КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 16-17-10079
НазваниеЭволюция природной среды и климата Байкальского региона в позднем кайнозое
РуководительБезрукова Елена Вячеславовна, Доктор географических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геохимии им. А.П.Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутская обл
Период выполнения при поддержке РНФ | 2016 г. - 2018 г. |
Конкурс№13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-701 - Палеогеография
Ключевые словапалеогеография, поздний кайнозой, континентальные осадки, эволюция природной среды и климата, биогеохимические циклы, палинология, териофауна, датированные палеоклиматические записи, внутри- и межрегиональная корреляция
Код ГРНТИ39.19.29
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Мультидисциплинарное изучение разрезов рыхлых отложений, позволяющее получать высокоразрешающие осадочные летописи позднего кайнозоя в целях реконструкции глобальных изменений климата и особенностей ответа региональных природных систем на эти изменения, является одним из наиболее актуальных направлений современных исследований в науках о Земле. В последние десятилетия изучение вариабельности природных процессов во временном и пространственном аспекте приобрело особое значение в связи с обострившейся необходимостью выяснения причин и механизмов формирования не всегда благоприятного для человека современного климатического тренда, создания и верификации его прогнозных моделей. Байкальский регион в этом отношении является важнейшим научным полигоном. Здесь сосредоточены уникальные природные архивы, в т.ч. непрерывные, хранящие информацию об изменениях природной среды за длительные интервалы геологического времени. Из-за удаленности региона от прямого влияния морских воздушных масс местный климат весьма чувствителен к любым изменениям глобальной климатической системы. Кроме того, из-за наличия на территории значительных орографических барьеров на широтную зональность здесь часто накладывается высотная поясность, обуславливая быстрые во времени и пространстве климатические изменения и их воздействие на природную среду, что позволяет на сравнительно небольших расстояниях наблюдать смену значительного диапазона экотонов – от каменистых пустынь и сухих степей, лесостепей, южной и северной тайги до горной тундры. Гетерогенность ландшафтно-климатических условий Байкальского региона обеспечивает уникальную возможность получения и использования разнообразных по содержанию и в целом дополняющих друг друга природных архивов и введения в палеогеографический анализ широкого спектра климатических маркеров.
Главной целью предлагаемого проекта является реконструкция разномасштабных трендов эволюции природной среды и климата юга Восточной Сибири на протяжении позднекайнозойского этапа ее геологической истории и создание методической основы для прогнозных моделей развития климата. Для достижения этой цели планируется проведение комплексных исследований высокоразрешающих осадочных архивов различного генезиса - (озерных, флювиальных, субаэральных, гляциальных и флювиогляциальных отложений, а также торфяников - вдоль субширотно/субмеридионального трансекта, проходящего через экотонные ландшафты юга Восточной Сибири: от равнинных районов южно-таежной зоны Предбайкалья (Иркутского амфитеатра Сибирской платформы) через высокогорные территории и глубоководные озера-гиганты Байкальской рифтовой зоны до сухих степей Забайкалья. В ходе реализации проекта предусмотрено: 1) детальное стратиграфическое расчленение и корреляции типовых и опорных разрезов региона; 2) получение непрерывной последовательности региональных длительных и кратковременных палеогеографических событий с высоким (50-200 лет) временным разрешением; 3) датирование рубежей проявления разномасштабных смен в региональной ландшафтно-климатической системе; 4) выявление влияния климатических изменений на таксономическую и экологическую структуру наземных позвоночных, динамику биоразнообразия и смену биогеоценозов Байкальского региона и палеонтологическое обоснование стратиграфии главных стратиграфических рубежей позднего кайнозоя региона; 5) выяснение причин нестабильности региональных ландшафтов и климата на основе межрегиональной корреляции региональных климатостратиграфических шкал умеренных широт Северного полушария; 6) корреляция геологических, биотических и климатических событий в регионе на основе данных, полученных при реализации проектов Байкал-бурение, Хубсугул-бурение и Котокель-бурение с новыми данными, ожидаемыми при реализации предлагаемого проекта из районов Предбайкалья, Прибайкалья и Забайкалья. 6) детализация и уточнение хронологической последовательности палеогеографических событий Восточной Сибири и их корреляция с опорными записями из умеренных широт Северного полушария (Чукотка - оз. Ельгыгытгын; OceanDrillingProgram - тихоокеанский регион; NGRIP - Гренландский ледник; EastAsianSummerMonsoon - сталагмиты пещер Китая) в позднем кайнозое для понимания причин и механизмов региональных изменений.
При выполнении работ по проекту планируется привлечь широкий набор методов, основными из которых станут: палинологический, радиоуглеродное AMS (с ультрафильтрацией), 230Th/U и OSL датирование, диатомовый, физико- и биогеохимический (в том числе метод изотопно-кислородного анализа озерных отложений), геофизический (георадарная и сейсмоакустическая съемка), петро- и палеомагнитный, палеонтологический анализ микро- и макротериофауны, литолого-минералогический, ботанического состава торфа, лучших современных аналогов.
Предлагаемые исследования в запланированном объеме и с использованием оригинального пространственного подхода и набора современных методов являются новыми для Байкальского региона и России в целом.
Ожидаемые результаты
Ожидается, что результатом реализации задач проекта станет высокоразрешающая и детально датированная схема эволюции экосистем Байкальского сектора внутренней Азии; реконструкция динамики его ландшафтов и климата; повышение детальности региональных климато-стратиграфических схем позднего кайнозоя; установление закономерностей отклика региональных экосистем на глобальные изменения климата, несущие угрозы человечеству (IPPC, 2007); создание новой для Байкальского региона климато-стратиграфической шкалы, отражающей наиболее полную, детальную, полученную набором современных научных методов и адекватно датированную на сегодняшний день схему эволюции природной среды и климата региона в позднем кайнозое.
Планируемые исследования будут проведены для Байкальского региона впервые, а ожидаемые результаты по комплексности методов, временному разрешению, детальности ожидаемой хроностратиграфической записи не будут уступать мировому уровню подобного рода исследований. Более того, запланированный комплекс методов исследования будет применен впервые для территории России. Получение комплексных записей вековой и/или в несколько десятилетий детальности из разрезов субаквальных и субаэральных отложений приведет к более глубокому пониманию закономерностей изменений климата прошлого и связанной с этими изменениями региональной модели атмосферной циркуляции, гидрологического режима. Так же как и прорывные работы в исследовании региональных особенностей эволюции природных экосистем, известные во всем мире и проведенные на основе комплексного изучения позднекайнозойских отложений, наши исследования предлагается начать с разработки методической основы, отражающей закономерности формирования современных экосистем с учетом влияния на них динамики климата последних десятилетий. Планируемые работы будут базироваться на опыте подобных исследований США на Великих Озерах (Levis, Anderson, 2012), озерах Миннесоты (Dean, Donner, 2011), Аляски (Kaufman et al., 2013; Camill et al., 2013), Северной Европы (Muschitiello and Wohlfarth, 2015), Непала (Krstic et al., 2011), Китая (Madsen et al., 2014; Lui et al., 2014), Сахалина (Leipe et al., 2015), Курильских островов Anderson et al., 2015), Камчатки (Andren et al., 2015), а также результатах, полученных при исследовании донных отложений оз. Эльгыгытгын на Чукотке (Juschus et al., 2007, 2009; Andreev et al., 201; Chapligin et al.,2012; Wennrich et al., 2012) и озера Байкал (BDP Members, 1997-1998, 2001; Kuzmin et al., 2003; Prokopenko et al., 2000-2002, 2007, 2010; Bezrukova et al., 1996, 1999, 2002-2013). Сравнение ожидаемых результатов с таковыми из приведенных выше работ, позволяет утверждать их соответствие мировому уровню. Ожидаемые результаты смогут найти практическое использование в геологии для составления региональных стратиграфических шкал, экологии при выработке стратегий планирования мер по рациональному природопользованию региона, а также могут быть включены в разработки новых курсов дисциплин в вузах. Ожидаемые результаты могут найти практическое использование в геологии для уточнения региональных стратиграфических шкал, в экологии при выработке стратегий планирования мер по рациональному природопользованию в регионе, а также могут быть включены в курсы геолого-географических и экологических дисциплин в вузах. Результаты будут опубликованы в одной монографии и не менее, чем в 8 статьях в рецензируемых журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Заявленный в проекте план работы на 2016 год выполнен полностью:
- проведены экспедиционные исследования на опорных разрезах: в Предбайкалье - Усть-Одинский (Ангарский р-н Иркутской обл.), Малые Голы (Качугский р-н Иркутской обл.); в Прибайкалье – Славин Яр и Белый Яр (Тункинский р-н Бурятии); в Забайкалье – Тологой (г.Улан-Удэ), Засухино (Турунтаевский р-н Бурятии);
- все разрезы подверглись опробованию на комплекс литохимических, изотопных, гранулометрических и биостратиграфических анализов. В части разрезов были обнаружены новые костеносные горизонты, остеологический материал из которых (9 образцов) отправлен на 14С AMS датирование в университет г. Познань (Польша);
- проведен отбор поверхностных проб для палинологического и изотопно-геохимического анализа в Забайкалье, итогом стала новая коллекция образцов поверхностных проб с побережья озера Баунт и устьев впадающих в него рек; из Беклемишевской котловины, в которой располагается оз. Арахлей, и устьев впадающих в него рек. Образцы получены из моховой подстилки в различных по составу растительных группировках - от степных до светлохвойно-таежных лиственничных на многолетней мерзлоте, а часть - из прибрежных озерных илов;
- реализовано бурение донных отложений озер в Читинском р-не Забайкальского края и Окинском р-не Бурятии с отбором кернов разной длины; 20 образцов из отложений исследуемых разрезов отправлены для AMS 14C датирования в сертифицированную лабораторию г. Познань (Польша);
- проведен комплексный анализ отобранного ранее короткого (140 см) керна донных отложений озера Баунт и завершается комплексное изучение длинного керна (1360 см) донных отложений озера Баунт; начато комплексное изучение керна торфяника, пробуренного в дельте р. Селенга.
Однако в силу объективных причин нам пришлось изменить некоторые объекты исследования. Так, вместо кернов донных отложений из озер Тункинской рифтовой долины были изучены комплексом методов керны из донных отложений оз. Баунт, потому что для них раньше оказались готовы 14С даты, что позволило завершить изучение короткого керна и подготовить для публикации и направить в печать две статьи в журналы, учитываемых в WoS. Для второго керна, длиннее первого в 10 раз, также оказались раньше готовы даты, что позволило начать палеомагнитные исследования, завершить их в этом году, подготовить рукопись статьи и направить ее в журнал из системы WoS.
В 2016 году были достигнуты следующие научные результаты:
- анализ пыльцевых и непыльцевых палиноморф из поверхностных проб с побережья озера Баунт, полученных из различных высотно-растительных поясов побережья озера, показал, что в пыльцевой части субрецентных спектров господствует пыльцы дальнезаносных растений. Это представляет высокую научную ценность для формирования надежной основы интерпретации фоссильных спектров;
- комплексное исследование типовых разрезов верхнего плейстоцена юга Сибирской платформы, ее Иркутского амфитеатра (разрез Усть-Одинский), и рифтовых впадин Юго-Западного Прибайкалья позволило провести корреляцию условий формирования и функционирования ландшафтов межгорных впадин юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны и равнинных территорий юга Сибирской платформы в позднем плейстоцене. Установлено, что наиболее полные наземные разрезы верхнего плейстоцена региона приурочены к нижнему ярусу террасового комплекса магистральных рек региона. В уступах террас высотой 20-30 м вскрываются отложения с непрерывной стратиграфической последовательностью до-голоценового времени формирования, но не старше казанцевского (МИС 5). На разрезах, имеющих надежную возрастную привязку, апробирована методика геохимической корреляции отложений, основанная на изменениях типов выветривания в зависимости от вариаций климата при постоянстве источников сноса. На основе комплекса литофациальных, литохимических, гранулометрических и геохронометрических данных установлены общие черты литолого-стратиграфического строения изученных разрезов, что свидетельствует о ведущей роли климатического фактора в процессе седиментогенеза в бассейнах различной геодинамической природы - Иркутском амфитеатре Сибирской платформы и Тункинском рифте. Изменения в структуре фаунистических ассоциаций и характере растительности в изотопную стадию 3 свидетельствуют об общей для территорий Предбайкалья и Тункинского Прибайкалья тенденции к аридизации во второй половине каргинского интерстадиала с широким распространением степных и тундровых биоценозов, формированием особой мозаичной структуры местных ландшафтов;
- подведен итог комплексным исследованиям разреза Усть-Одинский, Предбайкалье. Впервые для данного региона получена геохронометрическая характеристика отложений казанцевского горизонта. Уран-ториевым методом были продатированы погребенные гиттии. Совокупность полученных 230Th/U данных показала, что их возраст ограничен диапазоном 115–104 тыс. лет, что соответствует подстадии МИС 5d кислородно-изотопной шкалы. Мультидисциплинарные исследования разреза Усть-Одинский позволили выполнить палеогеографические реконструкции изменений природной среды и климата территории Предбайкалья на протяжении всех изотопных стадий позднего плейстоцена и в голоцене;
- показано, что различный уровень накопления РЗЭ в образцах эмали ископаемых грызунов в пределах каждого из горизонтов Усть-Одинского разреза позволяет сделать вывод об изменениях физико-химических условий среды диагенеза и о возможности применения геохимических коэффициентов, отражающих фракционирование РЗЭ, для классификации выборки.
- завершен анализ минерального состава донных осадков из керна GC-24 (Селенгино-Бугульдейская перемычка оз. Байкал). Возраст осадков – поздний плейстоцен-голоцен. Затем к результатам силикатного анализа был применен метод физико-химического моделирования с использованием программного комплекса «Селектор» и реконструирован минеральный состав отложений. Получены результаты вариаций в содержании глинистых минералов по разрезу, рассчитан коэффициент обломочности (отношения суммы минералов-индикаторов теплого климата - иллита и иллит-смектита - к сумме минералов-индикаторов холодного климата - мусковита и хлорита). В итоге смоделирован минеральный состав, позволивший выявить отклик исследуемой территории на изменения среды и климата в плейстоцен-голоценовое время и выделить значимые климатические события региона (границу плейстоцен-голоцен, а также позднедниковое потепление, аналогичное интерстадиалу Беллинг-Аллеред и похолодание, аналогичное стадиалу Поздний Дриас). Подготовлена и отправлена в печать статья (WoS);
- разработана методика одновременного определения 10 породообразующих элементов методом волноводисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа, 16 редкоземельных и 9 других микроэлементов методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в образцах с малым количеством материала – 110 мг. Метрологические характеристики методики (правильность, прецизионность) соответствуют требованиям количественного химического анализа. С помощью разработанной методики был проанализирован керн донных отложений озера Баунт BNT-13 длинной 143 см. Использование малых навесок (110 мг) позволило проанализировать каждый сантиметр керна, получив высокое временное разрешение с шагом около 50 лет. Полученные результаты были представлены на X всероссийской научной конференции c международным участием «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Барнаул, сентябрь 2016 г); подготовлена статья (WoS).
- впервые исследован характер распределения Cорг. и хлорофилла-а в торфяных отложениях из южной части бассейна оз. Байкал у Посольского сора (Селенгинское мелководье). Согласно индексу трофического состояния (ИТС), рассчитанному по хлорофиллу-а, следует, что экосистема в интервале 11200-7500 л.н. имела эвтрофный статус, а позднее перешла в мезотрофное состояние. Причины этих изменений будут выявлены и обоснованы в следующем году по результатам качественного состава элементов органического вещества (C:N, C:P, N:P);
- в результате исследований палеомагнитным и петромагнитным методом осадков скважины Baunt-14, пробуренной на оз. Баунт (север Республики Бурятия) впервые для Северного Забайкалья получены записи экскурсов Гётеборг (~13,2 тыс. лет назад) и Моно Лейк (~25,8 тыс. лет назад), что позволит использовать разрез как опорный в этом регионе. Также благодаря высоким скоростям осадконакопления удалось оценить продолжительность этих экскурсов, составившую приблизительно 100 и 500 лет, соответственно. Подготовлена статья, направленная в журнал из базы WoS.
В целом, в 2016 году получены все запланированные результаты. Особенно следует отметить, что все научные выводы являются новыми для Восточной Сибири, поскольку: 1) исследования проводились на новых, ранее не изучавшихся палеогеографическими методами, объектах; 2) для их изучения применен новый комплексный подход, позволяющий получать надежные палеогеографические сценарии Байкальского региона в позднем кайнозое.
Публикации
1. Амосова А.А., Пантеева С.В., Чубаров В.М., Финкельштейн А.Л. Determination of major elements by wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometry and trace elements by inductively coupled plasma mass spectrometry in igneous rocks from the same fused sample (110 mg) ELSEVIER, v. 122, p.62-68 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.sab.2016.06.001
2. Иванова В.В., Щетников А.А., Филинов И.А., Вещева С.В., Казанский А.Ю., Матасова Г.Г. Lithogeochemistry of Rocks of the Upper Neopleistocene Ust-Oda Reference Section in the Irkutsk Amphitheater of the Siberian Platform Lithology and Mineral Resources, Springer/МАИК, Vol. 51, No. 3 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1134/S0024490216030020
3. Щетников А.А., Безрукова Е.В., Максимов Ф.Е., Кузнецов В.Ю., Филинов И.А. Environmental and climate reconstructions of the Fore-Baikal area during MIS 5-1: Multiproxy record from terrestrial sediments of the Ust-Oda section (Siberia, Russia) Journal of Asian Earth Sciences, ELSEVIER, v. 129, p.220-230 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2016.08.015
Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В отчетном году коллектив исполнителей проекта выполнил все запланированные работы и получил новые научные результаты:
- для отложений опорного разреза Малые Голы (Предбайкалье) получены результаты литологического анализа (в т.ч. с использованием метода лазерной гранулометрии), выполнена палеопотамологическая реконструкция основных параметров (тип, размеры, особенности гидрологического режима) водотока, сформировавшего изученную толщу ангинского аллювия. На основе исследования ископаемого остеологического материала в разрезе выделено 5 фаунистических горизонтов с остатками мелких и крупных млекопитающих. Анализ исследованного материала показал, что мелкие млекопитающие из ангинского аллювия отражают две стадии в развитии фауны раннего плейстоцена: раннюю (присутствие корнезубых форм) и позднюю (присутствие некорнезубых полевок Allophaiomys, Lagurodon). Проведенные новые ревизионные работы уточнили геологическое строение,стратиграфическую позицию выделенных горизонтов, позволили реконструировать условия осадконакопления;
– новые комплексные (гранулометрические, петромагнитные, геохимические и геохронологические) исследования отложений верхнепалеолитических местонахождений Зактуй и Туяна в Тункинской рифтовой долине позволили детализировать фациально-генетическое строение разрезов, выполнить их корреляцию, реконструировать условия седиментогенеза для различных хроностратиграфических срезов, в т.ч. синхронных культурным комплексам. В частности было установлено, что характерной чертой формирования отложений разреза Туяна является их многократная ре-мобилизация. Выявлено, что в сартанское время (МИС2) здесь происходил интенсивный транзитный снос склоновых отложений. При формировании каргинского культуросодержащего горизонта местонахождения Зактуй данные процессы имели меньшее значение, что делает этот разрез более перспективным для целей фиксации археологического материала in situ;
- обобщен фаунистический материал из 26 разрезов археологических стоянок и местонахождений фауны юга Восточной Сибири. Сравнительный кластерный анализ показал био- и экологическое разнообразие MIS 3 - MIS 2 фаун млекопитающих в трех природных секторах Байкальского региона: Предбайкалье, Прибайкалье и Забайкалье. Установлено, что состав всех «MIS 3 фаун» Предбайкалья свидетельствует о доминировании тундролесолугостепей в умеренно холодном и гумидном климате времени обитания древнего человека в регионе. «MIS 2 фауны» Предбайкалья содержали сухостепные, интразональные и тундровые виды. «MIS 3 фауна» Юго-Западного Прибайкалья состояла из степных, таёжных, лесных и луговых обитателей. В итоге установлено, что особенностью MIS 3 и MIS 2 фаун всех секторов Байкальского региона (Предбайкалья, Прибайкалья и Забайкалья) являлось значительное биоразнообразие млекопитающих (78 таксонов). Палеонтологический анализ изученных видов показал наличие экологически смешанной (дисгармоничной) фауны, которая характерна для холодных эпох позднего плейстоцена и не имеет аналогов в настоящее время. Виды, характерные для леса, тундры, сухой степи и полупустыни в MIS3 и MIS2 сосуществовали с лесостепными и лугово-степными видами, что предполагает мозаичный рисунок региональных ландшафтов.
- установлены черты сходства и различия в формировании магнитных свойств осадков лессово-почвенных серий субаэральных отложений Прибайкалья (разрезы Усть-Одинский, Новоразводная, Тагай, Славин Яр) на основании анализа параметров магнитного гистерезиса; определены механизмы, ответственные за различия в магнитных характеристиках отложений различных разрезов. Показаны изменения состава, концентрации и размеров зерен магнитной фракции от климатических и геоморфологических факторов и вулканизма. Выявлено, что гистерезисные характеристики субаэральных отложений Прибайкалья являются чувствительным индикатором обстановок осадконакопления и климатических колебаний;
- анализ первой палинологической записи из донных отложений оз.Баунт [(озеро расположено на севере Республики Бурятия в северо-западной части Витимского нагорья в Ципо-Ципиканской впадине Байкальской рифтовой зоны и занимает третье место на территории зоны по площади поверхности воды (111 км2) после озера Байкал и озера Гусиное и второе по общей площади водосбора (10300 км2) после озера Байкал. Максимальная длина озера - 17,5 км, средняя ширина – 6,4 км (максимальная - 9 км), максимальная глубина - 33 метра, абсолютное превышение водоема над уровнем моря – 1060 м.)] позволил впервые реконструировать эволюцию природно-климатических изменений этой территории. Установлено, что в финале каргинского мегаинтерстадиала – временного аналога МИС 3 29500-22500 л.н. преимущественно степные и в меньшей мере тундровые ландшафты преобладали в бассейне оз. Баунт и Ципинской котловине. Сартанская стадия (МИС 2) была знаменательна развитием и господством тундровых травянистых и тундровых кустарниковых сообществ в интервале времени около 22500-13500л.н. Позднее этого времени в Ципинской котловине и в бассейне озера начала расширяться древесная растительность с участием сосны сибирской и обыкновенной. Однако около 13000-12000 л.н. распространение сосен резко сократилось. Возобновление этого процесса началось позднее 12000 л.н. Позднее 6000 л.н. в Ципинской котловине стали первые за последние 29500 преобладать лесные ландшафты, в структуре которых доминировали лиственничные леса. Впервые выявленная для Ципинской котловины последовательность смены ландшафтов и причин, их вызывавших, вносит важнейший научный вклад в понимание отклика озерных и наземных гео- и экосистем региона на разномасштабные вариации глобальной клматической системы. Полученная реконструкция ландшафтов и климата для части МИС3, полной МИС 2 является всего лишь третьей для огромного Байкальского региона после таковых, выполненных на основе исследования донных отложений озера Байкал и озера Котокель.
Содержания породообразующих и редких элементов, их отношений, рассчитанных общепринятых геохимических индексов - индикаторов природной среды позволило выявить геохимическую структуру донных отложений оз. Баунт. Впервые для малых озер Забайкалья показано, что отложения, сформированные в МИС 3 около 29500-22500 л.н. характеризовались повышенными объемами содержания в них SiО2, Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3, TiO2, Rb, Sr, Zr, самые низкие концентрации SiO2bio и содержания органического вещества (LOI). В отложениях полного ледникового максимума найдены несколько более низкие содержания MgO, Al2O3, TiO2, Fe2O3, Rb, Sr, Zr. Позднее 11 тыс.л.н. в озерных отложениях обнаружены самые низкие за весь исследованный период времени содержания Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3, TiO2, Rb, Sr, Zr, но самые высокие - SiO2bio , LOI, SiO2, MnO, Fe2O3. В итоге впервые для отложений оз. Баунт установлены особенности геохимической структуры осадков, сформированных в различных климатических условиях. В перспективе эти характеристики должны стать полезными геохимическими маркерами для разделения теплых, холодных и межстадиальных условий в записях из оз. Баунт. Однако для подтверждения такого сценария необходимы дополнительные минералогические исследования и гранулометрические исследования. В целом же, первые данные об изменении геохимических и палинологических индексов природной среды для донных отложений оз Баунт за последние 29500 лет отражают условия седиментации и, возможно, диагенетические процессы, которые приводились в действие природными и климатическими вариациями в ледниковые и межледниковые эпохи;
В целом, актуальность полученных нами результатов заключается, прежде всего в том, что они существенно дополнили и/или обновили научную палеогеографическую основу для исследования ответа региональных экосистем на разномасштабные изменения температуры воздуха и влажности (атмосферной, почвенной) в более длительном временном масштабе. Установление и/или детализация этапов эволюции природной среды региона в позднем кайнозое позволяет лучше понять модель региональной атмосферной циркуляции, включая этапы интенсификации различных глобальных систем атмосферной циркуляции (Сибирского антициклона, западного переноса, Азиатской муссонной системы), на основе современных методов датирования создать надежно привязанные к геохронологической шкале ретроспективные модели эволюции региона и сформировать, таким образом, фундаментальную научную основу для дальнейшего совершенствования глобальных климатических моделей.
Публикации
1. А.А. Амосова, В.М. Чубаров, Е.В. Канева, Ю.Н. Маркова Определение основных породообразующих элементов, стронция и циркония рентгенофлуоресцентным методом для геохимической характеристики донных отложений Аналитика и контроль, Т. 21, № 1. С. 16-24 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.003
2. А.А. Щетников ИНВЕРСИОННАЯ МОРФОТЕКТОНИКА ВО ВПАДИНАХ ТУНКИНСКОГО РИФТА (Юго-Западное Прибайкалье) Геология и геофизика, т. 58, № 7, с. 972—985 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.15372/GiG20170702
3. Безрукова Е.В., Амосова А.А., Чубаров В.М., Финкельштейн А.Л., Кулагина Н.В. Изменение природной среды северо-востока Республики Бурятия в пост-оптимальный период голоцена Сибирский экологический журнал, Т. 24, № 4, стр. 498-511 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.15372/SEJ20170410
4. Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Щетников А.А., Филинов И.А., Чегис В.В. Hysteresis Characteristics of Subaeral Deposits in the Baikal Region Izvestiya, Physics of the Solid Earth, Vol. 53, No. 5, pp. 783–794 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1134/S1069351317050068
5. Крайнов М.А., Безрукова Е.В., Кербер Е.В., Левина О.В., Иванов Е.В., Щетников А.А., Филинов И.А. Первые результаты исследования донных отложений оз. Баунт (Северное Забайкалье) Геология и геофизика, т.58, с.1401-1411 (год публикации - 2017)
6. М.А. Ербаева, А.А. Щетников, И.А. Филинов, М.А.Крайнов, Д.Г. Маликов, И.О. Нечаев НОВЫЕ ДАННЫЕ ПО ГЕОЛОГИИ И ФАУНЕ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ МАЛЫЕ ГОЛЫ (ПРЕДБАЙКАЛЬЕ) Бюллетень МОИП. Отдел геологический, Т. 92, вып. 4. С (год публикации - 2017)
7. Максимов Ф. Е., А. А. Щетников, В. Ю. Кузнецов, И. А. Филинов, В. А. Григорьев, В. Б. Савенко, А. Ю. Казанский, Г. Г. Матасова, А. А. Старикова Уран-ториевый возраст казанцевского (мис 5) горизонта в Усть-Одинском опорном разрезе верхнего неоплейстоцена (Предбайкалье) ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, том 473, № 2, с. 185–189 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S0869565217080199
8. Хензыхенова Ф., Щетников А., Сато Т., Ербаева М., Семеней Е., Липнина Е., Йошида К., Като Х., Филинов И., Тумуров Э., Алексеева Н., Лохов Д. Ecosystem Analysis of Baikal Siberia Using Palaeolithic Faunal Assemblages to Reconstruct MIS3-MIS2 Environments and Climate Quaternary International, vol. 425, p.16-27. (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.06.026
Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В отчетном году были завершены комплексные исследования опорного разреза верхнего плейстоцена Белый Яр-1, расположенного в Тункинской рифтовой долине.
Целью исследований было уточнение литолого-стратиграфического строения разреза, а также получение характеристики устойчивости области сноса (микроэлементный состав литологических единиц сформированных отложений) и реконструкция связей между изменениями палеоклиматических условий и механизмом переноса осадков. Полученные результаты отражают вариации регионального палеоклимата на различных этапах формирования отложений разреза. Реконструированная на основании гранулометрических данных климатическая цикличность формирования отложений разреза соответствует наблюдаемым вариациям петрохимических модулей и геохимических коэффициентов.
По гранулометрическим и геохимическим характеристикам исследованный разрез расчленяется на ряд интервалов, которые с учетом определений возраста сопоставляются с кислородно-изотопными стадиями МИС2-МИС3. Одним из признаков изменения палеоклиматических условий является изменение механизма переноса осадков. Так, в условиях теплого и влажного климата основную роль играет водный перенос, а при похолоданиях и аридизации климата возрастает роль эолового, что находит отражение в минеральном и химическом составе осадков.
На основании полученных данных можно судить о значительной роли гидродинамического фактора в седиментогенезе рассмотренного разреза, а не только климатического.
Результаты представлены в форме статьи в Journal of Asian Earth Sciences.
2. Была выполнена первая комплексная (биостратиграфия, археология, геология, геохронология) характеристика всемирно известного местонахождения верхнего палеолита Мальта (Предбайкалье). Цель исследований - реконструкция условий формирования его отложений в интервале МИС5-МИС2.
Результаты позволили существенно расширить представления об этом уникальном археологическом местонахождении и провести на новом, современном уровне комплексных палеогеографических исследований реконструкцию эволюции природной среды территории Предбайкалья в позднем плейстоцене;
Так, в почве казанцевского горизонта были обнаружены остатки моллюсков Lithoglyphus cf. Naticoides, обитающих в озерах и реках с медленным течением. Наличие данного вида в почве свидетельствует о периодических подтоплениях террасы, на которой расположена стоянка Мальта, и указывает на то, что в МИС 5 ее геоморфологическая позиция соответствовала пойменному уровню. Все хроностратиграфические горизонты верхнего плейстоцена разреза Мальта содержат остатки фаунистической ассоциации, не имеющей современных аналогов. В нее входят виды обитателей степи, тундры, тайги, а также интразональные виды - это так называемая перигляциальная или дисгармоничная фауна, характерная для холодных эпох плейстоцена в Северной Евразии. В казанцевское время (МИС5) в районе господствовали тундрово-лесостепные ландшафты в умеренно влажном и умеренно-холодном климате. Состав «MIS 3 фаун» свидетельствует о доминировании тундро-лесо-луго-степей в умеренно холодном и гумидном климате времени обитания древнего человека в регионе. «MIS 2 фауны» Предбайкалья содержали сухостепные, интразональные и тундровые виды.
Результаты работ опубликованы в спецвыпуске журнала Quaternary International.
3. На основе комплексного анализа донных отложений озер Жом-Болокского вулканического района в Восточном Саяне было изучено и описано редчайшее явление массового накопления в озерных осадках металлического железа земного происхождения. Объектами исследования стали три озера, расположенные в Жом-Болокском районе, но в разных речных долинах - Тухурен-Нур (долина р. Сенца), Хикушка и Хара-Нур (долина р.Жом-Болок).
Известно, что ферромагнитные частицы в осадочных архивах рассматриваются как высокочувствительные индикаторы изменений природной среды и климата, что позволяет проводить надежные корреляции вариаций магнитных свойств осадка с процессами, определяющими их формирование и последующую трансформацию. Решение этой проблемы является важным предметом природного магнетизма - междисциплинарного научного направления, использующего этот подход для реконструкции процессов транспортировки, осаждения и преобразования магнитных зерен под воздействием природных процессов в атмосфере, гидросфере и литосфере. Для обширной горной страны Восточного Саяна такой подход для повышения надежности палеогеографических реконструкций выполнен впервые.
Результаты опубликованы в журнале Физика Земли.
4.Результаты комплексного изучения донных отложений оз. Каскадное (Жом-Болокский вулканический район, Восточный Саян) предполагают сложную модель динамики растительности и климата региона, которая, главным образом, определялась изменчивостью глобального климата. В позднеледниковое время (14290-13400 л.н.) в Жомболокском районе господствовали тундровые, тундро-степные ландшафты, которые были доминирующей экосистемой северной Евразии в целом в максимум последнего оледенения. Однако доказано и локальное присутствие лиственницы и ели. Их распространение в котловине оз. Каскадное сразу после дегляциации совпадает с широким развитием лиственнично-еловых лесотундровых группировок в бассейне оз. Байкал, в высокогорьях Российского Алтая, также уже свободных от ледников.
Позднее, 13400-12900 л.н., в оз. Каскадное возросла скорость седиментации и началась аккумуляция биогенно-терригенных илов. Короткий интервал расширения древесной растительности из Picea, Larix, Abies (возможно, как и в настоящее время, кустарниковой формы), Pinus sibirica ca. 13400-12900 л.н. отражает потепление и деградацию многолетней мерзлоты в бассейне оз. Каскадное и на Окинском плато в целом. Хронологически, региональное потепление и увлажнение климата может быть соотнесено с глобальным потеплением Аллеред ~ 13580/13350–12700/12680 л.н.
В похолодание, синхронное стадиалу Поздний Дриас ~12800-11500 л.н., в Жомболокском районе продолжали господствовать мозаичные ландшафты из островов степной и тундровой растительности. Однако преобладание кустарниковых тундр над степными ассоциациями предполагает более холодный, чем в предыдущее время, климат с относительно высоким почвенным увлажнением из-за таяния многолетней мерзлоты летом и низким испарением.
Ранний голоцен задокументирован как период повышавшейся температуры воздуха и атмосферных осадков на всей территории центральной Азии. В бассейне озера ~11400–9000 л.н. потепление привело к развитию островов лесной растительности из лиственницы, ели, пихты с ольховником и ивой по берегам озера. Данные из оз. Каскадное для первой половины раннего голоцена (11400-9000 л.н.) согласуются с преобладающей региональной картиной раннего голоцена, свидетельствуя о повышении атмосферных осадков и температуры.
В среднем голоцене ~8900-4500 л.н., реконструировано самое широкое развитие бореальных лесов на Окинском плато.
Реконструкции предполагают расширение бассейне оз. Каскадное в позднем голоцене, в последние ~4700 лет, лесотундровой и тундровой растительности из лиственницы, ольховника, ивы. Вероятно, снижение густоты растительности склонов в более холодных условиях привело к активизации склоновых процессов, соответственно, к поступлению в озеро большего объема терригенного обломочного материала. Это могло стать причиной повышения значений магнитной восприимчивости.
Сравнение реконструированной последовательности палеогеографических изменений в Жомболокском районе с последовательностью эволюции главных систем атмосферной циркуляции северного полушария и изменчивостью уровня инсоляции на широте региона, позволило выявить причины и механизмы региональных вариаций климата и растительности. Выяснено, что условия природной среды Окинского плато в позднем ледниковье и голоцене контролировались длительным орбитально-обусловленным трендом снижения летней инсоляции, что приводило к разным моделям активности взаимодействия крупнейших систем атмосферной циркуляции – атлантического циклонального переноса и азиатского летнего муссона. Высокое топографическое положение Окинского плато в целом, и бассейна оз. Каскадное особенно, могли также быть важным фактором, ограничивавшим поступление тела и влаги на плато.
Ясной взаимосвязи между изменением состава растительности и вулканическими излияниями не выявлено. Вероятно, это объясняется положением озера выше ближайших вулканических конусов, что обеспечивало отсутствие губительного эффекта высокотемпературных лавовых потоков на локальную растительность.
Результаты представлены в виде статьи в журнал BOREAS.
Подавляющая часть научных результатов 2018 года позволила сформировать новый вклад в понимание эволюции природной среды региона. Меньшая часть результатов стала фундаментальной научной основой детализации и уточнения хронологии, направленности эволюции регионального климата, растительности и ландшафтов, вмещавших древнего человека.
Публикации
1. Адамс Д., Мартинс Ц., Розе Н., Щетников А., Маккей А. Lake sediment records of persistent organic pollutants and polycyclic aromatic hydrocarbons in southern Siberia mirror the changing fortunes of the Russian economy over the past 70 years Environmental Pollution, vol. 242, pp. 528-538 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.005
2. Адамс Ж.К., Пенг Ю., Роз Н.Л., Щетников А.А., Маккей А.В. Diatom community responses to long‐term multiple stressors at Lake Gusinoye, Siberia WILEY, - (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1002/geo2.72
3. Амосова А.А., Чубаров В.М., Пашкова Г.В.,Финкельштейн А.Л., Wavelength dispersive X-ray fluorescence determination of major oxides in bottom and peat sediments for paleoclimatic studies ELSEVIER, v.144, p.118–123 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2018.11.004
4. АмосоваА.А., Чубаров В.М., Пашкова Г.В. РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ТОРФЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Р. СЕНЦА ДЛЯ ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ, № 1(15), с. 47-52 (год публикации - 2018)
5. Анри О., Безрукова Е.В., Тетенькин А.В., Кузьмин М.И. Новые данные к реконструкции растительности и климата в Байкало-Патомском нагорье (Восточная Сибирь) в максимум последнего оледенения – раннем голоцене Доклады Академии наук, Vol. 478, Part 2, pp. 241–244 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1028334X18020113
6. Иванова В.В., Ербаева М.А., Щетников А.А., Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Алексеева Н.В., Филинов И.А. Tologoi key section: A unique archive for pliocene-pleistocene paleoenvironment dynamics of Transbaikalia, Bikal rift zone Quaternary International, - (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.11.004
7. Иванова В.В., Ербаева М.А., Щетников А.А., Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Алексеева Н.В., Филинов И.А. Tologoi key section: A unique archive for pliocene-pleistocene paleoenvironment dynamics of Transbaikalia ELSEVIER, https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.11.004 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.11.004
8. Крайнов М.А., Безрукова Е.В., Щетников А.А., Кербер Е.В. First Data on the Gothenburg and Mono Lake Excursions in Paleomagnetic Records from Bottom Sediments of Lakes of Transbaikalia (Exemplified by Baunt Lake) Doklady Earth Sciences, Vol. 481, Part 2, pp. 980–983. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1028334X18080068
9. Крайнов М.А., Безрукова Е.В., Щетников А.А., Песков А.Ю. Evidence for the Existence of the Gothenburg and Mono Lake Excursions Based on Paleomagnetic Data from Baunt Lake Sediments (Northern Transbaikalia) Recent advances in rock magnetism, environmental magnetism and paleomagnetism. Special issue, Springer Nature., Chapter 5, pp. 55-65. (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/978-3-319-90437-5_5
10. Матасова Г.Г., Щетников А.А., Филинов И.А., Казанский А.Ю., Воробьева Г.А., Бердникова Н.Е., Роговской Е.О.,Липнина Е.А., Бердников И.В., Лбова Л.В. Rock-magnetic and Granulometric Study for Upper Paleolithic Sites in the Tunka Rift Valley (Cis-Baikal) as a Tool for Reconstruction of Sedimentary Environment Recent advances in rock magnetism, environmental magnetism and paleomagnetism. Special issue, Springer Nature., Chapter 19, pp. 245-264. (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/978-3-319-90437-5_19
11. Пашкова Г.В., Айсуева Т.С., Финкельштейн А.Л., Черкашина Т.Ю., Щетников А.А. Quantitative approaches to the determination of elements in lake sediments by total reflection X-ray fluorescence Microchemical Journal, vol. 143, pp. 264–271 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.microc.2018.08.020
12. Пашкова Г.В., Мухамедова М.М., Айсуева Т.С., Финкельштейн А.Л., Щетников А.А. Using Scattered Radiation Method in element analysis of sediments by total reflection X-ray fluorescence Analytics and Control, vol. 22, no. 2, pp. 136-146 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.15826/analitika.2018.22.2.004
13. Печерский Д.М., Казанский А.Ю., Козловский А., Марков Г.П., Щетников А.А., Цельмович В.А. Basalts of the Zhom-Bolok Lava River as a Possible Sources of Metallic Iron in Sediments of Local Lakes: Thermomagnetic and Microprobe Justification Recent advances in rock magnetism, environmental magnetism and paleomagnetism. Special issue, Springer Nature., Chapter 22, pp. 297-313 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/978-3-319-90437-5_22
14. Печерский Д.М., Казанский А.Ю., Марков Г.П., Цельмович В.А., Щетников А.А. Unique Phenomenon of the Accumulation of Terrestrial Metal Iron Particles in Lacustrine Deposits: Zhombolok Volcanic Region, East Sayan Izvestiya, Physics of the Solid Earth, Vol. 54, No. 1, pp. 106–120 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1069351318010123
15. Солотчина Э.П., Безрукова Е.В., Солотчин П.А.,Шток О., Жданова А.Н. Late Pleistocene–Holocene sedimentation in lakes of central Transbaikalia: implications for climate and environment changes Russian Geology and Geophysics, 59, 1419–1432 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.10.003
16. Тарасов П.Е., Ильящук Б.П., Ляйпе К., Мюллер Ш., Плессен Б.,Хольцман Ф., Кострова С.С., Безрукова Е.В., Майер Х. Insight into the Last Glacial Maximum climate and environments of the Baikal region Boreas, https://doi. org/10.1111/bor.12330 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1111/bor.12330
17. Хензыхенова Ф., Липнина Е., Данукалова Г., Щетников А., Осипова Е., Семеней Е., Тумуров Е., Лохов Д. The area of world famous geoarchaeological site Mal’ta (Baikal Siberia): chronology, archaeology and fauna (new data) Quaternary International, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.02.026
18. Решетова С.А., Безрукова Е.В. Растительность и климат Забайкалья в позднеледниковье и голоцене по палинологическим данным Растительность и климат Забайкалья в позднеледниковье и голоцене по палинологическим данным. Издательство Забайкальского государственного университета, г. Чита, - (год публикации - 2018)
Возможность практического использования результатов
не указано