оазис Бангера, Восточная Антарктида
 |
 |
Широта: 66º15,2’ ю.ш. Долгота: 100º46,5’ в.д. |
{spoiler title=ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА и ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ opened=0}
Оазис Бангера, расположенный в Восточной Антарктиде между 100 и 102° в.д. на широте 66,0-66,3°, представляет собой группу островов, окруженных с севера и запада шельфовыми ледниками Шеклтона и Эдисто, а с юга и востока налегающим на морское дно краем антарктического ледникового щита. Шельфовые ледники естественным плавучим барьером отделяют акваторию оазиса от южноокеанических водных масс, что придает и, по-видимому, придавало развитию заливов и островов оазиса черты своеобразия и относительной самостоятельности (Веркулич и др, 1990). Залив Рыбий Хвост – это один из внутренних морских водоемов оазиса Бангера, заполняющих глубокие тектонические впадины. Он имеет гидравлическую связь с открытым океаном, которая осуществляется под шельфовым ледником Шеклтона и плавучими частями выводных ледников, окружающих оазис Бангера с севера, запада и востока. В месте отбора колонки максимальные глубины залива достигают 100 м.
В ходе летнего сезона залив обычно очищается от 1,5-2,0 м ледового покрова (примерно на месяц), хотя в некоторые «холодные» летние сезоны остатки ледяных полей могут покрывать значительные пространства залива. Летом температура воды в заливе убывает с 0.1-0.4°C в верхнем 4-5 метровом слое до –1.5-1.8°C на глубинах около 90 м; соленость вод варьирует между 26 and 29 ‰ в верхних 2 м, затем возрастает до 33 ‰ вниз до глубины 90 м, а затем снижается к 27 ‰ к поверхности дна. С глубины около 80 м в месте отбора, по-видимому, воды имеют пониженное содержание кислорода.
{/spoiler} {spoiler title=ИЗУЧЕННОСТЬ и ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ opened=0}
Отечественные палеолимнологические исследования активно проводились в оазисе Бангера в течение 1986-1994 гг. За это время было отобрано, а затем и изучено более 40 колонок донных отложений из озер и внутренних морских заливов (Веркулич, 2007).
В ходе работ 32-34 САЭ были отобраны колонки донных отложений из заливов Транскрипции и Рыбий Хвост. Глубина отбора колонки в заливе Рыбий Хвост составила 34 м. Мощность колонки 45 см, по ней был проведен микрофаунистический анализ. Привязка к временной шкале осуществлялась по результатам наземных палеогеографических исследований в оазисе. Отсутствие перерывов в осадконакоплении, незначительная мощность осадков и характер распределения органических осадков, позволяет отнести формирование осадка, поднятого грунтовой трубкой, к послеледниковому голоценовому периоду. Для более подробной информации см. статью Веркулич С.Р., Большиянов Д.Ю., Пушина З.В., Кириенко Е.А. «Некоторые особенности влияния моря на развитие оазиса Бангера (Восточная Антарктида) в голоцене».
Еще одна колонка донных осадков PG1173 была отобрана в заливе Рыбий Хвост (точка отбора - 66º15,2’ ю.ш., 100º46,5’ в.д.) со льда, с глубины 90,7 м, с помощью австрийского оборудования UWITEC в феврале 1994 г. в ходе российско-германской экспедиции. Данная колонка отложений мощностью 12.9 м, от поверхности дна до глубины разреза 12.1 м сложена практически однородным сапропелем, а ниже, до забоя – песчано-суглинистым материалом и мореной. Она стала базовой для построения палеоклиматических реконструкций.
Радиоуглеродное датирование сапропелей (21 образец) производилось в лабораториях Оксфорда (Великобритания), Утрехта (Голландия) и Ганновера (Германия) (Kulbe et al., 2001). Полученные значения радиоуглеродного возраста были скорректированы на Antarctic Marine Reservoir Effect (Omoto, 1983) (величина коррекции составила минус 1300 лет) и конвертированы в калиброванные годы в соответствии с (Stuiver et al., 1993, 1998). На основании линейной экстраполяции калиброванных значений была построена хронологическая шкала осадконакопления с временным разрешением около 50 лет. Результаты датирования показали, что сапропели накапливались в течение всего голоцена и примерно с одинаковой скоростью.
Для извлечения палеоклиматических записей по разрезу изучались биогеохимические характеристики осадков, а также ископаемые комплексы диатомовой флоры. Выявление вариаций ТОС (общее содержание органического углерода), содержания S, N и d13Стос (‰ V-PDB) позволило реконструировать заметные и продолжительные изменения климата в районе оазиса (Kulbe et al., 2001, Melles et al., 1997).
| № керна | Характеристика керна | глубина отбора, м | мощность, см | виды анализов |
| 34 | 45 |
|
||
|
PG1173 |
66º15,2’ ю.ш., 100º46,5’ в.д. от поверхности дна до глубины разреза 12.1 м сложен практически однородным сапропелем, а ниже, до забоя – песчано-суглинистым материалом и мореной. |
90,7 | 1290 |
|
{/spoiler} {spoiler title=ЛИТОЛОГИЯ opened=0}
(по Веркулич, 2007)
{/spoiler} {spoiler title=ДИАТОМОВЫЙ АНАЛИЗ opened=0}
Строение, хронология осадконакопления, результаты диатомового анализа и реконструкция климатических условий осадконакопления колонки PG 1173 из залива Рыбий Хвост (оазис Бангера) (Веркулич , 2007):
1 – донная морена; 2 – слоистые пески-суглинки; 3 – сапропели; 4 – места отбора образцов для определения радиоуглеродного возраста.
На графиках результатов диатомового анализа: точки соответствуют значениям; кривые – осреднению значений с шагом 5;
затушеванные сектора – отклонению осредненных значений содержания от современных значений.
В 252 образцах, отобранных по разрезу колонки PG1173 примерно через каждые 5 см, было идентифицировано 86 видов диатомовых водорослей и один вид силикофлаггелят (Distephanus speculum), среди которых по количеству и видовому разнообразию абсолютно доминируют морские виды. Для палеоэкологических интерпретаций морские виды были сгруппированы в соответствии с оптимальными для их развития свойствами водной среды: соленостью, температурой, глубиной, ледовыми условиями. Наибольшее содержание в осадках колонки имеют группы открыто-морских и ледово-морских видов диатомей, некоторые из которых (открыто-морские Chaetoceros sp., Thalassiosira latimarginata, Th. nordenskioldii и ледово-морские Fragilariopsis curta, F. cylindrus, Entomoneis kjellmanii) вместе составляют до 90% от общей численности створок диатомей в образцах. Будучи планктонными и неритическими, диатомеи этих групп, однако, различаются по условиям обитания. Открыто-морские виды обычно редки под ледовым покровом, предпочитая очищенные ото льда водные пространства с нормальной соленостью; оптимальные температуры воды для вегетации видов этой группы Th. latimarginata и Th. nordenskioldii составляют от – 0.5 до 2°С (Cunningham et al., 1998, Zielinski et al., 1997). Напротив, ледово-морские виды чаще встречаются в районах распространения паковых или сезонных льдов, плавучих ледниковых языков, и в областях охлаждения и разбавления морских вод талыми, достигая максимального количества в верхних горизонтах водной колонки при температурах ниже –1°С (F. curta) или от –0,5 до 1°C (F. cylindrus) (Cremer et al., 2003). Благодаря таким различиям, флуктуации содержания в осадках открыто-морских и ледово-морских диатомей являются основным индикатором изменений ледового покрова, температурного режима и солености залива. Бентосные виды диатомовых водорослей содержатся в колонке PG1173 в незначительном количестве. Они не обитают на глубинах более 70 м (McMinn, 2000, Whitehead et al., 1997), и, следовательно, являются здесь автохтонными, перенесенными морским льдом из мелководных частей залива. По-видимому, вариации их содержания могут косвенно отражать незначительные изменения суровости прибрежных ледовых условий.
Морские диатомовые водоросли были обнаружены даже в моренных отложениях, однако их количество и видовое разнообразие здесь очень невелики (0.02–0.06 х 106 створок в грамме сухого осадка; 12 видов). Вероятно, эти диатомеи существовали в морском бассейне в окрестностях оазиса в межледниковье, а во время последнего ледникового максимума были включены в ледник вместе с осадками этого бассейна и переотложены. Подтверждением служит наличие в донных моренах западных районов оазиса органического материала с радиоуглеродным возрастом от 27 до 34 тыс. л.н. (Melles et al., 1997).
От границы морены, вверх по разрезу слоистых песков-суглинков общее содержание диатомей постепенно возрастает до 100 х 106 створок/грамм, а число морских видов достигает 40. Явное преобладание в этих осадках морских диатомей (до 92% от общего содержания) указывает на то, что дегляциация залива Рыбий Хвост происходила под большим влиянием трансгрессии, способствовавшей всплыванию и быстрому разрушению ледников в бассейне.
С 9500 л.н. в районе отбора колонки PG1173 существовал морской залив, и накапливались сапропели. Низкое содержание в них минеральных частиц свидетельствует об отсутствии в окрестностях залива ледников, способных продуцировать существенный сток талых вод. Абсолютное преобладание в сапропелях морских планктонных видов диатомей с постоянно высоким количеством Chaetoceros sp. определяет монодоминантный характер диатомового комплекса. Все это указывает на сравнительно стабильные условия, когда осадконакопление зависело, в основном, от климатически обусловленных изменений гидрологического и ледового режимов залива.
В сапропелях, накапливавшихся с 9500 до 7900 л.н. (за исключением интервала 9000–8700 л.н.), содержание открыто-морских видов диатомей высокое, а количество ледово-морских и бентосных видов низкое, что отражает меньшую суровость ледового режима залива, чем сейчас. Общая концентрация диатомей в этих осадках сравнительно велика, что также свидетельствует о благоприятных условиях для их вегетации. Очевидно, между 9500 и 7900 л.н. (с 300 летним перерывом) климатические условия в оазисе Бангера были теплее современных. Еще один период потепления зарегистрирован в осадках возраста 4300–1800 л.н.: здесь наблюдается максимум содержания открыто-морских видов диатомей на фоне минимума ледово-морских видов, относительно высокое общее количество створок и стабильное, сравнительно невысокое число бентосных диатомей. Доказательством длительного потепления служит и то, что рост количества открыто-морских диатомей между 4300 и 1800 л.н. обусловлен не столько увеличением числа створок вида Chaetoceros sp., легко адаптирующегося к изменяющейся экологической обстановке, сколько повышением содержания Th. latimarginata и Th. nordenskioldii, предпочитающих стабильные благоприятные условия вегетации (Leventer, 1991).
Наиболее холодные климатические условия существовали в оазисе Бангера между 7900 и 6900 л.н: содержание открыто-морских диатомей в осадках этого периода минимально, тогда как количество створок ледово-морских видов максимально. Общее число створок здесь невелико, а в начальной фазе похолодания наблюдается повышенное содержание бентосных диатомей (Веркулич, 2007).
С 6900 до 4300 л.н. и, начиная с 1800 л.н., осадконакопление в заливе Рыбий Хвост происходило при близких к современным климатических условиях. На это указывают небольшие по амплитуде флуктуации содержания в осадках открыто-морских, ледово-морских и бентосных (за исключением времени 1800–1300 л.н.) видов, а также приближенность к среднему значению общих концентраций створок (за исключением периода 5850–4700 л.н.) Незначительные потепления (6900–6600, 6300–5850 и 5100–4700 л.н.) и похолодания (6600–6300, 5850–5100 и 4700–4300 л.н.) отражены синхронными, противоположными в направленности колебаниями содержания открыто-морских и ледово-морских видов, сопровождающимися соответствующими изменениями количества бентосных диатомей. Высокие значения общей концентрации створок в осадках возраста 5850 – 4700 л.н. обусловлены максимумом содержания Chaetoceros sp., которые успешно развивались при часто изменяющихся условиях обитания.
В течение последних 1800 лет климат в оазисе был, в целом, чуть холоднее современного, за исключением потепления между 400 и 200 л.н. Повышенные концентрации бентосных диатомей в осадках двух последних тысячелетий, по-видимому, объясняются снижением уровня моря в позднем голоцене (Verkulich et al., 2002) и увеличением площади мелководных акваторий залива, где могли развиваться (и затем переноситься льдом) бентосные диатомеи.
{/spoiler} {spoiler title=РАДИОУГЛЕРОДНОЕ ДАТИРОВАНИЕ opened=0}
(по Веркулич, 2007)
{/spoiler}
{spoiler title=КРАТКАЯ НАУЧНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ opened=0}
{/spoiler}
{spoiler title=ЛИТЕРАТУРА opened=0}
Опубликованная литература
Большиянов Д.Ю. Основные черты геоморфологического строения оазиса Бангера, Восточная Антарктида // Информационный бюллетень Советской Антарктической Экспедиции, Т. 113, 1990. – С. 79
Веркулич С.Р., Кузьмина И.Н., Пушина З.В., Меллес М. Изменение климатических условий на побережье Антарктиды в голоцене // Проблемы Арктики и Антарктики, 2003, Вып. 74, С. 29-39.
Battarbee R.W., Jones V.J., Flower R.J. et al. Diatoms // Tracking environmental change using lake sediments. Volume 3: Terrestrial, algal, and siliceous indicators / Eds. J.P. Smol et al., Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 2001. P. 155-202.
Cunningham W.L., Leventer A. Diatom assemblages in surface sediments of the Ross Sea: relationship to present oceanographic conditions // Antarctic Science. 1998. V. 10. P. 134-146.
Kulbe T., Melles M., Verkulich S.R., Pushina Z.V. East Antarctic climate and environmental variability over the last 9400 years inferred from marine sediments of the Bunger Oasis // Arctic, Antarctic and Alpine Research. 2001. V. 33. P. 223-230.
Leventer, A. Sediment trap diatom assemblages from the northern Antarctic Peninsula region // Deep-Sea Research. 1991. V. 38. P. 1127-1143.
McMinn A. Late Holocene increase in sea ice extent in fjords of the Vestfold Hills, eastern Antarctica // Antarctic Science. 2000. V. 12. P. 80-88.
Melles M., Kulbe T., Overduin P.-P., Verkulich S. The expedition Bunger Oasis 1993/94 of the AWI Research Unit Potsdam // Ber. Polarforschung. 1994. V. 148. P. 27-80.
Melles M., Kulbe T., Verkulich S.R., Pushina Z.V., Hubberten H.-W. Late Pleistocene and Holocene environmental history of Bunger Hills, East Antarctica, as revealed by fresh-water and epishelf lake sediments // The Antarctic Region: Geological evolution and processes: Proceedings of the 7th Intern. Symp. on Antarctic Earth Sciences / Siena: Terra Antarctica Publication, 1997. P. 809–820.
Melles M., Verculich S.R. and Hermichen W.-D. Radiocarbon dating of lacustrine and marine sediments from the Bunger Hills, East Antarctica // Ant. Sci. 6, 1994. – P. 375-378.
Omoto K. The problem and significance of radiocarbon geochronology in Antarctica // Antarctic Earth Science / Eds. R.L. Oliver, P.R. James, J.B. Jago. Canberra: Australian Academy of Science, 1983. P. 450-452.
Stuiver M., Reimer P.J. Extended 14C data base and revised Calib 3.0 14C age calibration program // Radiocarbon. 1993. V. 35. P. 215-230.
Stuiver M., Reimer P.J., Bard E. et al. INTCAL98 Radiocarbon Age Calibration, 24000-0 cal BP // Radiocarbon. 1998. V. 40. P. 1041-1083.
Whitehead J., McMinn A. Use of benthic diatom assemblages from the Vestfold Hills for paleodepth analysis // Marine Micropaleontology. 1997. V. 29. P. 301-318.
Zielinski U., Gersonde R. Diatom distribution in Southern Ocean surface sediments (Atlantic sector): implications for paleoenvironmental reconstructions // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1997. V. 129. P. 213-250.
{/spoiler}