Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков озера Байкал

Кострова, Светлана Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков озера Байкал
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков озера Байкал"

На правах рукописи

ООЗОВТБ14

Кострова Светлана Сергеевна

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ КИСЛОРОДА СТВОРОК ДИАТОМОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ИЗ ОСАДКОВ ОЗЕРА

БАЙКАЛ

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных

ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ИРКУТСК-2006

003067614

Работа выполнена в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск.

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, академик Кузьмин Михаил Иванович;

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Калмычков Геннадий Викторович

Официальные оппоненты: доктор географических наук Безрукова Елена Вячеславовна; кандидат геолого-минералогических наук Вологина Елена Геннадьевна

Ведущая организация: Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится 8 февраля 2007 г. в 1400 час. на заседании диссертационного совета Д 003.059.01 при Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН.

Адрес: 664033, Иркутск, ул. Фаворского, д. 1-А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН

Автореферат разослан 26 декабря 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к. г.-м. н.

Королева Г.П.

Введение

Круг проблем, который может быть решен с помощью изотопно-кислородных данных, чрезвычайно широк: получение информации о происхождении и условиях образования геологических объектов, возможность реконструкции физико-химических параметров геологических процессов, а также природной среды и климата на планете (Фор, 1989).

Изотопно-кислородный метод, основанный на вариациях

180/16Q

карбонатах биогенного происхождения (Urey, 1947), считается одним из наиболее надежных инструментов расшифровки палеоклиматической информации. После ставших уже классическими работ Ч. Эмилиани (Emiliani, 1955, Emiliani, 1966), который, изучив изменение 5180 в ископаемых планктонных фораминиферах Карибского моря, построил первую изотопно-кислородную кривую, этот метод получил бурное развитие.

К настоящему времени создана надежно датированная океанская изотопная кислородная шкала SPECMAP, являющаяся общепринятым стандартом при палеоклиматических исследованиях. Эта непрерьюная высокоразрешающая изотопно-кислородная запись отражает чередование теплых и холодных периодов на планете (Имбри и др., 1988).

На данный момент с использованием изотопно-кислородного метода подробно изучены глубоководные отложения морей и океанов (Имбри и др., 1988, Dawson, 1992), а также ледники Арктики и Антарктики (Котляков и др., 1991; Macdonald et al., 1999; Васильчук и др., 2000), поскольку именно эти объекты позволяют лучше всего судить о глобальных климатических изменениях прошлого.

Актуальность исследований. Формирование общепланетарной климатической системы во многом определяется континентальным климатом, поэтому изучение региональных климатических особенностей чрезвычайно важно.

Перспективным объектом для изотопных палеоклиматических исследований на континентах являются донные отложения крупных, длительно существующих озер, из которых особое внимание, несомненно, привлекает озеро Байкал, расположенное в Центральной Азии.

Благодаря усилиям российских и зарубежных исследователей озеро Байкал достаточно хорошо изучено. В частности с 1993 по 1999 год в рамках международного проекта "Байкал-бурение" была получена непрерывная климатическая запись, основанная на вариациях содержания

биогенного кремнезема в осадках (возраст разреза 8 млн. лет, скважина BDP-98).

Однако исследования донных отложений оз. Байкал с помощью изотопно-кислородного метода не проводились. Это связано с тем, что осадки озера не содержат остатки биогенных карбонатов, а единственным объектом для изотопных кислородных исследований являются створки диатомовых водорослей. Работы по изучению изотопного состава кислорода в створках ископаемых озерных диатомей, в том числе и байкальских, до последнего времени широкого распространения все же не получили, что, в первую очередь, связано с отсутствием надежных методик выделения створок из донных отложений.

В настоящее время, как правило, створки диатомовых водорослей выделяют из осадка при помощи тяжелых жидкостей (все процедуры, связанные с подготовкой препаратов створок для изотопного анализа, подробно описаны А. Шемешем (Shemesh et al., 1995) и Д.В. Морлеем (Cleaning, 2004)), хотя существуют и другие подходы (Аэродинамический, 1994; Do diatom, 1998; Rings et al., 2004). Однако известные способы очистки створок ископаемых диатомей далеко не всегда позволяют получать препараты, пригодные для изотопных исследований. Необходима разработка такого метода, который позволит извлекать створки из донных осадков, требуемой для изотопного анализа чистоты.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение изотопного состава кислорода створок диатомовых водорослей, извлеченных из донных отложений оз. Байкал, и на основании полученных данных - оценка изменения среднегодовых температур воздуха в байкальском регионе на протяжении временных аналогов морских изотопных стадий 1-3.

Для достижения поставленной цели в ходе исследований предполагалось решить следующие задачи:

1. Разработать метод препаративного выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений, позволяющий получать их препараты, пригодные для изотопных исследований.

2. С помощью разработанной методики получить препараты створок диатомовых водорослей из кернов донных отложений, отобранных в районах оз. Байкал с различным характером осадконакопления.

3. Измерить значения 5180 в полученных препаратах. Фактический материал и методы исследования. В работе исследованы керны донных отложений, отобранные во время рейсов НИС

«Г.Ю. Верещагин» в процессе проведения экспедиционных работ на оз. Байкал в 2003, 2004 годах, а также образцы осадков, полученные в результате бурения глубоководной скважины ВБР-98.

Определение чистоты препаратов створок диатомовых водорослей, их фотографирование проводилось на сканирующем электронном микроскопе в ЦКП "Ультрамикроанализ" Лимнологического института СО РАН.

Определение изотопного состава воды, в которой развивались современные водоросли, а так же изотопного состава современных и ископаемых байкальских диатомей выполнялось в Лаборатории геохимии изотопов и геохронологии Геологического института РАН Б.Г. Покровским (г. Москва).

Научная новизна. 1. Разработана оригинальная, простая в реализации, не требующая дорогостоящего оборудования и реактивов методика выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений. Данная методика не имеет аналогов в мире и позволяет получать препараты створок, пригодные для любого рода исследований, таких как корректное измерение б180, определение микроэлементного состава створок.

2. Впервые получены данные по изотопному составу кислорода в створках современных и ископаемых байкальских диатомовых водорослей.

3. На основании полученных данных впервые построена изотопная кислородная кривая (запись непрерывная), охватывающая временные аналоги морских изотопных стадий 1-3.

4. На основании данных по изотопному составу кислорода ископаемых диатомей оз. Байкал рассчитаны среднегодовые температуры воздуха в байкальском регионе на протяжении временных аналогов морских изотопных стадий 1-3.

Личный вклад автора. При активном участии автора была разработана методика выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений, позволяющая получать их препараты, пригодные для любого рода исследований.

С помощью разработанной методики из 873 проб, задействованных в эксперименте, створки ископаемых байкальских диатомей выделены и очищены автором из 480 проб, из них 86 направлено на изотопный анализ.

Практическая значимость. Разработанная методика может найти широкое применение для получения качественных препаратов створок диатомовых водорослей для различного рода исследований не только в нашей стране, но и за рубежом.

Защищаемые положения. 1. Впервые изучены вариации изотопного состава кислорода створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал, что стало возможным, благодаря разработанной автором оригинальной методике выделения створок из донных отложений.

2. Значения 6180 створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал (временные аналоги морских изотопных стадий 1-3) изменяются от 20,0 до 27,5%о. Увеличение значений 8 Osi02 при переходе от последнего оледенения к голоцену составляет 5-б%о.

3. Увеличение среднегодовых температур воздуха в байкальском регионе при переходе от сартанского оледенения к голоцену на основании данных по изотопному составу кислорода створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал составляет в среднем 5-6°С.

Апробация работы и публикации. Результаты, обсуждаемые в диссертационной работе, легли в основу научных статей в отечественных реферируемых изданиях, а также представлены и обсуждены на следующих российских и международных конференциях: (1) Научная конференция молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, (20-23 апреля 2004 г.); (2) Международная конференция «Процессы в окружающей среде: прошлое, настоящее, будущее», Сиань, Китай (15-18 ноября, 2004 г.); (3) Вторая Сибирская международная конференция молодых ученых по наукам о Земле, Новосибирск, (1-3 декабря 2004 г.); (4) XVII Симпозиум по геохимии изотопов, Москва, (6-9 декабря 2004 г.); (5) Четвертая Верещагинская байкальская конференция (26 сентября - 1 октября 2005); (6) Научная конференция молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, (16-17 мая 2006 г.).

По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, приложения. Объем работы 129 страниц, в том числе 31 рисунок, 15 таблиц. Библиография включает 216 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям д.г.-м.н., академику РАН М.И. Кузьмину и к.х.н., ст.н.с. Г.В. Калмычкову, оказавшим решающее влияние на формирование научного мировоззрения автора данной работы.

Автор искренне признателен сотрудникам Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН М.И. Арсенюк (определение содержания биогенного кремнезема), Л.Л. Ткаченко (определение содержания глины, алеврита, песка и диатомовых в донных отложениях, предоставление фотографий), П.Т. Долгих (определение общего органического углерода), к.г.-м.н. В.Ф. Гелетию (консультации при интерпретации данных), к.г.-м.н. ¡Ю.Н. Удодову| (ценные замечания при обсуждении работы), к.г.-м.н. A.B. Горегляду (помощь в редактировании работы), Е.В. Иванову и к.г.-м.н. А.Н. Гвоздкову (литологическое описание кернов), к.г.-м.н. А.Б. Перепелову (помощь в графическом оформлении работы).

Автор выражает особую благодарность профессору Б.Г. Покровскому (ГИН РАН, г. Москва) (определение изотопного состава кислорода, помощь в интерпретации полученных данных) и сотрудникам Лимнологического института д.б.н. Е.В. Лихошвай (сканирующая электронная микроскопия) и О.М. Хлыстову, а также экипажу НИС «Г.Ю. Верещагин» за неоценимую помощь в отборе проб.

Автор выражает благодарность Российскому Фонду Фундаментальных Исследований (инициативный проект №02-05-64781), а также Сибирскому отделению РАН (Лаврентьевский молодежный проект № 132) за материальную поддержку при выполнении работы.

глава 1. изотопный состав кислорода как инструмент для палеоклиматических реконструкций (обзор литературных

данных)

В качестве объектов для кислородных изотопных исследований могут выступать лед (Котляков и др., 1991), а также любые биогенные вещества, способные вступать в реакцию изотопного обмена с кислородом воды или воздуха: биогенные карбонаты - планктонные (De Deckker, 2002) и бентосные фораминиферы (Бараш, 1980; Stoner et al., 1998), раковины остракод (Schwalb et al., 1998; Schwalb et al., 1999), брахиопод (Evidence, 1998; Curry et al., 2002), гастропод (Cespuglio et al.,

1999), пресноводных улиток (Goodfriend et al., 2002), кораллы (Jones, 1996); биогенные фосфаты - раковины живых и ископаемых морских организмов, кости, зубы рыб и млекопитающих, морские фосфориты и др. (Longinelli, 1965; Longinelli, 1984); биогенный кремнезем (Mopper et al., 1971; Leng et al., 2004; Leng et al., 2006).

Как указано выше, в донных отложениях оз. Байкал, которые являются объектом исследований автора, отсутствуют ископаемые биогенные карбонаты. Однако его осадки содержат до 50-60% биогенного кремнезема (Выхристюк, 1979), значения 6180 которого могут служить источником палеоклиматической информации.

Биогенный кремнезем в донных отложениях Байкала представлен в основном диатомовыми водорослями (Галазий, 1984). В процессах осадконакопления им отводится немаловажная роль. Отмирая и опускаясь на дно водоема, они образуют так называемые диатомовые илы, мощность которых достигает иногда нескольких сотен метров. Створки диатомей сохраняются в осадке длительное время и, как правило, встречаются по всему осадочному разрезу, что позволяет получать непрерывные палеоклиматические записи, поскольку характер распределения ископаемых диатомей (их видовой состав, численность и другие характеристики) определяется состоянием климата на планете (Водоросли, 1989; Детальная, 2001; Глубоководное, 2001; Комплексные, 2001; Rioualet al., 2005).

Возможность использования изотопного состава кислорода биогенного кремнезема для палеоклиматических построений впервые была показана К. Моппером (Mopper et al., 1971), который изучил вариации 180/160 в кремнистых скелетах радиолярий.

Несколько позже Л. Лабейре (Labeyrie, 1974) предложил использовать для реконструкции палеотемператур поверхностных вод морей отношение 1 0/160 в створках диатомовых водорослей. При этом он исходил из следующего предположения: также, как и в раковинах фораминифер, изотопный состав кислорода в створках диатомей должен определяться температурой и 180/1б0 воды, в которой они развивались. Зная отношение 180/160 воды и створок, можно рассчитать температуру, при которой происходил их рост.

Подготовка створок диатомовых водорослей к изотопным исследованиям, а так же извлечение кислорода из кремнезема в пригодной для изотопного анализа форме требует специальных приемов и аппаратуры (Clayton et al., 1963; Labeyrie, 1974; Геохимия, 1983; Cleaning, 2004). Получение препаратов створок диатомовых водорослей для

изотопных исследований, как правило, сводится к решению двух задач: (1) отделению органического материала и (2) терригенной части осадка от диатомей (Labeyrie, 1974; Cleaning, 2004), поскольку даже незначительные количества присутствующих минеральных частиц значительно уменьшают величину 818Одиат, а органическое вещество имеет 8lsO на 1596о меньше, чем кремнезем, и незначительные его примеси могут существенно исказить результаты анализа.

Глава 2. Способ выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений

Предлагаемый метод выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений не требует использования тяжелых жидкостей на конечной стадии очистки, а основан на совершенно другом принципе.

Створки диатомовых водорослей, как и любой аморфный кремнезем (Si02*nH20) (Айлер, 1982), обладают развитой поверхностью (удельная поверхность створок меняется от 30 до 130 м2/г (Lewin, 1961)), на которой имеется большое количество силанольных групп (=Si-OH) (рис. 2.1). Наличие силанольных групп обуславливает гидрофильность поверхности створок вследствие образования водородных связей с молекулами воды. При замене протона гидроксильных групп на неполярный радикал поверхность становится гидрофобной. В этом случае створки при обработке водой, в отличие от всех остальных компонентов осадка, не "тонут" в ней, их можно собрать с поверхности водной фазы.

НО 2 он о ,

\ . ^ rl-

Н Si Н . r^y Si

. ^ ^ I и^ 1 0v-w

ООО О-'" О V,

1 I I | | | Поверхность

- Si - - Si - - Si - - Si----- Si .........

О O^O O^O 0^0 O^ О 'о О

Рис. 2.1. Схема расположения возможных типов силанольных групп на поверхности аморфного кремнезема (Айлер, 1982).

Существует множество способов модификации поверхности аморфного кремнезема с целью придания ей гидрофобных свойств (Айлер, 1982), которые в принципе можно использовать и для модификации поверхности створок.

Наиболее подходящим способом придания поверхности створок гидрофобных свойств, на наш взгляд, является широко

распространенная, эффективная и простая в исполнении реакция силилирования (Кашутина и др., 1975; Uber, 1980).

Для силилирования створок диатомовых водорослей мы использовали гексаметилдисилазан [(CH3)3SibNH и триметилхлорсилан (CH3)3SiCI.

При реакции данных реактивов с группами =Si-OH на поверхности аморфного кремнезема образуются группы =Si-0-Si(CH3)3. Схематично реакцию силилирования аморфного кремнезема с помощью вышеуказанных агентов можно представить следующим образом (Кашутина и др., 1975; Мижирицкий и др., 1975; Hoebbel и а., 1988): =Si-OH + (CH3)3Si-Cl -» sSi-0-Si(CH3)3 + HCl (2.1),

=Si-OH + (CH3)3Si-NH-Si(CH3)3 -> =Si-0-Si(CH3)3 + NH3 (2.2). В неполярных растворителях газообразные хлористый водород и аммиак легко выводятся из сферы реакции.

В качестве растворителей мы использовали н-гексан (tKHII =68,95°С) или хлороформ (tK„n=61,2°C).

В принципе створки с силилированной поверхностью могут быть использованы для дальнейших исследований. При необходимости силильные группы (-Si(CH3)3) легко удаляются с поверхности соляной кислотой:

=Si-0-Si(CH3)3 + HCl <-> =Si-OH + (CH3)3SiCI (2.3)

Для более быстрого удаления выделяющегося триметилхлорсилана и образующегося при его гидролизе гексаметилдисилоксана реакцию (2.3) проводили при нагревании (60°С).

Известно, что в состав биогенного опала входит до 7-12% воды различной природы, в том числе и сорбированной (Haimson et al., 1983; Matheney et al., 1989). При проведении реакций (2.1) и (2.2) одновременно с силшшрованием силанольных групп из образца удаляется основная масса такой воды:

Н20 + 2 X-Si(CH3)3 -» [(CH3)3Si]20 + 2ХН (2.4)

Необходимо отметить, что реакция силилирования протекает с высокой скоростью уже при комнатной температуре. Для силилирования створок диатомовых водорослей достаточно несколько часов (Айлер, 1982). Мы не изучали кинетику процесса количественно, однако качественно оценивали время окончания реакции: если створки не тонут в воде после обработки силилирующим агентом, значит, поверхность приобрела гидрофобные свойства.

Практические все известные методы выделения створок диатомовых водорослей из осадка позволяют получать чистые препараты

только после удаления органического вещества (Диатомовые, 1974; Mikkelsen et al., 1978; Leclerc et al., 1987; Shemesh et al., 1995; Cleaning, 2004). Предложенный нами метод в этом плане не является исключением. Окисление основной массы органического вещества мы осуществляли с помощью перекиси водорода и только для удаления остатков органики проводили кратковременную обработку пробы смесью азотной и хлорной кислот. Причем, его сжигание велось поэтапно, с постепенным добавлением небольших порций концентрированной перекиси водорода к смоченному водой осадку при комнатной температуре на начальных стадиях и при нагревании пробы не выше 50°С на завершающих этапах. После каждой стадии сжигания проба промывалась через сито 5 мкм дистиллированной водой. Такая процедура позволяла удалить значительную часть глинистых частиц и органического вещества, сорбированного на них, что, в свою очередь, способствовало уменьшению количества реактивов и времени, затрачиваемых на обработку одной пробы. Окисление велось до полного прекращения реакции. В зависимости от исходного содержания органического вещества в пробе на ее обработку требовалось от 2 до 8 часов.

После удаления органического вещества (органический углерод в пробах находится ниже предела обнаружения (0,02±0,06 мас.%) используемого метода определения Сорг) пробу ситовали и отмучивали (Диатомовые, 1974). Поскольку в водной среде происходит слипание глинистых частиц, то для их дезагрегации и более полного отделения образец предварительно обрабатывали 1% раствором пирофосфата натрия (Диатомовые, 1974). Полученные в результате вышеуказанных операций концентраты содержали 60-98% створок диатомовых водорослей.

Дальнейшая очистка створок проводилась с помощью предложенного выше способа. Высушенный после удаления органического вещества и части терригенного материала образец помещался в колбу, приливались растворитель и силилирующий агент. После окончания реакции (3-5 часов) осадок отделялся, промывался растворителем и высушивался. Высушенный концентрат помещался в делительную воронку и энергично встряхивался с водой. Остатки терригенного материала оседали на дно делительной воронки, а створки диатомовых водорослей оставались на поверхности.

При встряхивании силилированых концентратов диатомей с водой нам не всегда удавалось получать препараты достаточной чистоты, кроме того, наблюдался невысокий выход створок. Это связано с происходящим в воде агрегатированием частиц, при котором часть терригенного

материала совместно с диатомеями остается на поверхности воды, загрязняя препарат, а часть створок оседает на дно сосуда с наиболее крупными агрегатами. При замене воды на раствор аммиака чистота образцов и выход створок резко возрастали.

Однако в единичных образцах были зафиксированы включения мелких частиц терригенного материала, ''прилипшие" к поверхности створок или застрявшие в их порах (рис. 2.3 а). Выделены такие препараты, в основном, были из осадка с высоким содержанием глинистой фракции.

б СМ см 6 20-21 см

Рис 2.3, Препараты створок диатомовых водорослей (сканирующая электронная микроскопия; анализ выполнен в ЦКИ ■'Ультрамикроанализ" Лимнологического института СО РА!!).

Для повышения степени очистки створок вода или раствор аммиака в делительной воронке были заменены 5% раствором пирофосфата натрия. Предпринятые меры позволили практически полностью удалить из образца примесь терригенного материала, на что указывают данные электронной сканирующей микроскопии (рис. 2.3 б). Данные рентген офазового анализа некоторых образцов так же подтверждают отсутствие в них, по крайней мере, на уровне 3-5%, каких-либо примесей терригенного материала. Содержание АЬО^ в таких образцах составляет 0.04-0,1%, что может быть связано с наличием алюминия, изоморфно замещающего кремний в структуре кремнезема (Unraveling, 2002). Исключение составили некоторые препараты, в которых мелкие частицы терригенного материала заст ряли в порах очень глубоко, содержание АЬОз в таких пробах достигает 0,32%.

Схема предложенной методики извлечения створок диатомовых водорослей из донных отложений и их очистки представлена на рис. 2.4. Условия обработки пробы следует варьировать в зависимости от ее литологического состава. Во избежание потерь очень крупных и очень мелких створок диатомей, все операции необходимо контролировать микроскопическими методами.

Рис. 2.4. Схема выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений

юе °е

глава 3. изотопный состав кислорода створок байкальских д и атоме й (па леокл иматический аспект)

Места отбора кернов донных отложений и современных диатомовых водорослей (СВ) представлены на рис. 3.1.

Разложение створок для изотопных анализов

проводилось с помощью три фтористого хлора С1Р-, при 400"С после тренировки а вакууме в течение 2 часов при указанной температуре,

О) (ределение изотопного состава кислорода (510О) проводилось на масс-спектрометре МИ ] 201 В.

Точность определения &,80 относительно 5МО\У

оценивается величиной

±0,3 Ш-

Рис. 3.1. Карта расположения точек опробования: QDP-9S; / ОС,С-! - полводныИ А^ЫемйЙеский хребет; 17GC-1 пролив Малое морс; С'В — южная котловина.

Определение абсолютного возраста осадков в исследуемых кернах методом AMS!4C не проводилось. Однако характер распределения биогенного кремнезема по разрезу позволяет датировать основные климатические события и построить достаточно надежную возрастную модель, поскольку ранее было показано (Lake, 1997; Глубоководное, 2001; Комплексные, 2001), что в байкальских записях четко проявлена цикличность климата (19, 21, 4! и i00 тыс. лег), связанная с орбитальными параметрами Земли. 11овышенными концентрациями биогенного кремнезема в осадке характеризуются межледниковья, тогда как холодным периодам свойственны низкие значения SiOjowv Керн 5 0GC-! с Академического хребта охватывает интервал Беллинг- голоцен, а керн 17GC-1 с Малого моря характеризует временные аналоги трех морских изотопных стадий - каргинский интсрстадиап (МИС-3), cap ганское оледенение (МИ С-2), голоцен (МИС-Г).

Работы по изучению изотопного состава кислорода ископаемых байкальских диатомей начались с исследования образцов створок,

выделенных из керна 600-метровой глубоководной скважины BDP-98, пробуренной в рамках Международного проекта "Байкал-бурение" на подводном Академическом хребте озера Байкал в 1998 году. Значения б180 исследованных образцов изменяются от 18,5 до 25,2%о. Порядок полученных величин близок к таковому параметру для современных водорослей (22,65±0,15%о). Полученные данные показали принципиальную возможность построения изотопной кислородной кривой на основании измерения 5180 в ископаемых створках байкальских диатомовых водорослей, так как наблюдаются вариации изотопного состава кислорода, зависящие от глубины (возраста) осадка.

Дальнейшие исследования изотопного состава кислорода

диатомей проводились с кернами 10GC-1 и 17GC-1. Значения 5 О

ископаемых створок байкальских диатомовых водорослей изменяются от

20,2 до 27,5%о (керн 10GC-1), от 20,0 до 27,5%о (керн 17GC-1), хотя

содержание биогенного кремнезема в колонке 17GC-1 достигает 60%, а в

керне 10GC-1 не превышает 37-38%. Полученные величины 5 О значительно отличаются от аналогичного параметра (40-44%о) для морских диатомей (Shemesh et al., 1992) и сопоставимы со значениями 6180 озерных диатомовых (15-3396о) (Oxygen, 2001; Holocene, 2004; Diatom, 2004).

Полученные данные по изотопному составу кислорода створок

ископаемых диатомовых водорослей, а также их статистический анализ

свидетельствуют, что климат в голоцене-сартанской стадии

позднеплейстоценового оледенения (МИС-1 - МИС-2) в различных

частях Центральной котловины озера был одинаковый. 5 О створок диатомовых водорослей для озера Байкал, по крайней мере, для Центральной его котловины, в отличие от концентрации биогенного кремнезема и других характеристик осадка, которые способны изменяться от одной точки опробования к другой, является инвариантным.

Линейная корреляция между содержанием биогенного кремнезема в донных отложениях и значениями б180 ископаемых диатомовых водорослей отсутствует. Это вполне понятно. Несмотря на то, что оба параметра являются палеоклиматическими индикаторами, их вариации определяются различными факторами, отклик которых на происходящие климатические изменения не одинаков.

Содержание биогенного кремнезема в осадке зависит от продуктивности водоема, которая в разных частях озера различна, и определяется, в первую очередь, поступлением в водоем биогенных элементов, необходимых для развития и роста диатомовых (Аккумуляция,

1993). Прямая зависимость между измеряемыми концентрациями Si026Ho и продуктивностью озера отсутствует, поскольку содержание биогенного кремнезема в осадке определяется соотношением между количеством диатомей, продуцируемых в водной толще, и массой поступающего в донные отложения терригенного материала. Содержание биогенного кремнезема в осадке четко фиксирует смену холодных и теплых периодов, но, на наш взгляд, принципиально не позволяет осуществить количественную оценку климатических параметров, таких как температура воды или воздуха.

Изотопный состав створок диатомей определяется температурой и изотопным составом воды, в которой они развивались (Labeyrie, 1974; Leng et al., 2004) и, в принципе, дает возможность оценить изменение среднегодовых температур в регионе.

В отличие от записей биогенного кремнезема, изотопные кислородные кривые позволяют более детально описать климатические события, о чем свидетельствует характер распределения значений 6180 ископаемых байкальских диатомовых водорослей и содержания биогенного кремнезема в осадке по длине кернов 10GC-1 и 17GC-1 (рис. 3.3).

S'02,^.% б 180, [%. SMOW) ЬЩ,&.Ж>Ц

створок диатомовых водорослей (%о 8М(Ж) по длине керна: а. - 10(ЗС-1; б. - 170С-1.

Из рис. 3.3 видно, что характер распределения 5 О по разрезу в целом совпадает с характером распределения биогенного кремнезема:

повышенные значения 8 О, также как и SiC^Hc» соответствуют теплым стадиям, пониженные - холодным.

Однако наблюдаются и существенные различия. Так, на всем интервале, соответствующем голоцену, в колонках 10GC-1 (0-40 см) и 17GC-1 (0-60 см) происходит монотонное возрастание содержания биогенного кремнезема, исключение составляют лишь «провалы», так называемые пессимумы. Тогда как характер распределения значений 8180 по глубине в исследуемых кернах более сложный: на изотопных кривых в интервале, соответствующем голоцену (МИС-1), наблюдается ряд пиков, которые свидетельствуют о резких климатических изменениях в этот период.

Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей, также как и содержание биогенного кремнезема в осадке, четко фиксирует плейстоцен-голоценовую границу (интервал 50-60 см в колонке 10GC-1, 90-100 см в керне 17GC-1), которая, согласно нашим данным, характеризуется значительным (5-6%о) увеличением значений

S180.

Следует отметить, что увеличение значений 8180 льда в

покровных гренландских ледниках при переходе от последнего

оледенения к голоцену также составляет ~6%о. Это свидетельствует о том,

что байкальская изотопно-кислородная запись, так же как и изотопно-

кислородные профили двух скважин, пробуренных в Гренландии,

отражает глобальные климатические изменения.

На кривой распределения 8lsO в керне 17GC-1 (рис. 3.3 б)

отчетливо выделяется интервал 90-160 см с низкими (20,0-21,4%о) 18

значениями 8 О, который соответствует сартанской стадии

позднеплейстоценового оледенения (МИС-2). В интервале 179-250 см

наблюдается область повышенных (24,1-26,3%о) значений 8 О, соответствующая каргинскому интерстадиалу (МИС-3).

1 о

Величины 8 О в керне 17GC-1 (рис. 3.3 б) показывают, что климатические условия каргинского интерстадиала (МИС-3), в том числе и температурный режим, были близки к таковым в голоцене (МИС-1). Это подтверждается и статистическим анализом полученных данных.

Как указывалось выше, изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей определяется двумя основными факторами: температурой и изотопным составом воды, в равновесии с которой они образуются (Labeyrie, 1974; Leng et al., 2004).

Согласно уравнению Л. Лабейре (Labeyrie, 1974): t°C = 5-4,1(518OSiO2-S18Oh2o-40) (3.1),

с ростом температуры воды при неизменном изотопном составе ее кислорода происходит уменьшение значений 6180 створок.

Однако проведенные нами исследования показали, что, наоборот, в теплые периоды значения 5180 створок оз. Байкал повышаются, а в холодные - понижаются. Подобный характер изменения величин б180 диатомовых водорослей наблюдается в озерах Аляски и Швеции (Ни et al., 2003; Holocene, 2001). На наш взгляд, для Байкала это связано с тем, что основная масса байкальских диатомовых водорослей развивается подо льдом (Галазий, 1984; Поповская и др., 2002), практически в «термостате», при температуре воды, не превышающей 3°С (Турбулентное, 1999; Поповская и др., 2002). Логично предположить, что в теплые и холодные периоды температура воды подо льдом, при которой развивались байкальские диатомеи, оставалась одинаковой. Это означает, что вариации б180 в створках ископаемых байкальских диатомей зависят не от температуры воды. Основное влияние на величину 8180 байкальских диатомей оказывает изотопный состав воды, в которой происходили развитие и рост диатомовых.

Изотопный состав воды Байкала определяется целым рядом параметров, таких как изотопный состав речного притока, изотопный состав влаги, выпавшей на водную поверхность, изотопный состав воды, поступающей в озеро в периоды таяния снега и льда и др. Кроме того, при определении изотопного состава воды следует учитывать процессы конденсации и испарения с поверхности озера. Сейчас трудно сказать, какой из параметров является определяющим.

Существует мнение (Late, 2005), что изотопный состав байкальской воды, и, следовательно, диатомей, в основном определяется вариациями вкладов изотопного состава атмосферных осадков и изотопного состава воды, приносимого реками. Учитывая заметную разницу в изотопном составе рек, впадающих в Байкал с севера (-21,8%о --19,8%о) и юга (-17,4%о - -15,8%о) (Seal et al., 1998), нельзя исключить, что изменения изотопного состава кислорода в байкальской воде были обусловлены сменой гидрологического режима. Высказывалось, в частности, предположение (Late, 2005), что обеднение створок 180 во время оледенения связано с увеличением стока северных рек (прежде всего, Верхней Ангары) и значительным снижением стока р. Селенги -главного притока, впадающего в Байкал с юга, поставляющего почти половину всей речной воды (Вотинцев, 1961). Изотопный состав кислорода воды р. Селенги составляет -15,296о - -12,8%о (Late, 2005).

Не исключая возможности некоторой гидрологической перестройки, мы полагаем, однако, что этот фактор не может быть определяющим, поскольку разница в изотопном составе кислорода байкальских диатомей из холодных и теплых горизонтов (5—6%о) сопоставима с той, которая установлена между последним оледенением и голоценом на других континентах (табл. 3.1). Вероятно, эта величина является общим параметром, характеризующим глобальное изменение температуры атмосферы при переходе от холодного периода к теплому.

Таблица 3.1

Изотопный состав кислорода в ледниках и озерных диатомеях в раннем голоцене (РГ) и во время максимума последнего оледенения (МПО)_

Объект, ссылка 5180 (РГ) ЪпО(МПО) А18О \(1Т)-(МПО)\

Ледники

Гренландия (Stuver ct al., 2000) -39,7 -34,6 5,1

Антарктида (EPICA, 2004) -61,1 -55,7 5,4

Перу (Late, 1995) -22,9 -16,6 6,3

Тибет (Tropical, 1997) -18,5 -13,3 5,4

Озерные диатомеи

Аляска (Hu et al., 2003) 23,9 19,0 4,9

Байкал (наши данные) 25,2 20,0 5,2

Для биогенного кремнезема зависимость величин S180 от температуры характеризуется градиентом Ак ~-0,2%о/1°С (Oxygen, 1998): при постоянном изотопном составе воды увеличение температуры ведет к уменьшению значений 518Os,o2-

Изотопный состав кислорода атмосферных осадков меняется в

зависимости от широты и высоты над уровнем моря (Фор, 1989;

Васильчук и др., 2000). В средних и высоких широтах в атмосферных

осадках Европы и Северной Атлантики значения 5180 уменьшаются при

движении с юга на север и характеризуются градиентом До«+0,7%о/°С:

увеличение температуры воздуха ведет к увеличению значений 6180

атмосферных осадков (Dansgaard, 1964). Близкая зависимость от

среднегодовых и летних температур установлена для колебаний 5 О в атмосферных осадках Сибири (Nikolaev et al., 1995). Изотопный состав воды меняется в зависимости от климата, и именно этот фактор является определяющим (Leng et al., 2006). Теоретически, для оценки суммарной зависимости величин 6180 створок от среднегодовых температур можно использовать градиент: Ас = Дк + Д0 « +0,5%о/°С (Leng et al., 2004). В этом случае среднее увеличение температур в бассейне оз. Байкал за последние

15-18 тыс. лет может быть оценено в 8°С, а максимальное в 15°С. Следует, однако, учитывать, что основная масса диатомовых водорослей на Байкале, как упоминалось выше, развивается подо льдом. Не исключено, что температура цветения в холодные и теплые периоды оставалась постоянной, вследствие чего суммарный эффект Дс = Д0 « +0,7%о/°С, и, соответственно, среднее потепление в голоцене по сравнению с пиком оледенения можно оценить в 5-6°С, а максимальное в 8-10°С.

Учитывая, что озеро Байкал является большим открытым водоемом (Галазий, 1984), и, согласно выводам М. Ленга (Leng et al., 2004; Leng et al., 2006), можно предположить, что изотопный состав воды в Байкале будет определяться изотопным составом атмосферных осадков. Тогда, согласно В. Дансгорда, который показал, что между среднегодовыми значениями 6180 атмосферных осадков и среднегодовой температурой наблюдается линейная зависимость (Фор, 1989):

§18Оср = 0,695tcP -13,6 (3.2),

можно оценить среднегодовые значения температур воздуха (рис. 3.5).

Среднегодовые температуры воздуха, °с

-12-10 -8-6-4-2 0 2

Среднегодовые температуры воздуха, °С

-12 -10 -8 -6 -4-2 0 2

а. б.

Рис. 3.5. Изменение среднегодовых температур воздуха в прошлом по результатам исследования кернов: а. - КХЗС-1; б. - 17СС-1.

Рис. 3.5 показывает, что среднегодовые температуры воздуха для голоцена составили -1 - -3°С, для сартанского оледенения -6—8°С. Конечно, эти оценки приблизительные, однако они довольно хорошо согласуются с ранее полученными результатами (Шимарев и др., 1996; Воробьева и др., 1990; Post-glacial, 2005). Возвращаясь к температурному режиму, следует отметить, что, согласно нашим расчетам, средние температуры воздуха каргинского интерстадиала сравнимы с голоценом (~3°С).

ВЫВОДЫ

Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему.

1. Методика выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений, разработанная нами, основана на модификации поверхности створок с помощью реакции силилирования, является оригинальной, простой в реализации, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов. Она позволяет получать препараты, содержание створок диатомей в которых приближается к 100%, из донных отложений с различным литологическим'составом, содержанием органического вещества и биогенного кремнезема. Получаемые препараты пригодны для любого рода исследований, таких как корректное измерение 6180 и определение микроэлементного состава створок.

2. Впервые полученные данные по изотопному составу кислорода створок диатомовых водорослей оз. Байкал четко фиксируют и отражают в первую очередь глобальные климатические изменения на планете. Значения б180 створок из осадков оз. Байкал изменяются от 18,5 до 27,596о, что сравнимо со значениями 6180 створок других озер. Переход от теплых стадий к холодным характеризуется изменением изотопного состава кислорода диатомей на 5-6%о, что сопоставимо с разницей, установленной в значениях 5180 льда и створок диатомовых водорослей между последним оледенением и голоценом на других континентах.

3. Увеличение среднегодовых температур воздуха в байкальском регионе при переходе от сартанского оледенения к голоцену на основании данных по изотопному составу кислорода створок из осадков оз. Байкал составляет в среднем 5-6°С.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Калмычков Г.В., Кострова С.С., Гелетий В.Ф., Ткаченко Л.Л., Рахлин В.И. Способ выделения створок диатомовых водорослей из донных осадков для определения изотопного состава их кислорода и реконструкции палеоклимата // Материалы VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». - Москва, 2003. -Т.1. - С. 150.

2. Кострова С.С. Новый способ выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений // Современные проблемы геохимии: Материалы научной конференции молодых ученых ИНЦ СО РАН (г. Иркутск, 20-23 апреля 2004 г.). - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2004.-С. 62-65.

3. Калмычков Г.В., Кострова С.С., Гелетий В.Ф., Рахлин В.И. Новый способ выделения створок диатомовых водорослей из донных осадков // Кварц. Кремнезем: Материалы Международного семинара (г. Сыктывкар, 2124 июня 2004 г.). - Сыктывкар: Геопринт, 2004. - С. 288-289.

4. Калмычков Г.В., Кострова С.С., Шабанова Е.В., Васильева И.Е., Гелетий В.Ф. Изучение химического состава створок диатомовых водорослей: выделение и анализ // Тезисы докладов VII Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (г. Новосибирск, 11-16 октября 2004 г.). - Новосибирск, 2004. - Т.2. - С. 271.

5. Kalmychkov G.V., Pokrovsky B.G., Kostrova S.S., Geletyi V.F. First data on isotope oxygen composition of diatom valves of Lake Baikal // Abstract Environmental Processes of East Eurasia: Past, Present, Future (November, 15-18, 2004). - Xi'an China, 2004. - P. 72-73.

6. Кострова C.C., Калмычков Г.В. Способ выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений для определения изотопного состава их кислорода и реконструкции палеоклимата // Тезисы докладов Второй Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (г. Новосибирск, 1-3 декабря 2004 г.). - Новосибирск: Новосиб. Гос. ун-т, 2004. - С. 94-95.

7. Калмычков Г.В., Покровский Б.Г., Кострова С.С. Первые данные по изотопному составу кислорода створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал: количественная оценка изменений климата Центральной Азии за последние 20 тыс. лет // Тезисы докладов XVII Симпозиума по геохимии изотопов (г. Москва, 6-9 декабря 2004 г.). - Москва, 2004. - С. 104-105.

8. Калмычков Г.В., Покровский Б.Г., Кострова С.С. Вариации изотопного состава кислорода в створках диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал и изменения климата Центральной Азии в позднем плейстоцене-голоцене // Четвертая Верещагинская конференция: Тезисы докладов и стендовых сообщений (г. Иркутск, 26 сентября - 1 октября, 2005 г.). -Иркутск; Изд-во Института географии СО РАН, 2005. - С. 31.

9. Kostrova S., Kalmychkov G., Pokrovsky B. Oxygen isotope composition in diatom valves from Lake Baikal sediments // Abstract of the 4th International Symposium on Terrestrial Environmental Changes in East Eurasia and Adjacent Areas (December 6-10, 2005). - Gyeongju, Republic of Korea, 2005. - P. 103.

10. Калмычков Г.В., Кострова C.C., Гелетий В.Ф., Ткаченко JI.Л., Рахлин В.И. Способ выделения створок диатомовых водорослей из донных осадков для определения их кислородного изотопного состава и реконструкции палеоклимата// Геохимия. -2005. -№12. - С. 1358-1360.

11. Кострова С.С. Изменение среднегодовых температур воздуха в Прибайкалье за последние 40 тыс. лет // Современные проблемы геохимии: Материалы научной конференции молодых ученых ИНЦ СО РАН (г. Иркутск, 15-17 мая 2006 г.). - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2006.-С. 65-69.

12. Калмычков Г.В., Кузьмин М.И., Покровский Б.Г., Кострова С.С. Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал: изменение среднегодовых температур в Центральной Азии за последние 40 тыс. лет // ДАН, 2006 (в печати).

Подписано к печати 15.12.2006 г. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 520 Отпечатано в типографии ИЗК СО РАН 664033 Иркутск, ул Лермонтова, 128

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кострова, Светлана Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ КИСЛОРОДА КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ (ОБЗОР

ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ)

1.1. Изотопно-кислородный метод

1.1.1. Основы метода

1.1.2. Температурная зависимость

1.2. Развитие изотопно-кислородного метода

1.2.1. Первые изотопные кислородные кривые

1.2.2. Шкала 8РЕСМАР

1.2.3. Объекты исследования

1.3. Биогенный кремнезем как объект для изотопных исследований

1.3.1. Источники биогенного кремнезема. Общие сведения о диатомовых водорослях

1.3.2. Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей

1.4. Интерпретация кислородных изотопных кривых

1.5. Способы очистки створок диатомовых водорослей для изотопных исследований

1.5.1. Извлечение кислорода из кремнезема для изотопных исследований

1.5.2. Способы подготовки препаратов створок диатомовых водорослей для изотопного анализа

1.5.3. Учет водной составляющей биогенного кремнезема

ГЛАВА 2. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СТВОРОК ДИАТОМОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ИЗ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 47 2.1. Теоретическое обоснование метода

2.2. Модификация поверхности створок диатомовых водорослей

2.2.1. Способы модификации поверхности

2.2.2. Силилирование створок диатомовых водорослей

2.3. Подготовка створок к силилированию

2.4. Силилирование. Очистка образцов после силилирования

2.5. Методика извлечения створок из донных отложений

ГЛАВА 3. ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ КИСЛОРОДА СТВОРОК БАЙКАЛЬСКИХ ДИАТОМЕЙ (ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ)

3.1. Материалы и методы исследования

3.1.1. Объект исследования

3.1.2. Методика проведения работ

3.1.3. Литология исследуемых разрезов

3.1.4. Возрастная модель исследуемых кернов

3.2. Изотопный состав кислорода ископаемых створок байкальских диатомовых водорослей

3.3. Температурные оценки 90 ВЫВОДЫ 97 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 98 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков озера Байкал"

Изотопно-кислородный метод, основанный на вариациях |80/160 в карбонатах биогенного происхождения (Urey, 1947), считается одним из наиболее надежных инструментов расшифровки палеоклиматической информации. После ставших уже классическими работ Ч. Эмилиани (Emiliani, 1955, Emiliani, 1966), который, изучив изменение ô180 в ископаемых планктонных фораминиферах Карибского моря, построил первую изотопно-кислородную кривую, этот метод получил бурное развитие.

К настоящему времени создана надежно датированная океанская изотопная кислородная шкала SPECMAP, являющаяся общепринятым стандартом при палеоклиматических исследованиях. Эта непрерывная высокоразрешающая изотопно-кислородная запись отражает чередование теплых и холодных периодов на планете (Имбри и др., 1988).

На данный момент с использованием изотопно-кислородного метода подробно изучены глубоководные отложения морей и океанов (Имбри и др., 1988, Williams et al., 1988; Dawson, 1992), а также ледники Арктики и Антарктики (Котляков и др., 1991; Climate, 1996; Macdonald et al., 1999; Climate, 1999; Васильчук и др., 2000; Котляков, 2000; Holocene, 2000; Hoek et al., 2001; Late, 2003), поскольку именно эти объекты позволяют лучше всего судить о глобальных климатических изменениях прошлого.

Однако исследования донных отложений оз. Байкал с помощью изотопно-кислородного метода не проводились. Это связано с тем, что осадки озера не содержат остатки биогенных карбонатов, а единственным объектом для изотопных кислородных исследований являются створки диатомовых водорослей. Однако работы по изучению изотопного состава кислорода в створках ископаемых озерных диатомей, в том числе и байкальских, до последнего времени широкого распространения все же не получили, что, в первую очередь, связано с отсутствием надежных методик выделения створок из донных отложений.

Для достижения поставленной цели в ходе исследований предполагалось решить следующие задачи:

3. Измерить значения 5 О в полученных препаратах. Фактический материал и методы исследования. В работе исследованы керны донных отложений, отобранные во время рейсов НИС «Г.Ю. Верещагин» в процессе проведения экспедиционных работ на оз. Байкал в 2003, 2004 годах, а также образцы осадков, полученные в результате бурения глубоководной скважины ВОР-98.

Определение содержания биогенного кремнезема в исследуемых образцах (метод Мортлока (Мог11оск, 1989)), общего органического углерода (метод И.В. Тюрина (Аринушкина, 1970)), определение содержания глины, алеврита, песка и диатомовых, а также вида и размеров створок, литологическое описание осуществлялось в Институте геохимии СО РАН.

Научная новизна. 1. Разработана оригинальная, простая в реализации, не требующая дорогостоящего оборудования и реактивов методика выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений. Данная методика не имеет аналогов в мире и позволяет получать препараты створок, пригодные для любого рода исследований, таких как корректное измерение б|80, определение микроэлементного состава створок.

Полученные данные по изотопному составу кислорода створок диатомовых водорослей оз. Байкал, приводимые в работе, были обработаны и интерпретированы автором лично, либо при его участии. Практическая значимость. Разработанная методика может найти широкое применение для получения качественных препаратов створок диатомовых водорослей для различного рода исследований не только в нашей стране, но и за рубежом.

Результаты, полученные в ходе данного исследования, могут быть использованы для реконструкции климата как байкальского региона, так и Центральной Азии в целом, а также могут служить основой для моделирования и прогноза климатических изменений в будущем. Защищаемые положения. 1. Впервые изучены вариации изотопного состава кислорода створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал, что стало возможным, благодаря разработанной автором оригинальной методике выделения створок из донных отложений.

1Я

2. Значения 5 О створок диатомовых водорослей из осадков оз. Байкал (временные аналоги морских изотопных стадий 1-3) изменяются от 20,0 до 27,5%о. Увеличение значений 8|8СЦ,о2 при переходе от последнего оледенения к голоцену составляет 5-6%о.

Апробация работы и публикации. Результаты, обсуждаемые в диссертационной работе, легли в основу научных статей в отечественных реферируемых изданиях, а также представлены и обсуждены на следующих российских и международных конференциях: (1) Научная конференция молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, (20-23 апреля 2004 г.); (2) Международная конференция «Процессы в окружающей среде: прошлое, настоящее, будущее», Сиань, Китай (15-18 ноября, 2004); (3) Вторая Сибирская международная конференция молодых ученых по наукам о Земле, Новосибирск, (1-3 декабря 2004 г.); (4) XVII Симпозиум по геохимии изотопов, Москва, (6-9 декабря 2004 г.); (5) Четвертая Верещагинская байкальская конференция (26 сентября - 1 октября 2005); (6) Научная конференция молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, (16-17 мая 2006 г.).

По теме диссертации опубликовано 12 работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, приложения. Объем работы 129 страниц, в том числе 31 рисунок, 15 таблиц. Библиография включает 216 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Кострова, Светлана Сергеевна

Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему.

1. Методика выделения створок диатомовых водорослей из донных отложений, разработанная нами, основана на модификации поверхности створок с помощью реакции силилирования, является оригинальной, простой в реализации, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов. Она позволяет получать препараты, содержание створок диатомей в которых приближается к 100%, из донных отложений с различным литологическим составом, содержанием органического вещества и биогенного кремнезема.

Получаемые препараты пригодны для любого рода исследований, таких как

18 корректное измерение 8 О и определение микроэлементного состава створок.

1Я

8 О створок из осадков оз. Байкал изменяются от 18,5 до 27,5%о, что

18 сравнимо со значениями 8 О створок других озер. Переход от теплых стадий к холодным характеризуется изменением изотопного состава кислорода диатомей на 5-6%о, что сопоставимо с разницей, установленной в значениях 8,80 льда и створок диатомовых водорослей между последним оледенением и голоценом на других континентах.

3. Увеличение среднегодовых температур воздуха в байкальском регионе при переходе от сартанского оледенения к голоцену на основании данных по изотопному составу кислорода створок из осадков оз. Байкал составляет в среднем 5-6°С.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кострова, Светлана Сергеевна, Иркутск

1. Айлер Р. Коллоидная химия кремнезема и силикатов / Пер. с англ. -М.: Госстройиздат, 1959.-288 с.

2. Айлер Р. Химия кремнезема / Пер. с англ. М.: Мир, 1982а. 4.1. - 416с.

3. Айлер Р. Химия кремнезема / Пер. с англ. М.: Мир, 19826. 4.2. - 712с.

4. Аккумуляция биогенного кремнезема в донных отложениях Байкала / Гранина Л.З., Грачев М.А., Карабанов Е.Б. и др. // Геология и геофизика. -1993.-Т. 34, № 10-11.-С. 149-159.

5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970.-С. 130-137.

6. Атлас Байкала / Под ред. Г.И. Галазия; Сибирское отделение АН СССР, Межведомственный совет программы «Сибирь», Федеральная Служба геодезии и картографии. М.: Госкартография, 1993. - 160 с.

7. Ахмедов С.А., Загиров Н.Ш., Фаталиев Н.К. Пособие по статистической обработке результатов измерений. Махачкала: Изд-во Дагестан, гос. ун-та, 2000. - 86 с.

8. Бараш М.С. Четвертичные палеотемпературы океанов и некоторые палеогеографические реконструкции // Современные проблемы геологии морей и океанов.-М.: Наука, 1980.-С. 102-128.

9. Большаков В.А. Новая концепция орбитальной теории палеоклимата // М.:Б.и., 2003. 256 с.

10. Васильчук Ю.К., Котляков В.М. Основы изотопной геокриологии и гляциологии: Учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. - 616 с.

11. Вильяме Д.Ф., Дженкинс П.Б. Позднечетвертичная история осадочного органического вещества в колонках донных осадков с Академического хребта (оз Байкал) II Геология и геофизика. 1993. - Т. 34, № 10-11.- С. 93101.

12. Водоросли. Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.П., Масюк Н.П. и др. Киев: Наукова думка, 1989. - 608 с.

13. Воробьева Г.А. Палеоклимат озера Байкал в плейстоцене и голоцене // Байкал природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата: Тезисы конференции (г. Иркутск, 11-17 мая 1994 г.). -Иркутск: Изд-во ЛИСНА, 1994. - Т.2. - С. 54-55.

14. Воробьева Г.А., Медведева Г.И., Аксенов М.П. Стратиграфия и палеогеография юга Средней Сибири. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. -С. 10-17.

15. Воронков М.Г., Зелчан Г.И., Лукевич Э.Я. Кремний и жизнь: Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния. 2-е изд., перераб. и доп. - Рига: Зинатне, 1978. - 588 с.

16. Вотинцев К.К. Гидрохимия озера Байкал / Труды Байкальской лимнологической станции. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-Т.ХХ. - 311 с.

17. Выхристюк Л.А. Аморфный кремнезем в донных осадках Байкала // Литология и полезные ископаемые. 1979. - № 1. - С. 43-51.

18. Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1984.-368 с.

19. Геохимические индикаторы изменений палеоклимата в осадках озера Байкал / Е.Л. Гольдберг, М.А. Федорин, М.А. Грачев и др. // Геология и геофизика. 2001. - Т. 42, № 1 -2. - С. 76-86.

20. Геохимия изотопов в офиолитах полярного Урала // Труды ГИН АН СССР. М.: Наука, 1983.-Вып. 376.-С. 151-162.

21. Глобальные похолодания Центральной Азии в позднем кайнозое согласно осадочной записи из озера Байкал / Е.Б. Карабанов, М.И. Кузьмин, Д.Ф. Вильяме и др. // Докл. РАН. 2000. - т. 370, № 1. - С. 61-66.

22. Глубокие изменения экосистемы Северного Байкала в голоцене / Е.В. Безрукова, Ю.А. Богданов, Д.Ф. Вильяме и др. // Докл. АН СССР. 1991. - Т. 321, №5. -С. 1032-1036.

23. Глубоководное бурение на Байкале основные результаты Кузьмин М.И., Карабанов Е.Б., Каваи Т. и др. // Геология и геофизика. - 2001. - Т. 42, № 1-2.-С. 8-34.

24. Голдырев Г.С. Осадкообразование и четвертичная история котловины Байкала. Новосибирск: Наука, 1982. - 181 с.

25. Грачев М.А. О современном состоянии экологической системы озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 156 с.

26. Детальная диатомовая биостратиграфия осадков озера Байкал в эпоху Брюнес и климатические факторы видообразования / Г.К. Хурсевич, Е.Б. Карабанов, A.A. Прокопенко и др. // Геология и геофизика. 2001. - Т. 42, № 1-2.-С. 108-129.

27. Диатомовые водоросли СССР: ископаемые и современные. JL: Наука, 1974.-Т. 1.-403 с.

28. Жузе А.П. Стратиграфические и палеогеографические исследования в северо-западной части Тихого океана. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 259 с.

29. Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. М.: Недра, 1979.-311 с.

30. Имбри Дж., Имбри К.П. Тайны ледниковых эпох / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1988.-264 с.

31. Кашутина М.В., Иоффе C.JL, Тартаковский В.А. Силилирование органических соединений // Успехи химии. 1975. - Т. 44. - Вып. 9. - С. 1620-1648.

32. Коллектив участников проекта «Байкал-бурение». Непрерывная запись климатических изменений в отложениях озера Байкал за последние 5 миллионов лет // Геология и геофизика. 1998. - Т. 39, № 2. - С. 139-156.

33. Коллектив участников проекта «Байкал-бурение». Позднекайнозойская палеоклиматическая запись в осадках озера Байкал (по результатам исследования 600-метрового керна глубоководного бурения) // Геология и геофизика. 2000. - Т. 41, № 1. - С. 3-32.

34. Коллектив участников проекта «Байкал-бурение». Результаты бурения первой скважины на озере Байкал в районе Бугульдейской перемычки // Геология и геофизика. 1995. - Т. 36, № 2. - С. 3-32.

35. Котляков В.М. Избранные сочинения в шести книгах. Книга 1. Гляциология Антарктиды. М.: Наука, 2000. - 432 с.

36. Котляков В.М., Гросвальд М.Г., Лориус К. Климаты прошлого из глубины ледниковых щитов. М.: Знание, 1991. - 48 с.

37. Ландшафты и климат Прибайкалья в позднеледниковье и голоцене по результатам комплексных исследований торфяников / Е.В. Безрукова, С.К.

38. Кривоногое, A.A. Абзаева и др. // Геология и геофизика. 2005. - Т. 46, № 1. -С. 21-33.

39. Мижирицкий М.Д., Южелевский Ю.А. Новые силилирующие реагенты. Методы получения и свойства // Успехи химии. 1987. - Т. 56. -Вып. 4. - С. 609-628.

40. Нагорья Прибайкалья и Забайкалья / H.A. Логачев, И.В. Антощенко-Оленев, Д.Б. Базаров и др. М.: Наука, 1974. - 359 с.

41. Непрерывная запись изменений климата Центральной Азии в донных осадках озера Байкал за последние пять миллионов лет / М.И. Кузьмин, Е.Б. Карабанов, В.Ф. Гелетий и др. // Глобальные изменения природной среды. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. С. 58-72.

42. Николаев В.А., Харвуд Д.М., Самсонов H.H. Диатомовые водоросли раннего мела. СПб.: Наука, 2001. - 76 с.

43. Носик Л.П. Изотопные методы при изучении минералообразования. -М: Наука, 1986.-С. 5-8,51-53.

44. Палеоклиматическая запись осадков озера Байкал по данным магнитной восприимчивости / М.А. Крайнов, В.А. Кравчинский, Д. Пек и др. // Геология и геофизика. 2001. - Т. 42, № 1-2. - С. 87-97.

45. Палеомагнитные и петромагнитные исследования оз. Байкал / Д.У. Кинг, Д. Пек, П. Гангеми, В.А. Кравчинский // Геология и геофизика. 1993. -Т. 34, № 10-11.-С. 174-191.

46. Патрикеева Г.И. Донные отложения Малого Моря / Труды Байкальской лимнологической станции. М.: Изд-во АН СССР. - 1959. - Т. 17. - 222 с.

47. Первые высокоразрешающие, датированные записи изменения растительности и климата Северного Прибайкалья в среднем-позднемголоцене / E.B. Безрукова, A.B. Белов, A.A. Абзаева и др. // Докл. РАН. -2006.-Т. 411,№2.-С. 1-5.

48. Поповская Г.И., Генкал С.И., Лихошвай E.H. Диатомовые водоросли планктона озера Байкал: Атлас определитель. Новосибирск: Наука, 2002. -168 с.

49. Причины раннего оледенения Сибири при переходе от казанцевского климатического оптимума к зырянскому ледниковому периоду / A.A. Прокопенко, Е.Б. Карабанов, М.И. Кузьмин, Д.В. Вильяме // Геология и геофизика. 2001. - Т. 42, № 1-2. - С. 64-75.

50. Проект «Байкал-бурение»: научные и технические задачи и первые результаты / М.И. Кузьмин, Д.Ф. Вильяме, H.A. Логачев и др. // Геология и геофизика. 1993. - Т. 34, № 10-11. - С. 5-15.

51. Радиоуглеродное датирование байкальских осадков / С.М. Колман, В.М. Купцов, Г.А. Джойнс, С.Д. Картер // Геология и геофизика. 1993. - Г. 34, № 10-11.-С. 68-77.

52. Сигналы палеоклиматов верхнего плейстоцена в осадках озера Байкал / М.А. Грачев, Е.В. Лихошвай, С.С. Воробьева и др. // Геология и геофизика. -1997. Т. 38, № 5. - С. 957-980.

53. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии / Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 4.2.-438 с.

54. Триметилсилилирование синтетических силикаювтриметилацетоксисиланом / Г.В. Калмычков, Н.К. Ярош, Р.Г. Мирсков и др. // Журнал общей химии. 1992. - Т.62. - Вып. 3. - С. 617-620.

55. Турбулентное перемешивание вод озера Байкал в слое, непосредственно примыкающем ко льду, и его роль в развитии диатомовых водорослей / Н.Г. Гранин, Д. Джусон, Р.Ю. Гнатовский и др. // Докл. АН СССР. 1999. - Т. 366, № 6. - С. 835-839.

56. Фор Г. Основы изотопной геологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.590 с.

57. Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - 792 с.

58. Чуева М.Н. Практическое руководство по разделению минералов в тяжелых жидкостях и солях. М.: Госгеолтехиздат, 1954. - С. 6-14.

59. Шимарев М.Н., Гранин Н.Г., Куимова Л.Н. Опыт реконструкции гидрофизических условий в Байкале в позднем плейстоцене и голоцене // Геология и геофизика. 1995. - Т. 37, № 8. - С. 97-102.о

60. A 14000-year oxygen isotope record from diatom silica in two alpine lakes on Mt. Kenya / P.A. Barker, F.A. Street-Perrott, M.J. Leng et al. // Science. -2001.-Vol. 292.-P. 2307-2310.

61. A 200-year coral stable oxygen isotope record from a high-latitude reef off Western Australia / H. Kuhnert, J. Patzold, B. Hatcher et al. // Coral Reefs. 1999. -Vol. 18.-P. 1-12.

62. A global complication of late Holocene planktonnic foraminiferal 5180: relationship between surface water temperature and 5180 / C. Waelbroeck, S. Mulitza, H. Spero et al. // Quaternary Science Reviews. 2005. - Vol. 24. - P. 853-868.

63. A High-resolution diatom record of the paleoclimates of East Siberia for the last 2.5 My from Lake Baikal / M.A. Grachev, S.S. Vorobyova, Y.E. Likhoshway et al. // Quaternary Science Reviews. 1998. - Vol. 17. - P. 1101 -1106.

64. A multi-proxy study of Pliocene sediments from lie de France, North-East Greenland / O. Bennike, N. Abrahamsen, M. Bäk et al. // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2002. - Vol. 186. - P. 1-23.

65. A new record of Holocene climate change from the bottom sediments of Lake Baikal / E.B. Karabanov, A.A. Prokopenko, D.F. Wiilliams, G.K. Khursevich // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2000. - Vol. 156. - P. 211-224.

66. A preliminary investigation of siliceous microfossil succession in late Quaternary sediments from Lake Baikal, Siberia / M.L. Julius, E.F. Stoermer, S.M. Colman, T.C. Moore // Journal of Paleolimnology. 1997. - Vol. 18. - P. 189206.

67. An oxygen isotope record of lacustrine opal from a European Maar indicates climatic stability during the last interglacial / A. Shemesh, M. Rietti-Shati, P. Rioual et al. // Geophysical Research Letters. 2001. - Vol. 28, N 12. - P. 23052308.

68. Arkhipov S.A. Late Pleistocene Glaciation of Western Siberia // Late Quaternary Environments of the Soviet Union. Univ. of Minnesota Press, 1984. -P. 13-19.

69. Bigler C., Hall R.I. Diatoms as quantitative indicators of July temperature: a validation attempt at century-scale with meteorological data Northern Sweden // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2003. - Vol. 189. - P. 147160.

70. Boes X., Piotrowska N., Fagel N. High-resolution diatom/clay record in Lake Baikal from grey scale, and magnetic susceptibility over Holocene and Termination I // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 299-313.

71. Boiseau M., Juillet-Leclerc A. H2O2 treatment of recent coral aragonite: oxygen and carbon isotopic implications // Chemical Geology. 1997. - Vol. 143, Is. 3-4.-P. 171-180.

72. Bradbury J.P. A diatom record of climate and hydrology for the past 200 ka from Owens Lake, California with comparison to other great basin records // Quaternary Science Reviews. 1997. - Vol. 16, N2. - P. 203-219.

73. Bridgwater N.D., Heaton T.H., O'Hara S.L. A Late Holocene palaeolimnological record from Central Mexico, based on faunal and stable-isotope analysis of ostracod shells // Journal of Paleolimnology. 1999. - Vol. 22, N 4. - P. 383-397.

74. Cespuglio G., Piccinetti C., Longinelli A. Oxygen and carbon isotope profiles from Nassa mutabilis shells (gastropoda): accretion rates and biological behavior // Marine Biology. 1999. - Vol. 135, N 4. - P. 627-634.

75. Clayton R., Mayeda T. The use of bromine pentafluoride in the extraction of oxygen from oxides and silicates for isotopic analysis // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1963. - Vol. 27. - P. 43-52.

76. Cleaning of lake sediment samples for diatom oxygen isotope analysis /

77. D.W. Morley, M.J. Leng, A.W. Mackay et al. // Journal of Paleolimnology. -2004.-Vol. 31.-P. 391-401.

78. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica / J.R. Petit, J. Jouzel, D. Raynaud et al. // Nature. 1999. -Vol. 399.-P. 429-426.

79. Climate connections between the hemisphere revealed by deep sea sediment core/ice core correlations / C.D. Charles, J. Lynch-Stieglitz, U.S. Ninnemann, R.G. Fairbanks // Earth and Planetary Science Letters. 1996. - Vol. 142, N 1-2. - P. 19-27.

80. Climate-induced variations of cosmogenic beryllium-10 in the sediments of Lake Baikal of the last 150 ky from AMS, SRXRF and NAA data / K. Horiuchi,

81. E.L. Goldberg, K. Kobayashi et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2001. - Vol. 470. - P. 396-404.

82. Climatic change in Central Asia during MIS 3/2: a case study using biological responses from Lake Baikal / G.E.A. Swann, A.W. Mackay, M. J. Leng,

83. F. Demory // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 235-253.

84. Climatic events in Siberia during upper Brunhes according to the Lake Baikal sedimentary record / M.I. Kuzmin, E.B. Karabanov, A.A. Prokopenko et al. // Berliner geowiss. Abh. 1999. - Vol. 30. - P. 315-323.

85. Continental climate response to orbital forcing from biogenic silica records in Lake Baikal / S.M. Colman, J.A. Pesk, E.B. Karabanov et al. // Nature. 1995. -Vol. 378.-P. 769-771.

86. Craig H. Isotopic standards for carbon and oxygen and correction factors for mass spectrometric analysis of carbon dioxide // Geochimica et Cosmochimica Acta.- 1957.-Vol. 12.-P. 133-149.

87. Curry G.B., Fallick A.E. Use of stable oxygen isotope determinations from brachiopod shells in palaeoenvironmental reconstruction // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2002. - Vol. 182, N 1-2.-P. 133-143.

88. Dansgaard W. Stable isotope in precipitation // Tellus. 1964. - V. 16, № 4. - P. 436-468.

89. Dawson A.G. Ice Age Earth: Late Quaternary geology and climate. -London and New York: Routledge, 1992. 293 p.

90. De Deckker P., Gingele F.X. On the occurrence of the giant diatom Ethmodiscus rex in an 80-ka record from a deep-sea core, southeast of Sumatra, Indonesia: implications for tropical palaeoceanography // Marine Geology. 2002. -Vol. 183.-P. 31-43.

91. Diatom oxygen isotopes in pro-glacial lake sediments from northern Sweden: a 5000-year record of atmospheric circulation / G. Rosqvist, C. Jonsson, R. Yam et al. // Quaternary Science Reviews. 2004. - Vol. 23. - P. 851-859.

92. Differential dissolution of Lake Baikal diatoms: correction factors and implications for palaeoclimatic reconstruction / R.W. Battarbee, A.W. Mackay,

93. D.H. Jewson, M. Sturm // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 75-86.

94. Do diatom algae frustules accumulate uranium? / E.L. Goldberg, M.A. Grachev, V.A. Bobrov et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1998. - Vol. 405 A. - P. 584-589.

95. Duplessy J.-C., Labeyrie L., Waelbroeck C. Constrains on the ocean oxygen isotopic enrichment between the Last Glacial Maximum and the Holocene: paleoceanographic implications // Quaternary Science Reviews. 2002. - Vol. 21, N 1-3.-P. 315-330.

96. Ell wood M.J., Hunter K.A. Determination of Zn/Si ratio in diatom opal: a method for the separation, cleaning and dissolution of diatoms // Marine Chemistry. 1999. - Vol. 66. - P. 149-160.

97. Emiliani C. Paleotemperature analysis of Caribbean cores P6304-8 and P6304-9 and a generalized temperature curve for the past 425,000 years // Journal of Geology. 1966. - Vol. 74. - P. 109-126.

98. Emiliani C. Pleistocene temperatures // Journal of Geology. 1955. - Vol. 63.-P. 538-578.1 o

99. Environmental controls on shell growth rates and 8 O of the shallow-marine bivalve mollusk Phacosoma japonicum in Japan / B.R. Schone, K. Tanabe, D.L. Dettman, S. Sato // Marine Biology. 2003. - Vol. 142, N 3. - P. 473-485.

100. EPICA. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core // Nature. 2004. -V. 429.-P. 623-628.

101. Evidence for early Oligocene formation of a proto-subtropical convergence from oxygen isotope records of New Zealand paleogene brachiopods / N. Buening,

102. S.J. Carlson, H.J. Spero, D.E. Lee // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1998. - Vol. 138, N 1-4. - P. 43-68.

103. Evidence from Lake Baikal for Siberian Glaciation during Oxygen-Isotope substage 5d / E.B. Karabanov, A.A. Prokopenko, D.F. Williams, S.M. Colman // Quaternary Research. 1998 a. - Vol. 50. - P. 46-55.

104. Filtering Milankovitch cycles by Earth's geography / D.A. Short, J.G. Mengel, T.J. Crowely et al. // Quaternary Research. 1991. - Vol. 35. - P. 157173.

105. Fulford-Smith S.P., Sikes E.L. The evolution of Ace Lake, Antarctica, determined from sedimentary diatom assemblages // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1996. - Vol. 124. - P. 73-86.

106. Gasse F. Diatom-inferred salinity and carbonate oxygen isotopes in Holocene waterbodies of the Western Sahara and Sahel (Africa) // Quaternary Science Reviews. 2002. - Vol. 21, N 7. - P. 737-767.

107. Goodfriend G.A., Ellis G.L. Stable carbon and oxygen isotopic variations in modern Rabdotus land snail shells in the southern Great Plains, USA, and their relation to environment // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2002. - Vol. 66, N 11.-P. 1987-2002.

108. Guilderson T.P., Fairbanks R.G., Rubenstone J.L. Tropical Atlantic coral oxygen isotopes: glacial-interglacial sea surface temperatures and climate change // Marine Geology.-2001.-Vol. 172, N 1-2.-P. 75-89.

109. Haimson M., Knauth L.P. Stepwise fluorination a useful approach for the isotopic analysis of hydrous minerals // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1983.-Vol. 47, N9.-P. 1589-1595.

110. Henderson G.M. New oceanic proxies for paleoclimate // Earth and Planetary Science Letters. 2002. - Vol. 203, N1. - P. 1-13.

111. High-resolution magnetostratigraphy of Late Quaternary sediments from Lake Baikal, Siberia: timing of intracontinental paleoclimatic responses / F.

112. Demory, N.R. Nowaczyk, A. Witt, H. Oberhansli // Global and Planetary Change. -2005.-Vol. 46.-P. 167-186.

113. Hildebrand M. Biological processing of nanostructured silica in diatoms // Progress in Organic Coatings. 2003. - Vol. 47. - P. 256-266.

114. Hoebbel D., Ebert R. Natriumwasserglaslosungen aufbau, eigenschaften und probleme // Zeitschrift flir Chemie. - 1988. - Bd 28, H. 2. - S. 41 -51.

115. Hoefs J. Stable Isotope Geochemistry. Berlin et al.: Springer, 1997.201 p.

116. Hoek W.Z., Bohncke S.J. Oxygen-isotope wiggle matching a tool for synchronizing ice-core and terrestrial records over termination // Quaternary Science Reviews.-2001.-Vol. 20, N 11.-P. 1251-1264.

117. Holocene climate of the Kola Peninsula; evidence from the oxygen isotope record of diatom silica / V.J. Jones, M.J. Leng, N. Solovieva et al. // Quaternary Science Reviews. 2004. - Vol. 23. - P. 833-839.

118. Holocene climate variability in Antarctica based on 11 ice-core isotopic records / Masson V., Vimeux F., Jouzel J. et al. // Quaternary Research. 2000. -Vol. 54. - P. 348-358.

119. Holocene climatic change in Swedish Lapland inferred from an oxygen-isotope record of lacustrine biogenic silica / A. Shemesh, G. Rosqvist, M. Rietti-Shati et al. // The Holocene. 2001. - Vol. 11, N 4. - P. 447-454.

120. Holocene hydrologic balance of tropical South America from oxygen isotopes of lake sediment opal, Venezuelan Andes / P.J. Polissar, M.B. Abbott, A. Shemesh et al. // Earth and Planetary Science Letters. 2006. - Vol. 242. - P. 375389.

121. Hu F.S., Shemesh A. A biogenic-silica 8lsO record of climatic change during the last glacial-interglacial transition in southwestern Alaska // Quaternary Research. 2003. - Vol. 59. - P. 379-385.

122. Macdonald R.W., Carmack E.C., Paton D.W. Using the 8 O composition in landfast ice as a record of arctic estuarine processes // Marine Chemistry. 1999. -Vol. 65.-P. 3-24.

123. Matheney R.K., Knauth L.P. Oxygen-isotope fractionation between marine biogenic silica and seawater // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1989. - Vol. 53.-P. 3207-3214.

124. McCrea J.M. The isotopic chemistry of carbonates and a paleotemperature scale // Journal of Chemical Physics. 1950. - Vol. 18, N 6. - P. 849-857.

125. McQuoid M.R., Hobson L.A. A Holocene record of diatom and silicoflagellate microfossils in sediments of Saanich Inlet // Marine Geology. -2001.-Vol. 174, N 1-4.-P. 111-123.

126. Mikkelsen N., Labeyrie L., Berger W. Silica oxygen isotopes in diatoms: a 20,000 yr record in deep-sea sediments // Nature. 1978. - Vol. 271, N 2. - P. 536-538.

127. Mineralogical and textural controls on the organic composition of coastal marine sediments; hydrodynamic separation using SPLITT-fractionation / R.G. Keil, E. Tsamakis, C. B. Fuh et al. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1994. -Vol. 58, N2.-P. 879-893.

128. Mopper K., Garlick G.D. Oxygen isotope fractionation between biogenic silica and ocean water // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1971. - Vol. 35. -P. 1185-1187.

129. Mortlock R.A., Froelich P.N. A simple method for the rapid determination of biogenic opal in pelagic marine sediments // Deep-Sea Research. 1989. - Vol. 36, N9.-P. 1415-1426.

130. New Data on Vegetation Change on the Western Shore of Lake Baikal in the Middle-Late Holocene / E.V. Bezrukova, L.V. Dan'ko, V.A. Snytko et al. // Doklady Earth Sciences. 2005. - Vol. 401, N 2. - P. 303-307.

131. New views of tropical paleoclimates from corals / M.K. Gagan, L.K. Ayliffe, J.E. Beck et al. // Quaternary Science Reviews. 2000. - Vol. 19, N 1-5. -P. 45-64.

132. Nikolaev V.I., Mikhalev D.V. An oxygen-isotope paleothermometr from ice in Siberian permafrost // Quaternary Research. 1995. - V. 43, № 1. - P. 14-21.

133. Oberhansli H., Mackay A.W. Introduction to "Progress towards reconstructing past climate in Central Eurasia, with special emphasis on Lake Baikal" // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 1-7.

134. Oxygen isotope analysis of diatom silica and authigenic from lake Pinarbasi, Turkey / M. Leng, P. Barker, P. Greenwood et al. // Journal of Paleolimnology. -2001.-Vol. 25.-P. 343-349.

135. Oxygen isotope fractionation between diatomaceous silica and water / M.H. Brandriss, J.R. ONeil, M.B. Edlund, E.F. Stoermer // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1998. - Vol. 62, N 7. - P. 1119-1125.

136. Oxygen isotope systematics in Diploastera heliopora: New coral archive of tropical paleoclimate / T. Watanabe, M.K. Gagan, T. Correge et al. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. - Vol. 67, N 7. - P. 1349-1358.

137. Oxygen isotopes of marine diatoms and relations to opal-A maturation / M. Schmidt, R. Botz, D. Rickert et al. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2001 a. -Vol. 65, N2.-P. 201-211.

138. Oyama M., Takehara H. Standard soil color charts. National Geological Survey of Japan, 1992. - 79 p.

139. Paleogene paleoclimate reconstruction using isotopes from land and freshwater organisms: the use of multiple paleoproxies / S.T. Grimes, D.P. Mattey, J.J. Hooker, M.E. Collinson // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. - Vol. 67, N21.-P. 4033-4047.

140. Paleogeographic and paleoclimatic of diatoms from middle Pleistocene marine and glaciomarine deposits on Baldwin Peninsula, northwestern Alaska /

141. V.S. Pushkar, S.R. Roof, M.V. Cherepanova et al. // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1999. - Vol. 152. - P. 67-85.

142. Paleomagnetic record from Academician Ridge, lake Baikal: a reversal excursion at the base of Marine Oxygen Isotope Stage 6 / H. Oda, K. Nakamura, K. Ikehara et al. // Earth and Planetary Science Letters. 2002. - Vol. 202, N 1. -P. 117-132.

143. Raubitschek S., Lucke A., Schleser G.H. Sedimentation patterns of diatoms in Lake Holzmaar, Germany (on the transfer of climate signals to biogenic silica oxygen isotope proxies) // Journal of Paleolimnology. - 1999. - Vol. 21. - P. 437448.

144. Reconstructing a 350 ky history of sea level using planktonic Mg/Ca and oxygen isotope records from a Cocos Ridge core / D.W. Lea, P.A. Martin, D.K. Pak, H.J. Spero // Quaternaiy Science Reviews. 2002. - Vol. 21, N 1-3. - P. 283293.

145. Reed J.M., Roberts N., Leng M.J. An evaluation of the diatom response to Late Quaternary environmental change in two lakes in the Konya Basin, Turkey, by comparison with stable isotope data // Quaternary Science Reviews. 1999. -Vol. 18.-P. 631-646.

146. Rickert D., Schluter M., Wallmann K. Dissolution kinetics of biogenic silica from the water column to the sediments // Geochimica et Cosmochimica Acta. -2002. Vol. 66, N 3. - P. 439-455.

147. Rietti-Shati M., Shemesh A., Karlen W. A 3000-year climatic record from biogenic silica oxygen isotopes in an equatorial high-altitude lake // Science. -1998.-Vol. 281.-P. 980-982.

148. Rings A., Lücke A., Schleser G.H. A new method for the quantitative separation of diatom frustules from lake sediments // Limnology and Oceanography: Methods. 2004. - Vol. 2. - P. 25-34.

149. Rioual P., Mackay A.W. A diatom record of centennial resolution for the Kazantsevo Interglacial stage in Lake Baikal (Siberia) // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 199-219.

150. Rohling E.J., De Rijk S. Holocene climate optimum and glacial maximum in the Mediterranean: the marine oxygen isotope record // Marine Geology. 1999. -Vol. 153,N 1-4.-P. 57-75.

151. Schmitt A.D., Stille P., Vennemann T. Variations of the 44Ca/40Ca ratio in seawater during the past 24 million years: Evidence from 544Ca and S180 values of Miocene phosphates // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. - Vol. 67, N 14.-P. 2607-2614.

152. Schwalb A., Burns S.J., Kelts K. Holocene environments from stable isotope stratigraphy of ostracods and authigenic carbonate in Chilean Altiplano Lakes // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1999. - Vol. 148. - P. 153168.

153. Schwalb A., Dean W.E. Stable isotopes and sediments from Pickerel Lake, South Dakota, USA: a 12ky record of environmental changes // Journal of Paleolimnology. 1998. - Vol. 20. - P. 15-30.

154. Seal R.R., Shanks W.C. Oxygen and hydrogen isotope systematics of Lake Baikal, Siberia: implications for paleoclimate studies // Limnology and Oceanography. 1998.-Vol. 43.-P. 1251-1261.

155. Sea-land oxygen isotopic relationships from planktonic foraminifera and speleothems in the Eastern Mediterranean region and their implication for paleorainfall during interglacial intervals / M. Bar-Matthews, A. Ayalon, M.

156. Gilmour et al. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. - Vol. 67, N 17. - P. 3181-3199.

157. Sea-level and deep water temperature changes from benthic foraminifera isotopic records / C. Waelbroeck, L. Labeyrie, E. Michel et al. // Quaternary Science Reviews. 2002. - Vol. 21, N 1 -3. - P. 295-305.

158. Sedimentary dynamics on isolated highs in Lake Baikal: evidence from detailed high-resolution geophysical data and sediment cores / F. Charlet, N. Fagel, M. De Batist et al. // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 125144.

159. Separation of particulate environmental samples by SPLITT fractionation using different operating modes / C. Contado, F. Dondi, R. Beckett, J.C. Giddings // Analytica Chimica Acta. 1997. - Vol. 345. - P. 99-110.

160. Shemesh A., Burckle L.H., Hays J.D. Late Pleistocene oxygen-isotope records of biogenic silica from the Atlantic sector of the southern-ocean // Paleoceanography. 1995. - Vol. 10. - P. 179-196.

161. Shemesh A., Charles C.D., Fairbanks R.G. Oxygen isotopes in biogenic silica: global changes in ocean temperature and isotopic composition // Science. -1992. Vol. 256. - P. 1434-1436.

162. Stable isotope in deep-sea corals and a new mechanism for "vital effects" / J.F. Adkins, E.A. Boyle, W.B. Curry, A. Lutringer// Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003. - Vol. 67, N 6. - P. 1129-1143.

163. Stoner J.S., Channell J.E., Hillaire-Marcel C. A 200 ka geomagnetic chronostratigraphy for the Labrador Sea: indirect correlation of the sediment record to SPECMAP // Earth and Planetary Science Letters. 1998. - Vol. 159, N 3-4. - P. 165-181.

164. Stuiver M., Grootes P.M. G1SP 2 oxygen isotope ratios // Quaternary Research. 2000. - V. 53. - P. 277-284.

165. Terrestrial paleorecords of Ge/Si cycling derived from lake diatoms / G.M. Filippelli, J.W. Carnahan, L.A. Derry, A. Kurtz // Chemical Geology. 2000. -Vol. 168.-P. 9-26.

166. Tevesz M.J., Spongberg A.L., Fuller J.A. Stable carbon and oxygen isotope record of central Lake Erie sediments // Journal of Paleolimnology. 1998. - Vol. 20. - P. 295-305.

167. The new BDP-98 600-m drill core from Lake Baikal: a key late Cenozoic sedimentary section in continental Asia / V. Antipin, T. Afonina, O. Badalov et al. // Quaternary International. 2001. - Vol. 80-81. - P. 19-36.

168. Unraveling the atomic structure of biogenic silica: Evidence of the structural association of Al and Si in diatom frustules / M. Gehlen, L. Beck, G. Galas et al. // Geochimica et Cosmochimica Acta. -2002. Vol. 66, N 9. - P. 1601-1609.1V

169. Uplift-driven climate change at 12 Ma: a long A O record from the NE margin of the Tibetan Plateau / D.L. Dettman, X. Fang, C.N. Garzione, J. Le // Earth and Planetary Science Letters. 2003. - Vol. 214, N 1-2. - P. 267-277.

170. Urey H.C. The thermodynamic properties of isotopic substances // Journal of Chemical Society 1947. - N 4. - P. 562-581.

171. Van Bennekom A.J., Van Der Gaast S.J. Possible clay structures in frustules of living diatoms // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1976. - Vol. 40. - P. 1149-1152.

172. Van Cappellen P. Reactive surface area control of the dissolution kinetics of biogenic silica in deep-sea sediments // Chemical Geology. 1996. - Vol. 132. -P. 125-130.

173. Vegetation and climate variability during the Last Interglacial evidenced in the pollen record from Lake Baikal / W. Granoszewski, D. Demske, M. Nita et al. // Global and Planetary Change. 2005. - Vol. 46. - P. 187-198.

174. Wang C.-H., Yeh H.-W. Oxygen isotopic compositions of DSDP Site 480 diatoms: Implications and applications // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1985. Vol. 49, N 6. - P. 1469-1478.

175. Watanabe T., Winter A., Oba T. Seasonal changes in sea surface temperature and salinity during the little ice age in the Caribbean Sea deduced from Mg/Ca and ,80/160 ration in corals // Marine Geology. 2001. - Vol. 173, N 1-4.-P. 21-35.

176. Water quality assessment using diatom assemblages and advanced modelling techniques / M. Gevrey, F. Rimet, Y. Park et al. // Freshwater Biology. 2004. - Vol. 49. - P. 208-220.

177. Williams D.F., Lerche I., Full W.E. Isotope chronostratigraphy: theory and methods. San Diego et al.: Academic Press, inc, 1988. - 345 p.1. Результаты исследования

Информация о работе

Кострова, Светлана Сергеевна
кандидата геолого-минералогических наук
Иркутск, 2006
ВАК 25.00.09

Диссертация

Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из осадков озера Байкал - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы