Биостратиграфия неогеновых отложений массива Фишер (горы

УДК 551.782:561.26 (99-11)
Биостратиграфия неогеновых отложений массива Фишер
(горы Принс-Чарльз) по данным диатомового анализа
З.В. Пушина1, Р.М. Гогорев2, А.С. Бирюков3, М.С. Егоров3, М. Гола 4
1 ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга». 190121, Санкт-Петербург, Английский пр., д. 1
Е-mail: musatova@mail.ru
2 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН. 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д. 2
3 ФГУНПП «ПМГРЭ». 198412, Санкт-Петербург—Ломоносов, ул. Победы, д. 24.
4 Университет Варшавы, Геологический факультет, PL 02-089, Al. Zwirki i Wigury 93, Варшава, Польша
Гляциально-морские кайнозойские отложения в наземных разрезах Антарктиды встречаются крайне редко и изучены недостаточно. В ходе работ 52-й и 53-й Российских антарктических экспедиций (РАЭ) на массиве Фишер в центральной части гор Принс-Чарльз
были описаны разрезы кайнозойских отложений мощностью до 300 м. В маломощных тонкослоистых отложениях в нижней части разреза обнаружены ископаемые морские диатомовые водоросли, накапливавшиеся in situ. По стратиграфическим диатомовым видам-индексам Denticulopsis simonseni и Actinocyclus ingens, а также по датированию методом 87Sr/86Sr
раковин из осадков, включающих диатомовые водоросли, установлено, что осадконакопление происходило в морских прибрежных (фьордовых) условиях в конце среднего — начале
позднего миоцена.
Введение
Изучение кайнозойских отложений необходимо для восстановления развития ледниковых
процессов в Восточной Антарктиде, обоснования возраста разнофациальных толщ кайнозоя,
формировавшихся в различных обстановках, установления генезиса этих толщ, реконструкции
палеогеографических обстановок.
Начиная с эоцена, ведущей группой стратиграфического расчленения отложений являются
диатомовые водоросли. И если в донных отложениях диатомовая флора достаточно хорошо
изучена, то достоверные находки ископаемых
диатомовых водорослей в наземных отложениях Антарктиды известны крайне фрагментарно.
В Восточной Антарктиде диатомовая флора хорошей сохранности установлена из очень ограниченного количества наземных обнажений: в
кайнозойских отложениях гор Принс-Чарльз
(��������������������������������������������������
Laiba���������������������������������������������
, �������������������������������������������
Pushina������������������������������������
, 1997; McKelvey et al, 2001; ������
Whitehead et al., 2004) и в оазисе Эймери (Whitehead
et al., 2004). Плиоценовые комплексы диатомей
76
были описаны в оазисе Вестфолль (Harwood,
1986) и оазисе Ларсеманн (McMinn, Harwood,
1995). В Западной Антарктиде в результате бурения кайнозойских отложений в районе Сухих
Долин была подробно изучена позднемиоценовая и плиоценовая морская и пресноводная диатомовая флора (���������������������������������
Brady����������������������������
, 1979). В этом районе в наземных разрезах также изучены плейстоценовые
пресноводные комплексы, представленные как
планктонными, так и бентосными видами (����
Kellogg��������������������������������������������
et�����������������������������������������
�������������������������������������������
al��������������������������������������
����������������������������������������
., 1980; Scherer����������������������
�����������������������������
, 1987). Морские плиоценовые комплексы диатомей были описаны
при изучении обнажений на острове Коберн (в
районе Антарктического п-ова) (Harwood, 1986).
Комплексы плиоценовых диатомовых водорослей из формации Сириус в Западной Антарктиде
(Webb et al., 1996) бедны количественно и до сих
пор дискутируются на предмет in situ.
Регион гор Принс-Чарльз охватывает часть
Антарктического материка, заключенную между
меридианами 60° и 80° в.д., и протягивающуюся
вглубь континента от 68° до 75° ю.ш. (рис. 1). Бе-
Рис. 1. Обзорная карта гор Принс-Чарльз.
реговая черта, окаймляющая глубоко вдающийся в сушу залив Прюдс, образована в западной
половине фронтальным барьером шельфового
ледника Эймери, а в восточной — цепью разрозненных береговых скал и утесов, заканчивающихся крупным обнаженным участком — оазисом Вестфолль. Горы Принс-Чарльз представляют собой серию нунатаков и горных массивов,
вытянутых почти на 500 км вдоль самой большой
в Антарктиде межгорной депрессии, занятой в
настоящее время системой ледников Ламберта—Эймери. Ледник Ламберта — крупнейший в
мире выводной ледник, берет начало в северной
части Долины МГГ (долина названа в честь Международного геофизического года) и вливается в
шельфовый ледник Эймери. Дренажная система
ледника Ламберта�������������������������
������������������������
— шельфового ледника Эймери охватывает приблизительно 1 млн км2 или
9—10% площади Восточноантарктического лед-
никового щита со средней толщиной льда 2,5 км,
являясь, возможно, самой большой системой ледяного дренажа в Антарктиде. Изучение кайнозойских отложений в горах Принс-Чарльз будет
в значительной степени способствовать раскрытию истории развития Восточноантарктического ледникового щита.
Исследования геологического строения кайнозойских отложений в горах Принс-Чарльз
имеют многолетнюю историю (Бардин, Колосова, 1983, 1988; Лайба и др., 1995 и др.). Впервые ледниково-морские отложения на массиве
Фишер, содержащие средне-позднемиоценовые
диатомовые водоросли, были обнаружены в 1991
г. А.А. Лайбой (Лайба и др., 1995; Laiba, Pushina,
1997). При последующем изучении зарубежные
ученые отнесли эти отложения к формации Фишер Бенч (Fisher Bench Formation, McKelvey et
al, 2001).
77
Рис. 2. Кайнозойские отложения на массиве Фишер и положение изученных пунктов наблюдений.
1 — протерозойские кристаллические породы; 2 — неогеновые отложения; 3 — плейстоценовая(?) морена;
4 — снежники; 5 — положение разрезов и номера точек наблюдений; 6 — высотные отметки, м.
В ходе работ 52-й и 53-й Российских антарктических экспедиций (РАЭ) в центральной части
гор Принс-Чарльз на массиве Фишер (рис. 1, 2)
геологами Полярной морской геологоразведочной экспедиции (ПМГРЭ) были описаны разрезы мощностью 296 м и 283 м (пункты наблюдений
52618—52619 и 52700—52702, соответственно), и
одно фрагментарное (пункт 52703, в кровле толщи). Разрез в пунктах 52618—52619 повторял
изученный в 36-й САЭ (полное его описание
приведено в работе Laiba�����������������������
����������������������������
, Pushina��������������
���������������������
, 1997). Польскими геологами были изучены разрезы 52 и
A—D (рис. 2).
Массив Фишер является одним из крупнейших горных массивов в центральной части
гор Принс-Чарльз. Массив представляет собой
78
плосковершинный хребет с крутыми северными и обрывистыми южными склонами (рис. 3),
расчленёнными многочисленными горными каровыми ледниками, сконцентрированными преимущественно в южной части массива и троговыми продольными и поперечными долинами в
центральной части (рис. 2). Высшая точка массива — гора Джонстон достигает 1610 м. Высотный уровень материкового ледника варьирует
от 100—300 м у северных и юго-восточных склонов массива и до 700 м у его южных склонов. Относительные превышения горных выходов над
ледовой поверхностью составляют от 400 м до
900 м. Склоны массива частично покрыты элювиально-коллювиальными отложениями, разновозрастными краевыми и основными моренами
Рис. 3. Юго-восточный
склон массива Фишер.
1 ���������������������
— миоцен-плейстоценовые(?) ледниково-морские
отложения, 2 — базальное
основание, сложенное протерозойскими метаморфическими породами. Красными линиями и цифрами
показано положение маршрутов и точек наблюдения.
горных и выводных ледников, ледниково-морскими и прибрежно-морскими отложениями.
Нами проведены литологические, гранулометрические и микропалеонтологические исследования (диатомовый анализ и изучение фораминифер) в районе пунктов наблюдений 349,
52618, 52700 и 52703, A—D и 52. В Польском
институте геологических наук (Poland Institute of
Geological���������������������������������������
Sciences������������������������������
��������������������������������������
, Krakow����������������������
����������������������������
Research�������������
���������������������
Centre������
������������
, Pol����
ish��������������������������������������������
Academy������������������������������������
�������������������������������������������
of���������������������������������
�����������������������������������
Sciences������������������������
��������������������������������
) было проведено датирование раковин моллюсков из обнажений A—D
методом анализа соотношений изотопов стронция 87Sr/86Sr (Strontium isotope stratigraphy, SIS),
которые в интервалах высот 373—500 м показали
возраст в диапазоне 8,15—11,0 млн лет.
В данной статье мы представляем результаты
изучения литологического, гранулометрического
составов отложений и уникальных неогеновых
диатомовых комплексов для определения возраста и генезиса отложений и реконструкции палеоэкологической истории формирования этих
отложений.
Характер залегания
и состав осадочной толщи
Кайнозойские отложения изучались в обрывах Скал Юго-Восточных, где они залегают
на базальном основании, сложенном протерозойскими породами (рис. 3). В кристаллических
породах основания ледником была выработана
присклоновая ниша. В этой нише, имеющей достаточно ровную поверхность, и накапливались
описываемые отложения. На сегодняшний день
кромка основания находится на абсолютных высотных отметках от 375 м до 320 м (в 270 м над
современным уровнем ледника), плавно понижаясь в северо-восточном направлении. Отложения обнажаются в череде гребней, представляющих собой довольно острые линии разделов осыпающихся склонов. Крутизна склонов варьирует
в пределах 25—35°. Несмотря на крутые склоны,
толща плохо обнажена, так как завалена сверху
осыпным крупнообломочным материалом, что
препятствует составлению непрерывного разреза.
Часто описывались только фрагменты отложений, которые на разных отрезках склона удавалось вскрыть расчистками.
Чередование мощных диамиктитов и маломощных отложений морского генезиса является
главной особенностью литологического строения
описываемой толщи в обнажениях 52700—52702
(283 м), 52618—52619 (296 м) (рис. 4), ���������
A��������
—�������
D������
. Толща кайнозойских отложений характеризуется
резкой сменой литологических составов. В самом
основании отложений отмечаются маломощные
пласты алевритовых суглинков и алевритов, которые постепенно выклиниваются в северном
направлении. В средней части толщи отмечаются относительно мощные пласты тонкослоистых
супесей и песчано-глинистых алевритов, которые
были подсечены как непосредственно в разрезах,
так и в маршрутных наблюдениях. Тонкослоистые осадки представлены маломощными до 8 м,
чаще 1—2 м алевритовыми суглинками, песчаноглинистыми алевритами, супесями, алевритовыми песками, песчано-глинистыми алевритами.
Диамиктиты (мощностью до 70 м) представлены
79
80
алевро-глинистыми светло-серыми однородными
песками, включающими щебнисто-галечный материал с редкими крупными валунами (~30—40 см
в поперечнике), содержание крупнообломочной
составляющей до 40%; однородными супесями, в
которых крупнообломочная составляющая (30—
50%) представлена щебнем, галькой и валунами;
однородными серыми суглинками, с большим
количеством крупных обломков, среди которых
преобладают гальки, реже отмечаются гравий и
щебень, а так же отдельные валуны; однородными супесями темно-коричневыми с буроватым
оттенком, с большим количеством гальки, щебня, гравия до 70%; темно-серыми с буроватым
оттенком однородными алевро-глинистыми песками с большим количеством крупнообломочной
части от гравийно-галечных до валунов и глыб
(содержание обломков неравномерно, составляя
40—70%).
Наиболее информативны в плане палеонтологических находок базальные слои толщи,
охарактеризованные микрофоссилиями — диатомовыми водорослями. В нижней части толщ
довольно часто отмечались находки макрофауны — битые, реже целые раковины двустворчатых моллюсков Hiatella sp����������������������
., обнаруженные в слоях, представленных мелкозернистыми и алевритистыми пескам и песчаными алевритами и т.д.
Диатомовые водоросли
Диатомовые водоросли изучены в 73 образцах, большей частью отобранных из прибрежноморских и морских отложений в базальных частях
разрезов: в 11 образцах (52618-1, 52618-3, 52618-5;
52700, 52700-1, 52700-2, 52700-Б, 52, В-15, В-17,
В-19) обнаружены богатые диатомовые комплексы, в остальных — установлены единичные
формы и обломки панцирей диатомовых, или же
диатомовые водоросли не обнаружены.
В комплексах диатомей нами установлено
более 60 таксонов диатомовых, преимущественно бентосных, а также планктонных и сублиторальных. Имеется большое количество обломков, но в целом сохранность панцирей хорошая.
Это, наряду с достаточно большим количеством
створок, позволяет сделать заключение о накоплении остатков диатомей в осадках in situ.
Нами определено более 15 планктонных видов, например, Actinocyclus ingens ����
Rattray, Denticulopsis simonsenii Yanagisawa et Akiba,
Eucampia аntarctica (Castr.) Mangin, Fragilariopsis
cylindrus (Grun.) Krieg., Fragilariopsis spp., Fragilariopsis cf. porteri Freng. и Fragilariopsis aff. sublinearis
(V.H.) Heiden, обнаруженные “единично”, Rhizo�
solenia cf. hebetata, Rhizosolenia spp., Chaetoceros
spp., Rouxia antarctica Heiden, Stellarima microtrias,
Trigonium sp. Сублиторальные ������������������
виды��������������
(������������
около�������
45 ви���
дов������������������������������������������
), ���������������������������������������
установленные��������������������������
�������������������������
�����������������������
�����������������������
осадках����������������
���������������
обнажений������
, ����
аналогов практически не имеют: Ellerbeckia fisherien�
sis Gogorev & Pushina sp. nov., Podosia antarctica
Gogorev & Pushina sp. nov., Trigonium sp., Cocconeis
spp., Navicula spp., Amphora spp., «Rhabdonema» sp.
1, «Rhabdonema» sp. 2 (=Rhaphoneis sp. 1, =Rhab�
donema sp. in: Laiba & Pushina, 1997), «Rhabdone�
ma» sp. 3 (=Genus and species uncertain № 1 in:
Harwood, 1986), «Rhabdonema» sp. 4 (=Rhaphoneis
sp. 3 in: Laiba & Pushina, 1997) (единично), «Rhab�
donema» sp. 5, «Rhabdonema» sp. 6, «Synedra» sp. 1
(=Synedra sp. 2 in: Laiba, Pushina, 1997), «Synedra»
sp. 2, «Synedra» sp. 3, «Synedra» sp. 4 (=Synedra sp. 2
in: Laiba, Pushina, 1997), «Synedra» sp. 5 (=Nitzschia
sp. A Harwood in: Laiba, Pushina, 1997), «Synedra»
sp. 6, «Synedra» sp. 7. Значительная часть бентосных диатомовых предварительно отнесена к двум
родам — Rhabdonema и Synedra — на основании
характерной для этих родов формы створки, наличия септ, строения и числа штрихов, наличия
и расположения двугубого выроста.
По изученным диатомовым комплексам
нижней части разрезов 52700—52702 и 52618—
52619 преобладание планктонных диатомовых
Actinocyclus ingens Rattray (до 8%) и Denticulopsis����
si�
���
monsenii Yanagisawa et Akiba (до 80%) предполагает
среднемиоценовый возраст отложений. A. ingens
и D. simonsenii являются видами-индексами миоцена в зональных стратиграфических шкалах,
построенных по материалам глубоководного бурения (Gersonde, Burckle, 1990; Baldauf, Barron,
1991; ���������������������������������������
Harwood��������������������������������
, ������������������������������
Maruyama����������������������
, 1992; ��������������
Censarek������
, ����
Gersonde, 2003; Scherer et al., 2007). Согласно этим
данным по зональной стратиграфии, уровни по-
Рис. 4. Разрезы кайнозойских отложений на массиве Фишер (пункты наблюдений 52700—52701 и 52618—
52619). Масштаб 1:200.
1 — диамиктит с алевритистой матрицей; 2 — диамиктит с песчанистой матрицей; 3 — песок; 4 — глина; 5 — алеврит; 6 — место находки раковин моллюсков; 7 — место отбора образца.
81
82
Рис. 5. Сопоставление диатомовых комплексов из отложений массива Фишер с океаническими зональными шкалами.
явления и исчезновения A. ingens фиксируются
соответственно на отметках 16,4 млн и 0,62 млн
лет назад, а таковые D. simonsenii — 14,2 и 8,4 млн
лет назад (рис. 5). В Польском Институте геологических наук (�����������������������������������
Poland�����������������������������
����������������������������
Institute�������������������
������������������
of����������������
���������������
Geological�����
����
Sciences, Krakow Research Centre, Polish Academy
of�������������������������������������������
������������������������������������������
Sciences����������������������������������
) было проведено датирование раковин моллюсков методом анализа соотношений
изотопов стронция 87Sr/86Sr (Strontium isotope
stratigraphy — SIS) из обнажений A—D (рис. 3),
которые в интервалах высот 373—500 м показали
возраст в диапазоне 8,15—11,0 млн лет.
Составы диатомовых комплексов свидетельствуют о формировании осадков в разных палеоэкологических фьордовых условиях: относительно глубоководных, при формировании которых
преобладает планктонный комплекс; переходных
(в составе диатомового комплекса появляются
сублиторальные виды), мелководных — в комплексе диатомей установлены преимущественно
сублиторальные виды, в большинстве своем нуждающиеся в описании.
Планктонный комплекс диатомей (рис. 6). В
основании разреза обнажения 52700 вскрываются морские слои 1—2 (образцы 52700, 52700-1),
состоящие из глин, супесей и охарактеризованные богатыми планктонными комплексами диатомей, состоящих практически из двух
океанических видов Actinocyclus ingens (до 8%) и
Denticulopsis simonseni (до 80%), аналогичные установленному ранее Д. Харвудом (M c K e l ve y
e t a l . , 2 0 0 1 ) из отложений массива Фишер и
датированному как нижнемиоценовый. В состав
комплексов также входят планктонные диатомеи
Actinocyclus sp., Coscinodiscus sp. (до 2%), Eucampia
аntarctica (до 2%), Fragilariopsis spp., Fragilariopsis
cf. porteri, Fragilariopsis aff. sublinearis, Rhizosolenia
hebetata f. hiemalis, R. styliformis, Rouxia antarctica,
Stellarima microtrias (до 3%), Thalassionema aff.
robusta, Thalassiothrix sp., Trigonium �������������
sp�����������
.; сублиторальные диатомеи — Achnanthes�������������������
������������������
groenlandica������
, ����
Coc�
coneis costata, C. sp., Pinnularia�������������������
������������������
quadratare��������
а, �����
Rhab�
donema sp. 1 (до 4%), Synedra sp.6, Synedra sp. 8.
Смешанный планктонный и бентосный комплекс
диатомей. Комплекс диатомей из алевритов (морской слой 3, образец 52700-2) включает 24 вида, их
них планктонных — 15 видов, составляющих 70%,
но количество доминирующего в слоях 1—2 образца 52700 океанического вида Denticulopsis simonseni
снизилось с 80% до 37%. В то же время значительно увеличилось количество сублиторальных видов диатомей. Так, количество диатомового вида
«Rhabdonema» sp. 1 возросло с 4% до 12%.
В этот диатомовый комплекс входят также океанический вид Actinocyclus ingens (до 3%),
Coscinodiscus sp. (до 9%), неритические виды Eu�
campia аntarctica (до 4%), Stellarima microtrias (до
4%), Melosira sp.(Genus and species indetermined
A (Laiba, Pushina, 1997) (до 5%), Thalassiosira sp.
(до 8%), Podosia antarctica Gogorev & Pushina sp.
nov. (до 2%), сублиторальные диатомеи (до 5%),
«Synedra» sp.6, «Rhabdonema» sp. 5 (до 3%), «Syne�
dra» sp. 8 (до 1%) и другие. В целом увеличение
количества сублиторальных диатомей может
характеризовать как снижение влияния океанических вод, так и понижение уровня моря морского бассейна.
Бентосные комплексы диатомей (рис. 7). В
образце 52700-Б (на границе 8 и 9 слоев) обнаружен самый богатый количественно из изученных бентосный диатомовый комплекс, насчитывающий 26 видов. В комплексе преобладают
сублиторальные виды — «Synedra» sp. 8 (до 14%),
«Synedra» sp.1 (до 13%), присутствуют Navicula
sp. (до 2%), «Rhabdonema» sp. 5 (до 3%), «Rhab�
donema» sp. 1 (до 4%). Из планктонных видов
преобладают Thalassionema aff. robusta (до 25%),
Actinocyclus sp.(до 11%), присутствуют Denticulop�
sis simonsen i(до 4%), Melosira �������������������
sp�����������������
. ���������������
(Genus and species indetermined A (Laiba, Pushina, 1997) (до 4%),
Thalassionema sp. (до 3%), Thalassiosira sp. (до
3%), Podosia antarctica Gogorev & Pushina sp. nov.
составляет 7%.
В образце 52618-1 (на границе слоев 1—2; обнажение 52618—52619) преобладают виды Melo�
sira sp.(Genus and species indetermined A (Laiba,
Pushina, 1997), составляющие до 78% от общего
состава комплекса. В сопутствующую группу
входят сублиторальные диатомеи — «Rhabdone�
ma» sp. 1 и «Synedra» sp. 1 (Laiba, Pushina, 1997) до
5%, «Synedra» sp. 8, Pinnularia quadratareа, Rhab�
donema sp. 5 — до 3%. Планктонные виды Denticulopsis simonsenii, Thalassiosira sp. также являются
сопутствующими видами.
Выше по разрезу обнажения 52618–52619 в
образце 52618-3 (слой 6) обнаружен более богатый в видовом и количественном отношении, по
сравнению с установленным в образце 52618-1,
комплекс диатомей. Преобладают�������������
������������
морские�����
����
диатомеи Melosira sp.(Genus and species indetermined
A (Laiba, Pushina, 1997) до 62%). Присутствуют
в меньших количествах сублиторальные виды
диатомей «Rhabdonema» sp. 1 — до 10%, «Rhab�
donema» sp. 2 до 7%, «Synedra» sp. 8 — ����������
до��������
6%, Genus and species uncertain № 1 (Harwood, 1986б) —
до 1%, «Rhabdonema» sp. 1 (Laiba, Pushina, 1997),
83
Рис. 6. Планктонные диатомовые водоросли из осадков массива Фишер.
1 — панцири диатомовых водорослей в осадках; 2 — Rouxia antarctica Heiden et Kolbe; 3—5 — Actinocyclus ingens Rattray; 6—8 — Denticulopsis simonsenii Yanagisawa et Akiba; 9 — Podosia antarctica Gogorev & Pushina sp. nov.; 10 — Rhizosole�
nia cf. hebetata (Bailey) Gran. Фотографии сделаны: 1 — в сканирующем микроскопе, 2—10 — в световом микроскопе
(масштабная линейка = 10 мкм).
84
Рис. 7. Планктонные и бентосные диатомовые водоросли из осадков массива Фишер.
1 — Ellerbeckia fisheriensis Gogorev & Pushina sp. nov.; 2 — Chaetoceros sp.1; 3 — Chaetoceros sp. 2; 4 — «Rhabdonema» sp. 5;
5—9 — «Rhabdonema» sp. 2; 10—12 — «Synedra» sp. 1; 13 — Amphora sp.; 14—15 — «Synedra» sp. 4; 16 — «Synedra» sp. 8;
17 — Cocconeis aff. meichioroides Al-Handal, Riaux-Gobin, Romero et Wulff. Фотографии сделаны: 1, 2, 3, 11, 12,14 — в
сканирующем микроскопе, 4—10, 13, 15—17 — в световом микроскопе (масштабная линейка = 10 мкм).
85
«Rhabdonema» sp. 3 (Laiba, Pushina, 1997) (����
единично), «Rhabdonema» sp. 2 (единично), «Syne�
dra» sp. 1 (Laiba, Pushina, 1997) до 3%, Pinnularia
quadratareа — до 1%. Планктонные Thalassionema
aff. robusta, Rhizosolenia styliformis, Denticulopsis si�
monsenii, Eucampia antarctica �������������������
являются�����������
����������
сопутствующими видами.
Таким образом, разновозрастные осадки массива Фишер охарактеризованы комплексами диатомей, отражающими различные палеоэкологические условия. В среднем-позднем миоцене в
диатомовой флоре преобладают планктонные
виды, в начале позднего миоцена — бентосные.
Относительно глубоководный этап формирования изученных отложений в морском бассейне (фьордового типа) испытывал значительное
поступление океанических вод. Позднее, вероятно, происходило понижение уровня моря, или
вследствие нескольких причин морской бассейн становился мелководным, по-прежнему
открытым для поступления океанических вод,
но с заметным снижением океанического проникновения.
Обсуждение материалов
Реальные свидетельства раннеледниковья
Восточной Антарктиды на самом континенте,
как писал В.И. Бардин (Бардин, Белевич, 1985)
встречаются в исключительно редких случаях,
поскольку они либо уничтожены последующими
событиями ледниковой истории, либо погребены под современным ледниковым покровом. По
мнению Л.Р. Серебряного (1980), вся совокупность имеющейся информации говорит о том,
что материковое оледенение Антарктиды окончательно оформилось к середине миоцена, а к
концу этого геологического периода вступило в
фазу кульминации. Влияние этого процесса, несомненно, должно было проявиться в планетарном масштабе. Самая большая регрессия в миоцене Средиземноморья — мессинская, которая
просуществовала 1,5 млн лет и финальный этап
ее датируется в 5,4 млн лет назад. Именно в это
время оледенение Антарктиды достигло максимальных размеров, начиная со времени преобразования оледенения из горного в покровное.
Д.Д. Колобов (1980) отмечал, что среди аккумулятивных ледниковых образований в горах
Принс-Чарльз распространены преимущественно моренные отложения, встречающиеся на разных гипсометрических отметках. По его мнению
выделяются, в основном, три возрастные груп86
пы моренных образований, соответствующие
разным стадиям направленной дегляциации
Антарктического покровного ледника: в конце
эоцена—начале олигоцена, в миоцене и в плейстоцене. Автор приходит к выводу, что разновозрастные моренные накопления в пределах южной части гор Принс-Чарльз свидетельствуют о
стадиальной эволюции антарктического оледенения и тенденции его к регрессии в постмаксимальную стадию его развития.
Геологические разрезы на о-вах Короля
Джорджа и Сеймура и в Южной Австралии (отделившейся от Антарктиды лишь в конце эоцена), а также материалы колонок донных осадков
Южного океана свидетельствуют, что ледниковый щит Антарктиды образовался лишь в миоцене — около 20 млн лет тому назад, и с тех пор
существует до настоящего времени (это подтверждают и данные о падении уровня Мирового океана на много десятков метров, начавшемся
в среднем миоцене и продолжавшемся в течение
верхнего миоцена и плиоцена). До этого, т. е. в
течение палеогена, в Антарктиде господствовал
умеренный прохладный климат, по-видимому,
с высокогорными ледниками (Монин, 1977).
Отметим, что приблизительно одновременно с
образованием ледникового щита Антарктиды
или вскоре после него в верхнем миоцене начали
возникать высокогорные оледенения на Аляске.
В уступе Клыки Дракона (западный берег
оз. Рэдок) В.И. Бардин и Г.Н. Колосова (1988)
изучили 150-метровую толщу, в которой морские моллюски Hiatella arctica (L.) из глинистых
песчаников с дропстоунами, которые датируются миоценовым возрастом, накапливались вдоль
берега озера около базальной части толщи Пагодрома Горж (Whitehead, McKelvey, 2001).
Серьезной проблемой интерпретации палеоэкологических условий, установления возраста
отложений по описанным нами комплексам диатомей является уникальность сублиторальной
диатомовой флоры и сложность её сравнения с
ассоциациями диатомовых водорослей, установленных в других районах Антарктиды. В Южном
океане кайнозойская планктонная диатомовая
флора достаточно изучена по данным глубоководного бурения. К большим достижениям, полученным при обработке материалов бурения,
относится привязка выделенных по диатомеям
биостратиграфических подразделений к магнитостратиграфической шкале, что позволяет уверенно проводить корреляцию на обширных территориях. Однако, бентосная сублиторальная флора
остается практически не изученной, что связано с
отсутствием таких отложений на акватории.
Полученные нами данные о возрасте и палеоэкологических условиях накопления отложений на массиве Фишер в целом хорошо сопоставляются с данными зарубежных геологов, также
работавших в этом регионе (McKelvey et al, 2001;
Whitehead, McKelvey, 2001; Whitehead et al., 2003;
Whitehead et al., 2004). Но следует отметить, что в
исследованном нами материале получены очень
богатые комплексы диатомовых водорослей, изучение которых позволит в дальнейшем описать
неогеновую бентосную и планктонную диатомовую флору из прибрежных частей Антарктиды.
Выводы
Детальное изучение отложений из обнажений массива Фишер, включающее их микропалеонтологическую и литологическую характеристики, позволяют определить возраст вмещающих осадочных отложений, воссоздать условия
их накопления, а также провести палеоэкологические и палеоклиматические реконструкции
для различных временных интервалов, которые
помогут восстановить этапы геологического развития исследуемого региона в неогене. Наши
данные свидетельствуют о том, что развитие
покровного оледенения, начавшееся в миоцене, прерывалось сокращением ледников, когда
формировались прибрежно-морские отложения
в фьордовой зоне массива Фишер, содержащие
богатые комплексы морских диатомей. Судя по
незначительной мощности этих осадков, время
«потеплений» и поступления океанических вод в
район гор Принс-Чарльз было не столь продолжительно, по сравнению с периодами разрастания ледников.
В результате изучения диатомовых водорослей, обнаруженных в отложениях массива Фишер, были установлены комплексы диатомей,
которые формировались в различных палеоэкологических условиях морского бассейна. На этой
основе реконструированы условия седиментации
в прибрежной части морского водоема (фьорда)
в среднем—позднем миоцене. Так, в конце среднего миоцена формирование изученных отложений происходило во время значительного поступления океанических вод. Далее, вероятно,
происходило понижение уровня моря, морской
бассейн становился сравнительно мелководным,
по-прежнему открытым для поступления океанических вод, но с заметным снижением океанического проникновения (Пушина и др., 2010).
Полученные результаты свидетельствуют о том,
что по составу изученные средне-позднемиоценовые ассоциации диатомей в значительной
мере отличается от кайнозойских комплексов,
описанных ранее при исследовании отложений в
горах Принс-Чарльз и оазисе Эймери (McKelvey
et al., 2001; Whitehead, McKelvey, 2001; Whitehead
et al., 2003; Whitehead et al., 2004).
Список литературы
Бардин В.И., Белевич А.М. К изучению раннеледниковых отложений в горах Принс-Чарльз // Антарктика, доклады
комиссии. Вып. 24. М., Наука, 1985. С. 76—81.
Бардин В.И., Колосова Г.Н. Древнеледниковые осадки на берегу озера Радок // Антарктика, доклады комиссии.
Вып. 27. М., Наука, 1988. С. 66—75.
Бардин В.И., Колосова Г.Н. Раннеледниковые отложения в горахПринс-Чарльз //Антарктика, доклады комиссии.
Вып. 15. М., Наука, 1983. С. 68—76.
Колобов Д.Д. Рельеф и оледенение южной части горах Принс-Чарльз // Антарктика, доклады комиссии. Вып. 19. М.,
Наука, 1980. С. 146—151.
Лайба А.А., Колобов Д.Д., Пушина З.В. Неогеновые гляциально-морские отложения на Массиве Фишер (Горы Принц
Чарльз, Восточная Антарктида) // Антарктика. М., 1995. № 33. С. 37—42.
Монин А.С. История Земли. Л., Наука, 1977. 228 с.
Пушина З.В., Гогорев Р.М., Лунев П.И. Диатомовые водоросли в неогеновых отложениях массивов Фишер и Уиллинг
(горы Принс-Чарльз, Восточная Антарктида) // Эволюция органического мира и биотические кризисы: Материалы LVI сессии Палеонтологического общества при РАН. СПб., 2010. С. 95—96.
Серебряный Л.Р. Оледенение Антарктиды в свете палеогеографических данных. Антарктика, доклады комиссии.
Вып. 19. М., Наука, 1980. С. 39—44.
Baldauf J.G., Barron J.A. Diatom biostratigraphy: Kerguelen Plateau and Prydz Bay regions of the Southern Ocean // ed. Barron J.A., Larsen B. et al. / Proceed. ODP, Sci. Results. V. 119. College Station — TX (Ocean Drilling Program), 1991.
P. 547—598.
Brady H.T. The dating and interpretation of diatom zones in Dry Valley Drilling Project Holes 10 and 11 Taylor Valley, South
Victoria Land, Antarctica // Mem. Nat. Inst. Polar Res. V. 13. 1979. P. 150—163.
87
Censarek B., Gersonde R. Data Report: Relative abundance and stratigraphic ranges of selected diatoms from Miocene sections
at ODP Sites 689, 690, 1088 and 1092 (Atlantic sector of the Southern Ocean) // Gersonde R., Hodell D.A., Plum В.
(eds.) / Proc. ODP Sci. Res. 2003. V. 177. P. 1—14.
Gersonde R., Burckle L.H. Neogene diatom biostratigraphy of ODP Leg 113, Weddell Sea (Antarctic Ocean) // ed. Barker P.F.,
Kennet J.P. et al. / Proceed. ODP, Sci. Results. 1990. V. 113. P. 761—789.
Harwood D.M. Diatom biostratigraphy and paleoecology with a Cenozoic history of Antarctic ice sheets // Ph.D. Thesys, Ohio
State Univ. Columbia, 1986a. P. 1—592.
Harwood D.M. Diatoms / Antarctic Cenozoic History from the MSSTS-1 Drillhole, McMurdo Sound // ed. Barret P.J. / DSIR
Bull. V. 237. 1986b. P. 69—107.
Harwood D.M., Maruyama T. Middle Eocene to Pleistocene diatom biostratigraphy of Southern Ocean sediments from the
Kerguelen Plateau, Leg 120 // ed. Wise S.M., Schlich R. et al. / Proceed. ODP, Sci. Results. V. 120. 1992. P. 683—
733.
Kellogg D.E., Stuiver M.,Kellogg T.B., Denton G.H. Non-marine diatoms from Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1980. V. 30.
P. 157—189.
Layba A.A., Pushina Z.V. Cenozoic glacial-marine sediments from the Fisher Massif (Prince Charles Mountains) // The
Antarctic Region: Geological Evolution and Processes. 1997. P. 977—984.
McKelvey B.C., Hambrey M.J., Harwood D.M., Mabin M.C.G., Webb P.-N., Whitehead J.M. The Pagodroma Group — a Cenozoic
record of the East Antarctic ice sheet in the northern Prince Charles Mountains // Antarctic Science. 2001. V. 13 (4).
P. 455—468.
McMinn A., Harwood D. Biostratigraphy and palaeoecology of early Pliocene diatom assemblages from the Larsemann Hills,
eastern Antarctica // Antarctic Science. 1995. V. 71. P. 115—116.
Scherer R.P., Gladenkov A. Yu., Barron J. Methods and applications of Cenozoic marine diatom biostratigraphy // S. Starrat
(ed.) / Pond Scum to Carbon Sink: Geological and Environmental Applications of Diatoms // Paleontological Society,
Geological Society of America Special Publication. 2007. 37 p.
Webb P.-N., Harwood D.M., Mabin M.C.G., McKelvey B. C. A marine and terrestrial Sirius Group succession, middle Beardmore
Glacier-Queen Alexandra Range, Transantarctic Mountains, Antarctica // Marine micropaleontology 1996. V. 27.
P. 273—297.
Whitehead J.M., McKelvey B.C. The stratigraphy of the Pliocene-Early Pleistocene bardin bluffs formation, Amery Oasis,
Northern Prince Charles Mountains, Antarctica // Antarct. Sci. 2001. V. 13 (1). P. 79—86.
Whitehead J.M., Harwood D.M., McMinn A. Ice-distal Upper Miocene marine strata from inland Antarctica // Sedimentology.
2003. V. 50. P. 531—552.
Whitehead J.M., Harwood D.M., McKelvey B.C., Hambrey M.J., McMinn A. Diatom biostratigraphy of the Cenozoic glaciomarine Pagodroma Group, northern Prince Charles Mountains, East Antarctica // Australian Journal of Earth Sciences.
2004. V. 51. P. 521—547.
Yanagisawa Y., Akiba F. Taxonomy and phylogeny of the three marine diatom genera, Crucidenticula, Denticulopsis and Neo�
denticula // Bull. Geol. Survey Japan. 1990. V. 41 (5). P. 197—301.
88
Biostratigraphy of neogene sediments in Fisher massif
(the Prince Charles Mountains) from diatom data
Z.V. Pushina1, R.M. Gogorev2, A.S. Birjukov3, M.S. Egorov3, M. Gola4
VNIIOkeangeologia. 1, Angliysky pr., St. Petersburg, 190121
2 Botanical Institute RAS. 2, Prof. Popova ul., St. Petersburg, 197376
3 PMGRE. 24, Pobeda ul., Lomonosov, St. Petersburg, 198412
4 University of Warsaw, Faculty of Geology, Al. Zwirki i Wigury 93, PL 02-089 Warszawa, Poland
1
Due to the rare occurrence of ice-free areas in the Antarctic, Cenozoic glaciomarine sediments,
which sporadically occur on land, have not been studied sufficiently. In Fisher Massif in the central
Prince Charles Mountains, a number of cross-sections of such Cenozoic sediments up to 300 m
thick were measured. Marine fossil diatoms have been found in situ in the basal part of the sequence.
A Middle−Upper Miocene age for diatom-bearing sediments has been determined using stratigraphic
markers such as Denticulopsis simonseni and Actinocyclus ingens, and also by dating with strontium
isotope stratigraphy on shells. Sedimentation of these horizons occurred in sea fjord conditions.
Figure captions
Fig. 1. Locality map of the Prince Charles Mountains and surroundings.
Fig. 2. Map of Cenozoic sediments in Fisher Massif and locations of studied cross-sections.
1 — Proterozoic crystalline rocks; 2 — Neogene sediments; 3 — Pleistocene moraines; 4 — permanent snow;
5 — cross section and observation point numbers; 6 — height point and elevation, m.
Fig. 3. Oblique photo view of southeastern slope of Fisher Massif and positions of studied cross sections.
1 — Neogene glacial-marine sediments; 2 — crystalline basement composed of Proterozoic metamorphic
rocks. Red lines and numbers indicate the cross-sections and observation point numbers. A— line of Neogene
strata base appearing at the surface.
Fig. 4. Cenozoic sediment cross-sections in Fisher Massif (observation points 52700—52702 and 52618—
52619). Scale 1:200.
1 — cobble diamictite with sandy-clay matrix; 2 — rubble diamictite (angular boulder); 3 — sand; 4 — silt;
5 — clay; 6 — marine shells; 7 — sample site and number.
Fig. 5. Correlation of diatom assemblages in Fisher Massif and oceanic zone scales.
Fig. 6. Planktonic diatom algae from sediments in Fisher Massif.
1 — diatom shells in sediments; 2 — Rouxia antarctica Heiden et Kolbe; 3—5 — Actinocyclus ingens Rattray;
6—8 — Denticulopsis simonsenii Yanagisawa et Akiba; 9 — Podosia antarctica Gogorev & Pushina sp. nov.; 10 —
Rhizosolenia cf. hebetata (Bailey) Gran.
Photos made with: 1 — scanning microscope, 2—10 — light microscope.
Fig. 7. Planktonic and benthic diatom algae from sediments in Fisher Massif.
1 — Ellerbeckia fisheriensis Gogorev & Pushina sp. nov., 2 — Chaetoceros sp.1; 3 — Chaetoceros sp. 2; 4 —
Rhabdonema sp. 5; 5—9 — Rhabdonema sp. 2; 10—12 — Synedra sp. 1; 13 — Amphora sp.; 14—15 — Syne�
dra sp. 4; 16 — Synedra sp. 8; 17 — Cocconeis aff. meichioroides Al-Handal, Riaux-Gobin, Romero et Wulff.
Photos made with: 1, 2, 3, 11, 12, 14 — scanning microscope, 4—10, 13, 15—17 — light microscope.
89