aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2018-64-2-182-199aari-15Research ArticleГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКАGEOLOGY AND GEOPHYSICSГеологическое и палеоокеанологическое значение псефитового материала из меловых-кайнозойских отложений приполюсной части хребта ЛомоносоваGeological and paleooceanological significance of psephite from the cretaceous-cenozoic deposits from the near-pole part of the Lomonosove ridgeКрыловА. А.KrylovA. A.

Санкт-Петербург, Иркутск

akrylow@gmail.coГусевЕ. А.GusevE. A.

St. Petersburg

МиролюбоваЕ. С.MirolubovaE. S.

St. Petersburg

ЧерныхА. А.ChernykhA. A.

St. Petersburg

ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга» (ФГБУ «ВНИИОкеангеология»)»; Институт наук о Земле, Санкт-Петербургский государственный университет; ФГБУН Лимнологический институт СО РАНРоссияFSBI «All-Russian Scientific Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean» named after academician I.S. Gramberg (FSBI “VNIIOkeangeologia”); Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University; Limnological Institute Siberian Branch of RASRussian FederationФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга» (ФГБУ «ВНИИОкеангеология»)РоссияFSBI «All-Russian Scientific Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean» named after academician I.S. Gramberg (FSBI “VNIIOkeangeologia”)Russian FederationФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга» (ФГБУ «ВНИИОкеангеология»); Институт наук о Земле, Санкт-Петербургский государственный университетРоссияFSBI «All-Russian Scientific Research Institute of Geology and Mineral Resources of the World Ocean» named after academician I.S. Gramberg (FSBI “VNIIOkeangeologia”); Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State UniversityRussian Federation201830062018642182199Copyright © Крылов А.А., Гусев Е.А., Миролюбова Е.С., Черных А.А., 20182018Крылов А.А., Гусев Е.А., Миролюбова Е.С., Черных А.А.Krylov A.A., Gusev E.A., Mirolubova E.S., Chernykh A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/15

Дается характеристика псефитового материала, полученного при бурении скважины IODP-302 на хребте Ломоносова. Приводятся данные о форме обломков, их окатанности, петрографическому составу и распределению по литостратиграфическим комплексам скважины. Показано, что основная часть грубозернистых обломков была доставлена к точке бурения льдами, однако несколько образцов имеют местное происхождение и характеризуют состав мезозойских пород. Окатанность псефитов закономерно ухудшается с омоложением вмещающих отложений. В работе приведены аргументы, связывающие эту тенденцию с усилением ледового режима. Следствием увеличения ледовитости является сокращение времени нахождения псефитов в волно-прибойной зоне, в которой происходит окатывание крупномерного материала, за счет активизации якорного захвата обломков пород. Изменение петрографических ассоциаций псефитов в целом совпадает с изменением ассоциаций тяжелых минералов, что является следствием появления более дальних источников сноса. Показано, что палео-трансполярная система ледового дрейфа начала функционировать в среднем миоцене. Сделаны выводы об особенностях эволюции ледового режима в Северном Ледовитом океане в кайнозойское время.

The article gives a characteristic of the psephitic material obtained in the IODP-302 well on the Lomonosov Ridge. We provide data on the shape of rock fragments, their roundness, petrographic composition and distribution over lithological units of the well. It is shown that the major part of the psephites was delivered to the drilling point with ice, but several samples have a local origin and characterize the composition of the Mesozoic rocks. The roundness of the psephites consistently deteriorates in the younger enclosing sediments. The paper presents arguments that link this trend with the intensification of the ice regime. The consequence of the ice cover increase is the shortening of the time of psephites occurrence in the wave-surf zone, where large-sized material is rounding, by activating the “anchor” mechanism of the rock fragments capture. The level of change in petrographic associations of psephites generally coincides with the level of change in the association of heavy minerals, which is a consequence of the appearance of more distant sources areas. It is shown that the “paleo–trans–polar” ice drift system began to function in the middle Miocene. The paper draws conclusions about the evolution of the ice regime in the Arctic Ocean during the Cenozoic.

ледовый разноспалео-трансполярный ледовый дрейфСеверный Ледовитый океанхребет ЛомоносовапсефитыArctic Oceanice raftingLomonosov Ridgepaleo-trans-polar drift systempsephitesReferencesBackman J., Jakobsson M., Frank M., Sangiorgi F., Brinkhuis H., Stickley C., O’Regan M., Løvlie R., Pälike H., Spofforth D., Gattacecca J., Moran K., King J., Heil C. Age model and core-seismic integration for the Cenozoic Arctic Coring expedition sediments from the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. V. 23. PA1S03. doi:10.1029/2007PA001476.Backman J., Jakobsson M., Frank M., Sangiorgi F., Brinkhuis H., Stickley C., O’Regan M., Løvlie R., Pälike H., Spofforth D., Gattacecca J., Moran K., King J., Heil C. Age model and core-seismic integration for the Cenozoic Arctic Coring expedition sediments from the Lomonosov Ridge. Paleoceanography. 2008, 23: PA1S03. doi:10.1029/2007PA001476.Stein R., Weller P., Backman J., Brinkhuis H., Moran K., Palike H. Cenozoic Arctic Climate History: Some highlights from the Integrated Ocean Drilling Program Arctic Coring Expedition // Developments in Marine Geology. 2014. V. 7. P. 259–293.Stein R., Weller P., Backman J., Brinkhuis H., Moran K., Palike H. Cenozoic Arctic Climate History: Some highlights from the Integrated Ocean Drilling Program Arctic Coring Expedition. Developments in Marine Geology. 2014, 7: 259–293.Feltham D. Arctic sea ice reduction: the evidence, models and impacts // Phil. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. URL: http://dx.doi:10.1098/rsta.2014.0171 (дата обращения 01.07.2018).Feltham D. Arctic sea ice reduction: the evidence, models and impacts. Phil. Trans. R. Soc. A. 2015, 373. URL: http://dx.doi:10.1098/rsta.2014.0171 (accessed 01.07.2018).Tietsche S., Day J., Guemas V., Hurlin W., Keeley S., Matei D., Msadek R., Collins M., Hawkins E. Seasonal to interannual Arctic sea ice predictability in current global climate models // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41. P. 1035–1043. doi:10.1002/2013GL058755.Tietsche S., Day J., Guemas V., Hurlin W., Keeley S., Matei D., Msadek R., Collins M., Hawkins E. Seasonal to interannual Arctic sea ice predictability in current global climate models. Geophys. Res. Lett. 2014, 41: 1035–1043. doi: 10.1002/2013GL058755.Serreze M.C., Stroeve J. Arctic sea ice trends, variability and implications for seasonal ice forecasting // Phil. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. URL: http://dx.doi: 10.1098/rsta.2014.0159 (дата обращения 01.07.2018).Serreze M.C., Stroeve J. Arctic sea ice trends, variability and implications for seasonal ice forecasting. Phil. Trans. R. Soc. A. 2015, 373. URL: http://dx.doi: 10.1098/rsta.2014.0159 (accessed 01.07.2018).Notz D. How well must climate models agree with observations? // Phil. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. 20140164. doi:10.1098/rsta.2014.0164.Notz D. How well must climate models agree with observations? Phil. Trans. R. Soc. A. 2015, 373, 20140164. doi:10.1098/rsta.2014.0164.Darby D.A. The Arctic perennial ice cover over the last 14 million years // Paleoceanography. 2008. V. 23. URL: http://dx.doi:10.1029/2007PA001479 (дата обращения 01.07.2018).Darby D.A. The Arctic perennial ice cover over the last 14 million years. Paleoceanography. 2008, 23: URL: http://dx.doi:10.1029/2007PA001479 (accessed 01.07.2018).Darby D.A. Ephemeral formation of perennial sea ice in the Arctic Ocean during the middle Eocene // Nature Geoscience. 2014. V. 7. P. 210–213.Darby D.A. Ephemeral formation of perennial sea ice in the Arctic Ocean during the middle Eocene. Nature Geoscience. 2014, 7: 210–213.Immonen N. Surface microtextures of ice-rafted quartz grains revealing glacial ice in the Cenozoic Arctic // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2013. V. 374. P. 293–302.Immonen N. Surface microtextures of ice-rafted quartz grains revealing glacial ice in the Cenozoic Arctic. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2013, 374: 293–302.Jakobsson M., Backman J., Rudels B. et al. The early Miocene onset of a ventilated circulation regime in the Arctic Ocean // Nature. 2007. V. 447. P. 986–990.Jakobsson M., Backman J., Rudels B. et al. The early Miocene onset of a ventilated circulation regime in the Arctic Ocean. Nature. 2007, 447: 986–990.Krylov A.A., Andreeva I.A., Vogt C., Back man J., Krupskaya V.V., Grikurov G.E., Moran K., Shoji H. A shift in heavy and clay mineral provenance indicates a middle Miocene onset of a perennial sea ice cover in the Arctic Ocean // Paleoceanography. 2008. V. 23. PA1S06. doi:10.1029/2007PA001497.Krylov A.A., Andreeva I.A., Vogt C., Back man J., Krupskaya V.V., Grikurov G.E., Moran K., Shoji H. A shift in heavy and clay mineral provenance indicates a middle Miocene onset of a perennial sea ice cover in the Arctic Ocean. Paleoceanography. 2008, 23, PA1S06. doi: 10.1029/2007PA001497.Matthiessen J., Knies J., Vogt C., Stein R. Pliocene palaeoceanography of the Arctic Ocean and subarctic seas // Phil. Trans. R. Soc. A. 2009. V. 367. P. 21–48.Matthiessen J., Knies J., Vogt C., Stein R. Pliocene palaeoceanography of the Arctic Ocean and subarctic seas. Phil. Trans. R. Soc. A. 2009, 367: 21–48.Stickley C.E., St John K., Koc N. et al. Eviden ce for middle Eocene Arctic sea ice from diatoms and ice-rafted debris // Nature. 2009. V. 460. P. 376–380.Stickley C.E., St John K., Koc N. et al. Eviden ce for middle Eocene Arctic sea ice from diatoms and ice-rafted debris. Nature. 2009, 460: 376–380.St. John K. Cenozoic ice-rafting history of the central Arctic Ocean: terrigenous sands on the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. V. 23. doi:10.1029/2007PA001483.St. John K. Cenozoic ice-rafting history of the central Arctic Ocean: terrigenous sands on the Lomonosov Ridge. Paleoceanography. 2008, 23. doi:10.1029/2007PA001483.Tripati A., Darby D. Evidence for ephemeral middle Eocene to early Oligocene Greenland glacial ice and pan-Arctic sea ice // Nature Communication. 2018. V. 9. P. 1–11. doi:10.1038/s41467-018-03180-5.Tripati A., Darby D. Evidence for ephemeral middle Eocene to early Oligocene Greenland glacial ice and pan-Arctic sea ice. Nature Communication. 2018, 9: 1–11. doi: 10.1038/s41467-018-03180-5.Backman J., Moran K., McInroy D.B., Mayer L.A., and the Expedition 302 Scientists. Proceed. IODP, 302: Edinburgh (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.). 2006. doi:10.2204/iodp.proc.302.2006.Backman J., Moran K., McInroy D.B., May er L.A., and the Expedition 302 Scientists. Proceed. IODP, 302: Edinburgh (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.). 2006. doi:10.2204/iodp.proc.302.2006.Николаев С.Д., Талденкова Е.Е., Рекант П.В., Чистякова Н.О., Миролюбова Е.С. Палеогеография приевразийской части подводного хребта Ломоносова в неоплейстоцене // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2013. № 5. С. 51–59.Nikolaev S.D., Taldenkova E.E., Rekant P.V., Chistyakova N.O., Mirolubova E.S. Palaeogeography of the Eurasian part of the submarine Lomonosov Ridge in the NeoPleistocene. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seria 5. Geografia. Moscow University Bulletin. Series 5. Geography. 2013, 5: 51–59. [In Russian].Рекант П.В., Пяткова М.Н., Николаев С.Д., Талденкова Е.Е. Донно-каменный материал отрога Геофизиков как петротип фундамента южной части хребта Ломоносова (Северный Ледовитый океан) // Геология и геоэкология континентальных окраин Евразии. Вып. 4. Специальный выпуск: геология и полезные ископаемые окраинных морей Евразии. М.: ГЕОС, 2012. С. 29–40.Rekant P.V., Pyatkova M.N., Nikolaev S.D., Taldenkova E.E. The coarse material from the Geophysicists spur as a petrotype of the basement of the southern part of the Lomonosov Ridge (Arctic Ocean). Geologia i geoekologia kontinentalnyh okrain Evrazii. Vypusk 4. Geologia i poleznye iskopaemye okrainnyh morei Evrazii. Geology and geoecology of the continental margins of Eurasia. Issue 4. Special issue: geology and minerals of the marginal seas of Eurasia. Moscow: GEOS, 2012: 29–40. [In Russian].Талденкова Е.Е., Николаев С.Д., Рекант П.В., Погодина И.А., Портнов А.Д. Палеогеография хребта Ломоносова (Северный Ледовитый океан) в плейстоцене: литология осадков и микрофауна // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2009. № 4. С. 45–54.Taldenkova E.E., Nikolaev S.D., Rekant P.V., Pogodina I.A., Portnov A.D. Pleistocene palaeography of the Lomonosov Ridge (the Arctic Ocean) (Basing on the study of sediment lithology and microfauna). Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seria 5. Geografia. Moscow University Bulletin. Series 5. Geography. 2009, 4: 45–54. [In Russian].Атлас текстур и структур осадочных горных пород / Ред. А.В. Хабаков. Т. 1. М.: Госгеолтехиздат, 1962. 578 с.Atlas tekstur i struktur osadochnyh gornyh porod. T. 1. Atlas of textures and structures of sedimentary rocks. Ed. A.V. Kha bakov. V. 1. Moscow: Gosgeoltehizdat, 1962: 578 p. [In Russian].Poirier A., Hillaire-Marcel C. Improved Os-isotope stratigraphy of the Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L14607. P. 1–6. doi :10.1029/2011GL047953.Poirier A., Hillaire-Marcel C. Improved Os-isotope stratigraphy of the Arctic Ocean. Geophys. Res. Lett. 2011, 38, L14607: 1–6. doi:10.1029/2011GL047953.Черных А.А., Крылов А.А. Длительность, причины и геодинамическое значение среднекайнозойского перерыва в осадконакоплении в приполюсной части хребта Ломоносова (по материалам бурения IODP-302-ACEX) // Океанология. 2017. Т. 57. № 5. С. 745–756.Chernykh A.A., Krylov A.A. Duration, causes, and geodynamic significance of the middle Cenozoic hiatus in sedimentation in the near-polar part of the Lomonosov Ridge (based on IODP302-ACEX drilling data). Oceanology. 2017, 5, 57: 675–684. doi: 10.1134/S0001437017050058.Деревянко Л.Г., Гусев Е.А., Крылов А.А. Палинологическая характеристика меловых отложений хребта Ломоносова // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. № 2 (82). С. 78–84.Derevyanko L.G., Gusev E.A., Krylov A.A. Palynological characteristics of Cretaceous rocks from Lomonosov Ridge. Problemy Arktiki i Antarktiki. Problems of Arctic and Antarctic. 2009, 2 (82): 78–84. [In Russian].Крылов А.А. Механизм формирования аутигенных сидеритов/родохрозитов в кайнозойских отложениях центральной части хребта Ломоносова, Северный Ледовитый океан (по материалам экспедиции IODP-302) // Материалы II международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского. 8–11 февраля 2011. СПб.: ВСЕГЕИ, 2011. С. 24–25.Krylov A.A. Mechanism of formation of authigenic siderites/rhodochrosites in the Cenozoic sediments of the central part of the Lomonosov Ridge, the Arctic Ocean (based on the materials of the IODP-302 expedition). Materialy II mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferencii molodyh uchenyh i specialistov pamyati akademika A.P. Karpinskogo. Proc. of the II International Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Specialists of the Memory of Academician A.P. Karpinsky. St. Petersburg: VSEGEI, 2011: 24–25. [In Russian].Moran K., Backman J., Brinkhuis H. et al. The Cenozoic palaeoenvironment of the Arctic Ocean // Nature. 2006. V. 441. P. 601–605.Moran K., Backman J., Brinkhuis H. et al. The Cenozoic palaeoenvironment of the Arctic Ocean. Nature. 2006, 441: 601–605.Tripati A.K., Eagle R.A., Morton A. et al. Evidence for glaciation in the Northern Hemisphere back to 44 Ma from ice-rafted debris in the Greenland Sea // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. V. 265. P. 112–122.Tripati A.K., Eagle R.A., Morton A. et al. Evidence for glaciation in the Northern Hemisphere back to 44 Ma from ice-rafted debris in the Greenland Sea. Earth Planet. Sci. Lett. 2008, 265: 112–122.Борзенкова И.И. Изменение климата в Кайнозое. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 248 с.Borzenkova I.I. Izmenenie klimata v Kainozoe. Climate change in Cenozoic. St. Petersburg: Gidrometeoizdat, 1992: 248 p. [In Russian].Борзенкова И.И. История оледенения Арктического бассейна: взгляд из прошлого для оценки возможных изменений в будущем // Лед и cнег. 2016. Т. 56. № 2. С. 221–234, doi:10.15356/2076-6734-2016-2-221-234Borzenkova I.I. History of sea ice in the Arctic basin: Lessons from the past for future. Led i sneg. Ice and snow. 2016, 56, 2: 221–234. doi:10.15356/20766734-2016-2-221-234. [In Russian].Полякова Е.И. Арктические моря Евразии в позднем Кайнозое. М.: Научный мир, 1997. 135 с.Polyakova E.I. Arkticheskie morya Evrazii v pozdnem Kainozoe. The Arctic seas of Eurasia in the late Cenozoic. Moscow: Nauchnyi Mir, 1997: 135 p. [In Russian].Cronin T.M., Whatley R., Wood A., Tsukagoshi A., Ikeya N., Brouwers E.M., Briggs Jr W.M. Microfaunal evidence for elevated Pliocene temperatures in the Arctic Ocean // Paleoceanography. 1993. V. 8. P. 161– 173. doi:10.1029/93PA00060.Cronin T.M., Whatley R., Wood A., Tsukagoshi A., Ikeya N., Brouwers E.M. Briggs Jr W.M. Microfaunal evidence for elevated Pliocene temperatures in the Arctic Ocean. Paleoceanography. 1993, 8: 161–173. doi:10.1029/93PA00060.Polyak L., Alley R.B., Andrews J.T. et al. History of sea ice in the Arctic // Quaternary Science Reviews. 2010. V. 29. P. 1757–1778.Polyak L., Alley R.B., Andrews J.T. et al. History of sea ice in the Arctic. Quaternary Science Reviews. 2010, 29: 1757–1778.Stein R., Fahl K., Schreck M. et al. Evidence for ice-free summers in the late Miocene central Arctic Ocean // Nature Communication. 2016. V. 7. doi:10.1038/ncomms11148Stein R., Fahl K., Schreck M. et al. Evidence for ice-free summers in the late Miocene central Arctic Ocean // Nature Communication. 2016, 7. doi:10.1038/ncomms11148.Tremblay L.B., Schmidt G.A., Pfirman S., Newton R., De Repentigny P. Is ice-rafted sediment in a North Pole marine record evidence for perennial sea-ice cover? // Phil. Trans. R. Soc. A. 2015, 373, 20140168. doi:10.1098/rsta.2014.0168.Tremblay L.B., Schmidt G.A., Pfirman S., Newton R., De Repentigny P. Is ice-rafted sediment in a North Pole marine record evidence for perennial sea-ice cover? Phil. Trans. R. Soc. A. 2015, 373, 20140168. doi:10.1098/rsta.2014.0168.Левитан М.А., Рощина И.А., Русаков В.Ю., Сыромятников К.В., Шпилхаген Р. Четвертичная история седиментации на подводном хребте Ломоносова (Северный Ледовитый океан) // Строение и история развития литосферы. М.: Paulsen, 2010. С. 464–490.Levitan M.A., Roshchina I.A., Rusakov V.Yu., Syromyatnikov K.V., Spielhagen R. Quaternary sedimentation history of Lomonosov Ridge (the Arctic Ocean). Stroenie i istoriia razvitiia litosfery. Structure and Evolution of the Lithosphere. Moscow: Paulsen, 2010: 464–490. [In Russian].Зигерт К., Штаух Г., Лемкуль Ф., Сергеенко А.И., Дикманн Б., Попп С. Развитие оледенения Верхоянского хребта и его предгорий в плейстоцене: результаты новых исследований // Региональная геология и металлогения. 2007. № 30–31. С. 222–228.Zigert K., Shtauh G., Lemkul A., Sergeenko A.I., Dikmann B., Popp S. Development of the glaciation of the Verkhoyansk Range and its foothills in the Pleistocene: the results of new research. Regionalnaya geologia i metallogenia. Regional geology and metallogeny. 2007, 30–31: 222–228. [In Russian].Van Simaeys S., Brinkhuis H., Pross J. et al. Arctic dinoflagellate migration mark the strongest Oligocene glaciations // Geology. 2005. V. 33. P. 709–712.Van Simaeys S., Brinkhuis H., Pross J. et al. Arctic dinoflagellate migration mark the strongest Oligocene glaciations. Geology. 2005, 33: 709–712.Левитан М.А., Антонова Т.А., Гельви Т.Н. Фациальная структура, количественные параметры и условия накопления мезозойско-кайнозойских отложений в циркумарктическом поясе. Сообщение 2. Мел–Палеоген // Геохимия. 2015a. № 5. С. 418–438.Levitan M.A., Antonova T.A., Gelvi T.N. Mesozoic-Cenozoic sedimentation in the Circum-Arctic Belt. 2. Cretaceous–Paleogene. Geochemistry International. 2015a, 5: 411–429. doi: 10.1134/S0016702915050031.Левитан М.А., Антонова Т.А., Гельви Т.Н. Фациальная структура, количественные параметры и условия накопления мезозойско-кайнозойских отложений в циркумарктическом поясе. Сообщение 3. Миоцен–Плиоцен // Геохимия. 2015б. № 11. С. 963–977.Levitan M.A., Antonova T.A., Gelvi T.N. Mesozoic-Cenozoic sedimentation in the Circum-Arctic belt. 3. Miocene–Pliocene. Geochemistry International. 2015б, 11: 937–950. doi: 10.1134/S0016702915110038.Zachos J., Pagain M., Sloan L. et al. Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present // Science. 2001. V. 292. P. 686–691.Zachos J., Pagain M., Sloan L. et al. Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present. Science. 2001, 292: 686–691.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.