Delist.ru

Четвертичная биостратиграфия и палеоокеанология Охотского моря и других субарктических районов (15.06.2007)

Автор: Матуль Александр Геннадьевич

Ранние находки A. setosa в Пацифике и последующее периодическое обнаружение вида в Северной Атлантике позволяет предполагать, что в плейстоцене вид мог проникать из Тихого океана в Атлантический. Тем не менее, нельзя совершенно отрицать существование четвертичного ареала A. setosa в Северной Атлантике, но опубликованными исследованиями это пока не подтверждено. Благоприятные условия для миграций вида создавались во время межледниковых оптимумов в пределах ИКС 11, 9 и 5, когда уровень моря превышал современные отметки (Shackleton, 1987; и др.) и существовал Берингов пролив. Возможность такого рода плейстоценовых миграций подтверждается фактом фаунистических миграций в позднем плиоцене: большое число мелководных моллюсков переместились из Северной Пацифики через Берингов пролив в Северную Атлантику (Marincovich, 2000).

В позднем плейстоцене североатлантический ареал вида следовал за ледниково-межледниковыми миграциями субарктических водных масс и района преимущественного формирования глубинной водной массы из Норвежско-Гренландского бассейна и обратно. Например, на переходе от последнего оледенения к голоцену вид исчез из комплексов в центре Северной Атлантики, но на всем пространстве Норвежско-Гренландского бассейна еще не появился. Концентрация вида в субширотной полосе вдоль Исландско-Фарерского порога достигала максимальных значений (до 40%) во время похолодания в позднем дриасе между 10 и 11 тыс. лет назад. Сильное охлаждение, особенно зимой, наступило в южной половине Норвежского моря, и условия, типичные для акватории Исландского плато, переместились к югу от Исландии (Ruddiman and McIntyre, 1981; Sarnthein et al., 2001). Здесь и произошел рост аккумуляции A. setosa в позднем дриасе.

Глава 7. Крупномасштабные изменения палеоокеанологии Охотского моря за последний миллион лет по четвертичным записям радиолярий в длинной колонке IMAGES MD01-2415.

В Главе 7 рассматриваются Защищаемые положения 4 и 5 (см. Введение).

Основой для выводов по палеоокеанологии, сделанных в данной главе, стало изучение длинной колонки IMAGES MD01-2415 (длина разреза осадков 46.23 м). Она отобрана в центре Охотского моря у подножия северного континентального склона на глубине 822 м экспедицией IMAGES WEPAMA во время рейса французского НИС "Marion Dufresne" летом 2001 г. (Bassinot et al., 2002). Хроностратиграфия колонки разработана по изотопно-кислородному профилю на основе анализа бентосных фораминифер; дополнительно привлекались данные по литологии (чередование межледниковых диатомовых илов и терригенных ледниковых алевритов), магнитной восприимчивости (показатель поступления терригенного материала), характеристикам отраженного света (показатель накопления биогенного материала), распределению биогенного кремнезема, биогенного карбоната кальция, органического углерода и материала ледового разноса (Nuernberg and Tiedemann, 2004) (Рис. 4).

Стратиграфия и возраст осадков колонки MD01-2415 находят подтверждение в данных по радиоляриям (см. Рис. 4). Межледниковые интервалы в пределах нечетных ИКС отмечены резкими максимумами общей концентрации радиолярий, числа таксонов, содержания вида A. setosa и ряда других радиолярий. Установленные ранее для Северной Пацифики и найденные в колонке датировочные уровни по радиоляриям хорошо соответствуют контрольным возрастным уровням, определенным по изотопно-кислородной стратиграфии (Nuernberg and Tiedemann, 2004).

Рис. 4. Хроностратиграфия колонки MD01-2415.

В работе обсуждено повышенное межледниковое разнообразие радиолярий, которое, видимо, отражает сосуществование многих специализированных видов, разведенных по своим узким экологическим нишам. Увеличение межледникового биоразнообразия должно происходить при (1) усилении устойчивости климата, когда незначительные колебания природных параметров благоприятствуют специализированным видам, имеющим узкую экологическую нишу; (2) увеличении продуктивности, когда вырабатываетсябольшее количество более разнообразной пищи; (3) усложнении местообитания, когда усиление пространственной гетерогенности предоставляет большее число экологических ниш (Pianka, 1994).

Сделан кластерный анализ распределения радиолярий в колонке MD01-2415 для статистически подтвержденного выделения (а) групп видов микрофоссилий со сходным распределением и (б) групп проб осадков (слоев осадков) со сходными микропалеонтологическими комплексами. Установлены "кластерные" группы видов, содержание которых колеблется в соответствии с ледниково-межледниковыми изменениями. Границы основных "кластерных" комплексов радиолярий в колонке MD01-2415 указывают на вероятные крупные изменения палеоокеанологии. Граница "кластерных " комплексов на уровне около 700 тыс. лет назад – переход к более определенной, чем ранее, ледниково-межледниковой цикличности в распределении радиолярий. С этого момента уровни существенных изменений комплексов радиолярий приходят в хорошее долговременное согласие с границами ИКС. Граница "кластерных " комплексов на уровне около 420 тыс лет назад – начало четких высокоамплитудных периодических изменений в составе радиолярий в пределах последних четырех ледниковых циклов. Хорошо проявляются резкие непродолжительные межледниковые оптимумы. Граница "кластерных " комплексов в средней части голоцена – установление ассоциаций радиолярий, близких к современным.

Распределение видов радиолярий в колонке MD01-2415 рассмотрено с точки зрения поведения пары характеристик "относительное содержание (%) – абсолютные массы (экз./см2/тыс.л.)". Использованы данные по тем видам, которые достигают ?1% концентрации хотя бы в нескольких пробах. Выделяются две группы видов, имеющих разные долговременные моды распределения.

Группа 1 ("межледниковая"). Мода распределения видов – преимущественно синхронное увеличение относительного содержания и абсолютных масс во время межледниковых ИКС и сильное снижение встречаемости вплоть до исчезновения во время ледниковых ИКС.

Массовые виды Группы 1: A. setosa с содержанием до 40-55% в моменты максимальной встречаемости, Plagoniidae spp. с содержанием до 25-50%, L. platycephala с содержанием до 20-25% и B. inflata с содержанием до 6-10%. Ясная связь максимальных концентраций почти всех видов Группы 1 с межледниковыми слоями осадков прослеживается в ИКС 1-17. Наибольшие амплитудные вариации большинства видов Группы 1 приурочены к интервалу четырех последних ледниковых циклов, охватывающих ИКС 1-11.

Группа 2 ("ледниковая"). Мода распределения видов – увеличение абсолютных масс преимущественно во время межледниковых ИКС, иногда и во время ледниковых ИКС. Однако максимумы относительного содержания видов Группы 2 обычно не совпадают с максимумами абсолютных масс. Первые обнаруживаются большей частью в ледниковых ИКС и вне межледниковых оптимумов или не совпадают с общими ледниково-межледниковыми цикличными изменениями. Массовые виды Группы 2: C. davisiana с содержанием до 40-75% в моменты максимальной встречаемости, Spongodiscus sp. с содержанием до 40-55% и C. borealis с содержанием до 20-35%.

Суммарная концентрация видов Группы 1 в комплексах радиолярий колонки MD01-2415 во время всех ледниковых ИКС оставалась одинаково низкой, не превышая 10% (Рис. 5). Она поднималась выше 60% в большинстве межледниковых оптимумов. Суммарная концентрация "ледниковой" группы почти зеркально отражает как короткие циклические, так и долговременные изменения содержания "межледниковой" группы.

Рис. 5. "Межледниковая" и "ледниковая" группы в колонке MD01-2415.

Во время ледниковых ИКС общая численность Группы 2 образует устойчивые длительные максимумы и обычно не опускается ниже 70-80%. Она становится особенно низкой, до 20-10%, в интервале межледниковых ИКС 11, 5 и 1, падает до 36-40% в ИКС 13, 9 и 7, а в ранних межледниковых интервалах до уровня 540 тыс.л.н. колеблется между 50 и 60 %.

Вероятная палеоклиматическая интерпретация групп видов радиолярий по соотношению "относительное содержание – абсолютные массы":

1) На протяжении последних 1.1 млн. лет, охваченных микропалеонтологической летописью колонки MD01-2415, виды "межледниковой" группы обеспечивали циклическое воспроизводство межледниковых комплексов радиолярий. В ледниковых комплексах эти виды играли слабую роль, а большинство из них вообще исчезали во время оледенений.

2) Виды "ледниковой" группы были, очевидно, резидентами фауны радиолярий в Охотском море, начиная с конца раннего плейстоцена. Они были устойчивы к резким ледниково-межледниковым изменениям и выживали в гляциальных условиях, когда обширное распространение морских льдов, слабый сток Амура (= низкая поставка биогенных элементов с суши) и ограниченный приток более теплой и богатой питательными веществами воды из Японского моря и Северной Пацифики подавляли развитие биоты (Nuernberg and Tiedemann, 2004).

3) Судя по данным об абсолютных массах, виды "ледниковой" группы вместе с видами "межледниковой" группы участвовали в создании высокопродуктивных межледниковых комплексов радиолярий, но самостоятельно поддерживали существование обедненных слабопродуктивных ледниковых ассоциаций.

В распределении общей концентрации радиолярий, разных групп видов и отдельных характерных видов устанавливается ряд изменений, вероятно, отразивших крупные переходы в палеоокеанологии Охотского моря.

На уровне около 950 тыс. лет назад установлен переход (а) к активному длительному формированию водных масс, сходных с современной ОПВМ (по началу непрерывного интервала высоких концентраций вида Cycladophora davisiana), (б) к усилению ледниково-межледниковых колебаний в накоплении биогенного кремнезема (по большему, чем ранее, росту общего накопления радиолярий и числа видов во время межледниковий), (в) к сильному межледниковому влиянию водных масс, предположительно, поступавших из Японского моря и юго-западной части Субарктической Пацифики (например, по увеличению содержания видов Lithomelissa setosa и Trisulcus sp. как вероятных индикаторов (Abelmann and Nimmergut, 2005) теплой воды из Японского моря и из соседней Пацифики у южной половины Курильской гряды). Данный переход соответствует региональному изменению в интервале от 1.0 млн. лет назад до 800 тыс. лет назад, когда в открытой Северной Пацифике начались сильные флуктуации в приповерхностном слое между периодами контрастных по сезонам холодноводных условий и сглаженной прохладной обстановки (Sancetta and Silvestri, 1986). Уровень изменений в Охотском море 950 тыс. лет назад относится к первой фазе наибольшего перехода во время глобальной СПР – первому шагу к амплитудным пилообразным ледниковым циклам и смене природного цикла от 41 тыс. лет к 100 тыс. лет (Mudelsee and Statteger, 1997).

На уровне около 700 тыс. лет назад установлен переход (а) к более слабому и/или эпизодическому влиянию на Охотское море теплых водных масс Японского моря и соседней Пацифики, (б) к более четкой природной цикличности Охотского моря, совпадающей с ледниково-межледниковыми изменениями (по колебаниям "кластерных" комплексов, а также "ледниковой" и "межледниковой" групп видов радиолярий), (в) к большему перемешиванию в верхних горизонтах воды во время коротких межледниковых оптимумов (по максимумам концентрации вида Amphimelissa setosa). Это событие соответствует началу увеличения ледниково-межледниковых вариаций комплексов радиолярий и палеотемпературы воды в южной части северо-западной Пацифики (Morley and Dworetzky, 1991). Между уровнями 800 и 700 тыс. лет назад произошло смещение субарктического фронта на юг на несколько градусов широты по центру Северной Пацифики (Sancetta and Silvestri, 1986). Уровень изменений в Охотском море 700 тыс. лет назад относится к концу наибольшего перехода во время глобальной СПР. По данным палеоклиматического моделирования (Tziperman and Gildor, 2003), приблизительно в это время короткие симметричные ледниковые циклы малой амплитуды перешли в более широкие пилообразные колебания, которые сопровождались глобальным охлаждением океана и большим распространением морских льдов. Около 660 тыс. лет назад впервые зафиксированы флуктуации объема материковых льдов с циклом, приближающимся к 100 тыс. лет (Mudelsee and Schulz, 1997).

На уровне около 420-280 тыс. лет назад в Охотском море установлен переход к резко выраженным периодическим ледниково-межледниковым изменениям, при которых палеоклиматические оптимумы стали заметно короче, чем раньше. С этого уровня межледниковые максимумы общей концентрации и абсолютных масс радиолярий увеличились в 3-6 раз. Во время межледниковых оптимумов в пределах изотопно-кислородных стадий 5-11 в Охотском море могли быть отрезки времени с лучшим, чем сейчас, перемешиванием водных горизонтов, следовательно, с меньшей стратификацией (по резким синхронным пикам содержания Amphimelissa setosa и Cycladophora davisiana). В отличие от Охотского моря, в Северо-Западной Пацифике в данных по радиоляриям отмечен не ступенчатый, а постепенный переход к повторяющимся холодноводным условиям в подповерхностном и промежуточном слое 500-400 тыс. лет назад (Morley et al., 1987; Morley and Dworetzky, 1991). Однако, как говорят данные по диатомеям, на поверхности Северной Пацифики в это время произошел фундаментальный сдвиг в природных условиях к резким ледниково-межледниковым колебаниям (Sancetta and Silvestri, 1984, 1986). Видимо, палеообстановка в глубинных горизонтах Охотского моря, как и на поверхности соседней открытой Пацифики, хорошо отразила глобальное начало чрезвычайно сильных ледниковых циклов последних 420 тыс. лет (Jansen et al., 1986).

Заключение.

Основная тенденция новейшего этапа исследований четвертичных отложений суши и океана состоит в детализации стратиграфических построений плейстоцена, приводящей к корреляции базовых стратиграфических единиц с основными ледниково-межледниковыми событиями. Накопление новой информации совершенствует описание палеоклиматических изменений и расширяет знание о развитии природной среды.

В биостратиграфической летописи Охотского моря за последние 1.1 млн. лет выявляется 17 датировочных уровней по радиоляриям, что значительно больше числа ранее установленных уровней по разным группам микрофоссилий в Субарктической Пацифике. Датировочные уровни по радиоляриям Охотского моря согласуются с ледниково-межледниковыми событиями плейстоцена.

Колебания концентрации характерного для Охотского моря вида радиолярий C. davisiana дают сведения об истории формирования охотоморской промежуточной водной массы. Однако они не могут быть однозначным аналогом записей ледниково-межледниковой цикличности. Изменения в накоплении C. davisiana в длинных разрезах плейстоценовых осадков из разных высокоширотных областей океана не являются синхронными и вряд ли могут служить универсальным инструментом стратиграфии.

Высокое содержание в осадках вида радиолярий A. setosa на фоне общей большой аккумуляции радиолярий может использоваться в палеоокеанологических построениях, будучи вероятным признаком лучшего перемешивания в верхней части водного столба. Максимумы концентрации вида служат хорошим стратиграфическим и палеоокеанологическим индикатором для межледниковых плейстоценовых интервалов в северной части Тихого океана.

Этапы глобальных природных изменений в ходе Среднеплейстоценовой климатической революции подтверждаются данными по распределению радиолярий в Охотском море. Намечается ряд крупных изменений в палеоокеанологии бассейна на уровнях около 950, 700 и 420-280 тыс. лет назад, отразивших региональные и глобальные переходы к усилению четвертичных ледниковых циклов.

Основные публикации автора по теме диссертации:

Матуль А.Г. Распределение радиолярий в поверхностном слое осадков Северной Атлантики // Океанология. 1989. Т. 29. № 6. С. 992-998.

Матуль А.Г. Танатоценозы радиолярий поверхностного слоя осадков Северной Атлантики как отражение условий природной среды // Океанология. 1990. Т. 30. № 1. С. 102-107.

Матуль А.Г. Палеоэкология радиолярий и позднеплейстоценовая палеоокеанология Северной Атлантики // Стратиграфия осадков и палеоокеанология Мирового океана. М.: Наука, 1993. С. 66-75.

Матуль А.Г. О позднечетвертичной палеоокеанологии Северной Атлантики по данным радиоляриевого анализа // Океанология. 1994. Т. 34. № 4. С. 607-613.

Матуль А.Г. К проблеме палеоокеанологической эволюции района хребта Рейкьянес (Северная Атлантика) во время последней дегляциации по данным изучения радиолярий // Океанология. 1994. Т. 34. № 6. С. 881-889.

Matul A. Radiolarians in Okhotsk Sea sediments // GEOMAR Report. 1997. V. 60. Р. 39-41.

Matul A.G., Yushina I.G. Radiolarians in North Atlantic sediments // Fin. Report for the Res. Project of Russian-German Cooperation "Biogeographic and biostratigraphic investigations on selected sediment cores from the Eurasian continental margin and marginal seas to analyze the Late Quaternary climatic variability". FKZ 03F10GUS. GEOMAR Forschungzentrum fuer marine Geowissenschaften, Kiel, Germany, 1997. Paper IX. P. 1-14.

Матуль А.Г. О связи распространения радиолярий и водных масс, участвующих в формировании северо-атлантической глубинной водной массы // Океанология. 1999. Т. 39. № 1. С. 152-157.

Matul A.G., Yushina I.G. Radiolarians in North Atlantic sediments // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 306. Р. 35-45.

загрузка...