Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Закономерности распределения грубообломочного материала в донных осадках южной части Баренцева моря

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Закономерности распределения грубообломочного материала в донных осадках южной части Баренцева моря"

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГГб ОД

и.,......J На правах рукописи

УДК: 551.351.1 (268.45- 13)

Хасанкаев Вилорий Бакиевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУБООБЛОМОЧНОГО МАТЕРИАЛА В ДОННЫХ ОСАДКАХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

11.00.01,- физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ростов - на - Дону 1999

Работа выполнена в Отделе океанографии и геологии моря Мурманского морского биологического института Кольского научного центра РАН

I

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук

Г. А. Тарасов,

доктор геолого-минералогических наук, профессор Ю. П. Хрусталев

Официальные оппоненты: доктор географических наук

Ю. А. Павлидис (ИО РАН), кандидат геолого - минералогических наук В. В. Ковалев (РГУ)

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие «Арктические морские инженерно-геологические экспедиции» (ГУЛ АМИГЭ)

Защита состоится 2000 г. в/^^шс. на заседании

Специализированного Совета К 0(В.52.17 по географическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: ауд. 210, геолош-географический факультет, ул. Р.Зорге 40, г. Ростов-на-Дону, 344090.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ

Автореферат разослан 1999 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета,

кандидат географических наук / ТА. Смагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Познание процессов осадконакопления на шельфах континентальных окраин имеет существенное теоретическое и практическое значение. Баренцево море, находясь на стыке Северного Ледовитого и Атлантического океанов, является уникальным природным объектом, на территории которого в течение длительного времени происходило смешение различных климатических, гидрологических, гляциальных и геологических процессов. Естественно, что процессы осадконакопления на Баренцевоморском шельфе отличались и отличаются большой сложностью и разнообразием как во времени, так и пространственно на различных участках моря. К сожалению, многие исследователи не уделяли должного внимания изучению грубообломочного материала, а зачастую вообще игнорировали его при своих исследованиях.

Изучение грубообломочного материала как самого информативного компонента в составе донных осадков способствует зачастую более правильной трактовке природных процессов, происходивших в том или ином регионе. С другой стороны, познание современного седиментогенеза на шельфе Арктических морей, особенно в связи с интенсивным промышленным освоением разведанных запасов углеводородного сырья, а также с проектированием подводной прокладки нефте- и газотрубопроводов и строительства терминалов, приобретает особую значимость. Знание литологии донных отложений на шельфе имеет важное значение и при региональных геолого - съемочных работах и инженерно -геологических работах.

Цель и задачи исследований. Основное внимание в работе было уделено изучению и анализу закономерностей распределения гравийного материала в южной части Баренцева моря. Поставленная цель предопределила решение следующих задач:

анализ основных источников поступления и способов перераспределения грубообломочного материала в рассматриваемой акватории;

изучение закономерностей распределения, особенностей состава и окатанности гравийного материала; теоретическое обоснование возможности использования результатов анализа грубообломочного материала для получения статистически обоснованной информации о коренных породах на морском дне;

попытка выявления зон выходов и выступов коренных пород на морском дне в ряде регионов южной части Баренцева моря.

Материалы и методы. Материалом исследований послужили поверхностные дночерпательные пробы и грунтовые колонки донных осадков южной части Баренцева моря, отобранные при участии автора, начиная с 1972 года в многочисленных экспедициях лаборатории морской геологии, а с 1981 года - лаборатории палеоэкологии Мурманского морского биологического института Кольского научного центра Российской академии наук. Обработка проб, исследование гранулометрического состава донных отложений, определение петрографического состава и окатанности грубообломочного материала, статистическая обработка полученных данных проводилась автором как непосредственно в экспедициях, так и в лабораторных условиях.

Личный вклад автора. Сбор и обработка материала выполнена автором. При его участии произведено усовершенствование некоторых приборов для опробования донных осадков. Проведено теоретическое обоснование возможности и разработана методика использования результатов анализа грубообломочного материала для получения информации о коренных породах на дне. Разработана методика литолого-петрографического районирования на основе выделения однородных совокупностей.

Научная новизна. Произведено детальное изучение грубообломочного материала донных отложений южной части Баренцева моря. Получены новые данные о его распределении, составе и окатанности. Разработана статистически обоснованная методика использования результатов анализа грубообломочного материала для получения информации о выходах и выступах коренных пород на морском дне. С её помощью выявлен рад зон выходов и выступов коренных пород в ряде регионов южной части Баренцева моря.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных в ней результатов и разработанных методов при геологическом картировании четвертичных отложений, при палеогеографических реконструкциях позднего плейстоцена и голоцена. Работа дает теоретическое обоснование для применения разработанных методов при проведении аналогичных исследований на других акваториях.

Основные защищаемые положения

1. В осадках южной часта Баренцева моря содержание гравийно-галечного материала колеблется в широких пределах. Его количество зависит от гидродинамического режима, батиметрии, рельефа дна и геолого-геоморфологического строения берегов и современных процессов осадконакопления.

2. В транспортировке и обогащении донных осадков гравийно-галечным материалом существенная роль принадлежит ледовому фактору (береговой припай, стамухи, речной лед, одно- и многолетние морские льды), а также водорослям (фитобентосу).

3. Для Баренцева моря характерным является процесс современного выравнивания морского дна в результате подводного размыва ледниковых и ледниково-морских отложений последнего оледенения, обогащенных каменным материалом. В результате на положительных формах рельефа идет процесс удаления тонкозернистых частиц и, как следствие, формирование остаточной мостовой, сложенной грубообломочным материалом.

4. Аномальные зоны повышенного содержания обломков пород конкретного петрографического состава в донных осадках рассматриваемой акватории позволяют трассировать продолжение в море геологических структур, расположенных на суше, а их общая направленность на акватории подтверждает общее северо-западное простирание структур фундамента.

Апробация работы и публикации. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на VII и VIII Всесоюзных школах морской геологии (Геленджик, 1986 и 1988); Ш и1УВсесоюзных конференциях (Апатиты, 1988 и 1989); Международной конференции - школе "Геология морей и океанов" (Москва, 1997); Polar session Arctic natural environment problems (Lublin, 1992); 26 International Polar Symposium (Lublin, 1999), заседании Ученого совета Мурманского морского биологического института КНЦ РАН (Мурманск, 1999); заседании кафедры физической географии, экологии и охраны природы Ростовского государственного университета (Ростов -на-Дону, 1999).

По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы (143 наименования). Общий объем работы 155 страниц, в том числе 122 страницы текста, 7 таблиц, 34 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Фнзико-географннеские особенности южной части Баренцева

моря

Географически Баренцево море относится к типу материковых окраинных морей и является одним из самых больших морей России. Площадь его зеркала равна 1438,4 тыс. км2; с островами -1469,8 тыс. км2; объем - 267.9 тыс. км3, средняя глубина -186 м, максимальная -около 600 м.

1.1. Общая климатическая характеристика Климат Баренцева моря очень изменчив, это одна из наиболее штормовых акваторий в мире. Через него проходят теплые циклоны из Северной Атлантики и холодные антициклоны из Арктики. Активный ветровой режим и обширная открытая акватория моря создают условия для формирования в поверхностном слое ветровых течений и максимального развития у побережий штормовых волн. Атмосферная циркуляция в совокупности с особенностями гидрологического режима, определяемого воздействием на Баренцево море теплых вод Атлантического океана и холодных - Арктического бассейна, является причиной несколько более высокой температуры воздуха и воды по сравнению с другими арктическими морями, умеренных зим и обильных атмосферных осадков. Юго-западная часть его зимой не замерзает, за исключением отдельных фиордов Мурманского побережья. Кроме того, ввиду относительно большого размера рассматриваемой акватории, в её различных регионах могут одновременно наблюдаться совершенно различные климатические условия.

1.2 Гидродинамическая характеристика вод. Физико-географические и климатические особенности создают сложную картину циркуляции вод Баренцева моря, которую, несомненно, необходимо учитывать при рассмотрении процессов осадкообразования. Акватория относится к морям приливного типа, ще основную роль в колебаниях уровня воды играют приливы. Достигая максимума в районах, примыкающих к Воронке Белого моря (2 - 4 м.), величины приливов снижаются как в западном, так и в восточном и северном направлениях. Изменчивость величины приливов в Баренцевом море имеет четко выраженный меридиональный характер с минимумом на севере и максимумом на юге. Кроме того, на колебания уровня существенное влияние оказывают ветровые нагонные и сгонные явления, особенно в периоды штормов. Перечисленные процессы в комплексе с относительно стабильной системой циркуляции, определяющей общее распределение водных

масс на акватории и водообмен Баренцева моря с сопредельными районами - Норвежским, Гренландским, Белым, Карским морями и Северным Ледовитым океаном, создают сложную систему суммарных течений, совершенно своеобразную в каждом регионе и зачастую меняющуюся в течение года.

1.3. Ледовый режим Баренцева моря формируется под воздействием Атлантического и Северного Ледовитого океанов, и поэтому в разных его районах сказывается преобладающее влияние того или другого океана. Баренцево море находится под непосредственным влиянием теплых атлантических вод, приносимых системой течений Гольфстрима, поэтому оно практически никогда не покрывается полностью льдом. В этом основное отличие Баренцева моря от других морей Арктического шельфа. Одной из характерных особенностей ледового режима является большая межгодовая и сезонная изменчивость его ледовптости: наибольшая наблюдается обычно во второй декаде апреля, наименьшая - в конце августа - первой половине сентября.

В августе - сентябре аномально теплых лет море полностью очищается ото льда, а в аномально холодные годы ледяной покров в эти месяцы сохраняется на 40 - 50% его площади, располагаясь преимущественно в северных районах. В конце наиболее суровых зим свыше 90% площади моря покрывается мощными сплоченными льдами, а в особенно теплые зимы наибольшая ледовигость даже в апреле не превышает 55 - 60 %. В Баренцевом море преобладают льды, образовавшиеся в его пределах. В отдельные годы в северо-западную часть моря зимой поступают старые льды из Северного Ледовитого океана через пролив между островами Шпицберген и Земля Франца -Иосифа; в северо - восточную часть нередко приносятся мощные льды из северной части Карского моря. Определенная часть льда поступает весной из Белого моря, а также из юго-западной части Карского моря через Новоземельские проливы.

1.4. Краткая характеристика тектонической позиции Баренцевоморского региона. Баренцевоморский регион принадлежит к запад ной части Евразиатско - Арктической континентальной окраины, которая по своей сути является Западно - Арктической платформенной областью. По своему положению она является окраинно-континентальной, а по внутреннему строению, истории и динамике развития относится к типу подвижных платформ. В первую очередь это касается западной части моря, то есть региона расположенного к северу от Балтийского щита и Кольского полуострова. Его характерной

особенностью является наличие группировок древних блоков основания архейско - раннепротерозойсюй консолидации. Восточная часть Баренцева моря представляет собой мегапрогиб, ограниченный системой разломов. Сложное тектоничесюе строение фундамента предопределяет морфоструюуру поверхности дна Баренцева моря.

1.5. Морфоструктура поверхности дна. В отличии от соседних Норвежского и Гренландского морей, где сравнительно небольшая часть площади дна представлена шельфом, дно Баренцева моря полностью расположено в пределах шельфа. Структурно - геоморфологический план шельфа предопределен его платформенным строением и развитием в мезо - кайнозое. На шельфе намечается закономерная пространственная и генетическая взаимосвязь между крупными морфоструетурами дна и основными геотектоническими элементами платформ. Г.Г.Матишов (1984) указывает, что дно Баренцева моря характеризуется более сложным сочетанием различных генетических типов равнин, чем большинство шсльфовых морей.

1.6. Краткая характеристика берегов, обрамляющих ншную часть Баренцева моря. Финмаркен и Северная Норвегия. Горная цепь Северной Норвегии в настоящее время состоит из разрозненных частей древнего фундамента и остаточных глыб каледонских складчатых гор. Формирование рельефа суши и очертаний береговой линии в значительной мере определялось влиянием новейших тектонических движений. Современное поднятие суши и множество неотектонических нарушений на границе суша - море предопределяет наличие в рассматриваемом регионе высоких обрывистых берегов, изрезанных многочисленными глубокими фиордами. Берега Северной Норвегии относятся к типу первично расчлененных берегов ледниково -тектонического расчленения.

Мурманское побережье Кольского полуострова. Побережье морфологически разделяется на две части. Западная часть от полуострова Среднего до острова Кильдина изрезано фиордами, отличающимися от норвежских несколько меньшими размерами. К востоку от Кильдина фиорды постепенно становятся все менее типичными, постепенно переходя в более широкие и плоские заливы. Высота берега также постепенно снижается. В геоморфологическом плане Мурманское побережье является переходной зоной между обрывистыми берегами Норвегии и низменным побережьем юго-востока Баренцева моря. Западнее Кольского залива расположены берега ледниково-текгонического расчленения, а восточнее первично-ровные сбросовые берега.

По своему рельефу и геологическому строению полуостров Канин разделяется на две части. Северную прибрежную возвышенность представляет хребет Пае (Канинский Камень) высотой на западе 150180 м. К востоку он снижается и у Чешской губы образует невысокую гряду 1 -1,5 м высотой. На севере к хребту Пае примыкает прибрежная равнина, обрывающаяся у моря крутым уступом 40 - 50 м высотой на западе и 5-10 м на востоке. Побережье полуострова Канин относится к берегам, формирующимся преимущественно волновыми процессами, в частности - к выровненным абразионным.

Печорское побережье представляет собой равнинную тундру прорезанную долинами рек. Река Печора разделяет прибрежную равнину на Малоземельскую и Болыпеземельскую тундру. Начиная с Чешской губы и практически на протяжении всего Печорского побережья берега представляют собой чередующиеся, различной протяженности участки термоабразионного и аккумулятивного типа.

Протяженность острова Колгуев с севера на юг составляет 70 км, с запада на восток 60 км, площадь - около 3400 км2. Располагаясь на Печорском мелководье, в геологическом отношении остров Колгуев является продолжением Болыпеземельской тундры. В основном на всем побережье наблюдаются термоабразионные процессы, аккумуляция проявляется только на юге.

Острова Новая Земля и Вайгач образуют крупный архипелаг площадью более 83 тыс. км2, характеризующийся продольным простиранием пивных структур, образующих гигантский антиклинорий Новой Земли. Берега острова Вайгач и Южного острова Новой Земли в юго-западной части абразионно-бухтовые. Все остальное побережье представлено чередованием абразионно-аккумулятивных бухтовых и аккумулятивных берегов. На самом севере островов образуются термоабразионные берега в мерзлых четвертичных толщах.

Остров Медвежий расположен на самой западной окраине Баренцевоморского шельфа и является одной из географических точек, ограничивающих Баренцево море. По геологическому строению он представляет собой остаток каледонской складчатости. Для побережья острова характерны ярю выраженные абразионные процессы.

Даже краткое рассмотрение особенностей строения и формирования берегов и островов, обрамляющих южную часть Баренцева моря, позволяет сделать вывод о большой степени гетерогенности грубообломочного материала, поступающего в рассматриваемую акваторию со стороны моря.

1.7. Основные литологические типы и распределение осадочного материала. В Баренцевом море наиболее широко распространены терригенные осадки, состоящие из минеральных частиц различной крупности. Биогенные отложения занимают отдельные небольшие участки дна в юго-западной части моря и ряде районов Восточного Мурмана. Г. А. Тарасов (1982) указывает цифру в 88,5 млн. т терригенного материала, ежегодно поступающего в акваторию южной части Баренцева моря.

Валунно-галечно-гравийный материал в большом количестве встречается в прибрежной зоне Кольского полуострова, районах севернее Воронки Белого моря, Чешской губе. На отдельных участках содержание грубообломочного материала в осадках достигает 90%.

Песчаный материал концентрируется главным образом в юго-восточной части Баренцева моря (Печорское море, Приканинский район). Расположение участков с высокой концентрацией песчаной фракции находится в тесной связи с рельефом дна и гидродинамическим режимом бассейна. Характерно, что в районе Восточного Мурмана при наличии здесь сильных придонных течений участки с высоким содержанием песчаного материала встречаются на значительно больших глубинах, чем в юго-восточной части Баренцева моря-до 100-150 метров.

Зоны с высоким содержанием алевритового материала располагаются северо-восточнее острова Колгуев, севернее полуострова Канин, севернее Кольского полуострова. В составе алевритовой фракции наблюдается резкое преобладание крупного алеврита.

Осадки, для которых характерно содержание пелитового материала в качестве преобладающей фракции в южной части Баренцева моря встречаются небольшими пятнами в депрессиях рельефа дна.

2. Источники поступления грубообломочного материала и основные агенты транспортировки

2.1. Основные источники поступления грубообломочного материала в акваторию южной части Баренцева моря

Механическая абразия берегов. Практически все южное побережье Баренцева моря и обрамляющих островов П.А. Каплин и др.(1991) относит к тому или иному виду абразионных берегов. Аккумулятивные берега развиты только в Чешской губе, на ряде участков Печороморского побережья и на юге острова Колгуев, а также в заливах и устьях рек. Воздействие собственно механической абразии на

береговой склон вызывает разрушение его нижней части, выработку абразионного профиля и начало нового процесса - обрушения или сползания верхней части берегового склона под воздействием силы тяжести. Эти явления тесно взаимосвязаны, протекают практически одновременно и поэтому многими исследователями не разделяются, хотя процессы обрушения и сползания пород под действием силы тяжести имеют совершенно другую физическую основу, чем процесс собственно механической абразии.

Термическая абразия берегов. В классическом понимании "термическая абразия - это процесс разрушения берегов, сложенных мерзлыми породами или льдом". В пределах рассматриваемой акватории к такому типу берегов относятся берега северо-западной оконечности Новой Земли и побережья острова Колгуев (за исключением южного участка). Вполне очевидно, что кроме рассмотренной "классической" термической абразии имеет место процесс разрушения береговых пород проистекающий из-за попадания воды в различные трещины и её последующего замерзания. Увеличение объема льда по сравнению с водным создает соответствующее давление и приводит к разрушению горной породы. Подобные явления на побережье Баренцева моря носят повсеместный характер, тем более, что резкое колебание температур здесь происходит довольно часто, особенно в осенне - весенний период.

Химическая абразия берегов, очевидно, имеет место, особенно в юго - восточной части акватории, где имеется достаточно известьсодержащих пород, но из-за относительной холодноводности бассейна не получила широкого распространения, замаскирована действием других факторов и не отмечена в литературных источниках.

В целом, за счет абразии берегов в акваторию южной части Баренцева моря поступает порядка 35 млн. т грубообломочного материала (Тарасов, 1982).

Привнос материала реками.. К сожалению, многие авторы, оценивая количество ежегодно привносимого в Баренцево море материала, ограничиваются только определением содержания взвешенного и растворенного вещества, хотя вполне очевидно, что достаточно бурными (особенно в весенний период) и крупными реками выносится большое количество обломочного материала, ежегодно порядка 4 млн. т.

Разрушение коренных пород на морском дне. Особенно это характерно для относительно мелководных участков, испытывающих сильное волновое воздействие или воздействие придонных течений.

Г. А. Тарасов (1982) оценивая количество грубообломочиого материала, ежегодно поступающего за счет этого процесса приводит цифру порядка 4,5 млн. т.

Привносматериала плавучими льдами с других акваторий.. Подобный процесс происходит через Горло Белого моря при весеннем разрушении льдов Белого моря и через проливы островов Новая Земля и Вайгач со стороны Карского моря. Анализируя имеющиеся литературные данные, можно прийти к выводу, то плавучими льдами с других акваторий в южную часть Баренцева моря ежегодно заносится порядка 3 млн. т грубообломочиого материала.

Таким образом, основными источниками поступления грубообломочиого материала в акваторию южной части Баренцева моря является механическая абразия берегов и в меньшей степени их термическая абразия, привнос материала реками и плавучими льдами, разрушение коренных пород на морском дне. Общее количество поступающего ежегодно грубообломочиого материала можно оценить суммой порядка 46 млн. т.

2.2. Перераспределение грубообломочиого материала в акватории моря. В условиях активной гидродинамической обстановки Баренцева моря, воздействие различных видов компенсационных и отливных течений обеспечивает активное перемещение осадочного материала из зоны непосредственного разрушения в область аккумуляции. Здесь происходит дальнейшее его перераспределение под действием различного вида суммарных течений. Гидродинамический фактор является основным в процессе перераспределения грубообломочиого материала. Особенность происходящего на Баренцевом море заключается в том, что здесь с плавучими льдами не талью поступает, но и перераспределяется из береговой зоны с припаем большой объем осадочного материала самого различного гранулометрического состава. Вторая характерная для Баренцева моря особенность заключается в широком развитии биогенного транспорта. Морские водоросли, в основном ламинариевые, по мере роста прикрепляются ризоидами к грубообломочному материала и затем, особенно в периоды осенних штормов, выносятся вместе с ним в открытое море. Растения старше одного года уже к середине летнего сезона достигают обычно длины 2 - 4 м и массы 0,1-0,7 кг (Макаров и др., 1998), то есть только одно молодое растение способно увлечь с собой 0,03 - 0,2 кг осадочного материала. По данным тех же авторов запасы ламинариевых водорослей только на Мурманском побережье Баренцева моря составляют около 200 тыс. т.

3. Объект и методы исследований

3.1. Объект исследований. В процессе исследований автора интересовала терригенная грубообломочная компонента донных осадков, поскольку именно она, имея в своем составе петрографически охарактеризованные обломки пород, несет основную долю информации о закономерностях происходящих процессов распределения осадочного вещества на морском дне, источниках поступления грубообломочного материала.

3.2. Методы исследований. Совершенно очевидно, что максимально качественную информацию о составе грубообломочного материала можно получить при исследовании его наиболее крупных фракций (глыбы, валуны, крупная галька). Однако каждому крупному, даже одиночному, обломку невольно придается избыточное внимание (как источнику потенциальной информации) - такое, какое не вызывает целая совокупность мелкозернистого материала. При этом возникает соблазн пренебречь вероятностью случайного заноса обломка, тем более, что оценить вероятность его попадания в данную точку опробования практически невозможно. Поэтому заключения о происхождении грубообломочного материала, основанные на изучении немногочисленных обломков крупного размера могут привести к ошибочным выводам.

При обработке материала по какому-либо конкретному региону первоначально из частей разных проб составлялась единая композитная проба большою веса (порядка 10 кг) для выбора рабочей фракции грубообломочного материала. По результатам ситового анализа определялся выход гранулометрических фракций, а затем для каждой фракции определялся выход петрографически охарактеризованных зерен. Различия, получаемые при использовании весового и визуального способа подсчета оказались практически несущественными.

Для исследований средней точности достаточная численность петрографически охарактеризованных обломков породы в выборке составляет 75. Для отложений южной части Баренцева моря этим условиям обычно соответствует фракция среднего гравия при рабочей навеске порядка 100 грамм. В отдельных случаях размер обломков фракции грубообломочного материала не позволял произвести точное петрографическое определение какой-либо породы. В подобном случае для более точной диагностики привлекался более крупный грубообломочный материал.

4.Распределение, состав и окатанность грубообломочного материала

4.1. Распределение грубообломочного материала в поверхностных осадках южной части Баренцеваморя, Воронки н ГЪрла Белого моря. Мелкозернистый грубообломочный материал в поверхностном слое рассматриваемых акваторий распределен весьма неравномерно. Области его повышенного содержания приурочены к прибрежью Мурмана, южной части Воронки Белого моря, Горлу Белого моря и к акватории Чешской губы. Минимальное его количество содержится в поверхностном слое осадков Печорского моря, где преобладают процессы аккумуляции. Фактор ледового разноса не влияет на концентрацию грубообломочного материала в осадках южной части Баренцева моря в такой значительной степени, которая установлена для других акваторий. Об этом, в частности, свидетельствует более высокое содержание грубообломочного материала в прибрежье Мурмана, чем в области Печорского мелководья (хотя у берегов Мурмана льдов практически не бывает даже в зимнее время, а в Печорском море они встречаются большую часть года).

Процессы осадконакопления в южной части Баренцева моря происходят на фоне преобладающего современного тектонического воздымания рассматриваемой территории на западе и опускания на востоке, что в комплексе с особенностями гидродинамического режима предопределяет размещение областей аккумуляции и размыва донных отложений, а соответственно и распределения грубообломочного материала в региональном плане.

4.2. Состав грубообломочного материала- Для запада южной части Баренцева моря характерна отмеченная многими исследователями незначительная мощность голоценовых осадков на подводных банках и возвышенностях. Состав грубообломочного материала, заключенного в слое голоценовых осадков, на подводных банках практически одинаков с составом включений, содержащихся в подстилающих ледниковых и ледниюво-морских отложениях, но в нем в небольших количествах также присутствует материал ледового разноса. Значительная часть материала, заключенного в ледниковых отложениях, имеет местное происхождение, что дало возможность ряду исследователей (Дибнер, 1971) широко использовать полученные результаты при картировании коренных пород.

Сравнение состава и содержания грубообломочного материала в полученных грунтовых колонках показывает существенные изменения в условиях осадконакопления. При переходе к позднеледниковью возрастает роль дальнеприносного материала, что

отражает постепенную деградацию ледников последнего оледенения. Возрастает роль материала ледового разноса.

Па востоке рассматриваемой акватории, где из-за преобладания процессов аккумуляции повышена мощность голоценовых осадков, в распределении и составе грубообломочного материала отражены, в основном, те же закономерности при более повышенной роли ледового разноса.

4.3. Окатанность грубообломочного материала Сложность и многообразие процессов осадкообразования в южной части Баренцева моря особенно четко отражается на окатанности грубообломочного материала. В одной и той же пробе можно обнаружить материал различной степени окатанности. Кроме того, один и тот же материал, но различной крупности также отличается по степени окатанности. Поскольку крупный грубообломочный материал распространен не повсеместно, для получения сопоставимых результатов окатанность рассматривалась на основе изучения мелкозернистого грубообломочного материала фракции 2,5-5 мм.

Наиболее хорошо окатанный грубообломочный материал отмечен в отложениях центра южной части Баренцева моря, в частности севернее и северо - западнее полуострова Канин, севернее острова Колгуев, в районе Чешской губы. Относительная мелко водность района и преимущественно осадочный состав обломков пород способствуют более активным процессам окатывания. К западу резкое увеличение содержания твердых магматических пород Кольского полуострова отрицательно сказывается на степени окатанности грубообломочного материала. Отложения Печорского моря, представляющего собой зону аккумуляции, также содержат материал, характеризующийся пониженной степенью окатанности. Помимо других причин, здесь сказывается влияние выноса слабоокатанного материала достаточной мощной рекой Печорой, в предустьевой зоне которой отмечены аномально низкие значения коэффициента окатанности.

В целом окатанность грубообломочного материала в рассматриваемой акватории определяется активностью гидродинамического режима, изначальным составом размываемых и перераспределяемых пород, характером привносимого материала.

5. Выявление выходов коренных пород на морском дне 5.1. Теоретическое обоснование возможности использования результатов анализа грубообломочного материала из поверхностного слоя донных осадков для получения информации о коренных породах на дне. Длительное время ведется периодически оживляющаяся полемика о происхождении грубообломочнош материала на морском дне. Часть исследователей ведущую роль в его происхождении отводит ледовому и айсберговому разносу, тем самым фактически отрицая возможность использования грубообломочного материала для получения информации о коренных породах на морском дне. Совершенно справедливое рассуждение, когда речь идет о наличии грубообломочного материала в мощной толще мелкозернистых глубоководных осадков. Несколько иначе может происходить процесс на акваториях относительно мелководных шельфовых морей, особенно при наличии активного гидродинамического режима. Анализируя распределение коренных пород в Баренцевом море, М.В. Кленова (1960) отмечает ограниченность ареалов их распространения. В.Д. Дибнером выполнен ряд исследований, в которых обосновывается применимость анализа грубообломочного материала при геологическом картировании и получены весьма интересные фактические данные изучения грубообломочного материала, подтвержденные визуальными геолого - геоморфологическими наблюдениями из гидростата «Север -1»

(Дибнер и др., 1971). Однако источником прямой информации о геологии морского дна грубообломочный материал может служить лишь в случае применения прямых методов отбора проб из коренных пород (морское бурение, взятие проб аквалангистами непосредственно из коренного выхода и т.п.). Будучи отделенным от массива торенных пород, любой грубообломочный материал может служить источником лишь косвенной информации о геологическом строении морского дна, то есть здесь допустимо мышление лишь вероятностными категориями. Выходы коренных пород на морском дне следует рассматривать как некие аномалообразующие объекты, вызывающие изменения в составе и распределении грубообломочного материала в донных осадках. Рассматривая процессы, происходящие вокруг некого выхода коренных пород, можно прийти к выводу, что при наличии недостаточных скоростей суммарных придонных течений у крупных обломков коренной породы отсутствует реальная возможность остаться на поверхности морского дна и не быть погребенными под осадками более мелких фракций, но остается возможность сохранения в поверхностном

слое более мелкозернистых продуктов их дезинтеграции. Можно сформулировать основные выводы, касающиеся вероятности нахождения грубообломочного материала коренных пород на поверхности морского дна:

- крупные обломки коренных пород (глыбы, валуны, крупная галька) за редким исключением могут сохраняться на поверхности дна лишь в условиях отсутствия или весьма малой мощности рыхлого осадочного покрова, перекрывающего коренные выходы - обломки коренных пород и продукты их дезинтеграции имеют возможность оставаться на поверхности дна даже в условиях непрерывного осадконакопления, но при обязательном наличии течений. Вероятность сохранения обломков грубообломочного материала коренных пород на поверхности дна тем выше, чем значительнее степень их дезинтеграции и меньше размер зерен;

- отношение концентрации грубообломочного материала конкретного состава в пределах ареала рассеяния к фоновой концентрации (вне пределов ареала) является показателем контрастности аномалии. Безусловно, что аномалии по крупным фракциям грубообломочного материала будут иметь минимальную величину сноса и максимальную контрастности;

- основным признаком в пользу наличия подводных коренных выступов каких - либо пород Ъ является факт наличия значительной доли обломков породы Ъ в составе грубообломочного материала.

Остальные признаки (в частности, окатанность обломков) обладают меньшей достоверностью. Вывод о наличии коренного выхода (по данным изучения грубообломочного материала) не может быть сделан однозначно, но, возможно, сформулирован условно лишь с большей или меньшей степенью вероятности. Поскольку она основана на знании результатов изучения состава грубообломочного материала, её следует называть условной апостериорной вероятностью обнаружения аномалообразующего объекта Ъ . 'Апостериорная вероятность возрастает с увеличением выхода обломков породы Ъ в составе грубообломочного материала. Следовательно, вероятность выхода обломков конкретного состава является поисковой информацией, и её необходимо количественно оценить. Информационная ценность поискового признака тем выше, чем теснее связано его появление с наличием искомого объекта. Абсолютным,

или идеальным, положительным поисковым признаком можно назвать такой признак, вероятность появления которого в присутствии объекта равна единице (Р = 1), а в отсутствии объекта - равна нулю (Р = 0). Реальные поисковые признаки никогда не обладают такой селективностью, и вероятности появления признака и в присутствии, и в отсутствии объекта колеблются в пределах от 0 до 1.В первом приближении информационная содержательность положительного признака тем выше, чем больше величина Р / Р. В качестве оценки вероятности выхода зерен искомой породы использована их фоновая концентрация вне явных пределов ареала рассеяния. Используя формулу прироста информации по И.Г. Клушину (1960), легко рассчитать прирост информации для искомой породы Ъ на данной станции опробования N как функцию контрастности: дЬ= 3,32 ^(Ргп/Рг фон).

При необходимости учета каких-либо дополнительных признаков (например, их окатанности) рассчитывается суммарный прирост информации соответственно по положительному и отрицательному поисковому признаку.

Количественная оценка вероятности обнаружения аномалообразующего объекта является одним из главных конечных результатов изучения грубообломочного материала с целью обнаружения выходов коренных пород на морском дне. Эта апостериорная вероятность может быть рассчитана с применением формулы Байеса (Клупшн, 1960), но на практике удобнее пользоваться номограммой, составленной В.И. Гуревичем и др. (1968). Для численного определения апостериорной вероятности обнаружения объекта, помимо информации, полученной в результате работ, требуется знание величины априорной информации. Точное значение последней в поисковых целях существенной роли не играет (Клушин, 1960). Однако, целесообразно не просто предложить некий условный уровень априорной вероятности, но и попытаться хотя бы ориентировочно оценить её на базе других методов. С целью практической проверки полученных выводов, на основе визуального определения процента выхода обломков пород каждого типа и с использованием априорных вероятностей, рассчитанных В.И. Гуревичем (1973) на основании данных звукогеолокации, были вычислены значения апостериорных вероятностей обнаружения выходов коренных пород в северной части Воронки Белого моря, и отстроены карты их распределения в рассматриваемой акватории. Выделение резкоаномальных зон по всем типам встреченных

петрографических разностей обломков пород, позволило построить сводную схему расположения зон предполагаемых выходов и выступов коренных пород в северной части Воронки Белого моря, выделить и оконтурить ареалы рассеяния нескольких типов коренных пород и количественно оценить ориентировочные вероятности обнаружения коренных выходов или замытых выступов. Необходимо отметить, что направление простирания выделенных зон совпадает с преобладающим северо-западным простиранием структур фундамента в этом районе.

Таким образом, анализ грубообломочного материала способен служить источником косвенной информации при изучении коренных пород морского дна. Её анализ и интерпретация возможны лишь с применением вероятностно-статистических методов. В этих условиях рекогносцировочное геологическое картирование морского дна наиболее эффективно проводить путем массового экспрессного петрографического анализа дающей статистически достоверный результат фракции грубообломочного материала с последующим привлечением при необходимости более крупного материала для уточнения петрографического состава и геологического возраста.

5.2. Выявление зон выходов коренных пород в ряде регионов Баренцева моря. На практике, особенно при невозможности привлечения дополнительной априорной информации, полученной другими геологическими и геофизическими методами, для получения вполне достоверных результатов достаточно определения в каждой точке опробования коэффициента контрастности, поскольку апостериорная вероятность, в принципе, является производной от этого коэффициента.

Кк=Сп/Сф,

где Сф - региональное фоновое содержание обломков рассматриваемой породы; Сп - её содержание в данной точке опробования.

ПриКк менее 1,0 концентрация грубообломочного материала рассматриваемого состава считалась фоновой, при Кк от 1,0 до 4,0 -повышенно фоновой, при Кк свыше 4,0 - аномальной. Разумеется, наряду с истинными аномалиями того или иного состава грубообломочного материала имели место аномальные концентрации, возникшие при случайных процессах или обстоятельствах. Достоверно различить истинные и ложные аномалии на громадной площади акватории при сравнительно редкой сети грунтовых станций зачастую не представляется возможным. Существенно облегчает выделение

аномальных ареалов тенденция к скоплению истинных аномальных точек при изолированном расположении ложных. Грубообломочный материал различного состава неравноценен в качестве индикатора обнаружения выходов и выступов коренных пород дна как аномалообразующих объектов. Обломки магматических пород, в силу их высокой механической прочности, способны длительное время сохраняться при транспортировке и образовывать обширные области повышенного содержания, а ареалы аномального содержания быстро разрушающихся пород, как правило, резко ограничены в пространстве.

Сравнение схемы зон трассировки подводных выходов и выступов коренных пород в северной части Воронки Белого моря, построенной по результатам вычисления апостериорной вероятности, показало, что она практически не отличается от подобной схемы, составленной на основании определения коэффициента контрастности. Это подтвердило высказанное выше положение о достоверной применимости более простого математического аппарата при практической работе.

5.3. Литолого-петрографическое районирование. На основе изучения состава грубообломочного материала автор предпринял попытку проведения литолош-петрографического районирования методом выделения однородных совокупностей проб, для которых характерна близость литолого-петрографического состава грубообломочного материала. Удалось выделить две довольно большие области рассматриваемой акватории, для которых характерно практически полное отсутствие аномальных содержаний любых петрографических разностей обломков грубообломочного материала, но различен набор петрографического состава представленных пород. В пределах этих областей происходит, в основном, накопление осадочного материала при практическом отсутствии разрушаемых выходов коренных пород. Выделение более незначительных групп проб в отдельные совокупности объясняется возможным поступлением здесь специфического эдафогеиного материала.

ОСНОВНЫЕ ВЫ ВОДЫ

1. Основные закономерности формирования спектра каменного материала в донных осадках определяются гидродинамическим режимом моря, рельефом дна, физико-географическим условием района водосбора и геолого-геоморфологическим строением обрамляющих берегов идна.

2. В транспортировке и обогащении современных донных осадков

гравийно-галечньш материалом существенная роль принадлежит ледовому фактору (береговой припай, стамухи, речной лед, одно- и многолетние морские льды), а также водорослям (фитобентосу).

3. Характерным является процесс современного выравнивания морского дна в результате подводного размыва ледниковых и ледниково-морских отложений последнего оледенения, обогащенных каменным материалом. В результате на положительных формах рельефа идет процесс удаления тонкозернистого материала, и, как следствие, формирование на поверхности дна слоя галечно-гравийного материала.

4. Установлено, что для получения статистически достоверной информации о петрографическом составе обломков пород методом экспресс-анализа оптимальной является гравийная фракция.

5. Проведенный анализ содержания и состава грубообломочного материала в современных донных отложениях южной части Баренцева моря позволяет выделить две петрографические провинции - западную с преобладанием обломков метаморфических, а также магматических пород и восточную с преобладанием осадочных пород.

6. Впервые для данного района построены карты распределения и петрографического состава грубообломочного материала. Аномальные зоны повышенного содержания обломков пород конкретного петрографического состава в донных осадках рассматриваемой акватории позволяют выделить зоны подводных выходов и выступов коренных пород и трассировать продолжение в море геологических структур, расположенных на суше, а их общая направленность на акватории подтверждает общее северо-западное простирание структур фундамента.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1. К теории распространения донного каменного материала в морских осадках и о методах изучения ДКМ. // Географические аспекты проблемы осадкообразования в бассейнах Баренцева и Белого морей. Л., 1974, с. 70 - 92 (соавтор Гуревич В.И.).

2. Цитологические исследования мелкогравийной фракции в донных отложениях Воронки Белого моря. // Донные отложения и биогеоценозы Баренцева и Белого морей. Апатиты, 1974, с. 63-67.

3. Усовершенствование дночерпателя ДЧ-0.025 для морского геологического опробования. // Донные отложения и биогеоценозы Баренцева и Белого морей. Апатиты, 1974, с. 161-164 (соавтор Токмаков B.C.).

4. Распределение и состав донного каменного материала в отложениях Тимано-Печорского мелководья // Природные условия и естественные ресурсы северных морей. Л., 1977, с. 38-42.

5. Изучение донного каменного материала как источника информации о составе коренных пород дна юго-восточной части Баренцева моря. - Литология и полезные ископаемые, № 3, 1978, с. 118-120.

6. Донный камейный материал в отложениях юго-востока Баренцева моря. // Вопросы литологии донных отложений Баренцева и Белого морей. Апатиты, 1979, с. 32-44.

7. Грубообломочный материал в осадках Белого и южной части Баренцева морей. // Вопросы литологии донных отложений Баренцева и Белого морей. Апатиты, 1979, с. 96-99 (соавтор Тарасов Г.А.).

8. Некоторые вопросы биогенного воздействия на донные осадки в прибрежной зоне Баренцева моря. // Подводные методы в морских биологических исследованиях. Апатиты, 1979, с. 50-59 (соавторы Тарасов Г.А., АлексеевВ.В., ЮкшаВ.В.).

9. Донный каменный материал и железистые конкреции в отложениях Гренландского и Баренцева морей. // Геология морей и океанов: тез. докл. VII Всесоюзной школы морской геологии, Геленджик, Т. 3. М., 1986, с. 230-231 (соавторы Тарасов Г. А., Любцов В.В., Алексеев В.В.).

10. Особенности осадконакопления на континентальном склоне Баренцева моря. // Геологая морей и океанов: тез. докл. VIII Всесоюзн. школы морской геологии, Геленджик. М., 1988, с. 47-48 (соавторы Тарасов Г.А., ЛаврушинЮ.А., АлексеевВ.В., Чистякова И. А.).

И. Микро - ДКМ в отложениях восточной части Баренцева моря (по результатам рейса № 45 НИС "Дальние Зеленцы") // Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеографии морей Северного Ледовитого океана: тез. докл. III Всесоюзн. конф. Апатиты, 1989, с. 89-90.

12. ДКМ донных отложений Медвежинского желоба. // Геология четвертичных отложений и новейшая тектоника ледниковых областей Восточной Европы. Апатиты, 1992, с. 12-13.

13. Осадочное вещество ледового транспорта на Баренцево - Каре ном шельфе. // Биология и океанография Карского и Баренцева морей (по трассе Севморпути). Апатиты, 1998, с. 33-39 (соавторы Тарасов Г. А., МатишовГ.Г.).

14. Investigation of bottom stone material from the upper layer of bottom sediments in the region of the Bjornoya. // Polar session Arctic natural environment problems (Lublin, Poland - June 1992). Spitsbergen Geographical Expeditions. Lublin, 1992, pp. 97-100.

15. Investigations of the bottom stony material for aims of paleogeograpliic reconstructions. //Polish polar studies. 26 International Polar Symposium. Lublin, 1999, pp. 121-123.