Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Палеоэкология радиолярий и четвертичная палеоокеанология Северной Атлантики

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Палеоэкология радиолярий и четвертичная палеоокеанология Северной Атлантики"

13 С»? 5

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

'//'¿У/')

Институт океанологии имени П.П.Ширшова Оу '

На правах рукописи УДК 551.461.8 (261)

/

Матуль Александр Геннадьевич

ПАЛЕОЖОЛООТГ РАДИОЛЯРИЯ И ЧЕТВЕРЮТНАЯ ПАЛЕООКЕАНОЛОгаЯ СЕВЕРЯОЙ АТЛАНТИКИ

04.00.10 - Геология океанов и морей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геаюго-минералогитеекшс' наук

Москва- 1991

Работа выполнена в Лаборатории палеоэкологии и биострати- ■ графин Института океанологии имени П.П.Ширшова АН СССР.

Научные руководители - доктор геолого-минералогических

наук, профессор ИОАН М.С.Бараш; кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник ИОАН С.Б.Крутликова. г

Официальные оппоненты - доктор геолого-мин^^лалогических наук, Зав.Лабораторией геологии твердых полезных ископаемых ИОАН И.О.Мурдмаа; доктор географических наук, старший научный сотрудник МГУ им.М.В.Ломоносова С.Д.Николаев.

Ведущая организация - Геологический институт АН СССР.

Защита состоится Ю час

на заседании Специализированного совета К.002.86.02 по присуждении ученой степени кандидата наук в Институте океанологии имени П.П.Ширшова АН СССР по адресу: 117216. Москва, ул.Красикова, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии имени П.П.Ширшова АН СССР.

Автореферат разослан " "_199 г.

Учений секретарь Специализированного совета, кандидат географических наук

С.Г.Панфилова

ВВЕДЕНИЕ

^ортлцитагуадьность темы исследования. Исследование океанских отложений показывает их больную геологическую информативность. Остатки морских микроорганизмов - один кз важнейших компонентов осадков океана. Анализ микрофоссилий позволяет получить разнообразные сведения о природных условиях геологического прошлого. В оферу изучения активно вовлекаются многие группы микроорганизмов, в том •числе радиолярии. Радиолярии - простейшие кремнистые организмы - в захороненном виде широко распространены в современных и древних осадках различных областей дна Мирового океана. Этот факт - следствие относительно высоко^ продуктивности радиолярий и устойчивости их опаловых скелетов к разрушению при седиментации, особенно на больших глубинах дна океана, где другие биогенные компоненты в осадках могут отсутствовать. Очень ценным для исследования оказывается высокое разнообразие таксонов радиолярий, детально отражающее условия природной среды. Изучение радиолярий из древних осадков открывает возможность разработки стратиграфических схем и восстановления климатических условий времени формирования выделяемых горизонтов отложений. Данные ракиоляриевого анализа используются в палео-шшмагкческ'х моделях, необходимых для позяант природных закономерностей прошлого и прогнозирования развития природной среды в будущем.

Цель и задачи работы. Цель настоящей работы - применение рад^олярневого анализа в т-икропалеонгологических исследованиях четвертично:': палеоокеанологш? Северной Атлантики. Для этого ставились и выполнялись следующие задачи.

I. З'зу'еяяе закономерностей распространения в поверхностном слое эсалког скелетов радиолярий в зависимости от фкзпко-гоогрвфячрсютс у слоги;! и последующая разработка пплзотег.отера-

- Л -

турного метола, всходя из метода палеоклшатичэских реконструкций М.С.Бараша.

2. Детальное стратиграфическое расчленение ряда разрезов осадков Северной Атлантики по танатоценозам радиолярий с привлечением ттптгх других Г.ТСТОДОВ.

3. Восстановление палеоокеанолопгческих параметров по разрезам осадков дин получения картины последовательного изменения этих характеристик во времени.

4. Палеоюшматические реконструкции на основании радаоля-риевого анализа и других данных.

Материал и методы исследования. Основным материалом для изучения были колонки и дночерпательные пробы осадков, собранные в рейсах научно-исследовательских судов: "Михаил Ломоносов" "Академик Курчатов", "Академик .Мстислав Келдыш", "Полюс", "Седов", "Экватор".

Есего проанализировано 90 проб поверхностного слоя осадков и 154 пробы осадков 7 колонок. Лабораторная обработка проб осадков .производилась по методике, принято': для извлечения остатков кремнистых организмов из рыхлых пород (Кругликова, 1969; Петрушевская, 1986; и др.). В катдой пробе при микроскоиирова-нии просчитывалось, как правило, не менее ЗСО (обычно 400-500) экземпляров радиолярий.

Основным методом исследования бнл количественный анализ танатоценозов радиолярий. Данные о количественных соотношениях видов и подвидов в поверхностном слое осадков использовались для разработки регионального палсоте.мпературного метода. Уля большей полнотн выводов и обобщен;:!": привлекались тагае данные радиоуглеродного датирования, предоставленные 3.П.Купцовым, па-леоклкматичсские реконструкции по танатоценоза:; планктонных фо-рашни^ер (хшгаю М.С.Гг.слла, ".".'"¡сь'сппоШ, сведения по лито-

логии колонок, литературные источники.

Защищаемые положения.

1. Распределение скелетов радиолярий на дне Северной Атлантики зависит от температуры вода - одного из основных океанографически параметров. В зависимости от температурной приуроченности максимумов относительной концентрации видов выделяются климатические группы видов. Распространение в поверхностном слое осадков типов танатоценозов радиолярий, определяемых соотношением групп видов, соответствует климатической зональности Се-, верной Атлантики.

2. Взаимосвязь количественного распределения видов радиолярий в поверхностном слое осадков и среднегодовой температур! поверхностной воды дает возможность реконструировать палеотемпе-ратуру поверхностной воды и палеоклпкатическую зональность. Поз-днечетвертичные палеоокеанологические параметры, восстановленные в результате радиоляриевого анализа, и последовательность

их изменений коррелируготся с известными колебаниями палеоклимата.

3. В эпоху средненорглского мзжстадиала в районе хр.Рейкья-нес формировались типично йореалыша танатоценоза радиолярий. Палеотзмпература поверхностной воды была относительно высокой, в интервале 4.".-39 тнсл.н. - примерно на 2°С вше современной. Переход к условиям поздневщкского похолодания был резким. После рубежа 32 тнс.л.н. в осадках начинают преобладать субарктические танатоценоза, палеотемпература понижается и становится очень неустойчивой. Во время максимума поздневюрмсного похолодания палеотемпература в р-не хр.Рейкьянес и на 43°с.ш. понижалась, по крайней мере, до 6-0,5°; в донных осадках из района 40-60-х широт формировались субарктические танатоценоза. В голоцене амплитуда температурных колебаний составила около 2°; максимумы палеотемпературн (9,4-9,7°) в р-не хр.Рейкьянес от-

мечены для времени оптимумов атлантической и суббореалькой хро-ноэон.

Научная новизна работы. Полученные автором результаты позволяют количественно выразить климатическую обусловленность распределения радиолярий в поверхностном слое осадков Северной Атлантики. Определенным значениям среднегодовой температуры поверхностной воды соответствуют определенные соотношения климатических групп радиолярий в донных осадках. Актуалистическое использование этого факта привело к разработке оригинального <етода палеотемперагурного анализа. Изучение танатоценозов радиолярий в ряде колонок позднечетвертичных осадков дало возможность сделать детальные климатостратиграфические выводы. Оценена палеотемпература поверхностной воды в экстремальные моменты состояния природной среды позднечетвертичной эпохи в ряде точек Северной Атлантики, тем самым дополнены имеющиеся палеоклимати-ческие реконструкции. Детально восстановлены голоценовые палао-температуры в районе хр.Рейкьянес.

.Практическое значение работы. Использование радиоляриевого анализа в палэоокеансяогических исследованиях необходимо для целей климатострагиграфии, выяснения условий формирования осадков и осадоч;шх полезных ископаемых океана. Полученные автором результаты дополняют представления об изменениях климата. Как полагают, в связи с энергетической деятельностью человека климатические условия в следующем столетии могут стать близки к условиям оптимумов голоцена и последнего меяледниковья (гудыко, 1989; Болин и др., 1989; и др.). Анализ танатоценозов радиолярий древних осадков помогает выяснить особенности природной среды этих эпох.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы были представлены на Л2 Всесоюзном семинаре по радиоляриям

(Свердловск, 1987), УШ Всесоюзной школе морской геологик (Геленджик, 1988), У Всесоюзном семинаре "Стратиграфия отложений и палеоокеанология Мирового океана по ископаемы« организмам" (Звенигород, I9D0), коллоквиумах Лаборатории палеоэкологии и биостратигра&ии ИОАН (Г987, 1988, IS89).

По теме диссертации автором опубликовано пять работ.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего/^наименования, в том числе f/c иностранных источников, и приложения с табличными данными. Она содержит ¿^страниц текста, /^рисунков, 5" таблиц, ^фото-таблиц с изображениями скелетов радиолярий.

Автор искренне благодарен докторам геолого-минералогических наук Ю.А.Богданову, ЕЛ.'.Вмельянову, В,М.Купцову за предоставленные материалы по колонкам и консультации, сотрудникам Лаборатории палеоэкологии и биостратиграфии ИОАН за обсуждение результатов и помощь в работе.

Автор особо признателен своим научным руководителям дс -тору геодого-минералогических наук, профессору М.С.Бараиу и кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику ИОАН С.Б.Кругликовой за ценные советы и всестороннюю поддержат работа.

Глава I. КРАТКИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ

Физико-географические условия Северной Атлантики обусловлены структурой водной циркуляции. Это проявляется в распределении среднегодовой температуры поверхностной воды. Температура имеет значения от 0-2° у Гренландии до 27° на экваторе. Изотермы простираются субширотно в центральной части океана южнее 40-х широт. На остальной акватории они смещаются меридионально

течениями: Лабрадорским, Северо-Атлантическим, Ирмингера, Канарским, а также алвеллингами.

Водные массы Северной Атлантики, характеризующиеся определенными соотношениям температуры, солености и плотности, вовлечены в крупные океанские круговороты: субполярный циклонический, субтропический аятицкклошгчвский, тропические циклонически? и антициклонический. Структуре водной циркуляции Северной Атлантики соответствует бногаографическая зональность, определяющая распространение сообществ пелагических организмов.

Геоморфология дна отражает геологическую историю Северной Атлантики. В средней части океана простирается Срединно-Атлая-тичвский хребет, в пределах которого осадочный чехол неоднороден по мощности и строении. Северная часть Срединно-Атлантича-ского хребта - хр.Рейкьянес - разделяет Лабрадорскую и Исландскую котловины. В западной части Северной Атлантики расположены Ньюфаундлендская, Северо-Американская, Гвианская котловины; в восточной - Западно-Европейская, Северо-Африканская, разделяющиеся на ряд более мелких котловин. Границами котловин служат хребты, разломы и другие структурные элементы дна различного происхождения и строения. Днища котловин выстилаются горизонтально слоистыми осадками.

Особенность современного осадконакопления Северной Атлантики - широкое распространение на дне биогенных известковых осадков, в основном, фораминиферовых и форамкниферово-кокколи-товых. Известковые или, занимающие окало 2/3 площади дна, у материков на глубине менее нескольких сотен метров обычно сменяются терригенными осадками, а в котловинах на глубинах более 4500-4700 м переходят в политеняне глубоководные глины. В североамериканском секторе локализованы айсберговые осадки, а материал ледового разноса обнаруживается к юго-востоку от о.Пью-

фаундленд до 40-36°с.и. Другие типы осадков алеют подчиненное значение.

Глава 2. ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД. ЧЕТВЕРТИЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ

Исследование четвертичных осадков Северной Атлантики основано на следующих методах: палеомагнитнсм, изотопно-кислородном, биостратиграфггевском (преимущественно форамкяиферовый анализ), абсолютного датирования, лвтостратихрафическом.

Палеомагнитшэ инверсии и события рассматриваются в качестве реперов важнейших стратиграфических и геохронологических границ: событие Олдуией (1,9-1,7 млн л.н.) связывается с неоген-четвертичной границей; инверсия Матуяма/Бршес (0,8-0,7 млн л.н.) маркирует начало "ледникового" плейстоцена, последней эпохи наибольшего развития материковых оледенений. Региональное значение имеют краткие плейстоценовые палеомагнитные события и экскурсы.

Интерпретация изотопно-кислородных кривых океанских колонок позволила построить новую глобальную схему четвертичной стратиграфии. На четверги^цих изотопно-кислородных кривых выделено 39 стадий, соответствующих палеоклиматичаским интервалам: 1-я стадия соответствует голоцену, 2-я - максимальному стадиалу последнего оледенения, 3-я - крупному интерстадиалу внутри интервала последнего оледенения, 4-я - начальной фазе последнего оледенения, 5-я стадия соответствует последнему межледниковыо и т.д.

Результаты изучения ископаемых танатоцеяозов микроорганизмов слуяат обоснованием четвертичной климатостратиграфии Северной Атлантики. Особенности биогенной палеоседиментации стали предпосылкой преимущественного развития анализа таяатоценозов

планктонных форамишфер и, в меньшей степени, нанопланктона. Разрабатываются различные палеоклиматичесние и палеотемператур-ные методы, данные которых позволяют характер и

ранг юшматостратиграфических подразделений.

Зональная биостратпграфш четвертичных североатлантических осадков наиболее разработана по дамровочным уровням и комплексам известковых микрофоссилий (Болли, Премоли-Сильва, IS73; Бараш и др., 1983; и др.). В ряде случаев пспользутатся данные по кремнистым органическим остаткам.

Методы абсолютного изотопного датирования - необходимый атрибут стратиграфических исследовании четвертичных отложений (Купцов, 1986, 1989; Фор, IS89). Использование результатов датирования по изотопу 14С позволило М.С.Баращу, В Л.!.Купцову, Н.С.Осы'.иной (1982, 1987) установить хронологические рубежи позднечетвертичных стратитра^лчослк единиц и зУ1:г..атичеоких событий Атлантического океана.

С литостратиграфической точки зрения четвертичное осадко-накопление детально рассмотрено 3.:,:.71:ельяновым с соавторами (1989), которые проанализировали данные по многш ci-j;a\:i::;a-.r глубоководного бурения и океанским колонкам.

Четвертичное осадконакопление Северной Атлантики, как и современное, отражает основные типы природной зональности: климатический, циркумконтинентальный, вертикальный (в зависимости от глубины океана), тектонический (Лисицын, 1974, 1978; к др.). Б плейстоцене наибольшее значение имела динамика климатического, циркумконтинентального и тесно связанного с ними вертикального типов зональности. В эпохи стадиалов оледенения северная граница йоршлшшперовых плов отступала далеко к югу. t"пастельно расширялись площади, занятна терршгеншя.га осадка'ал, особенно у материков, вблизи материковых окраин разрез» плейстог-о.човну.

осадков представлены, как правило, переслаиванием биогенного и терригенногэ материала. В глубоководных котловинах вследствие изменений глубины океана и придонной циркуляции в разрезах осадков чередуются прослои глобигериновых готов и полигенных глин. Биогенный кремнистый материал в плейстоценовых отложениях Северной Атлантики не имеет больного распространения. Слои, обогащенные кремнистыми остатками, встречаются в колонках из районов шнее Гренландии и Исландии, в частности, на хр.Рейкь-янес.

Глава 3. РА ЕГО ЛИТИЕВЫЙ АНАЛИЗ К.АК ЛАЛЕООКЕАБОЛОШЕСКИЙ МЕТОД

Радиолярии - одноклеточные планктонные морские организмы, населяющие воды соленостью не нижа 32 % . Кивда радиолярии найдены почти во всей толще вод океанов, но наибольшие их количества сосредоточены в приповерхностном слое. Один из важнейших факторов существования радиолярий - температура воды. Для каждого ввда можно попытаться найти более или менее узкий температурный оптимум (Бетрушевская, 1986). Однако ни один фактор не контролирует полностью существование современных радиолярий. Необходимо изучение условк.": обитания в комплексе, т.е. исследование сообществ радиолярий в определенных водных массах.

Процесс поступления на дно скелетов отмерших радиолярий во многом проблематичен. Основная часть скелетов опускается на дно фекальными пеллетами и фекальным материалом. Б экваториальной Атлантике педлэтн проходят 4 км водной толщи за 10-15 суток при боковом смещении в несколько десятков километров (Израэль, Цыбань, 1939). В осадке обнаруживается некоторая проекция видового состава планктона данного района. Этот факт дает основание для использования данных о радиоляриях из океанских осадков

в исследовании условий обитания (Круглккова, 1989).

Палеоэкологические исследования радиолярий имеют два главных направления (Кругликова, 1984). I. Использование давних о составе установившихся в планктоне экологических группировок. Эту методику макяо считать наиболее достоверной для выявления: палеоокеанологических характеристик (Петруиевская, 1969, и др.). Однако ее применение сдерживается явным недостатком сведений о радиоляриях в планктоне. 2. Использование данных о комплексах радиолярий в поверхностном слое осадков - широко применяемая ныне методика. Б рамках этого направления разрабатываются различные палеоклиматические и палеотемпературные методы. В данной работе делается попытка применить доя радиоляриевого анализа метод палеоклиматическЕг реконструкций М.С.Бараша, созданий и примененный им с соавторами при изучении планктонных фо-раминифер (ряд работ с 1964 по 1990 гг.).

Данные о радиоляриях в планктоне Северной Атлантики пока немногочисленны. Радиолярии в современных и четвертичных севе-роатлантЕческшс донных осадках также изучены недостаточно. Эта проблема затрагивалась в работах М.Г.Петрувдвской (1969, и др.), Р.Голла и К.Бьёрклунда (1971), К.Кигрини (1967), Дк.Морли и Дж.Хейса (1983, и др.), МЛабрашери и др.(1983, и др.), С.Б.КрутликовоЙ (1988) и др.

Количественный радиолнриешй анализ проб поверхностного слоя осадков позволил автору настоящей работы изучить распределение абсолютной концентрации всех скелетов радиолярий в расчете на I г осадка по площади дна. Зона максимальной абсолютной концентрации локаливуется в Исландской котловине. По данным Г.И.Карчука и А.С.Саркисяна (1988), в эти.! районе наблюдается круглогодичный подъем вод, выносящих к поверхности биогенные элементы, что способствует биопродуктизяости.

Детально проанализировано распределение относительного содержания 31 вида и подвида, достигающих I ^-ной концентрации и надежно определяемых в препаратах. Составлены карта распределения. Рассмотрена связь относительной концентрации радиолярий с температурой води, важнейшим экологическим шраме трем. Поскольку образцы осадков накоплены, по крайней мере, в течение нескольких сотен лет, данные о содержащихся в них танатоцено-зах, по сути, средние многолетние. Представляется логичным использовать сведения о многолетней среднегодовой температуре поверхностной води, входящей в число наиболее показательных океанографических характеристик и широко применяемой в палеоокеанологических исследованиях.

Установлено, что каждый вид имеет определенный район своей максимальной относительной концентрации в поверхностном слое осадков. Сопоставление с каргой среднегодовой температур поверхностной воды позволило выявить приуроченность максимума содержания каждого отдельно взятого вида к некоторому интервалу температуры. Составлен температурная ряд видов. Последовательность видов определяют следующие признаки: а) температурное положение максимумов относительного содержания; б) тенденции (градиенты) изменения концентрации, т.е. сторону какой температуры происходит более плавное или белее резкое изменение концентрации; в) температурные границы распространения видов в осадках по площади дна. В пределах температурного ряда по приуроченности максимумов содержания некоторых совокупностей видов к определенным интервалам температуры выделяются климатические группы видов. Использование климатических групп упрощает анализ структуры-танатоценоза и позволяет более четко выявить влияние климатического фактора.

Выделены следующие климатические группы видов: суба£ктичеекая - Spongodiscuu osculoeus, Phorticiuci clevei, Artostrobiuin tum^clulaai, Cromyeehi л-¡i&realis, Pseudodictyo-; hi:...::_ .лд-уьз, Cyciaüophora davisi»"" , bracb-

i.^-u, ^t-on^ubroch"'- „1---L^-LO;

б0|>еальная - Litholius spiralis, tnomeliasa sfetoaa, Artoatxo-bium eupora, Stylodictya validispina, :jpon£,odi3Cus resurgens, btylochlaraiíiium venuatum, ¡Jtylutrttctua pyrlí'or.ois; субтропическая — Tbeocorythiua trachelium dianae, Lithoaielissa thoracitus, uUiaosi.'riUfTu a.«dia.num, 'i'ricaiocapsu papiilosa mediterránea, Lpon^ocoi'L' paelln, r.ucyrtidium ücuainatum, Jo.o-prunum otauraxonium, uiraprocyclas laaritulle, Hyjneniastruni euclidiü, íicroophuL-rt. ураьоаи;

тропическая — лИ.^;! .J.rhuo attructus, i'e tr^pyle quadril^t-*, LitUoc-ii-i-u;; i4'ticjj._i,., .muru., tctx'uL/.uiaiaUG, úictyocor.vrje i > ^ivtraü.

Группировка вддов по климатическому признаку, предпринятая автором, в целом соответстгус:' данным других исследователей (Нигрини, 1967; ¡¡етрркзвекая, 1969, 1974; Кругликова, 1969; и др.). Для каздей группы составлена карта enjедалоппя в поверхностном слое осадков и построен осредненный график распределения в зависимости от среднегодовой температуры поверхностной воды.

Соотношение концентраций климатических групп определяет структуру танатоценоза. 3 некоторых совокупностях таяатоценозов обнаруживаются сходные (тжтетше) соотношения климатических групп, характеризующие типы такатонекозев. Оуба^жтотеский^гкп формируется в област'л распространения субарктических водных масс Вооточно-Грерландстаго •/. ~я.брвхорского течений со средне-virwrt тоггторотурог погврхяоотро" зсяк г/енее 8°. Солеряанпе

субарктической группы составляет 50-70 бореальной - 50-30 %, субтропической - 1-2 ". Го£еаль!шй_ткп распространен в области водных масс Северо-Атлантического течения с температурой 8-15°. Содержание субарктической группы составляет 50-10 бореальной - 50-80 субтропической - 2-15 %, тропической - до I %. Субт£0пический_тпл обнаруживается в области субтропического антициклонического круговорота водных масс с температурой 14-24°. Содержание субарктической группы составляет 10-5 %, бореальной - 7С-40 %, субтропической - Г5-30 %, тропической -2-40 %. Тропическй? тзш распространен в области тропико-эква-ториат:ьяых водных масс с температурой поверхностной вода более 24°. Содержание субарктической группы составляет 5-2 %, бореальной - 40-10 %, субтропической - 15-5 %, тропической - 4575 %. 3 распространении типов танатоценозов на дне отражаются основные природные закономерности акватории океана. Границы распределения типов танатоценозов укладываются в схему биогеографического районирования Северной Атлантики и в целом соответствуют границам типов танатоценозов планктонных фораминифер из тех же образцов осадков (Барап, 1988).

Выявленная климатическая зависимость распределения радиолярий в поверхностном мое осадков Северной Атлантики позволяет на актуалистической основе переходить к получению пачеоокеано-логической информации. При этом можно реконструировать как качественную (палеоклкматяческие зоны), так и количественную (палеогешература) карппы. По соотношению климатических групп видов в патеотгнатоценозе выясняется его тип, следовательно, пс1леок.~;глат:>:ес:'ял зона, а такие примерный яалеотемпературный интервал. 7. о график а-«: распределения климатических групп в поверхностном слое осадков определяется конкретное значение пе-"ю-зс**"- • ят.-рг. ""'дс-г/'ывзется содеркашэ климатически групп;

для каждой из групп по соответствующему графику вычисляется температура. Искомая палеотеипература получается как среднее арифметическое этих оценок.

Точность метода определялась путем сравнения температуры, подученной из анализ? танатссенозов радиолярий поверхностного слоя осадков, со среднегодовой температурой поверхностной воды. Применялись статистические форцулы расчета вероятности получения результата с заданный параметра.! (Плохинский, 1970). Точность ¿1,0° может быть достигнута в 58-82 % последующих вычислений палеотемпературн, ¿1,5° - 71-91 ±2,0° - в 80-96 % вычислений. Методика проверялась также при анализе ряда ношх образцов осадков поверхностного слоя. Точность вычислений вошла в указанные выше доверительные уровни.

Глава 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОЛЯРИЙ В ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ И ГШОЦЕНСШХ ОСАДКАХ СЕВЕРН® АТЛАНТИКИ

Радиолярии изучались в семи колонках четвертичных осадков Северной Атлантики. Географическая приуроченность колонок -от Норвежского моря до субтропиков. В качестве примеров ниже рассмотрены харатерные колонки.

Колонка МК-316 (4-й рейс НИСАкадемик Мстислав Келдыш"; 58°44 д'с.ш,, 27°17,з'з,д.; глубина моря 2155 м; длина колонки 460 см; среднегодовая температура поверхностной вода 8,8°). Для восвш образцов В.М:Кущовым получены датировки абсолютного возраста по изотопу 14С. Суда по танатоценозам радиолярий, в колонке выделяется три горизонта, возраст которых определяется климат о от ратиграфиче ски и по датировкам 14С.

1-й горизонт - 0-37 см - серые известково-глинистые или. Карбонатность осадков составляет 40-50 %. Средняя скорость се-

дкментации - 3,6 см/1000 лет. 1-й горизонт соответствует голоцену (1-я изотопно-кислородная стадия). Его осадки содержат та-натаценозы бореального типа. Резких изменений в соотношении климатических групп не наблюдается. Содержание субтропической группы постепенно понижается к нижней части горизонта. В составе бореальной группы преобладает L. spiralis , субарктической -is.oscuiosus , субтропической - s.pueiia. Возраст нижней границы

1-го горизонта - 10,3 тыс.лет. Во время формирования 1-го горизонта палеотемпература поверхностной вода колебалась в пределах 9-10,5°, относительно повышаясь 9,5 и 6-7 тыс.л.н.

2-й горизонт - 37-402 см - серые и бежевые глинистые слабо карбонатные или с пршеоью алевритово-малкогравийного материала. Карбонатность осадков, по сравнению с 1-м горизонтом, ниже в 2-3 раза. Средняя скорость седиментации - 14,6 см/1000 лет, т.е. в пять раз выше голоценовой. 2-й горизонт соответствует максимальному (поздневюрлскому) стадиалу последнего оледенения (2-я изотопно-кислородная стадия). Его осадки содержат танато-ценозы субарктического типа. В пределах 2-го горизонта происходят неоднократные колебания в соотношении климатических групп. Для танатоценозов 2-го горизонта характерно преобладание D.davisiana (до 40-50 %). Этот факт отмечен в отношении поздне-зорлских осадков многих районов Мирового океана (Морга, 1980; и др.). В настоящее время относительно высокие, по сравнению с Северной Атлантикой, концентрации c.davisiana (4-8 %) отмечаются для поверхностного слоя осадков Норвежско-Гренландского бассейна (Петрушевская, 1969; и др.). В ряде образцов осадков

2-го горизонта происходит, в противогазе с содержанием c.davisiana , увеличение концентрации A.tumiduium (до 20-40 %), характерного для современных осадков Лабрадорского моря. Возраст нижней границы 2-гэ горизонта - около 32 тыс.лет, что совпадает

со многими данными о границе изотопно-кислородных стадий 2/3 (Бараш, 1988). Палеотемпература на границе горизонтов 1/2 резко изменяется от 10 до 7°. Б пределах 2-го горизонта она значительно колеблется, в среднем оставаясь на 1,5-2,5° ниже современной. Интервалы минимально® температуры (кенэе 8°) - 17,5-20 и 28-30 тыс.л.н.

3-й гоеезонг - 402-456 см - соответствует средневюрмскому меястадиалу внутри интервала последнего оледенения (3-я изотопно-кислородная стадия). Литояогически осадки 3-го горизонта подобны осадкам 1-го горизонта. Карбонатность составляет 3045 %. В осадках 3-го горизонта содержатся танатоценоза бореаль-ного типа, в целом аналогичные таковым 1-го горизонта. Основное отличие - увеличение концентрации субтропической группы, в составе которой преобладают ЩьтыИапиш , 1..а1Л'1ги1 ¡.я , л.зсыиг-ахоп!иш (до 3 % каждый). Подобные концентрации этих видов обнаруживаются в современных осадках восточной части Северной Атлантики к югу от 40-45°с.ш., т.е. значительно южнее положения колонки МК-316. Предполагаемый возраст осадков 3-го горизонта -32-47 тыс.лет. Ба палеотемдературной кривой у границы горизонтов 2/3 происходит резкое увеличение значений. В интервале 3547 тыс.л.н. паяеотемперагура - не ниже современной. Интервал максимальной температуры (11,5-12,5°) - 39-43 тыс.л.н. Выделение горизонтов осадков колонки МК-316 и палеотеглпературная кривая по радиоляриям подтверждаются данными М.С.Барана по та-натоценозам планктонных фэраминифер.

Катанка Л-254 (4-й рейс ШС'Михаил Ломоносов"; 43°47,г' с.ш., 22°36,о'з.д.; глубина моря 3250 м; длина колонке 190 ш; среднегодовая температура поверхностной воды 15°). По танатоце-нозам радиолярий выделяется два горизонта.

-171-Й горизонт - С-2С сгл - соответствует голоцену (1-я изотопно-кислородная стадия). В фораминиферово-кокколитовых илах 1-го горизонта содержатся танатопенозн субтропического типа, аналогичные современным. К нижней границе понижается содержание субтропической и тропической групп, повшается концентрация бореальной и субарктической групп. Палеотемпература во время формирования 1-го горизонта составляла около 14°. Имеющаяся радиоуглеродная датировка позволяет оценить возраст нижней границы 1-го горизонта - 10,3 тыс.лет.

2-й го£изонт - 26-186 см - соответствует поздневюрмскому стадиалу оледенения (2-я изотопно-кислородная стадия). В глинистых слабо карбонатных осадках содержатся танатоценозы субарктического типа. Как и в колонке ГЖ-316, в танатоценозах 2-го горизонта преобладает o.udvisiEjia „ Б некоторых пробах отмечается повышение концентрации L.axachnea , в современных осадках Северной Атлантики чаще всего встречающейся в Лабрадорском море. Во гремя лорг.пгровашз1 2-го горизонта палеотемпература составляла G-9, иногда до 6-7°.

Колонка 'Л<-325 (4-й рейс ISIC"Академик Мстислав Келдыш"; 58°26,2*с.с;., ЗГ°42,2'э.д.-; глубина моря I82D м; длина колонки 100 сгл; среднегодовая температура поверхностной воды 3,5°). Карбонатно-глшшстне осадки этой колонки относятся к 1-му горизонту и соответствуют голоцену (1-я изотопно-кислородная стадия). Содержатся танатоценозы бореальиого типа с некоторыми колебаниями соотнесения климатических групп. Выделяется четыре подгоризонта. В подгоркзонтак 1а (0-2 см) к Гв (32-65 см) относительно понижается содержание субарктической группы и повышается концентрация бореальной группы. В иодгоризонтах 16 (202 г'л*) и Ir (С5-С7 см) происходят обратнне изменения. В нккней части подгоризонта 1г т.с1!!птот;пиозы 'гг^псвктся близки к субарк-

гическому типу. Для пяти образцов осадков В.М.Купцовым подучены радиоуглеродные датировка, в частности, образец 95-100 см шеет возраст 10300-270 лет. Скорость седиментации значительно колебалась - от 5,6 см/1000 лет в слое 0-13 см до 22,1 см /1000 лет в слое 70-83 см. Средняя скорость - 9,5 см/1000 лет. Амплитуда палеотемпературных изменений составила около 2°: от 7,8° (около 10 тыс.л.н.) до 9,4-9,7° (6,6-6,0 и 4,6-4,2 гыс.л.н.).

Для ряда образцов колонки 1-66 (49°03,б'с.ш., 20°16,4'з.д.), относящихся к эпохам среднего плейстоцена, последнего махлвдни-ковья1 и максимального стадиала последнего оледенения, получены палаотемпературкыо оценки, соответствующие данным М.С.Еараша (1988) по танатоценоза:,! планктонных фораминифер.

Глава 5. ПАЛЕ03К0Л0ШЯ РАДИОЛЯРИЙ К ЧЕТВЕРТИЧНАЯ 1ШЗЕООКЕАКОЛОГИЯ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ

По результатам радиоляриевого анализа, с привлечена других данных, восстанавливаются некоторые особенности поздне-плейстоценовой и голоценовой палеоокеанологии Северной Атлантики.

В средневюрмскую эпоху (3-я изотопно-кислородная стадия) -47-32 тыс.д.н. - в р-не хр.Рейкьянес существовали бореальные условия. Сюда проникали более теплые, чем в настоящее время, водные массы. Формировались танатоценозы радиолярий, сходные с теми, что распространены теперь на дне центральной части бореальной зоны Северной Атлантики, т.е. южнее хр.Рейкьянес. Судя по концентрации скелетов радиолярий в I г осадка, можно говорить о значительно более низком уровне продуктивности этой группы микроорганизмов, чем в нынешнее время. Среднегодовая температура поверхностной воды была выше современной, достигая

43-39 тыс.л.н. значений 11-12,5°.

Получено много данных об относительно теплом климате сред-невюрмского времени в интервале 60-30 тыс.л.н. При этом окончательных выводов о ранге средневирмской эпохи сделать не удается. Большинство исследователей предполагает существование межстадиальных условий (Патерсон и др., 1977; Чеботарева, Макарычева, 1982; Барри, 1986; Котляков, Лориус, 1989; и др.). Ряд ученых склоняется к тому, что климат был близок к межледниковому (Се-ребрянный, 1977; Кинд, 1982; и др.).

Начиная с уровня около 35 тыс.л.н. палеотемпература в р-не хр.Рейкьянес начинает быстро понижаться и в интервале 32-ГО,3 тыс.л.н. остается ниже современной в среднем на 1,5-2,5°, испытывая сильные колебания. Указанный временной интервал соответствует максимальному (позднэвюрлскому) стадиалу последнего оледенения (2-я изотопно-кислородная стадия). В это время в североатлантических донных осадках 60-40-х широт формировались субарктические танатоценозн радиолярий. Продуктивность радиолярий была значительно ниже современной. Субарктические условия поэдневюдасхого врешни были, видимо, неоднозначны. Попеременное преобладание или увеличение содержания c.davisians , A.tumidu-lum , а также L.araohnae , характерных для различных субарктических бассейнов, позволяет говорить о проникновении в изучаемые районы субарктических водных масс разного происхождения (лабрадорских или норвежско-гренландских).

Первый низкий уровень позднепюрмской палеотемпературы в р-не хр.Рейкьянес отмечен в интервале 32-30 тыс.л.н. - не мэксо, чем на 2° ниже современной. О значительном похолодании .в это время свидетельствуют данные о позднеплейстоценовой геохронологии Европы и Северной Америки (Чеботарева, Макарычева, 1982; Уаттс, 1986; и др.), результаты изучения ледовых кер-

-гонов Гренландии и Арктической Канада (Патерсон и др., 1977).

Относительное повышение палеотемпературы поверхностной воды в р-не хр.Рейкьянес 30-28 тыс.л.н.(почти до 8°) соотносится с известными во многих районах земного шара ингерстадиалами: плам-пойнт и фарадейл в Северной. Америке (Уаттс, 1986), брянский (паудорф) на равнинах Европы (Величко, Морозова, 1982), ингебекский в Фенноскандии (Серебрянный, 1977).

25-21 гас.л.н. палеотемпература была очень неустойчивой. Она неоднократно опускалась до 6,5-7°; наиболее заметный минимум - на уровне около 21,5 тыс.л.н. С рубежом 25-23 тыс.л.н. связывается резкое ухудшение климата во многих районах Земли. Минимум летней солнечной инсоляции в северном полушарии был 25-23 тыс.л.н. (Бергер, 1980).

На палеотемпературной кривой колонки МК-316 в интервале 20-17,5 тыс.л.н. выделяется участок относительно высоких значений. О палеотемпературе вода времени 17-12 тыс.л.н. уверенно судить не удается из-за отсутствия полноценных комплексов радиолярий. В р-не 43°с.ш.(колонка Л-254) поздневюрмское похолодание отмечено формированием субарктических танатоценозов, палеотемпература понижалась до 6-7°. Продуктивность радиолярий была относительно высокой. Можно предполагать, по аналогии с современными условиями, локализацию участка наибольшей концентрации радиолярий в поздненоркских осадках вблизи зоны Прахольфстрима, который тогда располагался примерно у 40°с.ш. (Бараш, 1988).

Потепление после поздневюряской фазы оледенения началось в р-не колонки Л-254 не позднее 13,5 тыс.л.н. Следов прерывистости самого потепления не обнаруживается - происходит быстрый рост палеотемпературы от поздневюрмских значений к голоценовнм (около 14°). В р-не хр.Рейкьянес палеотемпература резко повысилась начиная с уровня II тыс.л.н. По многим данным, дегляциалия

на большей части Северной Атлантики и в других районах Мирового океана и суши качалась 14-13,5 тыс.л.н.(Рудлиман, Макинтайр, 1981; Бараш, 1988; Мёрнер, I988; Херман, 1989; Лабрашери и др., 1989; Райт, 1989; и др.). Четвертичные кяиматостратиграфические уровни Атлантического океана диахронии (Бараш, 1988). Потепление конца позднего плейстоцена, начиная с относительно более низких широт, постепенно охватывало всю акваторию. В области Прагольфстрима оно началось около 15 тыс.л.н., в северной части Атлантики - после 12 тыс.л.н. Значительное глобальное похолодание произошло в эпоху позднего дриаса - 11-10 тыс.л.н. (Клима-нов, 1990; и др.).

Судя по ^С-датировкам, нижняя граница голоцена в колонках МИ-316 и 1-254 - 10,2-10,3 тыс.л.н. На этот рубеже происходят сильные изменения танатоценозов радиолярий; палеотемперагура поверхностной воды приближается к современным значениям.

Исследование колонки ГЖ-325 позволило детально восстановить голоценоную палеогемпературу в р-не хр.Рейкьянес. Общие тенденции и более детальный ход температурных изменений сходны с таковыми, установленными в других областях земного шара (Велико, 1982; Борзенкова, 1983; Зубаков, 1985; Хотинский, 1989; и др.). В интервале 10-7 тыс.л.н. палеотемпература постепенно повышалась от 7,8 до 9,3°. Максимальный ее уровень (на один градус выше современной) выявляется в интервале 7-4 тыс.л.н. После 4 тыс.л.н. к современности палеотемпература понижалась (до 8,6°). Детальность реконструированных голоценовых палеотем-пературных экстремумов в р-не хр.Рейкьянес - 0,3-0,8 тыс.лет.

ЗШШНИЕ

На основе исследования закономерностей количественного распределения скелетов радиолярий в поверхностном слое осадков Северной Атлантики разработан региональный палеотемпературпнй метод. Его принципиальные положения, на взгляд автора, пригодны для изучения донных осадков других районов Мирового океана. Для применения этого метода в других районах требуется дополнительный анализ распределения радиолярий в современных осадках. Необходимо учесть региональные особенности распространения отдельных видов, возможное появление других массовых характерных форм. При исследовании древних отложений важное влияние может иметь временной аспект. Учитывая, что "ядро" современных комплексов радиолярий относительно устойчиво существует на протяжении, по крайней мере, плейстоцена, наш палеотемперагурный метод можно использовать в этих возрастных рамках. Модификация потребуется при обнаружении в ископаемых танатоцанозах новых видов.

Использование данных радиоляриевого анализа, литологии, радиоуглеродных датировок абсолютного возраста позволило сделать климатостратиграфическое расчленение ряда колонок поздне-шгейстоценовых и голоценовых осадков. Детально восстановлена последовательность изменений пале оокеанологических пареметров: палеотемпературы поверхностной воды, распределения танагоцено-зов радиолярий. При характеристике палеотанатсценозов выявлены некоторые особенности распределения отдельных видов. Проведена корреляция с данными других методов. Выявлено принципиальное сходство результатов радиоляриевого анализа с имевдишся палео-климатическиыи реконструкциями других исследователей. Наш выводы способствуют детализации данных по палеоокеанологии Северной Атлантики. Подтвеотлается потенциал радиоляриевого анализа

- ги -

в исследовании относительно кратковременных климатических изменений последних этапов геологической истории, что тлеет несомненный практический интерес.

По научному материалу диссертации автором опубликовано пять работ:

1. О радиоляриях в поверхностном слое донных осадков умеренной зоны Северной Атлантики// Геология океанов и морей. Тез.докл.УШ Всес.шк.мор.геол. 1.1.: ИОАН. 1988. ТЛ. С.77.

2. Распределен:® радиолярий в поверхностном слое осадков Северной Атлантики// Океанология. 1989. Т.29, й 6. С.1005-1011.

3. Танатоценоза радиолярий поверхностного слоя осадков Северной Атлантики как отражение условий природной среды// Океанология. 1990. Т.30, П Г. С.102-107.

4. Голоценовая палеотетшература поверхностной воды в районе хр.РеГжьянэс по данным радиоляриевого анализа// Геология океанов и морей. Гез.докл.9 Всес.ык.мор,геол. М.: ИОАН. 1990. ТЛ. С.63.

5. О применении радиолярий в палеоокеанологичэских исследованиях позднечетвертичных осадков Северной Атлантики// Использование радиолярий в стратиграфии и палеобиологии. Тез.докл. девятого Зсес.сем. по радиоляриям. Уфа. 1990. С.53-55.