РЕКОНСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН) В ГОЛОЦЕНЕ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Диана Соловьева

РЕКОНСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН) В ГОЛОЦЕНЕ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В основе настоящего исследования лежат результаты полевых и аналитических изысканий, проведенных автором в составе Российской Арктической экспедиции на архипелаге Шпицберген. Приведены новые данные об особенностях строения покрова четвертичных отложений. На основе спорово-пыльцевого анализа речных и болотных отложений выполнена реконструкция изменений растительности и климата в голоцене, построены схемы изменения ареала произрастания карликовой березки, как показателя наиболее благоприятных условий среды.

География

Дипломы

Вуз: Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)

ID: 5f71ace6ccefde00015b1337

UUID: fd062fe0-e39a-0138-29c9-0242ac180002

Язык: Русский

Опубликовано: около 4 лет назад

Просмотры: 37

21.5

Диана Соловьева

Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 5,9 МБ

Поделиться работой

Санкт-Петербургский государственный университет Институт наук о Земле СОЛОВЬЕВА Диана Александровна Выпускная квалификационная работа РЕКОНСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН) В ГОЛОЦЕНЕ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Направление 05.04.02 «География» основная образовательная программа магистратуры ВМ.5778.2018 «Структура, динамика и охрана ландшафтов Научный руководитель: Доцент кафедры геоморфологии, к.г.н., САВЕЛЬЕВА Лариса Анатольевна Рецензент: Старший научный сотрудник отдела «Географии полярных стран» ФГБУ «ААНИИ», к. г.н., АНИСИМОВ Михаил Александрович Санкт-Петербург 2020 1

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................................4 ГЛАВА 1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ .....7 1.1 Географическое положение ..............................................................................................................7 1.2 Геологическое строение ...................................................................................................................8 1.3 Четвертичные отложения ...............................................................................................................10 1.4 Рельеф...............................................................................................................................................12 1.5 Климатические характеристики .....................................................................................................17 1.6 Гидрография ....................................................................................................................................19 1.7 Особенности оледенения ................................................................................................................19 1.8 Растительность ................................................................................................................................20 1.9 Антропогенная преобразованность территории...........................................................................22 ГЛАВА 2. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН).................................................................................................................23 2.1 Обзор исследований ........................................................................................................................23 2.2 Реконструкции изменения природной среды ...............................................................................30 ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ..................................................................................................37 3.1 Описание полевых работ, районы исследования .........................................................................37 3.2 Спорово-пыльцевой анализ речных и болотных отложений ......................................................40 3.2.1 Методика проведения спорово-пыльцевого анализа; ...........................................................40 3.3 Радиоуглеродное датирование .......................................................................................................42 3.4 Дополнительные аналитические исследования: диатомовый анализ и анализ содержания непыльцевых палиноморф....................................................................................................................43 ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................................44 4.1. Описание разрезов .........................................................................................................................44 4.2 Результаты палинологических исследований ..............................................................................49 4.2.1 Спорово-пыльцевой анализ разрезов К18-15 и К18-16 ........................................................49 4.2.2 Спорово-пыльцевой анализ разреза К18-23...........................................................................54 4.2. Спорово-пыльцевой анализ разреза GD-1 ...............................................................................55 ГЛАВА 5 РЕКОНСТРУКЦИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ГОЛОЦЕНОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА.......................................................58 5.1 Реконструкция растительности и климата в долине р.Колес......................................................58 5.2 Реконструкция растительности и климата в приустьевой части долины р.Грен ......................60 5.3 Особенности развития растительности на Земле Норденшельда. ..............................................61 2

5.4 Реконструкция особенностей голоценовых изменений растительности и климата ...........65 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .........................................................................................................................................71 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................................................74 3

ВВЕДЕНИЕ Значительные климатические изменения, произошедшие за последнее столетие, стали наиболее обсуждаемым вопросом в сфере наук о Земле. Причины потепления, связанные с ним преобразования географической оболочки, последствия этих изменений, а также вклад антропогенного воздействия являются ключевыми направлениями современных исследований. Принцип цикличности природных процессов позволяет сделать предположение, что грядущие изменения ландшафтов можно смоделировать на основе большого количества данных развитии природной среды в прошлом. Ряд инструментальных измерений климатических параметров, лежащий в основе многих моделей изменения климата - это относительно короткий период, охватывающий около 100 лет. Получить информацию о развитии природной среды за последние тысячелетия, исключив фактор антропогенного влияния, позволяют палеогеографические исследования. При этом наибольший интерес вызывает изменения климата в голоцене (последние 11700 кал. лет) – текущего межледниковья, как периода становления современных ландшафтов. Детальное изучение четвертичных отложений и рельефа позволяет судить не только об изменениях климата в прошлом, но и об эволюции природной среды в целом. Изменение климата влечет за собой коренную перестройку всех природных систем. Приполярные регионы наиболее чувствительны к колебаниям климата на планете, что ставит эти исследования в класс ведущих. Настоящая работа посвящена реконструкции изменения природной среды центральной части района Западный Шпицберген в голоцене. Исследование является логическим продолжением изысканий, начатых в 2017 г., часть которых явилась составной частью выпускной бакалаврской работы автора. Район Земли Норденшельда, центральная часть о. Западный Шпицберген, испытывает интенсивное влияние Атлантики, что позволяет рассматривать этот регион как наиболее быстро реагирующий на малейшие климатические изменения. Малая площадь оледенения и относительно благоприятные условия среды обуславливают развитие широкого спектра типов ландшафтов. Все это, а также относительно легкая транспортная доступность обусловила высокий интерес исследователей к данному региону. 4

Основным объектом исследования в нашей работе являются четвертичные отложения Земли Норденшельда, как архив палеогеографической информации о развитии региона. В качестве предмета изучения выступают изменения растительности и климата в голоцене. Несмотря на то, что к настоящему моменту накоплен значительный массив данных о палеогеографии региона в ходе исследований, проводимых с начала ХХ века, имеющиеся палеореконструкции не отличаются детальностью. Существует ряд спорных вопросов, касающихся изменения уровня моря в районе исследования, а также истории развития природной среды на территории центрального Шпицбергена. Составленные на данный момент региональные реконструкции изменения растительности на о. Западный Шпицберген основываются на малом количестве данных. Зачастую, описание растительности всего региона на отдельных этапах голоценовой истории опираются на результаты палинологических исследований одного объекта, не дающего информации о растительности района в целом. Таким образом, актуальность данной работы обуславливается необходимостью получения новой палеогеографической информации для создания наиболее полных реконструкций эволюции природных систем Земли Норденшельда. В качестве основного метода для получения новой палеогеографической информации был выбран спорово-пыльцевой анализ, как наиболее универсальный и широко используемый при изучении четвертичных отложений. Основной целью работы является восстановление истории развития растительности и климата Земли Норденшельда (о. Западный Шпицберген) в голоцене Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: • обработка результатов полевых работ, построение сводных схем и разрезов; • выполнение спорово-пыльцевого анализа четвертичных образований, включающего в себя предварительную химическую подготовку проб, подсчет четвертичных микрофоссилий, составление диаграмм и интерпретацию результатов спорово-пыльцевого анализа; • Сопоставление полученных данных с результатами радиоуглеродного датирования и других аналитических исследований; 5

• Сбор и анализ фондовой и опубликованной литературы по палеогеографии земли Норденшельда; • Сопряженный анализ всех полученных данных и их сопоставление с реконструкциями, полученными в ходе предшествующих исследований; • Составление схем особенностей развития природной среды в районе исследования; В данной работе используются материалы, полученные в ходе полевых работ палеогеографической партии российской арктической экспедиции на архипелаге Шпицберген в 2015, 2017 - 2019 годах и предоставленные Отделом полярных стран ААНИИ для исследования. Автор настоящей работы принимал участие в полевых работах в 2017 г., 2018 и 2019 гг.. Выпускная квалификационная работа, изложенная на 79 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 39 рисунков. Список литературы включает 76 наименований, в том числе 48 на иностранном языке. Автор выражает благодарность научному руководителю к.г.н. Л.А. Савельевой за обучение методу спорово-пыльцевого анализа, научные консультации и поддержку на протяжении выполнения данного исследования. Автор благодарен всем сотрудникам научной лаборатории геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана СПбГУ и химико-аналитической лаборатории Российского научного центра на архипелаге Шпицберген за содействие в проведении аналитических исследований. Выполнение данной работы не представилось возможным без содействия сотрудников отдела географии полярных стран и РАЭ-Ш «ААНИИ». Автор выражает отдельную благодарность д.г.н. С.Р. Веркуличу и А.С. Окуневу за помощь в решении дискуссионных вопросов. Автор искренне признателен за теплую атмосферу и поддержку во время полевых работ сотрудникам Российской Арктической Экспедиции на архипелаге Шпицберген ААНИИ и Шпицбергенской партии ПМГРЭ. 6

ГЛАВА 1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Географическое положение Архипелаг Шпицберген (Свальбард, Svalbard) расположен в атлантическом секторе Арктики (между 76°26' и 80°50' с. ш. и 10° и 32° в. д.) и включает в себя острова Западный Шпицберген, Северо-Восточная Земля, Эдж, Баренца и серию более мелких островов (Рис.1), общей площадью 62 160 км2. В данной работе рассматривается центральная часть острова Западный Шпицберген – Земля Норденшельда (Рис.1). Это полуостров, омываемый водами Гренландского моря: с севера Ис-фьордом, с юга– фьордами Бельсунд и Ван-Майен и их ответвлениями. Рис. 1. Географическое положение района исследования – схема составлена автором с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) Географические границы района исследования были определены в соответствии с проведенными полевыми работами в долинах земли Норденшельда. 7

1.2 Геологическое строение Исключительное геологическое разнообразие, наличие разновозрастных формаций (Рис.2) (Dallman, 1999) и относительно хорошая обнаженность определяют ключевую роль Шпицбергена для понимания истории развития региона. Рис.2 Геологическая карта архипелага Шпицберген (Физико-географические характеристики архипелага Шпицберген, URL: https://notendur.hi.is/oi/svalbard_geology.htm) Архипелаг представляет собой краевое поднятие Баренцево-Карской плиты. Наиболее интенсивный подъем региона происходил на рубеже эоцена и олигоцена (50-30 млн. лет) и в миоцене (15-5 млн. лет) с наибольшей амплитудой поднятия на северо-западе региона. Этим объясняется обнажение древних пород фундамента в этих направлениях. При этом, в современном структурном плане территория архипелага, как и прилегающая часть Баренцевоморского шельфа, имеет ярко выраженный блоковый характер. В плиоцен - четвертичное время преобладали блоково-глыбовые поднятия с 8

различной амплитудой. Остров Западный Шпицберген, вероятно, разделяется на несколько блоков, также имеющих различную скорость тектонических поднятий (Семевский, 1967). Большую часть центрального Шпицбергена занимает центральный шпицбергенский бассейн, ограниченный на западе западно-шпицбергенским складчатонадвиговым поясом. Ярко выражен синклинальный характер залегания пород. Западное побережье Земли Норденшельда слагают породы фундамента – докембрийские сланцы, доломиты, известняки (Рис. 3). Реже встречаются магматические породы. Рис.3 Фрагмент геологической карты Шпицбергена, район Земли Норденшельда (карта Норвежского полярного института URL:https://geokart.npolar.no/); Породы карбонового и пермского возрастов обнажаются в западной части района исследований – от левого побережья долины Линнедален на севере, до правого побережья Иттердален на юге (Рис. 3). Мезозойские образования, представленные сланцами, алевролитами, песчаниками и известняками распространены по берегам Грен-фьода – до отрогов ледника Фритьёф, а также в восточной части Земли Норденшельда от долины Адвентдален. Отложения верхнего мела на архипелаге отсутствуют (Рис. 3). 9

Наибольшую площадь занимают обломочные породы молодого ядра регионального синклинория: песчаники, алевролиты, аргиллиты, конгломераты (Рис. 3, оттенки желтого). Одной из особенностей палеогеновых пород центрального третичного бассейна является значительное содержание органики. К ним приурочены пласты добываемого в шахтах Баренцбурга и Лонгйира (ранее также Колсбея, Груманта) угля. Встречаются остатки растений палеогеновой флоры. 1.3 Четвертичные отложения Покров четвертичных образований распределен крайне неравномерно. Наибольшей мощностью отложений характеризуются тектоничекие депрессии, по которым простираются речные долины. Представленные описания отложений были выполнены автором данной работы в ходе исследования. Морские отложения на архипелаге Шпицберген являются основным источником информации о развитии природной среды региона в раннем голоцене. Они широко распространены на нижних гипсометрических уровнях (до 50 – 60 м). Радиоуглеродное и уран-ториевое датирование включений органического материала, представленного в основном раковинами моллюсков, реже, костным и древесным остатками, позволяет получить хронологическую привязку отложений. Кривые изменения уровня моря для районов архипелага были построены на основе совокупности данных о морских террасах и результатах датирования. Наибольшая мощность морских отложений характерна для приустьевых частей долин, где простираются морские аккумулятивные террасы нижних уровней. Они сложены в основном толщей хорошо сортированных песков и алевритов, насыщенных малакофаунистическими остатками (раковинами Mya truncata (Linne), Hiatella arctica (Linne), Mytulis edulis (Linne), Chlamys islandica (Muller), Arctica islandica и др.), перекрытой галечно-гравийным материалом дельтовой и пляжевой. Прибрежные образования бронируют поверхности цокольных террас. В крупных долинах, таких как Грендален и Рейндален не были обнаружены останцы морских аккумулятивных террас. Морские отложения здесь представлены исключительно бронирующей мелководной фацией. При этом существуют сведения о разрезах морских и речных образований, не существующих в наши дни и уничтоженных размывом (Серебрянный 1993, Mangerud, Svendsen, 2017). Это свидетельствует о 10

длительных и, вероятно, неоднократных периодах стабильного положения базиса эрозии, что стало причиной размыва берегов, бифуркации русел и формирования крупных дельт. Преобладание боковой эрозии характерно для большей части долин в наши дни. Отложения континентального ряда представлены речными, органогенными, ледниковыми (и водно-ледниковыми), а также склоновыми образованиями. Речные отложения развиты во всех долинах Земли Норденшельда. Относительно мощные аллювиальные толщи представлены в долинах Грендален, Рейндален и Семмельдален. Так, в долине реки Рейн, речные отложения слагают несколько уровней, представленных низкой и высокой поймами, первой и второй надпойменными (аккумулятивными) террасами. Комплекс террас ярко выражен на правом берегу реки. Отложения представлены русловым (различная динамика осадконакопления – гравийно-галечный и песчаный хорошо сортированный материал) и пойменным аллювием (алевриты и прослои торфа). Наибольший интерес представляют пойменные образования, насыщенные органическим материалом. Примеры разрезов (К18-15-16, GD-1) подробно описаны в данной работе. Флювиально-морские отложения распространены в устьях крупных рек. Разрезы дельтовых фаций встречаются также в останцах террас на м.Финнесет и на правом берегу долины Грендален, а также в толще дислоцированных осадков в кутовой части Гренфьорда. Отложения этого генезиса перспективны для изучения, содержат значительное количество включений органического материала (костные остатки, торф, раковины моллюсков). Широко распространены пролювиальные образования, слагающие мощные конуса выноса у подножий склонов хребтов и плато. Они сложены плохо сортированным грубообломочным материалом с алеврит-песчаным заполнителем; Заболачивание пойм крупных долин приводит к формированию относительно мощных (более 1 м) биогенных образований, представленных торфяниками. Палюстровые образования представлены, в основном, моховым и травяно-моховым торфом разной степени разложения. Пример разреза (К18-23) подробно описан в данной работе. Неоднократные оледенение и наличие современного ледникового покрова стали причиной широкого распространения отложений ледникового и водно-ледникового ряда. Ледниковые отложения в районе представлены основной и конечной моренами. В кутовой части Гренфьода описаны дислоцированные морские и дельтовые образования, слагающие форму гряды морены напора. Флювиогляциальные потоковые отложения 11

распространены повсеместно, зачастую являясь бронирующим горизонтом бортов многих долин, облекая выступы коренных образований. Подледниковый гляциомариний слагает останцы террас в долинах Семмельдален, Холлендердален и Васдален. Для этих отложений отложений, сформировавшихся, вероятно, в условиях перекрытого выводным ледником залива в период стагнации, характерна слоистость, напоминающая ленточную. Приледниковые ледниково-морские образования встречаются только в долине р. Холлендер, и отличаются наличием включений малакофауны. Отложения элювиального типа образуют развалы коренных пород на поверхностях плато и структурных террас, сложенных палеогеновыми породами. Сильная расчлененность территории и наличие склонов различной крутизны и повсеместное распространение многолетней мерзлоты обусловило наличие широкого спектра типов склоновых образований. Состав и строение склоновых образований обуславливается литологией коренных пород и морфологией (крутизной) склонов. 1.4 Рельеф Современный облик рельефа Земли Норденшельда сформировался в ходе длительной истории развития региона. Макрорельеф района определяется особенностями геологического строения, тектонических движений и влиянием последних оледенений. Центральная часть Земли Норденшельда относится к области третичного бассейна с моноклинальным залеганием пород, различных по литологическому составу и устойчивости к выветриванию и денудации. Широкое распространение здесь получили формы структурно-денудационного рельефа: плато, куэсты, столовые горы (Рис. 4). Рис. 4 Формы структурно-денудационного рельефа (А-плато; Б – куэста), фото А.С. Окунева, автора; 12

Морфология склонов также определяется спецификой литологического состава пород. Плотные песчаники и алевролиты формируют склоны денудационно-эрозионного генезиса с углами более 35° или обвальные склоны, аргиллиты и трещиноватые алевролиты - осыпные и обвально-осыпные, определяя облик возвышенностей (Рис 5). Рис. 5 Типы склонов: А – обвально-осыпные; Б – нивально-экзарационные; В- оползневые и солифлюкционные; Г – обвальные ; (фото автора 2018,2019 гг.) Для морфологии рельефа западной части района исследования характерны острые вершины и крутые склоны, что определяется выходом здесь более устойчивых к денудации пород. В привершинных частях хребтов, где развита сеть каровых ледников, сформированы склоны нивально-экзарационного генезиса (Рис.5, Б). Процесс нивации обусловливает формирование многочисленных каров, нивальных ниш и цирков. У подножия гор, на слабонаклонных площадках и склонах террас из-за активных процессов плоскостного смыва и солифлюкции протягиваются делювиально- солифлюкционные склоны, занимающие значительные площади. На склонах останцов и моренных гряд, сложенных алевритами наблюдаются оползни (Рис.5, В). 13

Неоднократное оледенение территории, а также наличие современного ледникового покрова обусловило широкое распространение форм ледникового генезиса. По тектонически ослабленным зонам под воздействием ледников сформировалась сеть трогов, ныне частично заполненных молодыми осадками (долина Грендален, Гренфьорддален, Холлендердален и др.) (Семевский, Шкатов, 1965). К древним трогам можно отнести наиболее крупные долины – Рейндален, Семмельдален, Васдален, Берцеллиусдален, Грендален. В значительной степени они преобразованы эрозионными и криогенными процессами. К более молодым троговым образованиям можно отнести верхние части речных долин и долины их притоков (Рис.6,А). Рис.6 Формы ледникового генезиса: А – троговая долина; Б – котловина озера Ледового; В – холмисто-западинный моренный рельеф у фронта ледников Западный и Восточный Грен; Г – морена напора (гляциодислокация) – фото автора (2017 г.); Повсеместно распространены такие экзарационные формы, как кары, ригели и полированные скалы с ледниковой штриховкой, котловины озер (Рис.6 Б). К аккумулятивным ледниковым формам относятся моренные гряды (Рис.6 В) и гляциодислокации (Кокин и др., 2017) (Рис.6 Г), формирующие холмисто-западинный рельеф у фронтов современных ледников. 14

Водно-ледниковые образования представлены на Шпицбергене камами и обширными зандровыми полями. Так, камы и молодые озы описаны у фронтовой части ледника Восточный Гренфьорд (Шарин, Окунев., 2012). Исследуемый район характеризуется развитой речной сетью. Морфология долин крупных рек в верхнем течении и их притоков характеризуется глубоким эрозионным врезом и отсутствием поймы. Аккумулятивные образования развиты ниже по течению (Рис.7, Г). Рис.7 Формы морского и речного генезиса: А – морские террасы; Б – абразионный уступ (клиф); В – полоса осушки; Г – долина р. Вас; (фото автора, А.С. Окунева) Так, в долине реки Рейн, речные отложения слагают несколько уровней, представленных низкой и высокой поймами, первой и второй аккумулятивными надпойменными террасами. Долина характеризуется ассиметричным поперечным профилем, комплекс террас ярко выражен на правом берегу реки (Рис.8). 15

Рис. 8 Геоморфологический поперечный профиль долины р. Рейн, речные террасы (фото А.С.Окунев, профиль – автор работы, на основе результатов полевых работ) В устьевой зоне крупных рек (Берцеллиус, Рейн, Семмель, Грен) формируются крупные дельтовые конуса и полосы осушки (Рис.7,В). Вследствие повсеместного распространения многолетнемерзлых пород широко распространены криогенные формы рельефа, представленные на склонах полосчатыми грунтами и солифлюкционными образованиями (наплавы, террасы). В долинах рек развит полигональный рельеф, встречаются формы мерзлотного пучения, достигающие значительных размеров (в долине Грендален до- 12 м). Мерзлотная сортировка грунтов также проявлена на субгоризонтальных поверхностях (Рис.9). Рис.9 Криогенные формы рельефа: А – морозная сортировка грунтов; Б – морозобойные трещины; В – пинго (булгуннях); Г – термокарстовое озеро; Д – морозное пучение; Е – карообразная форма – результат таяния ядра пинго; 16

Термокарстовые формы в районе исследования встречаются редко и представлены небольшими озерами, воронками. Их образование чаще всего связано с вытаиванием ледяного ядра гидролакколитов или конечно-моренных образований. Широко развита система термокарстовых озер на западе Земли Норденшельда (Рис.9). К формам морского генезиса можно отнести серию абразионных, аккумулятивноабразионных (цокольных) и останцов аккумулятивных террас (Рис.7, А). Нами были выделены следующие уровни: 8-10м, 15-18м, 23-25м, 33-35м, 40-50м, 50-55м. В районах распространения палеогеновых пород вследствие перекрытия плащом склоновых образований верхние (выше 50 м) морские уровни имеют форму пологих склонов, зачастую, без ярко-выраженной площадки. Современные берега заливов характеризуются различной морфологией. Чаще всего встречаются абразионные и аккумулятивноабразионные типы (Рис.7 Б). В 2012 году сотрудниками ПМГРЭ была составлена подробная геоморфологическая карта северо-западной части Земли Норденшельда, на которой выделены типы рельефа не только на суше, но и произведено картирование дна прилегающих фьордов (Шарин, Окунев, 2012). 1.5 Климатические характеристики Климат архипелага Шпицберген характеризуется как арктический. Значительное влияние Западно-Шпицбергенского течения обуславливает относительно мягкие условия, характерные для данного региона. Среднегодовая температура воздуха на Шпицбергене составляет около -5 ° C на уровне моря, понижаясь до -15 ° C в высоких горах (Ingólfsson, 2013). Изотерма -10 ° C находится около 700 м над уровнем моря (Humlum, 2003). На широте Баренцбурга с 19 апреля по 24 августа наблюдается полярный день, с 28 октября по 15 февраля – полярная ночь. По данным наблюдений гидрометеообсерватории «Баренцбург» (Западная часть Земли Норденшельда) среднегодовая температура воздуха -5.8°С. Средняя температура самого теплого месяца (июль) +8.0°С (максимум температуры (1999 г.) +20.3°С). Наиболее холодный месяц – февраль, когда среднемесячная температура составляет 18.0°С (минимум температуры (март, 1986г.) -39.8°С. (Семенов и др., 2002) 17

Среднегодовая температура воздуха в аэропорту Лонгйира составляет -4,6 ° C (1981-2010; Førland et al. 2011). При этом, по данным с начала ХХ века, средние температуры лета (около 5°С) не претерпели значительных колебаний. Средние температуры зимы изменяются от -20 °С до - 10°С (Рис.10). Рис.10 Изменение среднегодового количества осадков и температуры воздуха (среднее значение зимних, летних и среднегодовых температур) с 1911 по 2002 гг. (Humlum, 2003) Более 70% от годового количества осадков в Арктике составляет твердые атмосферные осадки или снег. Снежный покров на склонах гор Шпицбергена характеризуется значительной пространственной неоднородностью и изменчивостью. Неоднородность высоты, плотности и строения снежного покрова образуется с самого начала выпадения снега на поверхность склонов, увеличиваясь за счет процессов перекристаллизации, уплотнения и течения снега и формирования новых слоев снежного покрова. Значительное влияние на количество осадков оказывает орография. Наибольшее количество осадков приходится на западную часть района исследований. В среднем за год в Баренцбурге выпадает 563 мм осадков, наибольшее их количество приходится на декабрь и январь. 18

Годовое количество осадков в Лонгйире, расположенной в одном из самых сухих мест на архипелаге (Christiansen, 2005), составляет около 180 мм/год. На восточном побережье Шпицбергена также приближается к 400-600 мм/год. (Ingólfsson, 2011). Пограничная зона между холодным арктическим воздухом от Полярного бассейна и мягким морским воздухом от океанов на юге происходит вокруг Шпицбергена. Метеорологически эта пограничная зона порой очень активна, и циклоны создают нестабильную, часто штормовую погоду. Зимой могут быть очень ветреные периоды, а летом в прибрежных районах распространены туманы. Апрель-май часто бывают спокойными и солнечными. Преобладающее направление зимних ветров в Баренцбурге юго-восточное (Семенов и др., 2002). Летом повторяемость СЗ, С и Ю ветров приблизительно одинаковая. В течение всего года наблюдается высокая относительная влажность, среднее значение которой – 78%. Летом часто возникают туманы. 1.6 Гидрография Малая площадь оледенения обуславливает наличие развитой речной сети на Земле Нордншельда. Здесь протекают крупнейшие реки архипелага Шпицберген: Рейн, Грен, Берцеллиус, Адвент, Колес и другие. Талые воды снежного покрова являются основным источником питания рек. Объем весеннего половодья стока рек составляет до 50 % от годового объема речного стока. Морфологический облик рек определяется большим количеством русел и нестабильностью их положения во времени. 1.7 Особенности оледенения Современное оледенение Земли Норденшельда характеризуется как горнодолинное. Ледники занимают незначительную площадь территории, крупнейшие из них Западный и Восточный Гренфьордбреен, Фритьоф, Альдегонды, Тавле, системы Грувфонна и Хелленфонна. Все ледники на Земле Норденшельда располагаются в высотном диапазоне 0–1196 м и имеют и имеют площадь от 0,079 до 50,408 км2 (средний размер 2,515 км2) (Рис.11). Большинство ледников оканчиваются на суше, имеют площадь более 0,5 км2 и длину от 2 до 11,5 км, относятся к ледникам долинного типа. Самый крупный ледник Фритьоф длиной около 13 км оканчивается в море и относится к ледникам пульсирующего типа (Лавреньтьев, 2019). Считается, что ледники Альдегонды 19

и Гренфьорд также совершали резкие подвижки в голоцене (малый ледниковый период) (Кокин, 2010, 2017). Рис.11 Схема современного оледенения Земли Норденшельда (Geoscience Atlas of Svalbard, 2015) 1.8 Растительность Земля Норденшельда, согласно разделению на биогеографические зоны, принятой норвежским полярным институтом, находится в северной арктической тундре (западное побережье), средне-арктической тундре (побережья Гренфьорда на севере – до Калбухты на юге), зоне внутренних фьордов (восточная часть района) (https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet). Растительный покров на архипелаге крайне неравномерен, что объясняется сильной расчлененностью рельефа, и спецификой климатических условий. Растительность зонально сменяется с запада на восток. Зональная смена растительных сообществ усложняется современным оледенением Шпицбергена. По классификации A.Elvebakk и I.Moller (1985) исследуемый регион в основном лежит в зоне тундровой растительности внутренних фьордов. Растительный покров в долинах и понижениях сомкнутый, на склонах нарушен действием солифлюкции. На 20

осыпных склонах встречаются редкие камнеломки. Повсеместно развиты мхи и лишайники. В зоне тундровой растительности внутренних фьордов встречается более 75% всего состава сосудистых растений Шпицбергена (Королева и др. 2008). В условиях Шпицбергена большое значение при анализе растительного покрова приобретает оценка его распределения по градиентам абиотической среды – влажности, богатству субстрата, щебнистости, мощности снегонакопления и т.п., а также динамичность поверхностей исключительную растительного и сукцессионную покрова Земли их относительная подвижность Норденшельда молодость, растительных был проведен что определяет сообществ. Л.Р. Анализ Серебрянным (Серебрянный, 1993). Близкие к климаксу состояния растительных сообществ на Земле Норденшельда формируются дриадовыми (Dryas octopetala), кассиопеевыми (Cassiope tetragona) и ивковыми (Salix polaris) тундрами. Они распространены на достаточно дренированных и имеющих слой мелкозема поверхностях, возраст которых обычно менее 1,0 – 1,5 тыс. лет. Именно к этим сообществам, характеризующимся прежде всего сухим торфонакоплением применяется термин «североатлантическая вересковая формация» (Бёкер). Сравнительно большие пространства на Земле Норденшельда заняты субклимаксными устойчивыми сообществами с доминированием камнеломок (Saxifraga oppositifolia), ожики (Luzula confusa) и лишайников (Cetraria spp.,Cladonia spp., Cladina spp.), демонстрирующими хинофобный субклимакс, а также хинофильными сообществами с преобладанием лисохвоста (Alopecurus alpina), пушицы (Eriophorum scheuchzeri), дюпонции (Dupontia fisheri) и многих видов гидрофильных мхов (Calliergon spp., Drepanocladus spp., Sphagnum spp.). В долинах Адвентдален и Колесдален встречаются фрагменты субарктической растительности – березковые (Betula sect. Nanae), голубичные (Vaccinium uliginosum) и водяниковые (Empetrum hermaphroditum), полигональные и бугристые болота с ассоциациями сфагновых мхов и морошкой (Rubus chamaemorus). На склонах и вершинах сопок распространена растительность арктических тундр и полярных пустынь, в которых участвуют высокоширотные виды злаков (Phippsia algida, Poa spp.) и разнотравья (Cochlearia officinalis, Cerastium spp., Saxifraga spp.) (Серебрянный, 1993). 21

1.9 Антропогенная преобразованность территории Земля Норденшельда – район архипелага Шпицберген, испытывающий наибольшую антропогенную нагрузку. Здесь расположены крупнейшие населенные пункты Лонгйир и Баренцбург. Ежегодно в этот район прибывает более 30 тыс. человек. Основными направлениями антропогенной деятельности являются туризм, научные исследования и добыча природных ресурсов (угля, морепродуктов). На территории изучаемого района располагаются действующие угледобывающие шахты в Лонгйире, Баренцбурге и Свеагруве. Интенсивная хозяйственная деятельность стала причиной преобразования ландшафтов региона. В окрестностях населенных пунктов значительная часть территории испытала коренную перестройку. У угледобывающих шахт были созданы отвалы пустой породы. Сеть дорог и временных коммуникаций, инженерно-геологические скважины, различные постройки и сооружения в наши дни являются неотъемлемой частью облика района. Претерпели изменения растительный и животный мир. В окрестностях населенных пунктов появились растения (одуванчик и некоторые виды злаковых) и животные (мыши, крысы) - антропохоры, ранее не обитающие на данной территории. Регулируют деятельность человека на архипелаге норвежские власти. Большая часть Земли Норденшельда, а именно, южное побережье находится под охраной и признана национальным парком. 22

ГЛАВА 2. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (О. ЗАПАДНЫЙ ШПИЦБЕРГЕН) 2.1 Обзор исследований Архипелаг Шпицберген является объектом палеогеографических изысканий с начала прошлого столетия. За этот период времени были накоплены колоссальные сведения, касающиеся эволюции природной среды островов в четвертичном периоде. Высокая степень изученности данного региона обуславливается его особым политическим статусом и относительной легкой транспортной доступностью. Начало научных изысканий на архипелаге приходится на первую половину ХIX века. В этот период можно выделить экспедиции Свена Ловена (1837 г.) и французскую «La Recherch» (1840 г.), во время которых помимо широкого спектра междисциплинарных исследований проводилось описание ледников, ледниковых форм рельефа и ландшафта островов в целом. Другим важным вкладом стала работа Чарльза Ф. Мартинса 1840 года, в которой также приводилось описание ледниковых систем Шпицбергена и сравнение их с ледниками в Швейцарии и Норвегии. В дальнейшем архипелаг посетил О. Торелль (1858, 1861 гг.), работы которого сыграли существенную роль в становлении и укреплении ледниковой теории. (Ingolfsson,2013). Рассматриваемая в данной работе, западная часть Земли Норденшельда находится под пристальным вниманием исследователей с первых научных экспедиций и по настоящее время. Благоприятные климатические условия, малая площадь оледенения и высокая степень хозяйственного освоения стали определяющими факторами для накопления значительного архива данных о четвертичных отложениях и геоморфологическом строении района. В научные работы в этом регионе вовлечены исследователи из разных стран, прежде всего Норвегии и России, а также Польши, Чехии, Великобритании и др. Началом российских геологических и геоморфологических исследований в районе можно считать экспедиции 1912 г. под руководством В.А. Русанова, когда была выполнена обширная программа исследований, главным направлением которой являлось определение наиболее перспективных месторождений. В целом экспедиции имели описательный характер (Русанов В.А.,1945). Расцвет научных изысканий в области четвертичной геологии пришелся на 50 - 60е гг ХХв. 23

Примерно в это время начались планомерные отечественные геолого- геоморфологические исследования, осуществляемые с 1962 года Шпицбергенской экспедицией (в настоящее время – в составе ФГУ НПП ПМГРЭ в ранге партии). Уже в начале своей деятельности участники экспедиции выполнили исследования четвертичных образований и геоморфологии архипелага на Земле Норденшельда, и в 1965 году была опубликована геоморфологическая карта центральной части о. Западный Шпицберген (Земля Норденшельда) (Семевский, Шкатов, 1965). В 1965 г. на архипелаге также начала работать Шпицбергенская гляциологическая экспедиция института географии АН СССР, целью которой являлись планомерные исследования ледников, а также гляциогеоморфологические исследования. В этот период времени проводились подробные геолого-геоморфологические изыскания с описанием основных форм рельефа (Семевский, Шкатов, 1965, Лаврушин, 1969) и дальнейшим построением схем и геоморфологических карт. В этот же момент были созданы первые схемы оледенений позднего неоплестоцена- голоцена на основе изучения краевых моренных образований, что позволило исследователям получить новые данные о развитии ледниковых систем и выделить несколько ледниковых стадий в течение голоцена (Рис.12): этап «древних моренных гряд» (стадия хорнсунн) около 10 тыс. л.н., стадия факседален около - 10-11 тыс л.н., стадия магдалене-фьорд - около 2.5 тыс. л.н., стадия дамес-морены – около 7.8 тыс. л.н., стадия пассдален - около 5 тыс. л.н.; прямые датировки отсутствуют), грёнфьорд - 3-2.5 тыс. л.н. (Троицкий, 1971,1975,1985). Последние три стадии выделены по наименованиям местоположения соответствующих им конечно-моренных гряд, расположенных в районе исследования. Однако полученные позже радиоуглеродные датировки ставили под сомнение возраст образований, по которым они выделялись (Оледенение ..., 1975; Гляциология ..., 1985). На данный момент подтверждена только так называемая стадия трескелен (малый ледниковый период; 800-100 л.н.), следы которой хорошо выражены перед краями современных ледников. Стадия трескелен была максимальной за весь голоцен (Кокин, 2010, 2017). Вследствие значительного разрастания оледенения в этот период времени, ледниковые отложения предыдущих стадий голоцена были редуцированы или преобразованы, что обуславливает высокую степень изученности последней стадии (Svendsen 1997, Humlum, 2005, Martín-Moreno, 2016, 2017,et. al.) и ограниченность данных о развитии оледенения до малого ледникового периода. 24

Рис. 12 Схема расположения стадиальных морен в южной части Земли Норденшельда (Троицкий, 1985): 1) стадиальные морены; 2) современные конечноморенные гряды; 3)Флювиогляциальные отложения; 4)стадии оледенений; В ходе накопления знаний о четвертичных отложениях района были получены сведения о мощности ледникового покрова во время последнего ледникового максимума и ходе дегляциации. Наиболее полная летопись палеогеографических событий в верхнем плейстоцене-голоцене на архипелаге Шпицберген заключена в опорных разрезах (Ingolfsson, 2013). В западной части Земли Норденшельда расположен один из стратотипических разрезов для всего Шпицбергена – разрез в долине реки Линне (Lønne, Mangerud,1991). Детальное изучение литологии, получение радиоуглеродный дат и, главным образом, результатов ОСЛ датирования позволили сделать выводы о хронологии развития природной среды за последние 120 000 лет. Дополнительные данные для уточнения имеющихся палеореконтрукций с выявлением времени дегляциации долины Линнедален (северо-западная часть рассматриваемого района) и времени изоляции озера Линне от поступления морских вод были получены в ходе изучения донных отложений озера Линне (Svendsen, Mangerud 1987, 1997) при появлении возможности АМС датирования (Snyder et al, 1994). В последнее время вследствие развития инструментальной базы позволяющей производить глубоководное бурение, все большее внимание уделяется изучению донных 25

отложений фьордов и континентального шельфа. На основе изучения литологического состава кернов, отобранных в различных частях залива Ис-фьорд, Форвиком (Forwick et al., 2009) была разработана модель развития ледникового покрова акватории залива и его побережий. Выделение ледниково-морских осадков в кернах на западном шельфе и континентальном склоне позволяет реконструировать границы оледенения во время последнего ледникового максимума (Landvik et al., 2005). Значительное количество работ посвящено изучению изменения уровня моря в позднем неоплейстоцене – голоцене. Для выявления трансгрессивно-регрессионных этапов проводилось изучение морских террас. Среди работ для данного региона наиболее значимы работы Сакса, 1948; Яна, 1961; Семевского, 1965; Троицкого, 1975; Лаврушина, 1969; Шарина, 2014; Формана, 2004 (Forman,2004); Ландвика, 1987 (Landvik, 1987) и др. Кривые изменения уровня моря в голоцене для западного берега Земли Норденшельда были построены в результате подробного изучения морских аккумулятивно-абразионных и абразионных террас (Landvik, 1987). За время исследований накоплено большое количество датировок раковин моллюсков, реже – радиоуглеродных дат палеонтологического материала (костного) и топляков. На основе данных, полученных в ходе многолетнего изучения ископаемой голоценовой малакофауны можно судить об изменении температурных показателей в послеледниковье (Mangerud, Svendsen, 2017). Однако, широкий диапазон экологических условий обитания моллюсков не позволяет сделать точные выводы об особенностях формирования вмещающих четвертичных толщ (глубину осадконакопления, динамику среды, показатели температуры и солености). Дополнительные сведения о положении береговой линии в течение голоцена были получены в результате анализа озерных отложений (Svendsen, Mangerud 1987 и др). При этом диатомовый и фораминиферовый анализы не получили широкого использования. Наибольшей детальностью отличаются палеореконструкции, создаваемые на основе данных комплексного изучения отложений мелких приморских озер (Birks,2004, Brookset al 2004 и др). В работах зарубежных исследователей фигурируют озера западного побережья региона (Скардъерна, Вассауга и др.), а также восточной части (Тенндамен, Исъерна и др.). Основной особенностью данных объектов является относительно небольшой возраст (до 1000 лет) и детальность изучения. Для отложений этих озер получены датировки свинец, цинк, данные микропалеонтологических изысканий (совокупность диатомового, спорово-пыльцевого и хирономидного анализа). А также 26

данные по геохимии отложений. Разрешение таких палеореконструкций может достигать 50 лет при наличии достаточного количества датировок. В начале ХХI века, были выпущены обновленные карты четвертичных отложений и геоморфологического строения рассматриваемого региона масштаба 1:50000 (Шарин, Окунев 2012, 2014). При этом карты нового поколения также не отражают всех особенностей строения четвертичных отложений района. По принципу построения геологических карт, отображен генезис верхних перекрывающих толщ, зачастую имеющих небольшую мощность. Мелкий масштаб карт не позволяет отобразить все объекты, играющие важную роль в строении региона. Палеоботанические исследования Большей степенью детальности отличаются палеоботанические изыскания в районе исследования, позволяющие получить представления о специфике развития растительности прошлого. Еще в начале ХХ века Г. Андерссоном были сделаны первые находки торфяников, мощностью до 2 метров. В 1960 году А. Шродонем для района Хорнсунна и Э.М. Зеликсон в 1971 (Зеликсон, 1971) для района Семмельдален выполнены споровопыльцевые анализы и получены первые радиоуглеродные датировки, позволившие отнести изучаемые отложения к позднему голоцену. По результатам палинологических исследований донных отложений озер на севере о. Западный Шпицберген и СевероВосточной Земли Х. Хювариненом к 1970 году был получен первый датированный спорово-пыльцевой профиль для всего голоцена (Hyvarinen, 1970). Одной из первых детальных палеогеографических моделей голоцена является модель развития природной среды, составленная Л.С.Троицким, Т.Г. Суровой (Сурова и др., 1981) (Сурова и др., 1982) (Рис. 14). В ее в основе лежит первый полный палинологический профиль для всего голоцена, составленный для озерных отложений севера Шпицбергена (Hyvarinen, 1970), схема ледниковых стадий (Л.С. Троицкий, 1971,1975,1985) и обобщенные результаты спорово-пыльцевого анализа проб реликтовых торфяников (Зеликсон, 1971), отобранных в центральной части Земли Норденшельда. В 80-х годах ХХ века советскими исследователями были изучены отложения в долинах Колесдален (Сурова, 1988), Рейндален (Сурова, 1982), Линнедален (Троицкий, 1985), Семмельдален (Серебрянный, 1984) и Грендален (Серебрянный, 1993). Впервые были проведены детальные исследования речных образований на архипелаге (Серебрянный, 1993). Изменения в прошлом растительном покрове и климатических условиях были реконструированы с 27

конца позднего ледникового периода до субатлантического периода (Серебряный и др., 1984, 1993). В 1994 году норвежский исследователь Х.Биркс представила новую схему развития климата и растительности на архипелаге Шпицберген в позднеледниковье. (Birks,1994) (Рис.13), в основу которой, помимо прочего, были включены результаты палеоботанических изысканий 1991 г. в районе Линнедален (оз. Скардъерна) (Birks,1991). Изучение макроостатков озерных отложений позволило выявить наиболее благоприятный период в голоцене – около 8 тыс. л.н. Рис.13 Схема развития архипелага Шпицберген в позднеледниковье – голоцене (Birks,1994),(перевод автора) 28

Рис. 14 Модель развития природной среды Архипелага Шпицберген в послеледниковье (Сурова и др., 1981) 29

Наиболее полный обзор предшествующих палеоботанических изысканий приводит в своих работах чешский палинолог В. Янковская (Jankovská, 1994, 2017). 2.2 Реконструкции изменения природной среды Голоценовые изменения уровня моря Отступание ледникового покрова сопровождалось эвстатическим подъемом уровня моря (Fairbanks 1989). Скорость гляциоизостатического поднятия превысила этот показатель, что привело к постепенной регрессии. Уровень моря экспоненциально понижался от дегляциации к настоящему моменту (Forman et al., 2004). Реконструкции относительных изменений уровня моря на архипелаге построены преимущественно по результатам изучения систем морских террас и данным радиоуглеродного датирования образцов органики, изъятой из морских отложений (Salvigsen 1984; Forman 1990 и др.). Построение общей модели изменения уровня моря для острова Западный Шпицберген осложнено дискретностью имеющихся палеогеографических записей. Отображение в виде одной кривой невозможно, вследствие влияния блоковой тектоники, сложного геологического строения территории и различной скорости гляциоизостатического поднятия в различных районах Шпицбергена. По данным изучения морских отложений и морских террас были построены кривые изменения уровня моря, сведенные в общую модель, отображающую перекос поднятия территории (Рис.15). Рис.15 Модель величины гляциоизостатического поднятия с 10 тыс. л.н. для архипелага Шпицберген (Bondevik, 1993) 30

Выявление изменений уровня моря для Земли Норденшельда осложнено. На исследуемый район приходится одна кривая изменения, построенная для юго-западной части (Рис.16 Фигура 5). Рис.16 Кривые изменения уровня моря в голоцене, построенные для окрестностей Земли Норденшельда (1 – Daudmann sodden (Forman, 1990); 2 – Erdmann – Boheman-flya (Salvigsen et.al., 1990); 3 – Blomesletta (Pewe, 1982); 4 – Inner Isfjord (Salvigsen, 1984); 5 – Ytterdalen (Landvik, 1987)). Относительные послеледниковые пределы колебаний уровня в регионе можно получить по данным изучения близлежащих палеогеографических записей. При этом районы, для которых построены кривые, имеют иное геологическое строение и отделены от района исследований разломами, по которым проходят фьорды и долины. Вероятнее всего территория центрального третичного бассейна, на которую приходится большая часть территории Земли Норденшельда, имеет иную скорость поднятия, а, следовательно, изменения уровня моря. 31

Относительный уровень моря во время начала дегляциации у устьевой части Исфьорда достигал 48 м, возрастая к областям внутренних ответвлений. При этом на северозападном побережье фьода нет данных о поднятии уровня выше отметки 50 м, в том время как в кутовой части полученные датировки свидетельствуют о поднятии около 90 м. На юго-западном побережье Земли Норденшельда относительный уровень моря в ходе дегляциации находился на отметке 65 м, короткий период стагнации на уровне 50 м происходил около 10 000 л.н (Landvik, 1987). До 10,6 – 10 тыс. л.н продолжалось быстрое изостатическое поднятие региона. (Mangerud et al., 1990). Изоляция озера Линне (северо-запад Земли Норденшельда) от морских вод приходится на 9,6 тыс. л.н. (Snyder,. 1999). Высокий темп регрессии в период с 10 тыс. л.н. до около 8 тыс. л.н был характерен для всего рассматриваемого региона. Далее происходило замедление темпов поднятия. Вероятно, в период с 8 до 4 тыс. л. н. имела место небольшая трансгрессия (до 10 м в точке 5), данные о которой получены в различных районах. При этом, на северо-западном побережье устьевой части Ис-фьорда в период с 8 до 7 тыс. л.н. уровень моря был ниже современного. По мнению ряда исследователей, наличие абразионных террас вдоль побережья Гренфьорда и южного побережья Исфьорда, ныне расположенных на глубинах до –10 м свидетельствует о снижении уровня воды ниже современного в позднем голоцене 4 – 1 тыс. л. н. (Шарин и др., 2014). В малом ледниковом периоде (800–100 л. н.) относительный уровень моря в западной части Земли Норденшельда был близок современному (Шарин и др., 2014). Период дегляциации Климатические изменения окружающих пространств характеризовался нестабильными климатическими условиями. С 11.2 до 9 тыс. крайне л.н климат был относительно благоприятным, вероятно, уровень солнечной радиации превышал современный. Температура воздуха в этот период (11 тыс. л.н.) была выше на 2 - 2,5°С (Mangerud, Svendsen, 2017) Постепенно продолжалось общее потепление климата. 10 – 9.2 тыс. л.н. температура воздуха в регионе превышала современную на 6°С (Mangerud, Svendsen, 2017). Возрастало влияние теплых вод Атлантики на западное побережье Шпицбергена (Jessen et. al., 2010). 32

В период с 9,8 до 8,2 тыс. л.н. регистрируется вероятное поступление холодных вод с севера, с чем связано небольшое похолодание (Mangerud, Svendsen, 2017). Оптимум голоцена в районе исследования наступил в период с 9 до 7,5 тыс. л.н. с сохранением относительно благоприятных условий среды до 5 тыс. л.н.. Площадь оледенения на всем архипелаге в этот период была значительно меньше, ем в наши дни, что, вероятно объясняется более высокими летними температурами (Svendsen and Mangerud 1997). Средние температуры воздуха в этот период достигали значений от 0 до -3 ° C на уровне моря в центральной – юго-западной частях архипелага (Humlum 2005). Значительное похолодание около 5 тыс. л.н стало причиной наступания ледников. С 4 до 2,5 тыс. л.н происходило наступание ледников в различных частях Земли Норденшельда, от Линнебреена до ледников внутренних ответвлений Ис-фьорда (Svendsen and Mangerud 1997). Уменьшение разнообразия в сообществах наземной фауны, вымирание термофильных моллюсков из морской среды и увеличение скорости осаждения в ледниковых водосборах (Lovlie et al., 1991) дополнительно также являются свидетельствами похолодания в середине голоцена (Birks 1991; Salvigsen et al. 1992; Svendsen и Mangerud 1997). Изменения растительности Растительный покров чутко реагирует на малейшие изменения климата, являясь показателем динамики ландшафтов. Количество объектов, пригодных для палеоботанических изысканий ограничено. Отложения отличаются относительно низкой концентрацией микрофоссилий. Наиболее полную информацию можно получить при ботаническом анализе торфа в совокупности со спорово-пыльцевым анализом. Торфяники встречаются редко, обладают незначительной мощностью, сложны в изучении вследствие нахождения в мерзлом состоянии. Обогащены органическим материалом также речные отложения. Для аллювиальных записей (пойменных) зачастую характерна дискретность получаемых данных, вследствие перерывов в осадконакоплении. Озерные отложения зачастую бедны, содержат в себе малое количество микрофоссилий. Для анализа донных колонок относительно неглубоких водоемов используются анализы растительных остатков и генетические исследования содержащегося органического материала (Alsos et. al. 2015 ). Мозаичная структура растительного покрова архипелага затрудняет создание региональных реконструкций. Тем не менее, были построены схемы изменения 33

растительности на архипелаге Шпицберген (Сурова и др., 1981, Серебрянный 1993, Дорожкина, 2007), опирающиеся на периодизацию голоцена Блитта- Сернандера. При этом малое количество объектов обусловило построение схем на определенный промежуток времени, опирающихся на результаты изучения одного объекта. Получение новых палеоботанических данных подтвердило сложность создания общих реконструкций, вследствие значительного влияния локальных факторов на изменение растительности. Имеющиеся на данный момент сведения об эволюции растительного покрова на Земле Норденшельда по данным изучения речных отложений и торфяников (Рис.17) представлены в сводной таблице (Рис.18). Рис. 17 Палеоботаничекие данные для Земли Норденшельда (палинологические исследования торфяников, речных и озерных отложений) – схема составлена автором на основе опубликованных данных с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 34

35 Рис. 18 Изменение растительности на Земле Норденшельда по данным изучения речных отложений и торфяников (составлено автором)

Таким образом, при оценке результатов предшествующих данному исследованию работ сложно не заметить их общую направленность на получение региональных характеристик оледенения, уровня моря, палеотемператур. Полученные реконструкции природной среды на данный момент не отличаются детальностью, обеспечивая разрешение до 2000 лет. Реконструкции с большим разрешением выполнены только для отложений мелких озер в регионе и охватывают период до 1000 лет. Изучение толщ морского генезиса зачастую ограничивается получением радиоуглеродных и, реже, ОСЛдат и данных малакофаунистического анализа. Аналитические исследования биогенных образований (торфяников) обычно ограничены палеоботаническими анализами и получением радиоуглеродных дат без проведения и корреляции с результатами дополнительных микропалеонтологических изысканий (диатомового, хирономидного анализов, анализа непыльцевых палиноморф и др.). Описания и результаты исследований речных образований редки (Серебряный, 1993), несмотря на перспективность их изучения. Как показали результаты последних работ применение перекрестных аналитических радиоуглеродное изысканий, датирование включающих и микропалеонтологические геохимические анализы в методы, совокупности с геоморфологическими, литостратиграфическими и гранулометрическими исследованиями обеспечивает получение наиболее детальных и полных реконструкций природной среды в голоцене. 36

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ При изучении четвертичных образований для получения наиболее достоверных данных о развитии природной среды в прошлом необходимо использовать различные методы геологии, геоморфологии и палеогеографии. Комплексное изучение четвертичных отложений позволяет получить наиболее достоверные сведения об эволюции природных систем и наиболее детально представить модель голоценового развития региона. В данной работе использованы результаты полевых работ (подробные описания рельефа, строения покрова четвертичных образований, особенностей растительности в районе исследования) и аналитических исследований проб (спорово-пыльцевой анализ, результаты радиоуглеродного датирования, анализа непыльцевых палиноморф и диатомового анализа). Основным источником дополнительной информации о голоценовых изменениях растительности и климата послужил спорово-пыльцевой анализ отложений из разрезов К18-16, К18-15, К18-23 и GD-1. Построение схем и карто-схем, включенных в работу, осуществлялось в программах CorelDraw X7 и ArcMap 10.6.1 с использованием пространственных данных Норвежского полярного института (https://www.npolar.no/en/maps/) и космических снимков Landsat 8 и Sentinel 2. 3.1 Описание полевых работ, районы исследования При проведении исследования были использованы материалы, полученные в ходе полевых работ палеографической партии Российской арктической экспедиции на архипелаге Шпицберген Арктического и Антарктического научно-исследовательского института (ФГБУ «ААНИИ»), в которых автор принимал участие. Геоморфологические и палеогеографические исследования выполнялись совместно с сотрудниками Шпицбергенской партии Полярной Морской Геологоразведочной Экспедиции (АО «ПМГРЭ») и ФГБУ «ВНИИокеангеология» в 2017 – 2019 гг. В 2017 – 2018 гг проводились геоморфологические исследования и детальное изучение покрова четвертичных образований в северной части Земли Норденшельда в районе поселка Баренцбург, в долинах Грендален, Холлендердален, Колесдален (Рис.19). В июле – августе 2019 г. проводились работы в южной части района исследования на базе геологического полевого лагеря Полярной Морской Геологоразведочной 37

Экспедиции (АО «ПМГРЭ»), в долинах Иттердален, Берцелиусдален, Васдален, Кальвдален, Семмельдален и Рейндален (Рис.19). Рис.19 Районы исследования – схема составлена автором с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) Палеогеографические исследования были направлены на сбор материала для последующего проведения реконструкций изменения окружающей среды Земли Норденшельда в конце позднего неоплейстоцена и голоцене. Они включали пешие маршруты с изучением особенностей рельефа и наземных четвертичных отложений. В ходе маршрутов регистрировались формы рельефа, их морфология и предположительный генезис, слагающий и перекрывающий материал, характер залегания толщ отложений. Естественные обнажения четвертичных отложений (разрезы) зачищались, описывались; из них отбирались образцы отложений на различные виды анализов (датирование возраста, диатомовый и палинологический анализы) (Рис.20). Описание разрезов включало выделение однородных горизонтов, фиксирование цвета, состава, характера залегания слагающего материала, контакт с перекрывающими и 38

подстилающими горизонтами, высотные отметки границ горизонтов и места отбора образцов. Рис. 20 Литологическая колонка: детальность отбора образцов – схема составлена автором на основе результатов полевых работ; В маршрутах проводилось также ботаническое описание и отбор поверхностных проб почв, грунтов и растительности для определения современного спорово-пыльцевого комплекса в районе (Рис.21). 39

Рис. 21 Площадка 1х1 м для геоботанического описания и отбора поверхностной пробы (фото автора); 3.2 Спорово-пыльцевой анализ речных и болотных отложений Спорово-пыльцевой анализ четвертичных отложений один из наиболее применяемых микропалеонтологических методов, позволяющий получить сведения об эволюции климата и растительного покрова. Основным объектом изучения являются ископаемые оболочки спор и пыльцы, устойчивые к внешним воздействиям и сохраняющиеся в ископаемом состоянии миллионы лет. На основе данных о количественном и качественном соотношении ископаемых спор и пыльцы в пробах четвертичных отложений выделяют спорово-пыльцевые спектры (комплексы), отражающие растительный покров, существовавший во время накопления изучаемого горизонта. Сохранность пыльцевых зерен, их концентрация, и количество дочетвертичных микрофоссилий и минеральных частиц в препаратах позволяет сделать предварительные выводы о динамике среды осадконакопления. Палинологические исследования проводились в научной лаборатории «Геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана» им. В.П. Кеппена, СПбГУ автором данной работы под руководством научного руководителя Савельевой Л.А.. 3.2.1 Методика проведения спорово-пыльцевого анализа; Спорово-пыльцевой анализ четвертичных отложений включает в себя: химическую обработку проб; микроскопирование полученных препаратов; статистическую обработку полученных данных и построение спорово-пыльцевых диаграмм; 40

Для извлечения пыльцы и спор из отложений плейстоцена - голоцена их подвергают специальной химической обработке. Существуют различные методики проведения подготовки проб. В ходе работы применялись сепарационный метод Гричука (Гричук, Заклинская, 1948) и фтористоводородная методика Ашарсона и Гранлунда (Berglund, Ralska-Jasiewiczowa, 1986). Для удаления пылеватых минеральных частицпроводилась дополнительная обработка ультразвуком (Cwynar, 1979). Схема пробоподготовки: 1. Предварительная подготовка образцов: дробление и просеивание с целью удаления грубообломочного материала; 2. Проверка и удаление карбонатов из пробы. Перед обработкой все образцы обязательно проверяются на карбонатность путем добавления по капле 10-% раствора соляной кислоты. Если наблюдается вскипание пробы, то необходимо провести процедуру растворения карбонатов. В пробу постепенно, , добавляется необходимый объем раствора соляной кислоты. Для увеличения скорости реакции образцы с малым количеством карбонатной примеси подвергаются нагреву на водяной бане, что значительно ускоряет процесс лабораторной подготовки проб. Процесс обработки раствором соляной кислоты продолжается до полного растворения карбонатов. Полученная суспензия отмывается до нейтральной среды при помощи многократного центрифугирования осадка с водой. 3. Растворение органических веществ и выделение гуминовых кислот Осуществляется с помощью горячего 5-10% раствора щелочи, в нашем случае NaOH, который эффективен как при обработке почвенных проб, так и для удаления органического материала, попадающего в минеральные пробы и засоряющего препараты. 4. Сепарация осадка: выделение микрофоссилий При химической обработке проб нами была использована тяжелая жидкость с удельным весом 2, 29 г/см3 (ПД-2). После тщательного перемешивания каждая проба откручивалась в центрифуге около 10 минут при скорости 1500 оборотов в минуту. После завершения данной процедуры органическая фракция осторожно переливается в чистые стаканчики и заливается водой (на одну часть суспензии – 9-10 частей воды), добавляется 1-2 капли соляной кислоты. Полученный раствор с осадком отстаивается не менее 12 41

часов, затем прозрачный раствор сливается приблизительно на половину, а оставшийся осадок собирается в пробирки центрифугированием. 5. Очищение от минерального компонента Собранные в пробирки пробы обладали значительным объемом вследствие высокой концентрации минерального компонента. Это связано с особенностями минерального и гранулометрического состава проб. Для растворения силикатов была использована плавиковя кислотота. Экспресс-анализ (микроскопирование проб) показал высокое содержание минерального компонента, размерностью меньше 7 мкм. Это обусловило необходимость проведения дополнительной обработки препаратов в ультрозвуковой ванне 1979): Полученный осадок также был собран в пробирки (Cwynar, многократным центрифугированием Определение и подсчет микрофоссилий выполнены с использованием микроскопов Микромед 3 и Zeiss A40 с рабочим увеличением 400. Описанные работы проводились в Лаборатории геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана СПбГУ и в Химико-аналитической лаборатории на архипелаге Шпицберген РНЦШ. По результатам анализа были построены спорово-пыльцевые диаграммы с использованием программы www.staff.ncl.ac.uk/stephen.juggins/software/C2Home.htm). С2 (URL: Процентное содержание каждого таксона рассчитано от общей суммы пыльцы наземных растений. Для первичных расчетов использовалась программа Excel. Графическая доработка полученных диаграмм осуществлялась в программе Corel Draw X7. 3.3 Радиоуглеродное датирование В качестве временной привязки аналитических данных, полученных в ходе спорово-пыльцевого анализа, были использованы результаты радиоуглеродного датирования. Этот метод определения абсолютного возраста осадков применим для отложений с высоким содержанием органики или их органических включений, моложе 50 000 лет. В работе используются как калиброванные (кал. л.н.) так и некалиброванные ( л.н.) радиоуглеродные даты, что указывается в тексте. Предпочтение отдается 42

некалиброванным данным, вследствие использования большого количества опубликованных данных второй половины ХХ в. Радиоуглеродные датировки изученных толщ были выполнены в ЦКП «Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии» г. Москва под руководством Э.П. Зазовской и в научной лаборатории «Геоморфологических и палеогеографических исследований полярных регионов и Мирового океана» им. В.П. Кеппена, СПбГУ под руководством В.Ю. Кузнецова. Часть датировок предоставлена сотрудниками Шпицбергенской партии ПМГРЭ. 3.4 Дополнительные аналитические исследования: диатомовый анализ и анализ содержания непыльцевых палиноморф В ходе проведения палинологического анализа дополнительно были определены водные палиноморфы, представленные динофлагеллятами (Dinoflagellata), нитчатыми и десмидиевыми водорослями. Среди находок водорослей определен тип Зигнема (рис.18). Водоросли данного таксона чрезвычайно распространены во всех пресных водоемах Земного шара.. Наличие в образцах цист таких типов водорослей свидетельствует о пресноводных условиях формирования осадков. Диатомовый анализ четвертичных образований разреза «GD-1» выполнен научным сотрудником отдела «Географии полярных стран» ААНИИ, к.г.н., З.В. Пушиной З. 43

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1. Описание разрезов Полевые работы, проведенные в 2017 – 2019 гг. позволили получить новую информацию о строении покрова четвертичных отложений в центральной части района исследований. В результате были описаны типы образований морского и континентального генезиса на северном (от долины Колесдален до Гренфьордален) и южном (от системы долин Рейндален – Семмельдален – Кальвдален до Иттердален) побережьях Земли Норденшедьда. Подробно опробованы 29 разрезов на различные типы анализов. Для дальнейших аналитических исследований (микропалеонтологические, радиоуглеродный, геохимический анализы и т.д.) отобрано более 300 проб. Для выявления особенностей развития растительности на Земле Норденшельда были выбраны разрезы пойменных и болотных образований, потенциально содержащие максимальные концентрации микрофоссилий. Разрезы расположены в долинах Грендален, Колесдален и Семмельдален. Разрезы пойменных образований в среднем течении долины р. Колес были изучены на останцах первой надпойменной террасы на правом берегу р. Колес (координаты: 78.09492⁰ , 15.2097⁰ - К18-15; 78.09533⁰ , 15.20435⁰ - К18-16;), на высоте 22 м н.у.м. (по GPS) (Рис. 22). Рис.22 Колесдален (разрезы К18-15, К18-16 и К18-23) (Колесдален) – схема составлена автором с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 44

Методом спорово-пыльцевого анализа было изучено 10 проб из разреза К18-15 мощностью 55 см; и 12 проб из разреза К18-16, мощностью 75 см. В разрезе К18-15 вскрыты следующие отложения (описание сверху вниз) (Рис.23): 0-70 см – несортированный алевритовый материал, оборганенный с большим количеством гравия и включениями галек (преобразованный склоновыми процессами); 70 – 120 см – толща серых алевритов с тонкими прослоями – линзами хорошо разложившейся органики и пятнами ожелезнения: 105см - прослой растительный остатков, слаборазложившихся ( мощностью до 2 см) 110 см – проявление включений растительных остатков в алевритах с гравийным материалом (линзы) В подошве пачки (вкрытых образований) – мерзлые грунты, алевриты со следами ожелезнения. Рис. 23 Разрез К18 – 15, литологическая колонка (схема составлена автором на основе результатов полевых работ). Фото автора 2018 г. В точке К18-16 поверхность останца также оголена, материал – алевриты, галька разной степени окатанности, гравий (Рис.24). В расчистке вскрыты следующие отложения (сверху вниз): 0 – 20 см алевриты бежевого цвета с охристыми пятнами, мелкоплитчатой, чешуйчатой структуры; 45

Около 10 см – переход к непреобразованной структуре. 18 - 22см - слабонаклонный прослой торфа коричневого цвета, хорошо разложившегося с небольшой примесью минерального компонента, 21 - 23 см – тонкий прослой гравия в торфе (мощностью до 1.5 см); 21 – 50 см - пачка неясно переслаивающихся (близко к субгоризонтальному) торфов и алевритов с прослоями м/з песка (на 30 см), включениями растительных остатков плохо разложившихся (35-40 см); 50 – 70 см торф с линзами темно-серого алеврита, чешуйчатая структура, ниже по расчистке наблюдается увеличение минерального компонента в отложениях, на глубине 95 – 100 см переход к алевритам с линзами растительных остатков торфа. Граница многолетнемерзлых пород. Рис. 24 Разрез К18-16, литологическая колонка (схема составлена автором на основе результатов полевых работ). Фото автора 2018 . Во время отбора образцов был сделан вывод, что поверхностная проба в точках исследования не может отражать современный растительный покров, вследствие постоянного сноса материала с поверхностей. Для сравнения использовалось описание современной растительности в окрестностях мест отбора. 46

Разрез К18-23 Был изучен на левом борту долины р Колес, на останце первой надпойменной террасы, абсолютной высотой 32 м. Видимая мощность болотных отложений (торфа) достигает 1,5 м, вероятно, истинная мощность значительно больше. Поверхность террасы разбита на блоки морозобойными трещинами, заполненными галечно-гравийным серым пролювиальным материалом. Склоны останцов сглажены оползневыми и солифлюкционными процессами, местами наблюдаются сползания целых блоков грунта; В расчистке вскрыты четвертичные образования мощностью до 1 м. (Рис.25) Ниже приведено описание, сверху – вниз: 0 – 20 см – дерн – почвенно-растительный горизонт, материал субстрата – минерально-органогенные отложения (торф с примесью алеврита), большое количество включений корней растений; 20 – 30 см – плотный хорошо разложившийся торф темно-коричневого цвета, небольшое количество слаборазложившихся растительных остатков; 30 – 60 см - торф сухой, слаборазложившийся, четко можно выделить остатки осок, корней растений, встречаются линзы алевритов (35-40 см) 60 – 90 см увеличивается количество минерального компонента, растет число линз алевритов. Торф более плотный, влажный. С глубины 90 см – мерзлые грунты. Рис. 25 Разрез К18 – 23, фото автора, 2018 г. 47

Разрез GD-1( Разрез (GD-1) приурочен к первой надпойменной террасе р. Грен на правом борту долины Грендален (Рис.26). Абсолютная высота кровли разреза около 16 м над уровнем моря. Мощность вскрытых четвертичных образований составила 3.7 м. Рис. 26 Разрез GD-1,местоположение и литологическая колонка (схема составлена автором на основе результатов полевых работ). Фото С.Р.Веркулич 2015. 48

В ходе полевых работ, проведенных в 2015 г. С.Р. Веркуличем, было выполнено литологическое описание вскрытых толщ, представленных в основном суглинистым, супесчаными галечно-гравийным материалом со значительной примесью органики, в том числе, растительных остатков (Рис.26). На спорово-пыльцевой анализ было отобрано 20 проб из каждого горизонта. Кроме того, по всей мощности четвертичных образований были отобраны пробы на радиоуглеродное датирование, на диатомовый и геохимический анализы. Подробное описание литологии было приведено в выпускной квалификационной работе автора 2018 г. 4.2 Результаты палинологических исследований 4.2.1 Спорово-пыльцевой анализ разрезов К18-15 и К18-16 По результатам спорово-пыльцевого анализа построены две диаграммы. Процентное содержание каждого таксона рассчитано от общей суммы пыльцы наземных растений. Количество дочетвертичных микрофоссилий (Prequaternary) вычислено от общей суммы четвертичной пыльцы и спор. В полученных спорово-пыльцевых спектрах присутствует пыльца как местных растений (Betula sect. Nanae, Salix, Cyperaceae, Poaceae, Caryophyllaceae, Ranunculaceae, Polemonium sp., Rumex sp. и др.), так и дальнезаносная (Pinus). В группе трав было определено всего 10 типов пыльцы для К18-15 и 11 типов для К18-16. Среди выделенных трав постоянно доминировали только 2 таксона – Cyperaceae и Poaceae. По характерным изменениям в составе спорово-пыльцевых спектров и соотношению основных доминантов на диаграмме разреза К18 – 15 выделено 5 пыльцевых зон (снизу вверх) (Рис.27). Палинозона 1 (120–102.5 см) представлена спорово-пыльцевым спектрами трех образцов (120 см, 110 см, 105 см). На фоне господства пыльцы трав (78 – 87%), содержание пыльцы Betula sect. Nanae составляет около 7 -8%, пыльцы Salix – 7 -12%. В группе трав доминирует пыльца Poaceae – 60 – 77%. Также встречается пыльца Cyperaceae (2-7%), Caryophyllaceae (4%), Brassicaceae, Rumex и др. Споры представлены в незначительном количестве такими таксонами как Huperzia sp., Sphagnum, Polypodiaceae. Палинозона 2 (102.5 -92.5 см) представлена спектрами двух образцов (100 см, 95 см). Значительно увеличивается роль пыльцы трав (до 90 - 97%). При сохранении превосходства Poaceae 59 – 76%, содержание пыльцы Cyperaceae достигает 35%. 49

Зафиксировано снижение концентрации пыльцы древесных. Полностью исчезает пыльца Betula sect. Nanae, количество пыльцы Salix сокращается до 2-10%. На глубине 100 см отмечено наибольшее содержание ископаемых четвертичных микрофоссилий для данного разреза. Палинозона 3 представлена спорово-пыльцевым спектром одного образца, отобранного на глубине 90 см. Насыщенность препаратов пыльцой низкая (53 пыльцевых зерна). Значительно содержание дочетвертичных микрофоссилий. В спорово-пыльцевом спектре господствуют пыльца трав (77%), среди которой доминируют Poaceae (47%) и Cyperaceae (23%). Количество пыльцы Salix составляет 23%. Палинозона 4 представлена спорово-пыльцевыми спектрами 2 образцов, отобранных на глубинах 80 и 85 см, где также доминирует пыльца трав (92-93%). Содержание четвертичных микрофоссилий значительно выше, чем в предыдущей зоне. Преобладает пыльца Poaceae (57-58%), Cyperaceae (32-34%). Содержание пыльцы древесных таксонов незначительно - Betula sect. Nanae 2-3%, Salix 4-6%. Палинозона 5 также представлена спорово-пыльцевыми спектрами двух образцов (75 см, 65 см). Снижается общее количество пыльцы трав до 88-89%. По-прежнему доминирует пыльца Poaceae (67 - 70%), значительна роль Cyperaceae (15-18 %). Содержание пыльцы древесных таксонов также незначительно - Betula sect. Nanae 4 – 6 %, Salix 4-6%. Для проб из разреза К18-16 характерна большая (по сравнению с К18-15) концентрация микрофоссилий (до 2700), их сохранность значительно лучше, количество дочетвертичных микрофоссилий сравнительно невелико. При этом, встречаются пробы с единичными зернами. На спорово-пыльцевой диаграмме разреза К18-16 было выделено 6 палинозон (снизу вверх) (Рис. 28): Палинозона 1 представлена спорово-пыльцевыми спектрами трех образцов, отобранных на глубинах 95, 80 и 75 см, и характеризуется небольшим содержанием четвертичных микрофоссилий (или практически полним их отсутствием), абсолютным преобладанием пыльцы трав, среди которых доминирует Poaceae (65-75%), среди древесных – значительна роль Betula sect. Nanae (6 -16%). Палинозона 2 выделена по спорово-пыльцевому спектру одного образца (70 см). На фоне общего доминирования пыльцы трав, представленных в основном Poaceae (52%) и 50

Cyperaceae (11%), значительную роль играет пыльца древесных и кустарничковых (33%), представленных Betula sect. Nanae (23 %) и Salix (10%). Особенностью палинозоны 3 (около 5000-6000 л.н.) является высокая степень насыщенности препаратов микрофоссилиями (от 800 до 2700 зерен) с низким содержанием дочетвертичных спор и пыльцы,. На фоне господства пыльцы Cyperaceae (50 - 74%) и значительной роли пыльцы Salix (до 27%) отмечаются некоторые различия в составе спорово-пыльцевых спектров, позволивших выделить три подзоны: 3а - (65 см)выявлено максимальное содержание пыльцы Salix (27%) и присутствием пыльца Betula sect. Nanae (2%); подзона 3b характеризуется максимальной концентрацией микрофоссилий и представлена спектрами двух образцов (60 и 55 см), в которых снижается количество пыльцы Salix до 10%, и почти полностью отсутствует пыльца Betula sect. Nanae (единичные находки). В подзоне 3с (50см) зафиксировано общее снижение концентрации микрофоссилий. При этом, количество пыльцы древесных и кустарничковых выше: Betula sect. Nanae достигает 4%, а Salix – 14%. Палинозона 4 выделена по спорово-пыльцевому спектру одного образца, отобранного на глубине 40 см, для которого характерно абсолютное преобладание пыльцы трав (96%), среди которой доминирует Poaceae (66%), присутствует значительное количество пыльцы Cyperaceae (27%). Роль древесных таксонов невелика, присутствуют Salix (2%) и Betula sect. Nanae (2%). Палинозона 5 (около 4000 л.н.) представлена спорово-пыльцевыми спектрами двух образцов (25 и 35 см). Насыщенность препаратов микрофоссилиями низкая. В споровопыльцевых спектрах доминирует пыльца трав (72-80%), при этом содержание пыльцы Poaceae колеблется от 25% до 68%, а Cyperaceae сокращается вверх по разрезу от 33% до 2%. При этом значительна роль пыльцы Betula sect. Nanae (17 – 21%), присутствует пыльца Brassicaceae, Polemonium sp., Polygonaceae, Caryophyllaceae. Палинозона 6 (около 3000 л.н) выделена по спорово-пыльцевому спектру одного образца (20 см), для которого характерна высокая насыщенность четвертичными спорами и пыльцой, с абсолютным преобладанием пыльцы Cyperaceae (59%), значительным содержанием пыльцы Poaceae (39%). Содержание пыльцы древесных и кустарничковых не значительно и не превышает 1%. 51

Рис.27 Спорово-пыльцевая диаграмма разреза К18-15– составлена автором в программе С2 (URL: www.staff.ncl.ac.uk/stephen.juggins/software/C2Home.htm) и Corel Draw X7 52

Рис.28 Спорово-пыльцевая диаграмма разреза К18-16 – составлена автором в программе С2 (URL: www.staff.ncl.ac.uk/stephen.juggins/software/C2Home.htm) и Corel Draw X7 53

4.2.2 Спорово-пыльцевой анализ разреза К18-23 Насыщенность изученных препаратов микрофоссилиями относительно высокая, количество подсчитанных пыльцевых зерен колеблется от 50 до 1000. Преобладает пыльца трав, представленная в основном Cyperaceae, Poaceae, Caryophyllaceae, Ranunculaceae, Polemonium sp., Polygonaceae и др. Среди древесных и кустарничковых выделяется Betula sect. Nanae и Salix Присутствует дальнезаносная пыльца (Pinus). В подавляющем большинстве проб содержатся аргиллитовые частицы, дочетвертичные микрофоссилии плохой сохранности. По результатам анализа также была построена диаграмма (Рис. 29). По характерным изменениям в составе спорово-пыльцевых спектров и соотношению основных доминантов на диаграмме выделено 5 палинозон (снизу вверх). Палинозона 1 выделена по спорово-пыльцевым спектрам двух образцов (90 см; 85 см), характеризуется абсолютным преобладанием пыльцы Cyperaceae (42 – 75 %), значительным содержанием пыльцы Poaceae (38 – 18 %). Среди травянистых также встречаются пыльцевые зерна Brassicaceae, Polemonium sp., Caryophyllaceae. Древесные представлены карликовой березкой - Betula sect. Nanae (до 8 %). Дальнезаносная пыльца (Pinus) встречается в виде единичных зерен в каждом образце; Палинозона 2 также представлена спорово-пыльцевыми спектрами двух образцов (80 см; 75 см). Количество пыльцы древесных и кустарничковых увеличивается до 19%, появляется пыльца Salix (9 – 16 %), количество пыльцы карликовой березки падает до 2%. Доминирует пыльца Cyperaceae и Poaceae, возрастает видовое разнообразие, среди травянистых встречаются таксоны, представленные в палинозоне 1, а также пыльца Asteraceae, Polygonaceae, Saxifragaceae. Спорово-пыльцевой спектр образца, отобранного на глубине 70 см (палинозона 3а), отличается максимальной суммой четвертичных пыльцы и спор в изучаемой толще. Доминирует пыльца злаковых Poaceae (76%), значительную роль играют осоковые Cyperaceae (20%). В палинозоне 3b, отображающей пыльцевые спектры образцов 65 см, 60 см и 55 см также преобладает пыльца злаковых (около 60%) и осоковых (13 – 34 %). Среди древесных и кустарничковых выделяется Salix, количество микрофоссилий Betula sect. Nanae незначительно (единичные зерна в нижней части). Палинозона 4 а отображает пыльцевые спектры трех образцов (50 см, 45 см и 40 см) и характеризуется возрастанием доли пыльцы Betula sect. Nanae (до 6 %). Доминирует 54

также пыльца Cyperaceae (35 – 62%) и Poaceae (29 - 55%). Преобладание Cyperaceae (25 48%) и Poaceae (сохраняется и в зоне 4b (3 образца –35см ,30см ,25см), при увеличении роли злаковых (48 –52%).Возрастает доля пыльцы Salix (до 18%). Палинозона 4 с отличается общим ростом количества микрофосиилий. Доля Salix продолжает возрастать (до 23 %). Пыльца злаковых становится доминирующей в спорово-пыльцевых спектрах (до 60 %), Cyperaceae сокращается до 20%. Для палинозоны характерно максимальное количество ископаемых остатков десмидиевых и нитчатых (Zygnema type) водорослей. Палинозона 5 отражает субрецентный спорово-пыльцевой спектр (поверхностная проба). Характеризуется абсолютным преобладанием пыльцы Salix (83%). Среди трав также выделяются Рolygonaceae, Brassicaceae. 4.2.3 Спорово-пыльцевой анализ разреза GD-1 Подробное описание результатов спорово-пыльцевого анализа приведено в в бакалаврской ВКР автора. Насыщенность препаратов микрофоссилиями низкая. По результатам спорово-пыльцевого анализа также построена диаграмма. Схема и интерпретации приведены ниже в Рис.30. 55

Рис.29 Спорово-пыльцевая диаграмма разреза К18-23 – составлена автором в программе С2 (URL:www.staff.ncl.ac.uk/stephen.juggins/software/C2Home.htm) и Corel Draw X7 . 56

Рис.30 Спорово-пыльцевая диаграмма разреза GD-1 – составлено Савельевой Л.А., дополнена автором; 57

ГЛАВА 5 РЕКОНСТРУКЦИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ГОЛОЦЕНОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА 5.1 Реконструкция растительности и климата в долине р.Колес Реконструкция растительности в среднем течении реки Колес была проведена по результатам спорово-пыльцевого анализа проб из разрезов К18-16 и К18-15. Разрезы К18-15 и К18-16 расположены на одном гипсометрическом уровне, поверхностей, имеющие, предположительно, единый генезис. Радиоуглеродные датировки в данный момент получены только для проб разреза К18-16. Ожидается получение результатов датирования для проб из разреза К18-15. На основе имеющихся данных было принято решение для построения реконструкций рассматривать полученные записи как взаимодополняющие, объединяя их по высотному положению и общности результатов спорово-пыльцевого анализа. По полученным данным, для среднего течения р. Колес можно выделить следующие особенности эволюции растительности, отображенные в последовательности сменяющих друг друга этапов: 1 этап - формирование отложений в нижней части разреза (120 – 90 см) – отражает развитие кустарничково-травяных тундр. Участие кустарничковых ив и берез значительно, среди трав лидируют злаковые и осоковые. Преобладание ивки полярной среди древесных и кустарничковых свидетельствует о значительной снежности (накопление достаточного снежного покрова в холодный сезон). Вероятно, период формирования толщи характеризовался относительно теплыми и влажными условиями, с формированием устойчивого снежного покрова. Низкая концентрация четвертичных микрофоссилий в отложениях, соответствующих этапу 2 (90 – 75 см), может свидетельствовать о неблагоприятных климатических условиях. При этом в препаратах по-прежнему преобладают злаковые. Увеличение концентраций пыльцы поляной ивки и уменьшение березы также отражают похолодание. Вероятнее всего, в этот период сформировались ивово-травяные сообщества в относительно прохладном и более влажном климате. На следующем этапе (75 – 70 см) при общем сохранении в растительности основных преобладающих таксонов (злаковые), условия осадконакопления были значительно благоприятнее, о чем говорит рост концентрации четвертичных 58

микрофоссилий и увеличение роли пыльцы карликовой березки. Зафиксировано увеличение содержания растительных остатков в отложениях. Господствовала кустарничково-травяная тундра. Увеличение концентрации микрофоссилий, количества растительных остатков в отложениях на этапе 4 (70 – 45см) – ~ 4500 - 5000 л.н., а также постепенная смена доминирующих таксонов свидетельствует о перестройке природной среды. На данном этапе условия для сохранения четвертичных спор и пыльцы были наиболее благоприятными, формировались относительно мощные торфяные горизонты. В растительном покрове преобладают осоковые, роль злаковых значительно меньше. Среди древесных и кустарничковых значительна роль ивки, что свидетельствует о высокой степени увлажнения. Обстановка осадконакопления на этапе 5 (~4500 – 3000 л.н.) была менее благоприятной для сохранения пыльцы и спор. Вероятно, это связано с изменением динамики среды. Тем не менее, можно сделать вывод, растительный покров на этом этапе представлял собой кустарничковую (березовую) злаково-осоковую и осоково – злаковую тундру с присутствием ивки. На этапе 6 (~ 3000 л.н.), развивалась злаково-осоковая тундра. Количество кустарничковых значительно меньше, вероятно, наличие их пыльцы является фоновым показателем. Для левобережья верхнего течения долины р. Колес был выполнен споровопыльцевой анализ проб из точки К18-23. По результатам палинологических исследований были выявлены следующие этапы развития растительности: Первый этап, формирование толщи биогенных образований на глубине до 85 см, характеризуется развитием кустарничково (березово) - разнотравной тундры и относительно благоприятными условиями среды. На следующем этапе увеличивается (80 – 75 см) значение полярной ивки в растительном покрове (травяно-ивковой тундре), что свидетельствует об увеличении количества осадков (в особенности, снега) и общем похолодании на этом этапе. Третий этап, вероятно, при сохранении избыточного увлажнения территории, ознаменовался более благоприятными условиями, о чем свидетельствует высокая концентрация четвертичных микрофоссилий в образцах. В точке исследования развивалась осоково-злаковая тундра с участием кустарничковых. 59

На четвертом этапе развитие получила кустарничково (ивовая) – травяная (злаковая) тундра, что свидетельствует об уменьшении общего увлажнения территории, небольшом похолодании и увеличении количества твердых осадков. В наши дни в точке исследования развита типичная травяно-ивковая тундра. Карликовая березка встречается редко. 5.2 Реконструкция растительности и климата в приустьевой части долины р.Грен Новые данные радиоуглеродного датирования позволили создать более точную модель развития природной среды в точке исследования: Реконструкция развития природной среды в поднем плейстоцене – раннем голоцене осложнена. Базальная часть изученных отложений содержит в себе малое число микрофосиилий. Вероятно, отложения накапливались в условиях сменяющейся динамики среды, на месте приустьевой части долины существовал залив, глубина которого изменялась в течение рассматриваемого периода. Около 14 000 л.н., вероятно, глубина залива была невелика, о чем свидетельствуют находки пыльцы, значительный привнос талых вод обусловил присутствие холодноводных диатомей (редкие створки, вероятное растворение). На этапе от ~ 5000 до ~ 6000 л.н. формировались мощная толща галечногравийного материала. Изученные отложения, вероятно, являются пролювием. Большое количество материала поступала со склонов. ~4000 – 5000 л.н.– условия относительно благоприятные, территория исследования представляет собой заболоченную верхнюю пойму приустьевой части реки Грен. Повышение уровня моря обусловило наличие перерыва в осадконакоплении и отсутствие информации о развитии региона от ~ 2000 до ~4000 л.н. Об этом свидетельствует перекрывающая пойменные образования (возрастом ~4000 л.н.) пачка гравийно-галечного материала – пляжевой фации, перекрытые пролювиально- деллювиальными отложениями. Отсутствие микрофоссилий (пыльцы, диатомей) в отложениях в верхней части разреза может быть связано с похолоданием малого ледникового периода. Изменение растительного покрова в приустьевой части долины Грендален представлено в сводной схеме (сопряженный анализ опубликованных ранее данных и результатов исследования) (Рис.31): 60

Рис.31 Изменение растительного покрова в приустьевой части долины Грендален – составлено автором на основе результатов спорово-пыльцевого анализа и опубликованных данных (Серебрянный,1993). 5.3 Особенности развития растительности на Земле Норденшельда. Изменение ареала Betula sect. Nanae Мозаичная структура растительного покрова осложняет создание палеоботанических реконструкций. На протяжении голоцена архипелаг располагался в пределах одной природно-климатической зоны. Показателями изменения природной среды является присутствие в отложениях ископаемой пыльцы или ботанических остатков растений, ныне не произрастающих в районе исследования. Ограниченным ареалом в наши дни обладает ряд термофильных видов, из которых можно выделить Betula sect Nanae, Rubus Chamaemorus, некоторые виды мхов. Макроостатки и пыльца этих растений в отложениях свидетельствуют о более благоприятных условиях среды и значительно более обширном ареале распространения термофильных видов. 61

В спорово-пыльцевых спектрах встречаются микрофоссилии только карликовой березки - Betula sect. Nanae.В современных климатических условиях это растение имеет ограниченный ареал произрастания, встречается в долинах Колесдален и Адвентдален в северо-восточной части Земли Норденшельда. Карликовая березка произрастает только на пологонаклонных поверхностях с устойчивым растительным покровом, на хорошо дренируемых участках с мощным деятельным слоем и относительно богатых гумусом почвах, не подверженным криотурбациям и солифлюкции. Тем не менее, значительная концентрация пыльцы этого вида встречается в палинологических записях, полученных из различных районов Земли Норденшельда для разных периодов времени (Рис.32). Рис.32 Таблица сравнения результатов палинологических исследований по наличию ареала Betula sect. Nanae – составлена автором на основе анализа опубликованных данных Из таблицы видно, что карликовая березка встречается в некоторых споровопыльцевых спектрах даже в начале голоцена. Концентрация пыльцы выше 5% позволяет говорить, что данный вид присутствовал в растительном покрове. 62

По результатам сопряженного анализа опубликованных данных и полученных результатов можно сделать следующий вывод: Во время климатического оптимума, около 5 – 8 тыс. л. н. карликовая березка встречалась почти во всех долинах Земли Норденшельда, о чем свидетельствуют результаты генетических исследований отложений озера Скардъерна (Alsos et. al. 2015 ) и результаты спорово-пыльцевого анализа проб из торфяника на Земле Принца Карла (Фуглехукен) (Дорожкина, 2007) – северо-западных районов, где условия среды в наши дни значительно суровее, чем на самой Земле Норденшельда (Рис.33 – 34). Рис. 33 Ареал распространения карликовой березки (без учета положения береговой линии) (А - наши дни, Б – 4500-5000 л.н., В – 8000 л.н.) – составлена автором 63

Наши дни 2000 – 3000 С14 л.н. 4000 – 6000 С14 л.н. . Рис. 34 Изменение ареала карликовой березки - Betula sect. Nanae в голоцене – схема составлена автором на основе опубликованных данных с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 64

5.4 Реконструкция особенностей голоценовых изменений растительности и климата 9 000 – 11 000 л.н. Период конечной стадии дегляциации территории Земли Норденшельда характеризовался значительно более благоприятными климатическими условиями и уровнем солнечной радиации, превышающим современный. Температура воздуха в этот период была выше современных значений на 2 - 2,5 °С - 11 тыс. л.н. и на 6°С - 10 – 9,2 тыс.л.н. (Mangerud, Svendsen, 2017). Уровень моря в раннем голоцене был значительно выше, достигал отметок 50 – 65 м и, вероятно, на востоке района исследования превышал эти значения. На Рис. 35условно за отметку уровня была принята высота 50 м н.у.м. Гипотетическая береговая линия проведена по изогипсе 50 м в соответствии с современной орографией, без учета разной скорости гляциоизостатического поднятия различных участков рассматриваемого района и изменения морфологии рельефа за этот период. Отображенная линия позволяет получить представление о положении береговой зоны при создании реконструкций. Ледниковый покров в этот период стремительно сокращался. На схемах Рис. изменения ледникового покрова не учитываются. Отображена современная ледниковая обстановка. Период характеризуется малым количеством палеоботанических данных. Около 10, 5 тыс. л.н. началось формирование торфяных толщ в среднем течении долины Рейндален. Растительность в этом районе была представлена осоково-моховыми сообществами с участками кустарничково-разнотравных тундр на дренированных участках. Вероятно, в этой части района исследования в раннем голоцене условия среды были благоприятными, влажными. Микрофосилии осоковых, злаковых и кустарничковых (в том числе, карликовой березки) встречаются также в отложениях в долине Грендален. Вероятно, по берегам этой долины произрастали схожие сообщества. 65

Рис.35 Растительность и климат Земли Норденшельда 9 – 11 тыс. л. н. – схема составлена автором на основе опубликованных данных и результатов исследования с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) В период с 9,8 до 8,2 тыс. л.н. регистрируется вероятное поступление холодных вод с севера, с чем связано небольшое похолодание (Mangerud, Svendsen, 2017). 75000 – 8 000 л.н. Ряд исследователей выделяют оптимум голоцена на архипелаге Шпицберген около 8000 – 7500 л.н.. К этому времени произошла значительная регрессия, тем не менее уровень моря все еще оставался достаточно высоким. На Рис. 36 в качестве гипотетической береговой линии выступает изогипса 25 м н.у.м.. Палеоботанические сведения также скудны. Около 7800 л.н. формирование торфяной толщи в среднем течении Рейндален прекратилось, вероятно, вследствие понижения базиса эрозии (уровня моря) и врезания водотока. В этот период начинается заболачивание в среднем течении долины Адвентдален и, вероятно, в верхнем течении Колесдален (в данный момент данные не подтверждены). В окрестностях озера Скардъерна на западном побережье Земли Норденшельда развиваются кустарничковоразнотравные сообщества. В растительном покрове среди кустарничковых преобладают ивки, что свидетельствует о стабильном снегонакоплении в холодный сезон, встречаются ныне не произрастающие термофильные виды. В центральной части Земли Норденшельда, в долинах Рейндален и Адвентдален продолжают доминировать 66

влаголюбивые осоково-моховые сообщества. Климат можно охарактеризовать как относительно теплый и умеренно влажный. Рис.36 Растительность и климат Земли Норденшельда 7,5 – 8 тыс. л. н. – схема составлена автором на основе опубликованных данных и результатов исследования с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 4000 – 6 000 л.н. До 5000 л.н. сохранялись относительно благоприятные условия среды. Значительное похолодание в это время привело к дальнейшему наступанию ледников около 4000 – 2500 л.н.. В палеоботанических записях этот период отразился как максимум развития такого термофильного вида, как карликовая березка. Высокая концентрация пыльцы этого кустарничка в отложениях на Земле Принца Карла, острова на северо-западе от изучаемого района свидетельствует о благоприятных условиях на западном побережье острова. Ранее палеоботаниками оптимум голоцена на Шпицбергене определялся около 5500 л.н.. Климатические условия на Земле Норденшельда в этот период можно охарактеризовать как благоприятные (относительно сухо и тепло). При этом продолжалось заболачивание пойм многих рек. Торфяные толщи продолжали формироваться в долинах Адвентдален и Колесдален, началось заболачивание термокарстовых воронок в Линнедален, и низких берегов р Семмель. Пойма Грендалена также подвергалась заболачиванию в этот период, но развитию 67

мощных торфяных горизонтов, вероятно, помешало значительно более интенсивный речной сток и затопление высокой поймы в относительно теплые сезоны (формирование переслаиваний алевритов и торфяных горизонтов); Подобные условия осадконакопления существовали также в среднем течение реки Колес (накопление К18-15 и базальной части К18-16); Растительный покров в этот период оставался неоднородным: разнотравнокустарничковые (березовые) сообщества развивались по бортам долин Адвентдален и Колесдален (верховья) наравне с травяно-моховыми болотами; в долине р. Семмель (среднем течении) развивались осоково-моховые болота. Кустарничково-разнотравные тундры произрастали на дренируемых участках долин Грендален Земли Норденшельда) наравне с Линнедален (запад разнотравно-злаково-моховыми сообществами заболоченной поймы. Вероятно, преобладание злаковых в западной части региона может быть связано с большим количеством осадков, выпадающих на приокеанических территориях (Рис. 37). Рис.37 Растительность и климат Земли Норденшельда ~4,5 – 6 тыс. л. н. – схема составлена автором на основе опубликованных данных и результатов исследования с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 68

2500 – 4 500 л.н. – происходило наступание ледников на фоне общего похолодания. Вероятно, в это время наблюдалась небольшая трансгрессия и резки спад уровня моря, что стало, помимо прочего, причиной прекращения процесса торфонакопления в долине Колес. Количество выпадаемых осадков увеличилось, о чем свидетельствует сокращение кустарничковых и преобладание злаков в растительном покрове всего района.(Рис.38) Рис.38 Растительность и климат Земли Норденшельда ~2,5 – 4 тыс. л. н. – схема составлена автором на основе опубликованных данных и результатов исследования с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) ~10000 – 2 000 л.н. Вероятно, растительный покров до наступления малого ледникового периода был близок к современному. Климат был относительно холодным со значительной степенью увлажнения. В это время количество осадков, в особенности, снега, возрастало. Во многих частях произрастали разнотравно-ивковые сообщества. Ареал карликовой березки значительно сократился. Термофильные виды до малого ледникового периода встречались на западе Земли Норденшельда. (Рис. 39) Наступание ледников времени малого ледникового периода стало основной причиной сужения их ареала до долин Адвентдален и Колесдален. 69

Рис.39 Растительность и климат Земли Норденшельда ~ 9 – 11 тыс. л. н. – схема составлена автором на основе опубликованных данных и результатов исследования с использованием топографической основы Норвежского Полярного Института (URL: https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet) 70

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Колебания климата на планете влекут за собой необратимые изменения ландшафтов приполярных регионов. Для наиболее полного понимания причинноследственных связей этих изменений необходимо иметь четкие представления об эволюции природной среды в прошлом. Для достижения основной цели - реконструкции изменения растительности и климата Земли Норденшельда в голоцене - были рассмотрены опубликованные данные, использованы результаты спорово-пыльцевого анализа в совокупности с данными литологических описаний, радиоуглеродного датирования, анализа непыльцевых палиноморф и диатомового анализа. В ходе исследования автором был выполнен палинологический анализ разрезов речных (GD-1, К18-15-16) и биогенных (К18-23) образований (всего 59 образцов). Данные дополнены литологическими колонками и таблицами. На основе собственных результатов и опубликованных данных была составлена схема изменения растительности и климата различных районов Земли Норденшельда в голоцене. По результатам, полученным в ходе исследования, сделаны следующие выводы:  Пойменный аллювий, насыщенный органическим материалом (растительным детритом, спорами и пыльцой, створками диатомовых водорослей) является перспективным типом отложений для микропалеонтологических исследований на архипелаге Шпицберген;  Наиболее благоприятными климатическими условиями характеризовался период около 4500 – 8000 л. н. – время интенсивного торфообразования и широкого распространения растительности субарктической тундры. Количество осадков от ~ 6000 до ~4500 тыс. л.н., вероятно, было значительно выше в западной части района исследования и с максимумом ~ 4000 л.н. , что стало причиной постепенной смены доминантов в растительных сообществах. Благоприятные климатические условия сопровождались понижением уровня моря.  Ареал распространения термофильных видов растений ранее был значительно шире современного. Карликовая березка (как показатель относительно благоприятных условий) получила широкое распространение еще в начале голоцена. В период от 71

~8000 л. н. до ~5500 л.н. большая часть Земли Норденшельда (за исключением вершин сопок и хребтов) находилась в зоне, так называемой, субарктической тундры. Современный аналог растительности этого периода встречается исключительно в долинах Адвендален и Колесдален в восточной части района. Основным фактором сокращения ареала карликовой березки, вероятно, является похолодание и наступание ледников времени малого ледникового периода. Распространению вида в наши дни, помимо климатических показателей, препятствует активизация солифлюкции.  Выявленное возрастание роли полярной ивки и уменьшение или исчезновение карликовой березки в растительном покрове около 4000 – 2500 л.н. связывается нами с с относительным похолоданием и увеличением количества осадков, что в последствии привело к деградации кустарничковых в некоторых районах Земли Норденшельда. В центральной части региона реакция растительного покрова наступает медленнее, вследствие орографической изоляции и первичного сохранения микроклимата;  Около 2000 л.н. климатические условия на Земле Норденшельда характеризовались как относительно холодные и влажные, растительный покров был схож с современным; значительное похолодание в позднем голоцене, предположительно, относимое к Малому ледниковому периоду подтверждается микропалеонтологическими данными. Таким образом, основная цель, поставленная в ходе исследования, была достигнута. Полученные данные позволили детализировать и уточнить имеющуюся информацию о палеогеографии Земли Норденшельда в позднем неоплейстоцене – голоцене и могут быть использованы при палеогеографических реконструкциях. В ходе исследования изучены новые разрезы голоценовых образований, построены схемы корреляции данных, полученных автором и опубликованных, а также карты изменения ареала карликовой березки вида-индикатора наиболее благоприятных условий среды. Полученные в ходе аналитических и полевых исследований материалы готовятся к публикации и будут использованы в подготовке кандидатской диссертации. Результаты исследований были представлены на следующих конференциях: - Первая научно-практическая и образовательная арктическая конференция на борту ледокола «Красин», (январь, 2018). -EGU-2018 European Geosciences Union General Assembly 2018 (Вена, апрель 2018) 72

- XIV Большой географический фестиваль – 2018 (Санкт-Петербург, апрель 2018); - Ежегодная международная научно-практическая конференция LXХI Герценовские чтения «География: развитие науки и образования» (Санкт-Петербург, апрель 2018); - VI-я международная конференция молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового Океана», посвященная 70-летию основания НИИГА-ВНИИОКЕАНГЕОЛОГИЯ (Санкт-Петербург, апрель 2018); - International Youth Scientific Conference on the Polar Geodesy, Glaciology, Hydrology and Geophysics - YouSC (Санкт-Петербург, май 2018); - Summer school: Modern Polar Biology : Methods and Results (Йена, Июнь 2018) - XIV Всероссийская научная конференция с международным участием «Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа», (г. Мурманск, 30 октября–2 ноября 2018 г.) - XV Большой географический фестиваль, (апрель 2019 г.) - Arctic Science Summit Week (ASSW) 2019 (Архангельск, май 2019) - V Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Динамика экосистем в голоцене» (Holocene V 2019) – 11-15 ноября 2019 г., Москва. - Svalbard Science Conference 2019 - Svalbard in a pan-Arctic perspective-5-6 ноября 2019 г., Осло 73

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гляциология Шпицбергена. М., «Наука», 1985, 200 с 2. Гричук В.П., Заклинская Е.А. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М., 1948. 223 с. 3. Дорожкина М.В. Результаты палинологического изучения голоценового торфяника района мыса Фуглехукен, о-в Земля Принца Карла, архипелаг Шпицберген // Известия РГО, 2007. Т. 139,№6. С. 30-33. 4. Зеликсон Е.М. Палинологическое исследование голоценового торфяника на Шпицбергене //Палинология голоцена, 1971. С. 199-212. 5. Клювиткина Т.С., Новичкова Е.А., Полякова Е.И., Маттиессен Й. Водные палиноморфы в осадках арктических морей Евразии и их значение для палеоокеанологических реконструкций позднего плейстоцена и голоцена (на примере морей Белого и Лаптевых) // Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики: современное состояние и история развития, 2009. С. 448-465. 6. Кокин О.В., Кириллова А.В. Реконструкция динамики ледника Грёнфьорд (Западный Шпицберген) в голоцене // Лёд и Снег, 2017. №57(2). С. 241-252. 7. Кокин О.В. Рельеф и отложения краевых зон ледников западного Шпицбергена (на примере ледников Грёнфьорд и Альдегонда). Автореф. дис….к.г.н. М.: 2010. С. 26. 8. Королева Н.Е., Константинова Н.А., Белкина О.А., Давыдов Д.А., Лихачев А.Ю., Савченко А.Н., Урбанавичене И.Н. Флора и растительность побережья залива Грен-фьорд (архипелаг Шпицберген), 2008. С. 132. 9. Лаврушин Ю.А. Четвертичные отложения Шпицбергена, 1969. С. 176 10. Оледенение Шпицбергена (Свальбарда). М., «Наука», 1975, 276 с. 11. Околодков Ю.Б. Динофлагеллаты (Dinophyceae) морей Евразийской Арктики. Автореф. дис.... д.б.н .СПб., 2000. С. 363. 12. Русанов В.А. Статьи, лекции, письма : литературное наследство выдающегося русского полярного исследователя начала XIX в. / В.А. Русанов. - М., 1945. - 425 c 13. Сакс В.Н. Четвертичная история Шпицбергена // Проблемы Арктики, №3, 1948. 14. Семевский Д.В., Шкатов Е.П. Геоморфология Земли Норденшельда (Западный Шпицберген) // Материалы по геологии Шпицбергена, изд. НИИГА, 1965. С. 232240. 74

15. Семевский Д.В. Неотектоника архипелага Шпицберген // Материалы по стратиграфии Шпицбергена, изд. НИИГА, 1967. С. 225-238. 16. Семевский Д.В. Морские террасы Ван-Мейен-фьорда и Билле-фьорда и их палеонтологическая характеристика // Материалы по геологии Шпицбергена, изд. НИИГА, 1965. С.222-231. 17. Семенов А.В.. Анциферова А.Р., Давыдов А.А. Климат Баренцбурга. Изменение основных характеристик за последние 40 лет ( По данным наблюдений зональной гидрометеообсерватории «Баренцбург» // Комплексные исследования природы Шпицбергена, Апатиты, изд. КНЦ РАН. С. 139 – 145. 18. Серебряный Л.Р., Тишков А.А., Соломина О.Н., Малясова Ю.С., Иливес Е.О. Палеоэкология Арктико-Атлантического региона в голоцене // Известия Академии Наук СССР. Серия географическая, №2, 1993. С. 39 -52. 19. Сурова Т.Г., Троицкий Л.С., Пуннинг Я.-М.К. Об истории оледенения Шпицбергена в голоцене по данным палеоботанических исследований // Материалы гляциологических исследований, 1982. № 42. С. 100-106. 20. Сурова Т.Г., Троицкий Л.С.,Скоробеева Е.И., Пуннинг Я.-М.К. Об изменении гляциоклиматических условий в Суббореальном периоде на архипелаге Шпицберген // Материалы гляциологических исследований. Хроника обсуждения, 1988. С. 108 – 112. 21. Троицкий Л.С. О голоценовых стадиях оледенения на Шпицбергене. - МГИ, 1971, вып. 18, с. 63-68. 22. Троицкий Л.С. История оледенения архипелага. - В кн.: Оледенение Шпицбергена (Свальбарда). М., «Наука», 1975, с. 226-241. 23. Троицкий Л.С., Пуннинг Я.-М.К. О раннеголоценовой стадии оледенения на Шпицбергене // Материалы гляциологических исследований, 1984. № 50. С. 203208. 24. Троицкий Л.С., Пуннинг Я.-М.К., Сурова Т.Г. Оледенение архипелага в плейстоцене и голоцене // Гляциология Шпицбергена, 1985. С. 160-175. 25. Чернова Г.М. Спорово-пыльцевой анализ отложений плейстоцена-голоцена / Учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 26. Шарин В.В.,Кокин О.В., Гусев E. A., Окунев А. С., Арсланов Х. A., Максимов Ф.Е. Новые геохронологические данные четвертичных отложений северо-западной 75

части земли Норденшельда (архипелаг Шпицберген)// Вестник Санкт- Петербургского университета, 2014. Vol. 7. С.159–168. 27. Шарин В.В., Окунев А.С., Лазарева Е.И. Геоморфологическая карта центральной части острова Западный Шпицберген (Земля Норденшельда, архипелаг Шпицберген), масштаб 1:50000, 2012. 28. Шарин В.В., Окунев А.С., Лазарева Е.И. Геоморфологическая карта центральной части острова Западный Шпицберген (Земля Норденшельда, архипелаг Шпицберген), масштаб 1:50000, 2012. 29. Alsos, I.G., Sjogren, P., Edwards, M.E., Landvik, J.Y., Gielly, L., Forwick, M., Coissac, E., E .Brown, A.G., Jakobsen, L.V., Føreid, M.K., 2015. Sedimentary ancient DNA from Lake Skartjørna, Svalbard: assessing the resilience of arctic flora to Holocene climate change. Holocene 30. Andersson T., Forman S.L., Ingólfsson Ó., Manley W.F. Late Quaternary environmental history of central Prins Karls Forland, western Svalbard // Boreas, 1999. № 28. Pp. 292 307 31. Birks H. H. Holocene vegetational history and climatic change in west Spitsbergen plant macrofossils from Skardtjorna // The Holocene, 1991. Vol. 1. Рp. 209-218. 32. Birks H. H., Paus, Aa., Svendsen, J.I., Alm, T., Mangerud,J., Landvik, J. Y. Late Weichselian environmental change in Norway, including Svalbard // Journal of Quaternary Science. 1994. Vol. 9, Pp. 133-145. 33. Bond G., Showers W., Cheseby M., Lotti R., Almasi P., de Menocal P., Priore P., Cullen H., Hajdas I., Bonani G. A pervasive millennial-scale cycle in the North Atlantic Holocene and glacial climates // Science, 1997. Vol. 294. 2130 - 2136. 34. Bond G., Kromer B., Beer J., Muscheler R., Evans M.N., Showers W., Hoffmann S., Lotti-Bond R., Hajdas I., Bonani G. Persistent solar influence on North Atlantic climate during the Holocene // Science, 2001. Vol. 278. 1257 – 1266 35. Bondevik, S., Postglasial strandforskyvning på Svalbard // Unpublished Cand.scient. thesis, University of Bergen, 1993. Pp.81 36. Christiansen HH. Thermal regime of ice-wedge cracking in Adventdalen, Svalbard.// Permafrost and Periglacial Processes 16, 2005. Рр. 87-98. 37. Cwynar L.C., Burden E., Mc.Andrews J.H. An inexpensive sieving methods for concentrating pollen and spores from fine-graned sediments//Canadian journal of Earth Sciences, 1979. Vol. 16. Pp. 1115-1120. 76

38. Feyling-Hanssen, R.W. Late-Pleistocene of Billefjorden, West Spitsbergen // Norsk Polarinst., Skriafter, 107. 1955. Pp. 186. 39. Forman S.L. Post-glacial relative sea-level history of northwestern Spitsbergen, Svalbard // Geological Society of America Bulletin. 1990. Pp. 1580 – 1590. 40. Forman S.L., Lubinski D.J., Ingolfsson O., Zeeberg J.J., Siegert M.J., Matisov G.G.. A review of postglacial emergence on Svalbard, Franz Josef Land and Novaya Zemlya, northern Eurasia. // Quaternary Science Reviews, 2004. 23. Pp. 1391 – 1434 41. Forwick, M., Vorren, T. O., Late Weichselian and Holocene sedimentary environments and ice rafting in Isfjorden, Spitsbergen // Palaeogeography, palepecology, paleoclimatology. 2009. Vol. 3., Pp. 258 - 274. 42. Geoscience Atlas of Svalbard // Norwegian Polar Institute. 2015. Рр. 292. 43. Houmark-Nielsen M., Funder S. Pleistocene stratigraphy of Kongsfjordhallet, Spitsbergen, Svalbard // Polar Research, 1999. № 18. Pp. 39 - 49. 44. Humlum O, Instanes A, Sollid JL. Permafrost in Svalbard: a review of research history, climatic background and engineering challenges // Polar Research 2003. 22, Рр 191-215. 45. Humlum O, Elberling B, Hormes A et al. Late-Holocene glacier growth in Svalbard, documented by subglacial relict vegetation and living soil microbes. // The Holocene, 2005. 15(3) Р 396–407. 46. Ingólfsson Ó., Rögnvaldsson F., Bergsten H., Hedenäs L., Lemdahl G., Lirio J.M., Sejrup H.P.,. Late Quaternary glacial and environmental history of Kongsøya, Svalbard // Polar Research, 1995№14, Pp. 123 - 139. 47. Ingólfsson Ó., Landvik J.Y. The Svalbard - Barents Sea ice-sheet - Historical, current and future perspectives // Quaternary Science Reviews, 2013.№ 64 Pp. 33 – 60. 48. Jankovská, V. Palaeoecological research on the Late-Glacial and Holocene sediments in Svalbard (Results and perspectives) // Scripta Facultatis Scientiarum Naturalium Universitatis Masarykianae Brunensis (Geography).,1994. Vol. 24. Pp. 25 - 34. 49. Jankovská, V. Pollen- and Non Pollen Palynomorphs- Analyses from Svalbard // Czech polar reports, 2017. Vol. 7 (2). Pp. 123-132. 50. Jessen S. P., Rasmussen T.L., Nielsen T., Solheim A. A new Late Weichselian and Holocene marine chronology for the western Svalbard slope 30,000 - 0 cal years BP // Quaternary Science Reviews, 2010. Vol. 29. Pp. 1301 - 1312. 77

51. Kaakinen A., Salonen V.P., Kubischta F., Eskola K., Oinonen M. Weichselian glacial stage in Murchisonfjorden, Nordaustlandet, Svalbard // Boreas, 2009. Vol. 38. Pp. 718 – 729. 52. Lambeck, K. Limits on the areal extent of the Barents Sea ice sheet in Late Weichselian time // Global and Planetary Change, 1996. Vol. 12. Pp. 41 - 51. 53. Landvik J.Y., Mangerud J., Salvigsen O. The Late Weichselian and Holocene shoreline displacement on the west-central coast of Svalbard // Polar Research, №5, 1987. Pp. 29 44. 54. Landvik J.Y., Bolstad M., Lycke A.K., Mangerud J., Sejrup H.P. Weichselian stratigraphy and paleoenvironments at Bellsund, western Svalbard // Boreas, 1992. № 21, Pp. 335 - 358. 55. Landvik J.Y., Bondevik S., Elverhøi A., Fjeldskaar W., Mangerud J., Salvigsen O., Siegert M.J., Svendsen J.I., Vorren T.O. The last glacial maximum of Svalbard and the Barents Sea area: Ice sheet extent and configuration // Quaternary Science Reviews, 1998. Vol. 17. Pp.43 – 75. 56. Landvik J.Y., Ingólfsson Ó., Mienert J., Lehman S.J., Solheim A., Elverhøi A., Ottesen D. Rethinking Late Weichselian ice-sheet dynamics in coastal NW Svalbard // Boreas, 2005. Vol. 34. 7 - 24. 57. Lønne, I., Mangerud, J. An Early or Middle Weichselian sequence of proglacial, shallowmarine sediments on western Svalbard // Boreas, 1991. № 20, Pp. 85 - 104. 58. Mangerud J., Svendsen J.I. The last interglacialeglacial period on Spitsbergen // Svalbard. Quaternary Science Reviews, 1992. № 11, Pp. 633 - 664. 59. Mangerud J., Svendsen J.I. The Holocene Thermal Maximum around Svalbard, Arctic North Atlantic; molluscs show early and exceptional warmth // The Holocene, 2017. Pp. 1 – 19. 60. Martín-Moreno, R., Allende Álvarez, F., Hagen, J.O. ‘Little Ice Age’ glacier extent and subsequent retreat in Svalbard archipelago. // The Holocene, 2017, 27. Р. 1379–1390. 61. Miller G.H., Sejrup H.P., Lehman S.J., Forman S.L. Glacial history and marine environmental change during the last interglacialeglacial cycle, western Spitsbergen, Svalbard. // Boreas, 1989. № 18, Pp. 273 - 296. 62. Serebryannyy L. R., Tishkov A. A., Malyasova Ye. S., Solomina O . N. and Il'ves E.O. Reconstruction of the development of vegetation in Arctic high latitudes // Polar Geography and Geology, 1985. 9:4, Pp. 308-320. 78

63. Serebryannyy L. R., Tishkov A. A. , Solomina O. N., Malyasova Ye. S.and Il'ves E. O. Paleoecology of the Arcto‐ Atlantic during the Holocene // Polar Geography and Geology, 1993. 17:2, Pp. 110-125. 64. Snyder J.A., Werner A. Miller G.H. Holocene cirque glacier activity in western Spitsbergen, Svalbard: sediment records from proglacial Linnevatnet // The Holocene, 2000. Vol. 10,5. Pp. 555 – 563. 65. Synnøve, Elvevold, Dallmann,. Winfried, Blomeier. Dierk. Geology of Svalbard. Norwegian Polar Institute, Polar Environmental Centre, 2007. Pp .37. 66. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I., Demidov I., Dowdeswell J.A., Funder S., Gataullin V., Henriksen M., Hjort C., Houmark-Nielsen M., Hubberten H.W., Ingólfsson Ó., Jakobsson M., Kjær K.H., Larsen E., Lokrantz H., Lunkka J.P., Lyså A., Mangerud J., Matiouchkov A., Murray A., Möller P., Niessen F., Nikolskaya O., Polyak L., Saarnisto M., Siegert C., Siegert M.J., Spielhagen R.F., Stein R. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quaternary Science Reviews, 2004. Vol. 23. Pp. 1229 – 1271. 67. Svendsen J. I., Landvik J. Y., Mangerud J., Miller G.H. Postglacial marine and lacustrine sediments in Lake Linnеvatnet // Svalbard Polar Research, 1987. Vol 5. Pp. 281-283. 68. Svendsen J.I, Mangerud J Holocene glacial and climatic variations on Spitsbergen, Svalbard. The Holocene, 1997. 7. Р. 45–57. 69. Taylor F.J.R. The biology of dinofiagellates // Botanical monographs. Vol. 21. 1987. 70. Verkulich S., Zazovskaya E., Pushina Z., Savelieva L., Soloveva D., Demidov N., Dercon G.. The postglacial environmental changes in vicinity of the Barentsburg settlement (West Spitsbergen) // EGU Assembly theses. Vienna: 2018. 71. Wanner H., Solomina O., Grosjean M., Ritz S. P., Jetel M. Structure and origin of Holocene cold events // Quaternary Science Reviews, 2011. Vol. 30. Pp 1 – 15 Электронные ресурсы: 72. Норвежский полярный институт - Norwegian Polar Institute [Электронный ресурс]. – Режим https://geokart.npolar.no/Html5Viewer/index.html?viewer=Svalbardkartet, доступа: свободный, (дата обращения: 30.05.20). 73. Карты Шпицбергена - Map of Svalbard [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://toposvalbard.npolar.no/, свободный, (дата обращения: 03.06.20). 79

74. Определитель сосудистых растений Шпицбергена - Vascular plants in Svalbard [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://svalbardflora.no/, свободный, (дата обращения: 01.06.20). 75. Программа С2 для построения спорово-пыльцевых диаграмм [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.staff.ncl.ac.uk/stephen.juggins/software/C2Home.htm/, свободный, (дата обращения: 17.05.20). 76. Физико-географические характеристики архипелага Шпицберген - Outline of the Physical Geography and Geology of Svalbard, Ólafur Ingólfsson [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://notendur.hi.is/oi/svalbard_geology.htm, (дата обращения: 04.06.20). 80

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв