CC BY
42
УДК: 551.417 + 551.793.9 (268.53)
А. С. Макаров, Д. Ю. Большиянов, М. В. Павлов
ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЖДУРЕЧЬЯ ОЛЕНЬКА И АНАБАРА НА ЮЖНОМ ПОБЕРЕЖЬЕ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ
Российско-германские комплексные исследования по проекту «Природная система моря Лаптевых», ведущиеся с 1993 г., направлены на выявление развития природной среды в прошлом, современных процессов в море и на побережье для оценки направленности этого развития и предвидения будущих изменений климата, гидрологических и биологических параметров бассейна, динамики береговой зоны и вечной мерзлоты.
Целью экспедиции 2003 г. было исследование геологического и мерзлотного строения береговой зоны в районе мыса Мамонтов Клык (73° 36' с. ш., 117° 10' в. д.). Авторы произвели сплав по р. Урасалах от низких гор кряжа Прончищева к берегу моря Лаптевых (рис. 1). Во время маршрута производились геоморфологические и геологические исследования, промеры термокарстовых озер, отбирались донные озерные отложения. Междуречье р. Анабара и Оленька исследовалось в середине XX века [1], но результаты этих исследований не опубликованы и доступны только узкой группе специалистов. Поэтому новые материалы с современными датировками четвертичных отложений и обобщение материалов предшествующих исследователей позволяют представить палеогеографию изучаемого региона.
Обзор использованного материала. Кряж Прончищева (низкие горы высотой до 270 м) в истоках р. Урасалах представляет собой 3 куэстовые гряды, вытянутые с СЗ на ЮВ в соответствии с простиранием триасовых и юрских терригенных пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники, конгломераты). Пологие ЮЗ склоны куэст согласны с падением пород, а склоны, обращенные на СВ, значительно круче. Между грядами куэст заложены долины современных водотоков, один из которых — р. Урасалах. Она течет между куэст, но затем врезается в низкогорные гряды в крест простирания пород. На пологих (менее 10°) и крутых (более 15°) склонах куэст развиты нивационные ниши, свидетельствующие о значительной роли снежников в денудации. Местами в склоны куэст врезаны относительно глубокие долины в результате стока талых ледниковых или вод снежников.
Река, выходя из гор, врезается в четвертичные отложения. В верховьях одного из притоков она зарегулирована двумя озерами Ментикелир: Восточным и Западным. Эти озера изометричной формы, протяженностью до 1,6 км по длинной оси, имеют сложный рельеф дна, характеризующийся наличием отдельных ям глубиной до 28 м, плоского мелководья, окаймляющего ямы. Такой характер рельефа свидетельствуют об образовании озерных ванн в результате вытаивания льда, залегавшего здесь некогда в виде ледяных тел. Это, так называемые, гляциокарстовые озера и они отличаются от типичных термокарстовых озер, которые имеют плоское и неглубокое дно [2].
Рыхлая толща отложений, состоит из залегающих в основании видимого разреза галечно-песчаных отложений, вскрывающихся на северном склоне озера Ментикелир
© А. С. Макаров, Д. Ю. Большиянов, М. В. Павлов, 2008
Восточного (т. н. 1411, см. рис. 1) и залегающих на них алеврито-песчаных отложений с ледяными жилами. Последние в верховьях рек вскрываются редко и обнаруживаются, в основном, по байджараховому рельефу. Прибрежная равнина высотой 40-60 м у гор и до 15-20 м у берега моря сложена песчано-алевритовыми бассейновыми отложениями, для которых характерна горизонтальная и волнистая слоистость, наличие незначительного количества растительного детрита, залегающего в алевритах в виде тонких линз. В среднем течении р. Урасалах (т. н. 1418), в обнажении высотой 14 м переслаиваются пески и алевриты, слоистость горизонтальная и волнистая с растительным детритом, представленным корой и веточками кустарничков. Мерзлотная текстура массивная, прослойки льда до 2 см, наклонные жилы льда толщиной до 30 см. Радиоуглеродный возраст растительного детрита из горизонта с высоты 9 м над урезом воды в реке (19 м над уровнем моря) — 32550 ± 750л.н. (ЛУ-5188). У подошвы осыпи, на урезе реки найдены позвонки лошади.
Породы ледового комплекса (ЛК), представленные слоистыми алевритами с большим количеством растительных остатков и пронизывающими их ледяными жилами, вскрываются редко. Они наблюдались на восточном склоне озера Ментикелир Восточного (т. н. 1401), на восточном берегу озера Тунгус-Юнкюр (напротив т. н. 1417), в «урочище байджарахов» (т. н. 1421) и в низовье реки. В «урочище байджарахов», расположенном в 6 км вверх по течению от устья, на правом склоне долины, в самом крайнем восточном меандре реки ЛК представлен алевритами со значительным содержанием растительного детрита (так называемая моховая «слоенка»). ЛК вскрыт сверху на половину видимого разреза (25 м) и характеризуется сплошной псевдопластовой ледяной залежью видимой мощностью 3-4 м, образованной сросшимися ледяными жилами, и ниже расположенными байджарахами. Нижняя пачка отложений — горизонтально переслаивающиеся пески и алевриты. Ледяные жилы ЛК в обнажениях выше по течению от «урочища байджарахов» не проникают в подстилающие песчаные отложения, а в нижнем течении вместе со снижением абсолютной и относительной высоты нижнего контакта ЛК замечены случаи внедрения жил в подстилающие пески.
На морском побережье, в районе дельты р. Урасалах уступ размыва слабо обнажен и представляет собой оплывающий термоденудационный склон с большим количеством байджарахов. Алеврита здесь значительно больше, чем в ЛК, слагающем прибрежную равнину верхнего и среднего течения реки. На мысе Мамонтов Клык, в 20 км к востоку от устья р. Урасалах, отложения ЛК, представленные алевритовыми песками с растительным детритом (моховая «слоенка») и жильным льдом, ложатся на подстилающую толщу без следов размыва по четкой границе, обусловленной сменой цвета отложений и содержанием растительных остатков. Пески быстро переходят в «слоенку», но выше среди переслаивания растительных остатков и алеврита часто встречаются пески того же состава слоями от 10-20 см до метра. Это означает, что обстановка осад-конакопления во время формирования ЛК не сильно отличалась от обстановки накопления нижележащих песков, а накопление последних периодически повторялось. Мерзлотная текстура песков — массивная, алевритовых песков с растительными остатками — тон-кошлировая и с прослоями льда толщиной до 12 см.
Таким образом, можно заключить, что ЛК в типичных своих проявлениях (алеврит-песок + растительный детрит, тонко переслаивающийся с песком и алевритом — «слоенка» + мощные ледяные жилы) залегает только в прибрежной части исследованной площади.
Долина р. Урасалах севернее кряжа Прончищева имеет протяженность 25 км. От северной гряды кряжа до устья река меандрирует по долине шириной 1,2-2 км.
Рис. 1. Геоморфологическая схема долины реки Урасалах и прилегающей территории,
южный берег моря Лаптевых
Коэффициент извилистости русла составляет 2,9. На продольном профиле р. Урасалах (рис. 2) представлены результаты измерения высот террас. В главной долине развиты низкая и высокая поймы, три надпойменные террасы. В долине р. Урасалах-Батыта низкая пойма очень узкая. Поймы сложены аллювием. Первая терраса также сложена горизонтально-слоистыми пачками песчано-алевритовых осадков с растительным детритом. Иногда первая терраса имеет цоколь, сложенный более древними рыхлыми песчаноалевритовыми осадками. Вторая и третья террасы в долине — эрозионные. Они выработаны в песчаных отложениях, подстилающих ледовый комплекс пород. Из первой террасы высотой 5,5 м в излучине «урочища байджарахов» образец растительных остатков с горизонта 3,5 м над урезом воды в реке (7-8 м над уровнем моря) показал возраст 19020 ± 670 л. н. (ЛУ-5190). Столь древний возраст не может быть отнесен к первой террасе. Терраса цокольная и здесь ее площадка и уступ выработаны в более древних породах. В них присутствует явно выраженная косая слоистость аллювиальных отложений, нехарактерная для ЛК. Вероятно, растительный детрит переотложен в аллювиальные накопления при размыве моховой «слоенки» ЛК. Обломок древесины, отобранный с высоты 2 м над урезом воды (12 м над уровнем моря) из первой террасы высотой 4 м, расположенной между точкам 1415 и 1418, имеет возраст 6960 ± 70 л. н. (ЛУ-5183).
ЕВ
★
Бассейновая терраса Третья надпойменная терраса Вторая надпойменная терраса Первая надпойменная терраса Высокая пойма Низкая пойма Точки наблюдения
Рис. 2. Продольный профиль долины р. Урасалах
На продольном профиле дно долины изображено в виде прямой наклонной линии, соединяющей верхнюю точку маршрута с устьем, так как измерить истинные уклоны дна на различных участках реки не представлялось возможным. Но, судя по изменениям скоростей течения реки, этот профиль не менее сложен, чем профиль террас. Как видно из измерений, первая терраса, имеющая обычно высоту около 5 метров на нижнем участке долины, протяженностью около 2 км (между т. н. 1421 и 1423), повышается до 7 м. Здесь река резко уходит на восток по долине, образуя самый протяженный меандр — до 2,5 км от генерального направления реки. Именно здесь обнажается песчаный, древний цоколь террасы, на котором аллювий залегает в виде пласта мощностью до 1 м.
В среднем течение реки наблюдается локальное повышение второй надпойменной террасы, которая обычно имеет высоту 10-11 метров, но здесь повышается до 13-14 метров. Третья надпойменная терраса, высотой 20-22 м, более выдержана по высоте. Все террасы в целом понижаются вниз по течению.
В долине реки также имеет место бассейновая терраса. В т. н. 1420 она представлена эрозионными останцами высотой 5 м над рекой (12-13 м над уровнем моря),
сложенными алевритовыми песками. В этой части реки терраса выклинивается и сливается с дном долины. На берегу моря бассейновая терраса исследована в 1,5 км к востоку от устья р. Урасалах. Она образует насыпь шириной 20-25 м на границе аласов 3-х возрастных генераций (см. рис. 1) и прислоняется к склону самого старого аласа. Ее высота — до 15 м, сложена тонкозернистыми кварцевыми песками с горизонтальной и волнистой слоистостью. Радиоуглеродный (AMS) возраст растительных остатков с горизонта 13-14 м над уровнем моря — 5470 ± 30 лет (KIA 25106). Хорошо развитая терраса высотой около 15 м и шириной до 500 м прослеживается на протяжении нескольких километров вверх по долине р. Нучча-Джиелях, в которой располагался базовый лагерь экспедиции в районе м. Мамонтов Клык. Из-за снижения этой террасы вверх по долине и значительной ширины возможно предположить ее эстуарно-морское происхождение.
Более низкие морские террасы развиты на всем протяжении береговой зоны. В 1,7 км к востоку от м. Мамонтов Клык терраса имеет высоту бровки 2,2 м, тылового шва 4,5-4,8 м (от отливного уровня моря), ширину площадки до 30 м. В бровке террасы — большое скопление плавника древесины в виде частично погребенных стволов. Радиоуглеродный возраст плавника составил 1070 ± 70 (ЛУ-5181) и 930 ± 70 (ЛУ-5184) лет.
Исследованные донные отложения озер позволили определить изменения природной среды последних столетий. Колонка донных осадков из озера Ментикелир Восточного, из самой глубокой части озера, по длине составила 42см. Характер отложений — ленточные глинистые алевриты, разделенные песчаными прослоями, свидетельствуют о ритмичном осадконакоплении, прерываемом катастрофическими событиями стока в озера большого количества обломочного материала. Ленточная слоистость позволила определить скорость осадконакопления и возраст накопившихся и изученных отложений. На рис. 3 представлена литологическая колонка, возрастная модель и споровопыльцевая диаграмма, полученные при изучении осадков. Палинолог О. Ф. Дзюба выделила в осадках и на диаграмме три палинозоны. Состав спектров всех палинозон свидетельствует о том, что на протяжении последних 300 лет на территории исследований в растительности преобладали типичные тундровые виды: кустарники, кустарнички (карликовые березы, ольховник, ива, вересковые) и травянистые растения, представленные в первую очередь, злаками и осоками. Состав палинозоны 2 отражает самую влажную и холодную за исследованный период климатическую обстановку. Основной растительной доминантой тогда были осоковые. Здесь же зарегистрировано максимальное по всему разрезу содержание пыльцы влаголюбивой валерианы. Злаковые травы в этот период резко сократили свою репродуктивную деятельность. Споровые влаголюбивые растения, в том числе сфагновые мхи, достигают максимальной численности во второй палинозоне. Сокращение количества заносной пыльцы древесных пород (например, сосны), и ольховника может свидетельствовать о некотором похолодании климата, отраженном палинозоной 2. Палинологические данные свидетельствуют о похолодании и увлажнении в период времени 215-110 лет назад. Комплексный анализ донных отложений (варвометрический анализ, магнитная восприимчивость, содержание азота и углерода) привел к некоторому расширению интервала похолодания от 260 до 90 лет назад.
Обсуждение результатов. Исследования по долине р. Урасалах подтвердили основные выводы более широкого изучения прибрежной зоны между р. Оленек и Анабар, проведенного в 1972 г. [1]. Эти исследования, сопровождаемые бурением в Анабарской губе и на ее побережье, описанием обнажений вдоль побережья от Анабарской губы до мыса Терпяй-Тумса, показали, что прибрежная равнина севернее кряжа Прончище-ва сложена морскими отложениями, включая и породы ЛК. Грубообломочный материал (галечники, гравийники, пески) залегают в низах четвертичного разреза. Вверх они
300 л.н. 40 42
* Подсчет пыльцевых зерен для каждого <
>бразца производился с площади 6-10 покровных стекол размером 24 х
Палиномг: Дзюба О. Ф.
Рис. 3. Споропыльцевая диаграмма колонки донных отложений оз. Ментнкелнр Восточный
сменяются песками и алевритовыми песками, алевритами, глинами. В выделенных трех пачках пород [1] повсюду обнаружены комплексы фауны морских моллюсков, остракод и фо-раминифер. Однако, немецкие коллеги и исследователи Института мерзлотоведения СО РАН (Якутск) придерживаются совершенно иной точки зрения. Они считают, что подстилающие ЛК песчаные осадки являются аллювием [3, 4], а сами породы ЛК, это чисто континентальные образования, слагающиеся экстранивитами (продуктами нивации, снесенными с возвышенностей), промерзашими одновременно с отложением этих осадков [5] или озерно-болотными отложениями. Широкое применение новых методов датирования (радиоуглеродный — AMS, оптико-стимулированной люминесценции — IR-OSL) позволило существенно уточнить возраст отложений. Так для подстилающих ЛК песков получены даты 30-60 тыс. л. н., а для пород самого ЛК — 27,2-14,5 тыс. л. н. [4].
Исследования авторов показали, что р. Урасалах врезается в отложения бассейна с характерной горизонтальной и волнистой слоистостью и для этих отложений не характерна косая слоистость — признак аллювиального накопления.
Немецкие исследователи с помощью дешифрирования космических снимков и маршрутов из полевого лагеря на р. Нучча-Джиелях провели ландшафтное картирование, которое позволило им выделить 13 классов перигляциального ландшафта приморской равнины [6]. С помощью построенной карты и статистических методов они показали, что 78 % ландшафтов на закартированной площади обязано своим происхождением деградации вечной мерзлоты ЛК в голоцене. В этой работе убедительно показано влияние мерзлотных процессов на ландшафты. Однако, кроме мерзлотных факторов другие процессы рельефоформирования в этой работе не рассматриваются. На ландшафтной карте исследованной площади нет ни речных, ни морских террас выше 1м, процессы эрозии связываются только с термоэрозией.
Геоморфологический маршрут по р. Урасалах показал, что кроме мерзлотных факторов рельефоформирования на исследованной площади, как и на других приморских равнинах Якутии, все остальные геоморфологические процессы действуют также. На побережье имеют место неотектонические и современные движения земной коры, зафиксированные деформациями террас даже такой небольшой реки, как Урасалах. Здесь развиты серии голоценовых и более древних морских террас, которые сохранились по берегу и долинам рек. Сами отложения ЛК, развитые по южному берегу моря Лаптевых также связаны с морем, хоть их и рассматривают как исключительно континентальные образования [7, 8].
Заключение. Долина р. Урасалах врезалась в приморскую равнину каргинского и сартанского времени позднего неоплейстоцена после ее образования. Аккумулятивные процессы в реке зафиксированы лишь при формировании первой надпойменной террасы и поймы. В голоцене в долину вторгались морские воды, что зафиксировано выклинивающейся вверх по течению ингрессионной террасой высотой 13-15 м, отложения которой охарактеризованы радиоуглеродным возрастом около 5,5 тысяч лет. В позднем голоцене уровень моря также повышался на метры, что зафиксировано террасами высотой 2-4 м. Наряду с термокарстовыми процессами на приморской равнине имел место процесс близкий, но существенно иной. Из толщи пород вытаивал не только лед многолетнемерзлых пород, но залежи льда атмосферного происхождения. Об этом свидетельствуют морфология гляциокарстовых депрессий у подножия кряжа Прончи-щева и маргинальные каналы стока талых снежниковых или ледниковых вод, врезанные в коренные породы низких гор. Одно из последних таких событий, судя по донным отложениям озера Ментикелир Восточное, произошло в период Малого ледникового периода, похолодание и увлажнение которого зафиксировано спорово-пыльцевыми данными в период 260-90 лет назад.
Благодарности. Авторы благодарят Ольгу Федоровну Дзюба за проведение споровопыльцевого анализа, Хикмата Адиевича Арсланова за радиоуглеродное датирование образцов. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 05-05-64419).
Summary
Makarov A. S., Bolshiyanov D. Yu., Pavlov M. V Geomorphological and paleogeographical investigation between the Olenyok and Anabar Rivers on the southern coast of the Laptev Sea.
Geomorphological route by the Urasalakh River between the Pronchischeva Range and the Laptev Sea shore has been made in the frame of the Russian-German Project ’’Laptev Sea System” in 2003. River and marine terraces explored show that the relief construction is not controlled by permafrost only. There were tectonic movements, sea level fluctuations, passive glaciers in Holocene and in Late Pleistocene and they continue to become apparent now. The time frames of the Little Ice Age have been fixed on a base of bottom lake sediments investigations.
Литература
1. Жуков В. В., Пинчук Л. Я. Оценка перспектив россыпной алмазоносности кайнозойских образований побережья моря Лаптевых. Л. Фонды ВНИИ Океангеология. 1972. 2. Большиянов Д. Ю. Пассивное оледенение Арктики и Антарктиды. СПб., 2006. 3. Meyer H., Magens D., Schirrmeister L., Dereviagin A., Merker F., Rachold V The Late Quaternary ground ice at cape Mamontov Klyk — paleocli-mate archive and terrestrial endmember of the coast drilling campaign // Abstracts of the 8 workshop on Russian-German cooperation: Laptev Sea System. St. Petersburg, 2006. 4. Schirrmeister L., Magens D., Grosse G., Meyer H., Grigoriev M., Kunitsky V, Dereviagin A., Kuznetsova T. The Late Quaternary history of permafrost landscapes in the Western Laptev Sea coastal plain // Abstracts of the 8 workshop on Russian-German cooperation: Laptev Sea System. St. Petersburg, 2006. 5. Куницкий В. В. Криолитология низовьев Лены. Якутск, 1989. 6. Grosse G., Schirrmeister L. Application of Landsat-7 satellite data and DEM for the quantification of termokarst-affected terrain types in the periglacial Lena-Anabar coastal lowland // Polar Research. 2006. 25 (1). 7. Sher A. V, Kuzmina S. F., Kuznetsova T. V, Sulerzhitsky L. D. New insights into the Weichselian environment and climate of the East Siberian Arctic, derived from fossil insects, plants and mammals // Quaternary Science Rewiews. 2005. V. 24. 8. Schirrmeister L., Grosse G., Schwamborn G., Andreev A., Meyer H., Kunitsky V., Kuznetsova T., Dorozhkina M., Pavlova Y., Bobrov A., Oezen D. Late Quaternary history of the accumulation plain North of the Chekanovsky Ridge (Lena Delta, Russia): a multidisciplinary approach // Polar Geography. 2003. Vol. 27, No 4.
