Криолитозона арктического шельфа Восточной Сибири
(современное состояние и история развития в среднем плейстоцене - голоцене)

Заключение.

В результате выполненных исследований созданы новые представления о современном состоянии криолитозоны шельфа Восточной Сибири. Это региональное исследование одновременно является палеогеографическим и палеогеокриологическим, поскольку модель современного состояния КЛЗ получена как результат эволюции природной среды к настоящему времени. Методика подобных исследований была практически не разработана. Настоящая работа имела комплексный поисковый характер. Ее основные результаты заключаются в следующем.

1. В работе получили обоснование и развитие методика применения ретроспективного (геоисторического) подхода к воссозданию современного состояния шельфовой криолитозоны. Ретроспективный подход базируется на изучении причинно-следственных связей криолитозоны и природной среды в их динамике, и реализуется на основе синтеза натурных данных и результатов математического моделирования. Важнейшей составной частью ретроспективного подхода является построение реалистичного палеогеографического сценария. Разработан метод, направленный на построение таких сценариев. Он предусматривает использование изотопно-геохимических кривых, отражающих глобальные колебания климата, для создания региональных палеотемпературных кривых. Метод дает возможность преодолевать неполноту геологической летописи, характерную для континентов, недостаточную палеогеографическую и геокриологическую изученность региона.

Метод реализован в составлении сценария развития природной среды Восточно-Сибирской Арктики для последних 400 тыс. лет. В сценарии, представленном в виде семейства кривых динамики температуры пород, описываются пространственно-временные изменения t_ср в связи с изменениями в пространстве и времени природной среды региона. Основными из таких изменений являлись: динамика климата, регрессии и трансгрессии моря, ландшафтная и геотемпературная зональность и ее динамика, цикличность в смене направленности криогенного морфолитогенеза и особенности его проявления в разнотипных морфо- и неотектонических структурах, образование-таяние локальных ледников.

2. Разработаны представления о геокриологической цикличности на шельфе Восточной Сибири в среднем плейстоцене - голоцене. Геокриологическая цикличность обусловливалась 100-тысячелетними циклами колебаний климата и уровня моря, отражающими циклы эксцентриситета орбиты Земли. Холодный период циклов (при отрицательном знаке температурного тренда) характеризовался аградацией ММП и накоплением ЛК на осушавшемся шельфе. Смена знака температурного тренда вызывала смену аградационной направленности в развитии ММП деградационной, сменой накопления ЛК его денудацией. Автором с коллегами установлено, что тип и время проявления денудационных процессов по ЛК контролировались морфо- и неотектоническими структурами. В морфоструктурах грабенов смена знака температурного тренда приводила к развитию озерного термокарста по ЛК в заключительную фазу осушения шельфа, определявшего первоочередность затопления грабенов по сравнению с горстами. В морфоструктурах горстов ЛК разрушался преимущественно в заключительную фазу трансгрессии моря, т.е. спустя многие тысячи лет после начала термокарста. Верхние горизонты ЛК горстов разрушались под воздействием термоабразии берегов, а нижние после погружения останцов ЛК под уровень моря - донной термоабразией.

Показано, что морфо- и геоструктурный контроль развития термокарста и термоабразии по ЛК определил современное распределение суши и моря. В современном рельефе грабенам отвечают губы, заливы, проливы; горстам - острова, полуострова, мысы. Геоструктурные различия в очередности затопления и плотности геотермического потока обусловили основные закономерности современного распространения и мощности яруса ММП и шельфовой криолитозоны в целом.

Представления о цикличности криогенного морфолитогенеза и связи ее с морфо- и геоструктурами, позволили автору реконструировать ход позднеплейстоцен - голоценовой трансгрессии моря с учетом тектонического строения и изменений рельефа шельфа. Неотектоника слабо выражена в современном рельефе шельфа. Поэтому реконструкция с учетом палеорельефа дает более реалистичную картину хода трансгрессии и изменений температуры пород, чем сделанные ранее реконструкции, в которых современный рельеф принимается как существовавший в прошлом.

3. В работе получили развитие представления о существовании в регионе локальных холодных, преимущественно пассивных ледников. На островах Нов. Сибирь, Фаддеевский, Земля Бунге, Ляховские ледники имели распространение в плювиальные фазы криохронов (МИС-6, МИС-4), а преимущественно пассивные локальные ледники - в МИС-2 и похолодания голоцена. В Лено-Анабарском секторе мощная толща пресноводных песков к северу от кряжей Прончищева и Чекановского, а также многочисленные зандры на низменностях интерпретируются как показатели оледенения в МИС-4 не только горного обрамления, но и указанных кряжей. В МИС-2 на кряжах Чекановского, Прончищева и их подножьях формировались локальные пассивные ледники. В обрамлении ледников образовывались полигональные системы песчаных и песчано-ледяных жил.

Эти выводы сделаны на основании выделенного автором комплекса явлений (геотермических, геокриологических, геоморфологических, геодинамических, гидрогеохимических). Они территориально связаны с районами оледенений. Один из этих районов установлен (северо-восток Новосибирского архипелага), другой - дискутируется (Лено-Анабарский сектор приморских низменностей). Территориальная связь указанных явлений с районами оледенений позволяет толковать ее как генетическую и рассматривать эти явления в качестве признаков существования ледников.

4. Автором в сотрудничестве с коллегами разработаны и сформулированы принципиально новые представления о криолитозоне шельфа Восточной Сибири. Это - криолитозона со сплошным распространением яруса ММП до современных глубин моря 50-60 м, прерывистым и островным - от глубин 50-60 м до бровки шельфа (80-100 м). Выше и ниже яруса ММП существуют ярусы охлажденных пород мощностью соответственно 5-80, 50-100 м и более. Наибольшая мощность КЛЗ и яруса ММП по данным моделирования свойственна структурам горстов. Здесь на мелководьях высоких широт и на месте исчезнувших островов, слагавшихся ЛК, мощность КЛЗ может достигать 800-900, а мощность яруса ММП - 700 м. Грабенам свойственны меньшая мощность яруса ММП (300-100 м) и наличие надмерзлотных субмаринных таликов. Последние возникли в результате озерного термокарста по ЛК на этапе осушения шельфа и трансформировались в субмаринные после его затопления. В зоне сплошного распространения яруса ММП в сейсмоактивных разломных зонах проливов Санникова и Дм. Лаптева развиты талики, насыщенные как водами морского состава, так и почти пресными водами. Прогнозируется, что талики в разломах рифтовой системы моря Лаптевых являются сквозными, а насыщенные опресненными водами - связанными с разгрузкой артезианских подземных вод, питающихся в горном обрамлении низменностей.

5. Произведено районирование арктических шельфов по их географическому положению. Показано, что географическое положение является руководящим фактором в формировании шельфовой КЛЗ. Им обусловливались секториальные различия тепло- и влагообмена в плейстоцене - голоцене и в конечном итоге - различия в истории развития шельфов. Выделены следующие сектора: Приатлантический (Баренцевоморский шельф), Западно-Сибирский (Карский шельф), Восточно-Сибирский (шельф морей Лаптевых и Восточно-Сибирского), Притихоокеанский (Чукотский шельф), Северо-Американский (шельф моря Бофорта). Показано, что современное состояние криолитозоны Восточно-Сибирского сектора предопределялось последствиями господства в плейстоцене - голоцене Сибирского антициклона. Это - суровость перигляциальной обстановки в криохроны и отрицательная температура морской воды в течение всего трансгрессивного этапа, определявшая протаивание ММП только снизу. В других евразийских секторах формирование более мягких, чем на Восточно-Сибирском шельфе, геокриологических условий определялось комплексом факторов. Одни из них обеспечивали меньшую суровость условий промерзания в криохроны, другие - высокий темп деградации яруса ММП, осуществлявшейся не только снизу, но и сверху.

Весьма своеобразным, в корне отличным от Восточно-Сибирского и в целом от евразийских шельфов, явилось формирование КЛЗ шельфа моря Бофорта. Автором выдвинуты и обосновываются представления о руководящей роли в этом процессе компенсационных знакопеременных гляциоизостатических движений. Они обусловливались погружением ложа Лаврентийского ледникового щита в процессе его нарастания, поднятием ложа в процессе и после его таяния. Особенности формирования КЛЗ определили специфику ее современного состояния. Это - двухслойное строение яруса ММП, глубокое залегание подошвы нижнего слоя (600-780 м от дна моря) и независимость мощности мерзлой толщи от современных глубин моря.

Задачи дальнейших исследований. Выполненное исследование является первым опытом изучения КЛЗ на новом информационном и методическом уровне. В связи с крайне слабой изученностью шельфа Восточной Сибири (геологической, палеогеографической, геокриологической) и обусловленностью современного состояния шельфовой КЛЗ историей развития, первоочередными являются две задачи: