Введение Пролив Горло - ключевой район для понимания динамики уровня Белого моря после деградации оледенения. В последние годы на юго-восточном побережье пролива установлен возраст древних береговых линий, определены основные черты хода относительного уровня моря (ОУМ) в голоцене, в том числе - его продолжительная (~7.3 - ~3.1 тыс. кал.л.н.) стабилизация на отметках выше современных [4, 8, 10]. Распространение голоценовых морских отложений прослежено по данным диатомового анализа до 4 м н.у.м. [8], а береговых валов и кос - до 5-7 м [4]. Существенные различия высоты разных индикаторов ОУМ требуют объяснения. Максимальная высота подъема ОУМ во время позднеледниковой трансгрессии, ее сроки и параметры водных масс остаются предметом дискуссий. Исследования котловины озера Средняя Треть были направлены на уточнение верхней границы распространения голоценовых морских осадков, т.е. максимальной высоты трансгрессии среднего-позднего голоцена, а также выявление следов позднеледниковой трансгрессии. Регион исследований, объекты и методы Озеро Средняя Треть (66.014009° с.ш., 41.086294° в.д.) с высотой уреза 7.3 м н.у.м., диаметром ~1 км и глубиной до 1.9 м, расположено на восточном берегу Горла Белого моря, между м. Инцы и устьем р. Ручьи (рис. 1). Котловина озера ограничена сглаженными моренными постройками и озами (10-32 м н.у.м.). На юго-востоке она дренируется протокой, которая впадает в эстуарий р. Ручьи в 10 км выше современного устья. Во время трансгрессий по этой протоке в котловину озера могли поступать морские воды. При этом штормы и нагоны, изменяющие положение индикаторов ОУМ на открытых берегах Горла, скорее всего не могли воздействовать на рельеф и осадки замкнутого и удаленного от моря залива. Поэтому оз. Средняя Треть представляется удобным объектом для изучения динамики ОУМ. Полевые исследования включали DGPS и БПЛА съемки, геоморфологическое и георадиолокационное профилирование, бурение донных отложений озера. Бурение выполнено со льда с помощью русского торфяного бура в 4 точках (рис. 1, рис. 2А). Оно сопровождалось литостратиграфическим описанием и отбором кернов на диатомовый и гранулометрический анализы, определение содержание органического вещества (ОВ), массовой доли органического углерода (Сорг) и азота (Nорг) и радиоуглеродное датирование. Георадиолокационные исследования проведены при помощи георадара Zond-12e и антенны с частотой 300 МГц (средняя глубинность - до 10м, разрешающая способность - первые десятки сантиметров). 225 Рис. 1. Положение участка исследований и фактический материал. Географическая основа: спутниковое изображения Bing (слева) и батиметрическая карта Белого моря [3] (справа). Обработка радарограмм выполнена в ПО Prism 2.5 и RadExplorer 1.42. Их интерпретация проведена на основе анализа волновой картины по методике [5] с учетом данных бурения и определения мощности льда и снежного покрова, что позволило соотнести волновую картину радарограмм с реальным разрезом. Созданы т.н. глубинно-скоростные модели (рис. 2Б-Г), в которых учтены различия скоростей прохождения электромагнитных волн (диэлектрическая проницаемость) для различных сред. Значения скорости вычислены по годографам отраженных волн и/или получены из литературных источников. Для образцов из основания разреза скважин ST2 (540-640 см1), ST3 (252-352 см) и ST4 (135-155 см) выполнены гранулометрический анализ, определено содержания ОВ, а также массовой доли Сорг и Nорг. Керны из скважин ST2 и ST3 разобраны с шагом 2 см, а из скважины ST4 - 5 см. Гранулометрический анализ выполнен пипеточным методом по методике [2]. Расчет содержания фракций проведен на абсолютно сухую навеску образца по классификации Н.А. Качинского [1]. Относительная погрешность измерения для всех фракций составляет от 19 до 29%. Содержание ОВ оценено по показателю ППП (потери при прокаливании). Массовая доля Сорг и Nорг определялась с использованием анализатора элементного состава (однореакторный вариант, конфигурационный набор СHN) EuroEA3000 (Eurovector, S.p.A., Италия) и ПО Callidus. Радиоуглеродное датирование и калибровка двух образцов из керна ST2 (рис. 2А) проведены в Лаборатории радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии ИГ РАН и Центре прикладных изотопных Здесь и далее глубины приведены от поверхности воды 226 исследований Университета Джорджии (США) по принятым в этих лабораториях методикам. Результаты и их обсуждение На радарограммах уверенно идентифицируются поверхность дна и неровное «коренное» ложе котловины. По морфологии и косвенным признакам волновой картины оно имеет ледниковое и/или водно-ледниковое происхождение. В понижениях ложа залегают слоистые осадки мощностью более 4 м (рис. 2). На бортах котловины и в пределах гряд ледниковые отложения поднимаются к поверхности дна, а мощность озёрных осадков резко сокращается (рис. 2Г). Разрез донных отложений озера полностью вскрыт скважиной ST2 (глубина воды 183 см, забой - 640 см). Под озерными илами (183-232 см) и гиттией (232-516 см) залегают торфянистые отложения (516-610 см), минеральная часть которых представлена алевро-пелитами. В торфянистых осадках выделяются три интервала, которые отличаются, в основном, характеристиками ОВ. В интервале 540-574 см содержание ОВ возрастает с 20 до 67.2%, а значение Сорг/Nорг уменьшается от 25 до 15.6; согласно [6, 7] ОВ имеет смешанное - аллахтонное и автохтонное происхождение. Подошву интервала подчеркивает резкое увеличение доли пелитов (до 90%). В среднем интервале 574-606 см содержание ОВ остается высоким (40-60%), а значение Сорг/Nорг (12.8-11.8) говорит о преобладании автохтонного ОВ [6, 7]. Возраст подошвы слоя - ~10.3-10.2 тыс. кал.л.н. Нижний интервал (606-610 см) характеризуется быстрым снижением содержания ОВ (от 40 до 13.8%) при тех же значениях Сорг/Nорг (11.8). Ниже залегают сизо-серая (610-628 см) и красновато-коричневая (628-640 см) глина, состоящая из слойков алевро-пелитов и пелитов. В интервале 610-616 см с возрастом ~12.1-12.0 тыс.кал.л.н., содержание ОВ уменьшается с 13.8 до 10%, а ниже скачкообразно падает до 2-7%. При этом величина Сорг/Nорг понижается до 10.3-10.6, приближаясь к значениям, характерным для морских условий накопления осадков (<10 согласно [9]). 227 Рис. 2. Строение донных отложений озера Средняя Треть. А - разрезы скважин (красные цифры - средний возраст, тыс. кал. л.н.), Б-Г - фрагменты обработанных радарограмм. На бортах котловины (ST1, глубина воды 145 см; ST3, глубина воды 152 см) и на моренной гряде (ST4, глубина воды 120 см) донные отложения имеют меньшую мощность и иной состав (рис. 2А), что фиксируется также в изменении волновой картины (рис. 2В-Г). В скважине ST3 под озерными илами и гиттией (152-252 см) вскрыты 3 горизонта. 1) Плотные песчаные-алевриты и алевро-пески (252-300 см) с растительными остатками. Валовое содержание ОВ колеблется от ~2 до 24%, а величина Сорг/Nорг - от 52.9 до 19.2, резко снижаясь в подошве слоя до 5. 2) Оторфованная гиттия (300-351 см; содержание ОВ - 50-97%, Сорг/Nорг - 24.5-38.7). 3) Сизо-серые песчаные алевриты (351-352 см; содержание ОВ - 1.8%, Сорг/Nорг - 4). В скважине ST4 под слоем ила (120-135 см) залегают пелито-песчаные (135-146 см) и песчаные (146-155 см) алевриты с низким (2.3 и 1.6-1.8) содержанием ОВ. В первых соотношение Сорг/Nорг составляет 10.8-11.9; вовторых Nорг не обнаружен. В скважине ST1 вскрыты пески (143-164 см). 228 Для изученных разрезов характерны «скачкообразные» изменения гранулометрического состава и ОВ, высокая корреляция содержания ОВ и Сорг, а также низкие содержания ОВ и значения Сорг/Nорг в минеральных горизонтах нижней части разрезов (ST2, ST3, ST4) и на контакте оторфованной гиттии и типичных озёрных осадков (ST2). Строение и первые радиоуглеродные датировки донных отложений могут свидетельствовать о том, что во время позднеледниковой трансгрессии в котловине озера существовал бедный наносами и первичной продукцией водоем, который быстро обмелел во время регрессии раннего голоцена. Затем осадки накапливались в озёрных условиях. Резкое понижение Сорг/Nорг в кровле торфянистых осадков, сопоставляемых с регрессией раннего голоцена, может быть связано как с быстрым разложением ОВ, так и с кратковременным проникновением морских вод в котловину озера. Ответ на этот вопрос могут дать результаты диатомового анализа и новые радиоизотопные даты. Песчаные алевриты и алевро-пески с растительными остатками на бортах котловины формировались, вероятно, при значительном влиянии эоловых процессов. Выводы В разрезе донных отложений озера Средняя Треть выявлены следы позднеледниковой трансгрессии, завершившейся позже ~12.1 тыс. кал.л.н. и регрессии раннего голоцена (началась между ~12.1 и ~10.3 тыс. кал.л.н.). Предполагавшееся по морфологическим данным повышение ОУМ до отметок 6-7 м н.у.м. в среднем-позднем голоцене пока не может быть подтверждено или опровергнуто результатами аналитических исследований донных отложений озера.