать выводы о палеоги-дрологических и палеоклиматиче-ских условиях осадконакопления в позднеголоценовое время, что в целом соответствует реконструкциям других исследователей по данному региону [4, 8, 9]. Особенности литологии пород и таксономический состав диатомовых комплексов позво- лили нам разделить колонку на два интервала. Осадки нижнего интервала формировались в холодных ледовых условиях, которые позднее сменились более умеренными обстановками с некоторым повышением температуры поверхностной воды и более открыто водными океаническими условиями, близкими к современным.

Автор выражает благодарность директору Института гелоги-ческих наук академику НАН Украины П. Ф. Гожику и главному специалисту В. П. Вернигорову за любезно предоставленный геологический материал.