Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Особенности распределения диатомей в поверхностных осадках морей Восточной Арктики и их значение для палеореконструкций

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Особенности распределения диатомей в поверхностных осадках морей Восточной Арктики и их значение для палеореконструкций"

На правах рукописи

і//

Обрезкова Мария Сергеевна

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАТОМЕИ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ОСАДКАХ МОРЕЙ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ПАЛЕОРЕКОНСТРУКЦИЙ

Специальность 25.00.28 — Океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

21 НОЯ 2013

Владивс -ток - 2013

005539157

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Цой Ира Борисовна

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Пушкарь Владимир Степанович (ДВГИ ДВО РАН)

кандидат геолого-минералогических наук Бугдаева Евгения Васильевна (БПИ ДВО РАН)

Ведущая организация:

ТИГ ДВО РАН (Владивосток)

Защита состоится «13» декабря 2013 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д005.017.02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук по адресу: г. Владивосток, ул. Балтийская 43. Факс: (423) 231-25-73 E-mail: fedi@poi.dvo.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук

Отзывы просим присылать в 2-х экземплярах с заверенной подписью по адресу: 690041 Владивосток, ул. Балтийская 43, ТОЙ ДВО РАН, приемная

Автореферат разослан «12» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

Ф.Ф. Храпченков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Всестороннее изучение огромного арктического шельфа Евразии крайне важно по многим причинам. Доказана его роль в формировании климата нашей планеты, оценен практически неиссякаемый сырьевой потенциал. Для понимания таких фундаментальных процессов как литогенез в шельфовой криолитозоне, климатической зональности осадкообразования в океанах, трендов изменений окружающей среды в прошлом, настоящем и будущем, особое внимание уделяется выявлению особенностей седиментации в арктических морях. Для подобных палеогеографических и стратиграфических исследований широко применяются диатомовые водоросли, являющиеся одной из основных групп фитопланктона арктических и субарктических морей. Благодаря кремневому скелету они хорошо сохраняются в осадках, регистрируя прижизненные условия природной среды, что и определяет их как одну из важнейших групп, используемых при реконструкции палеоусловий в северных широтах, где известковый наннопланктон и фораминиферы уступают им по обилию и степени сохранности. Изучение диатомей в донных осадках морей и океанов важно для детальных и достоверных реконструкций условий осадконакопления в геологическом прошлом и прогнозирования изменения природных обстановок в будущем.

Основная цель работы — выявить диатомовые комплексы в поверхностных осадках морей Восточной Арктики (МВА), отражающие региональные условия природной среды, и использовать их при восстановлении палеоусловий изучаемого региона.

Для достижения цели решались следующие задачи: изучить таксономический состав диатомей донных осадков и провести его ревизию; выявить особенности качественного и количественного распределения диатомей в поверхностных осадках; на основе изменения количественного содержания, видового состава и экологической структуры диатомовых комплексов расчленить голоценовые отложения и восстановить условия их формирования.

Научная новизна. Впервые с помощью многокомпонентного статистического анализа в поверхностных осадках МВА выделены комплексы диатомей, отражающие природные условия. Проведенное исследование позволило установить наиболее полный состав диатомовых водорослей голоценовых осадков МВА (определен 371 вид и внутривидовой таксон, принадлежащий 97 родам).

Теоретическое и практическое значение работы. Выявленные диатомовые комплексы поверхностных осадков, являющиеся индикаторами современных условий осадконакопления, могут быть использованы для реконструкции палеообстановок. Значительно дополнен таксономический список диатомовых водорослей поверхностных осадков морей Восточной Арктики и уточнены экологические структуры их комплексов. Весь изученный микропалеонтологический материал представлен в электронных таблицах и является основой для базы данных, также может использоваться в геоинформационных системах и при математическо-статистической обработке, а также для создания палеоклиматических и палеоокеанологических моделей. Создана коллекция постоянных препаратов диатомовых водорослей донных осадков морей Восточной Арктики, которая может быть использована для образовательных и научных целей.

Защищаемые положения:

1. Существенно дополнен таксономический состав диатомовой флоры поверхностных осадков МВА.

2. В поверхностных осадках МВА установлено девять диатомовых комплексов, распределение которых связано с региональными природными факторами.

3. На основе изменения диатомовых комплексов в изученных осадках выявлены основные этапы развития природной среды в голоцене.

Личный вклад автора. Автор выполнял отбор и обработку проб донных осадков МВА (всего изучено 470 образцов (около 800 препаратов», идентификацию видов диатомей, интерпретацию полученных данных и анализ опубликованных материалов исследований по диатомовой флоре исследуемого региона, с последующим их сопоставлением. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично, либо на равных правах с соавторами.

Достоверность результатов

Для выделения диатомей использовались стандартные методики, принятые в микропалеонтологических лабораториях России и других стран, что позволяет сравнивать полученные результаты. Коллекция постоянных препаратов диатомей донных осадков МВА, которая хранится в лаборатории геологических формаций ТОЙ ДВО РАН, и микропалеонтологический материал, полностью представленный в электронных таблицах, позволяет проверить результаты исследований на любой стадии. Данные, полученные на основе изучения диатомей, сопоставимы с данными по другим микропалеонтологическим группам.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены и обсуждались на 23 научных совещаниях, в том числе: IX, X, XII Международной научной конференции диатомологов России и стран СНГ, Борок, 2005 г, Минск, 2007, Звенигород, 2011; 19-ом международном диатомовом симпозиуме, Иркутск, 2006 г; 2, 3, 4, 5, 6-ой конференции молодых ученых «Океанологические исследования», Владивосток, 2007, 2008, 2009, 2011, 2013 гг.; 14-ом Всероссийском микропалеонтологическом совещании «Современная палеонтология:

палеобиологические и геологические аспекты», Новосибирск, 2008 г; международном совещании «Environment development of East Asia in Pleistocene Holocene (boundaries, factors, stage of human mastering)», Владивосток, 2009 г; II Российско-Китайском симпозиуме по морским наукам, Владивосток, 2012; X Региональной молодежной научной конференции «Исследования в области наук о Земле», Петропавловск-Камчатский, 2012 г; XX Международной школе по морской геологии, Москва, 2013 г.

Публикация результатов. Результаты изложены в 40 работах, в том числе 5 в периодических изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией (ВАК), 3 - в коллективных монографиях, 32 - в материалах и тезисах конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 29 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 169 наименований (87 отечественных и 82 зарубежных изданий) и приложений, включающих каталог образцов поверхностных осадков МВА, таксономические ссылки, 8 фототаблиц с характерными видами диатомей и 10 таблиц с полным таксономическим составом диатомей изученных образцов.

Благодарности. Автор выражает свою искреннюю благодарность за помощь и поддержку в работе своему научному руководителю д.г.-м.н. И.Б. Цой. Автор признательна д.г.-м.н. A.C. Астахову, к.г.-м.н. О.В. Дудареву, д.г.-м.н. Е.П. Леликову, д.г.-м.н. Л.А. Изосову, д.г.-м.н. С.А. Горбаренко, д.г.-м.н. А.Н. Деркачеву, д.г.-м.н. Р.Г.

Кулиничу, к.г.н. A.A. Босину, А.Н. Колеснику, к.г.-м.н. A.B. Артемовой, к.г.-м.н. К.И. Аксентову, к.г.-м.н. А.Н. Чаркину, к.т.н. О.О. Трусенковой, М.В. Иванову, Н.К. Вагиной, JI.B. Осиповой, И.А Моисеенко за помощь, консультации и всестороннее содействие на всех этапах выполнения работы. Отдельную благодарность автор выражает Р. Герзонду (AWI, Bremerhaven) за возможность участия в морской субарктической экспедиции на НИС «Sonne».

Исследования проводились по программам фундаментальных исследований РАН, интеграционным проектам ДВО и СО РАН (№09-ll-c0-08-001, 06-II-CO-07-027), ФЦП «Мировой океан», были поддержаны грантами ДВО РАН (проекты № 06-III-B-07-298, № 09-III-B-07-363, № 10-III-B-07-166, № 11-III-B-07-150, № 12-III-B-07-130, №13-Ш-В-07-053), № 06-III-A-07-270, №09-111-07-337 и РФФИ-ГФЕН_а (№ 12-05-91167).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, отражены научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. физико-географическая и геологическая характеристика морей Восточной Арктики

В главе описаны особенности современной гидрологии, климата, геоморфологии дна, современного осадконакопления моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей.

Глава 2. Материал и методика

Для настоящей работы были использованы образцы донных осадков морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского, полученные в морских экспедициях ТОЙ ДВО РАН за период с 2004 по 2012 гг. (Рисунок 1).

130е 140" 150* 160* 170" 180* 190"

1 — поверхностные осадки, 2 — колонки, 3 - скважины Рисунок 1 — Расположение изученных станций донных осадков.

Поверхностные осадки отбирались дночерпателями типа Van Veen и «Океан», бокскорером, колонки - гидростатическими и гравитационными трубками. Частота отбора проб в колонках составляла от 2 до 10 см. Также изучались керны скважин (1-D, 4-D), пробуренных со льда на шельфе моря Лаптевых. Обработка образцов для диатомового анализа выполнялась по стандартной методике с использованием тяжелой калиево-кадмиевой жидкости с удельным весом 2,6 [Диатомовые водоросли ..., 1974]. Для приготовления препаратов использовали высокопреломляющую смолу NORLAND и NAPHRAX (с индексом преломления 1.56 и 1,65 соответственно). Определение видов проводилось с использованием микроскопов Микмед-6 и Axio Imager Al, при увеличении xlOOO. Фотографирование диатомей проводилось с помощью цифровых фотокамер DCM130 и Axio Cam MRc. Для идентификации видового состава диатомовой флоры и уточнения экологии таксонов использовали определители и монографии отечественных и зарубежных авторов, многочисленные статьи, ссылки на которые даны в таксономических ссылках, а также диатомовую базу Algaebase [Guiry, Guiry, 2013].

Методология диатомового анализа, а также подходы к палеореконструкциям приняты по хорошо известным работам А.П. Жузе [1962], Е.И. Поляковой [1997], B.C. Пушкаря, М.В. Черепановой [2001, 2008].

Многочисленные виды диатомей, идентифицированные в поверхностных осадках моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей, представляют собой большой массив данных. Упрощение, систематизация и анализ сведений были проведены посредством одного из видов многокомпонентного статистического анализа — восходящей иерархической кластеризации.

Главе 3. История изучения диатомовых водорослей в морях Восточной Арктики

Первые работы по диатомовой флоре МВА появились более 130 лет назад и были посвящены видовому составу и сезонному развитию фитопланктона - это работы П. Клеве, А. Грунова, X. Грана [Полякова, 1997]. Изучением современных планктонных диатомей МВА занимались И.А. Киселев [1932, 1937], П.П. Ширшов [1937], П.И. Усачев [1946], В.Г. Богоров [1974], Ю.Б. Околодков [1986; 1987; 1992; Okolodkov, 1992, 1993], P.M. Гогорев [1994, 1995; Gogorev, Okolodkov, 1996], В.Н. Галкина с соавторами [1994]. В ряде работ освещены особенности распространения и осаждения фитопланктона, хлорофилла-а, биогенного опала [Heiskanen, Keck, 1996], ассоциаций ледовых водорослей и фитопланктона в море Лаптевых и дельте р. Лена [Tuschling et al., 2000; Zheng et al., 2005]. Сравнительный анализ видового состава диатомовых водорослей льдов МВА был проведен Л.В. Ильяш и Л.С. Житиной [2009]. Установлено, что сходство между комплексами ледовых диатомовых водорослей отдельных морей согласуется с циркуляцией поверхностных вод и направлениями дрейфа льдов в арктическом регионе. Были изучены фитопланктонное сообщество и микроводоросли ледовых колонок, толщи воды и поверхностного слоя донных осадков [Сергеева и др., 2010; von Quillfeldt et al., 2003].

Методические вопросы использования диатомей для стратиграфических и палеогеографических целей при изучении осадков Арктических морей рассмотрены Е.И. Поляковой [1982; 1988; 1989 а, б]. Ею был исследован эколого-систематический состав современной диатомовой флоры арктических морей, определены особенности диатомовых комплексов поверхностного слоя донных осадков, выделены диатомовые экозоны, соответствующие основным этапам развития арктических морей в голоцене [Полякова, 1997].

Изучение диатомей в позднекайнозойских отложениях МВА и прилегающей суше

позволило описать эволюцию МВА в позднем кайнозое [Степанова, 1989; Слободин и др., 1990; Полякова, 1997; Polyakova, 2001; Гусев и др., 2007а, б, 2008]. С конца прошлого столетия работы по изучению диатомей и других групп микроископаемых в донных осадках Арктических морей резко активизировались из-за значительного влияния глобального потепления климата на полярные районы [Матуль и др., 2007; Mukhina, Yushina, 1999; Cremer, 1998, 1999; Tsoy, 2001; Bauch, Polyakova, 2000; Bauch, Polyakova, 2003; Polyakova et al., 2005; Ran et al., 2013].

Несмотря на обширный накопленный материал по диатомовым водорослям донных осадков исследуемого региона, данные распределены довольно неравномерно в региональном отношении. Появление новых высокотехнологичных методов изучения природной среды, используемых в последнее время при изучении Арктического региона, позволяют получать более точные данные о факторах природной среды, влияющих на формирование диатомовых комплексов и вмещающих их осадков. Проведенные исследования позволяют проводить более надежные и современные палеореконструкции.

Глава 4. Диатомеи поверхностных осадков морей Восточной Арктики

Диатомовые танатоценозы в поверхностном слое донных осадков, отражающие в большей или меньшей степени биоценозы, являются ключом к анализу ископаемых диатомовых флор [Жузе, 1962; Пушкарь, Черепанова, 2001]. Изучение диатомей в поверхностных осадках проводится в различных районах морей и океанов с целью выявления факторов, влияющих на их формирование в осадках [Жузе, 1962; Sancetta, 1982; Vos, de Wolf, 1988; Цой и др., 2009; Bemandez et al., 2010; Lopez et al., 2010; Di et al., 2013 и др.]. Эти данные важны для детальных и достоверных реконструкций условий осадконакопления в геологическом прошлом и прогнозирования изменения природных обстановок в будущем.

4.1. Общая характеристика диатомовой флоры

В результате изучения поверхностных осадков МВА было установлено, что диатомовая флора представлена 301 видом и внутривидовым таксоном, принадлежащим 80 родам. Из них 168 таксонов являются морскими и солоноватоводными (включая 15 вымерших видов), 133 — пресноводными (включая 2 вымерших вида). 199 видов являются бентическими, 102 — планктонными (как неритическими, так и океаническими). В изученных осадках основное ядро диатомовой флоры представлено 12 видами: представители рода Aulacoseira (A. granúlala, A. islándico, A. subarctica), Thalassiosira báltico, Th. hyperborea, Th. antarctica, Fossula arctica, Fragilariopsis oceánico, Fr. cylindrus, представители рода Chaetoceros, Th. nordenskioeldii, в разделе приводится их экологическая характеристика.

4.2. Количественное распределение диатомей

В море Лаптевых содержание диатомей в поверхностных осадках неравномерное и, в основном, очень низкое. Относительно высокие содержания (250 - 800 тыс. экз./г) отмечены на станциях, расположенных в приустьевых участках моря и в бухте Буор-Хая, характеризующейся повышенным содержанием биогенных элементов (Рисунок 2). Схожие данные по численности диатомей в поверхностных осадках моря Лаптевых были отмечены ранее [Матуль и др., 2007; Cremer, 1999]. По мере удаления от дельты количество диатомей снижается. Диатомеи не обнаружены или отмечены единичными экземплярами в прибрежных осадках из подножья термоабразионных уступов. В Восточно-Сибирском море содержание диатомей варьирует в широких пределах — от десятков тысяч экз./г в западной части моря до 2,5 млн. экз./г в восточной. Похожая

картина наблюдается в распределении первичной продукции фитопланктона, установленной и смоделированной по содержанию хлорофилла, измеренного со спутника [Романкевич, Ветров, 2001], и в танатоценозах диатомей поверхностного слоя донных осадков [Полякова, 1997]. В ВСМ два основных поставщика терригенного материала - взвешенная фаза речного стока и ледовый комплекс позднеплейстоценовых отложений термоабразионного побережья. Последний наиболее распространен в западной части ВСМ, то есть именно здесь формируется основной запас участвующего в осадкообразовании вещества [Чаркин, 2012]. Таким образом, большое количество терригенного материала, поступающего в осадки моря с речным стоком и вследствие термической и волновой абразии берегов, "разбавляет" биогенную составляющую осадка. Наименьшее содержание диатомей в осадках установлено к северу от устья р. Индигирка, а также вблизи островов Новосибирского архипелага. К востоку от р. Колыма содержание диатомей последовательно возрастает, максимальная для ВСМ численность установлена между Чаунской губой и проливом Лонга.

Рисунок 2 - Количественное содержание диатомей в поверхностных осадках МВА.

В Чукотском море наименьшее содержание диатомей приурочено к Берингову проливу, где отмечается максимальная скорость потока, и практически отсутствует современное осадконакопление. В прилегающих северо-западных частях шельфа Чукотского моря происходит интенсивная разгрузка влекомого материала, что приводит к образованию своеобразного обширного «конуса выноса». Наибольшие концентрации диатомей установлены в осадках центральной части моря, куда направлены богатые биогенными элементами высокопродуктивные воды беринговоморского шельфа и анадырской водной массы. В этом же районе установлены стабильно высокие значения Сорг, хлорина и аморфного кремнезема [Колесник и др., 2010; Астахов и др., 2013]. К западу, в центральной части пролива Лонга, в зоне распространения более холодных вод Восточно-Сибирского моря содержание диатомей снижается. Минимальным содержанием диатомей характеризуется область от внешнего шельфа Чукотского моря к северу с нарастанием глубин и наличием постоянного ледяного покрова.

4.3. Диатомовые комплексы поверхностных осадков МВА (на основе Q-кластерного анализа)

Кластерный анализ распределения диатомей в поверхностных осадках показал, что изученные станции формируют две наиболее различные группы: станции моря Лаптевых (кластер А) и станции восточной части ВСМ и Чукотского моря (кластер Б), которые, в свою очередь, делятся на более мелкие подразделения. Географическое положение станций, объединенных в кластеры, показано на карте (Рисунок 3).

В море Лаптевых кластер А подразделяется на три группы станций, для каждой из которых характерен определенный комплекс диатомовых водорослей. Кластер А-1 объединяет станции, расположенные на Семеновской отмели (глубины моря 5-8 м), северо-восточнее дельты р. Лена. В осадках доминируют пресноводные и солоноватоводные бентические диатомеи: Amphora libyca (до 38%), Fallada forcipata (до 15%), Caloñéis silicula (до 13%), Fallada pygmaea (до 11%). Диатомовый комплекс назван по доминирующему виду - комплекс Amphora libyca.

Кластер А-2, характеризующийся доминированием планктонных диатомей, подразделяется на 2 кластера А-2-1 и А-2-2.

Кластер А-2-1 объединяет станции, расположенные севернее устья р. Яна и в пр. Дм. Лаптева. Диатомовые комплексы отличаются доминированием планктонных солоноватоводных - Thalassiosira hyperborea (до 82%), Th. baltica (до 67%) и морских видов - Porosira glacialis (до 25%), Melosira arctica (до 11%). Морские диатомеи в данном комплексе представлены преимущественно неритическими холодноводными видами: Bacterosira bathyomphala, Chaetoceros holsaticus, Ch. furcellatus, Porosira glacialis, Thalassiosira antarctica. Аналогичный видовой состав диатомей поверхностных осадков этого района был отмечен Е.И. Поляковой [1997], но в работе X. Кремера [Cremer, 1999] в данной области выделен комплекс Chaetoceros, где Thalassiosira hyperborea субдоминирует.

Рисунок 3 — Схема расположения станций, образующих соответствующие кластеры. Криофильные диатомеи немногочисленны, спорадически встречены океанические виды.

Находки этих видов в прибрежных осадках указывают на влияние океанических вод, возможно в более теплые периоды они достигали этих районов. Нельзя исключать и возможность переотложения этих видов из более древних осадков, так как все представленные виды являются грубопанцирными, хорошо сохраняются в осадках и могут быть переотложенными. Комплекс назван по доминирующему виду — комплекс Thalassiosira hyperborea. Кластер Л-2-2 включает ближайшие к дельте р. Лена станции, где преобладают планктонные пресноводные — Aulacoseira subarctica (до 72%), А. islandica (до 17%) и солоноватоводные водоросли — Thalassiosira baltica (до 20%), Melosira arc tica (до 16%), считающийся одним из доминирующих видов диатомей в многолетних паковых льдах Арктики [Zheng et al, 2005]. Известно, что комплекс диатомей на 70 % и более процентов состоящий из пресноводных видов диатомей отражает соленость до 6 %о [Bauch, Polyakova, 2000]. Вышеописанный комплекс назван по резко доминирующему виду Aulacoseira subarctica и совпадает с ранее выделенным пресноводным комплексом [Cremer, 1999].

В ряде образцов поверхностных осадков моря Лаптевых отмечены вымершие в кайнозое диатомеи, представленные как морскими (Pyxidicula zabelinae, Neodenticula kamtschatica, Neodenticula koizumii, Cavitatus linearis, Kisseleviella carina), так и пресноводными (Miosira areolata, M. jouseana) видами. Эти виды были переотложены в результате размыва кайнозойских отложений, выходы которых, вероятно, находятся поблизости.

Таким образом, в поверхностных осадках моря Лаптевых установлено три диатомовых комплекса, распространение которых контролируется, главным образом, соленостью. Пресноводные комплексы Aulacoseira subarctica, приуроченный к дельте р. Лена, зоне минимальной солености, Amphora libyca, распространенный на Семеновской отмели севернее дельты р. Лена, и солоноватоводный комплекс Thalassiosira hyperborea, занимающий восточную часть моря и пр. Дм. Лаптева. Полученные данные подтверждают ранее выделенные в море Лаптевых экологические зоны: пресноводную и солоноватоводную, установленные по фито- и зоопланктону, простейшим, ихтиофауне, морским птицам и млекопитающим [Тимофеев, 2007].

Следует отметить, что диатомовая флора дельты р. Лена по доминирующим видам весьма схожа с флорой Амурского лимана [Киселев, 1931; Обрезкова, 2009], где так же в массе преобладают представители рода Aulacoseira, Fallada forcipata, F. pygmaea, Fragilaria capucina, Melosira arctica Tabellaría fenestrata, T. ßocculosa и др.

В Чукотском море и В СМ выделен Кластер Б, который подразделяется на 2 кластера Б-1 и Б-2.

Кластер Б-1 характеризуется холодноводным комплексом диатомей с некоторыми особенностями в подгруппах Б-1-1 и Б-1-2. Станции, объединенные в кластер Б-1-í, расположены в юго-западной части Чукотского моря и характеризуются комплексом планктонных диатомей с преобладанием ледово-неритического вида Thalassiosira nordenskioeldii (до 55 %), развивающегося у кромки льдов в период их вскрытия и являющегося индикатором беринговоморских высокопродуктивных вод в арктических морях. Данный комплекс содержит также группу криофильных диатомей (Fragilariopsis oceánico, Fr. cylindrus, Fossula arctica) (до 33 %) и представителей рода Chaetoceros (до 31 %). В этом «ледовом» комплексе довольно высоко (до 7 %) содержание планктонных тепловодных видов Thalassionema nitzschioides, Coscinodiscus asteromphalus и Shionodiscus oestrupii, являющихся индикаторами тихоокеанских вод. Комплекс назван по доминирующему виду — комплекс Thalassiosira nordenskioeldii. Станции кластера Б-1-2 расположены в восточной части ВСМ и северной части

Чукотского моря. В комплексе диатомей этих станций доминируют неритические холодноводные виды Thalassiosira antarctica (до 53%), представители рода Chaetoceros (до 42%) и группа криофильных диатомей (до 21 %). На севере Чукотского моря отмечено значительное количество тихопелагического вида Paralia sulcata (до 20 %), а в восточной части ВСМ - солоноватоводного Thalassiosira hyperborea (до 13 %). Комплекс назван комплекс Thalassiosira antarctica.

Кластер Б-2 подразделяется на два основных кластера Б-2-1 и Б-2-2. Станции кластера Б-2-1 расположены в восточной части Чукотского моря. В комплексе резко доминируют сублиторальные и бентические диатомеи, в основном - Paralia sulcata (до 83%), соответственно комплекс получил одноименное название. Распространение комплекса совпадает с зоной распространения сублиторального комплекса, выделенного Поляковой [1997]. На долю представителей рода Chaetoceros приходится до 30 %, криофильных диатомей - до 25 %. В комплексе отмечены другие бентические диатомеи (Diploneis coffaeiformis, D. smithii, D. interrupta, D. oestrupii, Navícula cincla и др.), но их суммарное содержание не превышает 5 %. Единичное присутствие пресноводных диатомей (Amphora libyea, Caloñéis bacillum. Tabellaría jlocculosa и др.) объясняется влиянием речного стока с полуострова Аляска [Полякова, 1997; Обрезкова, 2012]. Станции, объединенные в кластер Б-2-2, занимают центральную часть Чукотского моря. Диатомовый комплекс характеризуется смешанным составом с преобладанием представителей рода Chaetoceros (до 55%), индикатора высокой продуктивности поверхностных вод, криофильных диатомей (до 38%), субдоминированием Thalassiosira antarctica (до 35%) и Paralia sulcata (до 35%). Кластер Б-2-2 подразделяется еще на 3 кластера. Кластер Б-2-2-а объединяет станции, расположенные на банке Геральд, осадки которой представлены песками. В диатомовом комплексе преобладают Thalassiosira antarctica (до 35%), Odontella aurita (до 30 %) - вид неритический и литоральный, обычный в обрастаниях и в планктоне [Лосева, 1992]. Вид считается характерным для устьев рек и распресненных участков морей [Hendey, 1964]. На долю Paralia sulcata приходится до 28 %, постоянны бентические виды, но их содержание не превышает 5 %. Комплекс назван по одному из доминантов — комплекс Odontella aurita. Кластер Б-2-2-6 включает станции, расположенные к северу от Берингова пролива. Несмотря на то, что комплекс характеризуется смешанным составом диатомовых водорослей, в нем максимальные для Чукотского моря содержания криофильных (до 39 %) и типично холодноводных видов: Thalassiosira antarctica (до 49 %), представители рода Chaetoceros (до 28 %), Thalassiosira nordenskioeldii (до 20 %), с субдоминированием Paralia sulcata (до 30 %). Данный комплекс назван комплекс FragUariopsis oceánico, по самому многочисленному среди криофильных диатомей. Кластер Б-2-2-В охватывает станции, расположенные, в основном, в районе каньона Геральд. В диатомовом комплексе преобладают представители рода Chaetoceros (до 54%), Paralia sulcata (до 35 %), Th. antarctica (до 30 %), Th. nordenskioeldii (до 16 %), криофилы (до 13 %). Стоит отметить значительное содержание океанических видов (Coscinodiscus oculus iridis, Rhizosolenia hebetata, Actinocyclus curvatulus, Thalassiothrix longissima, Coscinodiscus radiatus, Thalassiosira eccentrica и др.), достигающее 12 % от общего состава флоры. Комплекс назван по доминирующему роду - комплекс Chaetoceros.

Таким образом, в поверхностных осадках Чукотского моря и ВСМ на основе кластерного анализа выделено 6 диатомовых комплексов. В восточной части ВСМ и северной части Чукотского моря, в зоне распространения холодных сибирских вод, выделен комплекс Thalassiosira antarctica. В области распространения

беринговоморской высокопродуктивной водной массы в юго-западной части Чукотского моря осадках установлен комплекс Thalassiosira nordenskioeldii. У побережья Аляски в зоне распространения аляскинского прибрежного течения выделен комплекс Paralia sulcata, являющийся индикатором распресненных вод. В песчанистых осадках банки Геральд установлен комплекс Odoittella aurita, к северу от Берингова пролива выделен комплекс Fragilariopsis oceanica. В районе каньона Геральд, который характеризуется как зона обогащения осадков биогенными компонентами и как участок с аномально высокой продуктивностью бентоса [Grebmeier et al., 2006], а также повышенным содержанием органического вещества и аморфного кремнезема [Астахов и др., 2013], распространен комплекс Chaetoceros.

Глава 5. Стратиграфия и условия формирования голопеновых осадков морей Восточной Арктики

Проведенное изучение колонок донных осадков морей Восточной Арктики позволило выделить диатомовые комплексы, отличающиеся содержанием диатомей на грамм осадка, видовым составом и экологической структурой. В главе дается детальное описание всех изученных колонок и интервалов, выделенных в них, характеризующихся определенными диатомовыми комплексами. Возраст изученных колонок был установлен на основе сопоставления с литературными данными [Полякова, 1997; Матуль и др., 2007; Талденкова и др, 2009; Bauch, Polyakova, 2000; Bauch et al., 2001, Keigwin et al., 2006 и др.]. Периоды голоцена используются в соответствии с принятой схемой Блитга-Сернандера, модифицированной H.A. Хотинским [1977]. Приводится описание диатомей осадков скважин, пробуренных в дельте р. Лена, колонки донных осадков, отобранной на континентальном склоне Чукотского моря, сопоставление полученных данных с данными споро-пыльцевого анализа.

Горизонт I (субатлантик) установлен во всех изученных колонках Его формирование происходило в условиях близких к современным и контролировалось региональными факторами. В море Лаптевых и западной части ВСМ выделяются два интервала: верхний, формировавшийся под влиянием речного стока Лены, и нижний, который накапливался в солоноватодных условиях, типичных в настоящее время для восточной части моря Лаптевых. В восточной части ВСМ и Чукотском море горизонт сформировался в морских условиях при влиянии беринговоморских вод.

Таблица 1 — распределение диатомовых комплексов в донных осадках морей Восточной Арктики

Район море Лаптевых Восточно-Сибирское море Чуштсих; mo ч

Номера станций скважина 1-D ИК-118 ИК-114 ИК-ÜO HK-1U5 85B 106 HC-2 22 15

Горизонт I Субатлантик (0 - 2500) А. stibarclica A- subarciica Thalassiosira anlarclica Thahssiosira Thalassiosira anlarclica Thalassiosira anlarclica Thalassiosira anlarclica Chaetoceros+ Thalassiosira Thalassiosira anlarclica Thalassiosira nordenskioeldii

Thalassiosira liyperborea Thalassiosira hyperborta

Гори чи нт II Суббореал (2500 - 5000) Thalassiosira anlarclica+ Paralia at leal a Paralia sulcata Thalassiosira anlarclica+ Paralia sulcata Thalassiosira anlarclica*-Paralia sulcata Paralia sulcata Paralia sulcata

Горизонт ПІ Атланти* (5000 - 8000) Thalassiosira a/itarclica+ Chaetoceros+ Th. nordenskioeldii Thalassiosira Thalassiosira anlarclica^ Chaetoceros Thalassiosira anlarclica+■ Chaetoceros+ Th. nordenskioeldii

Горизонт IV Бореал (8000 -9500) Chaetoceros

Горизонт II (суббореал) формировался в относительно мелководных, более холодноводных и малопродуктивных условиях. Об этом свидетельствует пониженное содержание диатомей в осадках этого горизонта, обеднение их видового состава и повышение содержания бентических видов. Изменение структуры диатомовых комплексов связано, вероятно, с обмелением бассейнов из-за понижения уровня моря. Схожие данные были получены как по диатомеям [Полякова, 1997], так и по другим группам микрофоссилий [Саидова, 1994; MacDonald et al., 2000]. Известно, что суббореальная стадия отличается похолоданием климата, понижением температур вод, понижением уровня моря [Miller et al., 2010].

Горизонт III (атлантик) формировался во время климатического оптимума голоцена - времени, наиболее благоприятном как для развития диатомовой флоры [Полякова, 1997 a; de Vernal et al., 2005], так и других групп микрофоссилий [Саидова, 1994; Keigwin et al., 2006]. Горизонт характеризуется количественным максимумом диатомей, высоким видовым богатством флоры, явным доминированием планктонных неритических видов. Этот период характеризуется потеплением климата, повышением температур вод, повышением уровня моря [Kaufman et al., 2006; Wanner et al, 2011]. Относительно теплые беринговоморские воды распространялись в ВСМ, вытесняя холодные сибирские воды на запад.

Горизонт ГУ (бореал) формировался при похолодании климата и понижении температур вод и уровня моря. Этот горизонт установлен в самой длинной колонке Чукотского моря, расположенной восточнее о-ва Врангеля и характеризуется резким падением содержания диатомей.

Заключение

В результате изучения различных литологических типов донных осадков МВА было установлено, что диатомовая флора представлена 371 видом и внутривидовым таксоном, принадлежащим 97 родам. В комплексах диатомей основное ядро представлено 12 видами, в основном планктонными, как морскими, так и пресноводными.

В количественном и качественном распределении диатомовых водорослей в поверхностных осадках МВА выделяются некоторые особенности:

В море Лаптевых максимальное содержание диатомей приурочено к устью р. Лена, по мере удаления от реки оно заметно снижается, оставаясь стабильно низким в проливе Дм. Лаптева и западной части Восточно-Сибирского моря. Важным фактором, контролирующим накопление диатомей в осадках Восточно-Сибирского моря, является степень поступления терригенного материала в шельфовую зону, как от речного стока, так и от термоабразии берегов. В восточной части моря содержание диатомей постепенно увеличивается. Максимальные содержания диатомей в поверхностных осадках МВА установлены в центральной части Чукотского моря, куда направлены богатые биогенными элементами высокопродуктивные воды беринговоморского шельфа и анадырской водной массы.

С помощью кластерного анализа в поверхностных осадках изученного региона выделены диатомовые комплексы, распределение которых зависит от солености, влияния речного стока, близости береговой линии, ледового режима. Знание факторов, влияющих на формирование диатомовых комплексов в современных условиях, позволит более достоверно интерпретировать условия формирования осадков геологического прошлого.

В поверхностных осадках моря Лаптевых установлено три диатомовых

комплекса, распространение которых зависит, главным образом, от солености. Пресноводные комплексы Aulacoseira subarctica, приуроченный к дельте р. Лена, зоне минимальной солености, и Amphora libyca, распространенный на Семеновской отмели севернее дельты р. Лена, а также солоноватоводный комплекс Thalassiosira hyperborea, занимающий восточную часть моря и пр. Дм. Лаптева. В восточной части ВСМ и северной части Чукотского моря, в зоне распространения холодных сибирских вод, выделен комплекс Thalassiosira antarctica. В юго-западной части Чукотского моря в области распространения беринговоморской высокопродуктивной массы в осадках установлен комплекс Thalassiosira nordenskioeldii. У побережья Аляски в зоне распространения аляскинского прибрежного течения Paralia sulcata, являющийся индикатором распресненных вод. В песчанистых осадках банки Геральд установлен комплекс Odontella aurita, к северу от Берингова пролива выделен комплекс Fragilariopsis oceanica. В районе каньона Геральд распространен высокопродуктивный комплекс Chaetoceros.

Выделенные в поверхностных осадках диатомовые комплексы использованы для интерпретации изменений природной среды. В изученных кернах осадков МВА на их основе выделены горизонты, отражающие основные климатические периоды голоцена: потепление в субатлантике, похолодание в суббореале и климатический оптимум в атлантике.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: Статьи, опубликованные в научных журналах из перечня ВАК

1. Обрезкова М.С., Цой И.Б. Диатомовая флора голоценовых осадков Восточно-Арктических морей России // Вестник ДВО РАН. 2008. № 1. С. 136-143.

2. Цой И.Б., Обрезкова М.С., Артемова A.B. Диатомеи поверхностных осадков Охотского моря и северо-западной части Тихого океана // Океанология, 2009. Т. 49. № 1. С. 141-150.

3. Обрезкова М.С. Диатомеи поверхностных осадков Амурского лимана и прилегающих акваторий (Японское и Охотское моря) // Биология моря, 2009. Т. 35, № 2. С. 107-118.

4. Обрезкова М.С. Диатомеи в поверхностных осадках Чукотского моря // Вестник ДВО РАН. 2012. № 6. С. 42-49.

5. Астахов A.C., Маркевич B.C., Колесник А.Н., Кононов В.В., Обрезкова М.С., Босин A.A. Об условиях и времени формирования покмарков Чукотского плато (Северный Ледовитый океан) // Океанология (в печати).

Материалы и тезисы научных конференций

6. Обрезкова М.С. Диатомеи в поверхностных осадках сибирского арктического шельфа (море Лаптевых и Восточно-Сибирское море) // Геология морей и океанов: Тезисы докладов XVI Международной школы по морской геологии. Т. I. М.: ГЕОС, 2005. С. 229-230.

7. Obrezkova M.S., Tsoy I.B. Diatoms from the shelf sediments of the Laptev and East-Siberian seas // The 19th International Diatom Symposium: Abstracts, Listvyanka, 28 August -2 September, 2006. Irkutsk: V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, 2006. P. 115.

8. Обрезкова M.C. Диатомеи в поверхностных осадках шельфовой зоны ВосточноСибирского моря // Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России: Тезисы докладов региональной конференции молодых ученых, Владивосток, 10-15 сентября 2006 г. Владивосток: Дальнаука, 2006. С. 54-56.

/л

9. Обрезкова М.С., Цой И.Б. Диатомовая флора шельфовых осадков Восточно-Арктических морей России // Современная палеонтология: классические и новейшие методы — 2007. М.: ПИН РАН. 2007. С. 101-106.

10. Обрезкова М.С. Диатомовая флора поверхностных осадков устьев рек Северо-Востока Азии // Современная палеонтология: классические и новейшие методы: Тезисы докладов Четвертой Всероссийской научной школы молодых ученых-палеонтологов, Москва, 15-17 октября 2007 г. М.: ПИН РАН, 2007. С. 30-31.

11. Обрезкова М.С. Изменения среды в южной части Чукотского моря в голоцене (на основе диатомового анализа) // Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России: Материалы 2-й региональной конференции молодых ученых. Владивосток, 28 августа - 4 сентября 2008 г. Владивосток: Дальнаука, 2008. С. 49-50.

12. Obrezkova M.S. The Chukchi Sea paleoenvironmental changes during the Holocene (on the basis of diatoms) // Environment development of East Asia in Pleistocene — Holocene (boundaries, factors, stages of human mastering). Proceedings of International Scientific Conference, September 14-18, 2009, Vladivostok, Russia. Vladivostok: Dalnauka, 2009. P. 159-161.

13. Обрезкова M.C. Диатомовая флора голоценовых осадков Берингова пролива и южной части Чукотского моря // Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России: Материалы 3-й региональной конференции молодых ученых. Владивосток, 28 августа — 4 сентября 2010 г. Владивосток: Дальнаука, 2010. С. 57-58.

14. Обрезкова М.С. Диатомовая флора голоценовых осадков шельфовой зоны моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей И Материалы IV Международного симпозиума "Эволюция жизни на Земле", Томск, 10-12 ноября 2010 г. Томск: ТМЛ-Пресс, 2010. С. 381-382.

15. Astakhov A.S., Gorbarenko S.A., Tsoy I.B., Obrezkova M.S. Enhanced ice melting in the East Siberian sector of Arctic basin: through retrospective to perspective // Era.Net RUS Brokerage Event, Ekaterinburg, Russia, February 28 - March 2, 2011. Ekaterinburg, 2011. P. 21.

16. Обрезкова M.C. Диатомеи в донных осадках Чукотского моря // Диатомовые водоросли: морфология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия. Материалы XII междунар. науч. конф. диатомологов, Москва, 19-24 сентября 2011. М.: Университетская книга, 2011. С. 245-247.

17. Obrezkova M.S. Diatoms from the Chukchi Sea surface sediments // Marine environmental and resources in XXI century: Abstracts of the 2nd Russia-China Symposium on Marine Science, 10-13 October, 2012, Vladivostok, Russia. Vladivostok: FEB RAS. 2012. P. 113-114.

18. Обрезкова M.C. Распределение диатомовых водорослей в поверхностных осадках Восточно-Сибирского и Чукотского морей // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке: Материалы XI молодежной конференции с элементами научной школы. Владивосток, 24-26 октября 2012 г. — Владивосток: Дальнаука, 2012. С. 28-31.

19. Обрезкова М.С., Цой И.Б., Вагина Н.К. Результаты диатомового анализа керна скважины 1-D (море Лаптевых) // Материалы XIII Международной научной конференции альгологов «Диатомовые водоросли: современное состояние и перспективы исследований» 24-29 августа 2013 г., Борок. Кострома: Костромской печатный дом, 2013. С. 67-68.

Обрезкова Мария Сергеевна

Особенности распределения диатомей в поверхностных осадках морей Восточной Арктики и их значение для палеореконструкций

Специальность 25.00.28 - Океанология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Подписано в печать 07.11.2013 г. Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. заказ № 110 Отпечатано с авторского оригинал-макета в ТОЙ ДВО РАН 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, д. 43

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Обрезкова, Мария Сергеевна, Владивосток

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук

0420Н55748

На правах рукописи

Обрезкова Мария Сергеевна

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАТОМЕЙ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ОСАДКАХ МОРЕЙ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ

ПАЛЕОРЕКОНСТРУКЦИЙ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Специальность 25.00.28 - океанология

Научный руководитель -д.г-м.н. Цой Ира Борисовна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................................3

Глава 1. Физико-географическая и геологическая характеристика морей Восточной Арктики.........................................................................................................8

Глава 2. Материал и методика..........................................................................21

Глава 3. История изучения диатомовых водорослей в морях Восточной Арктики ......................................................................................................................... 26

Глава 4. Диатомеи поверхностных осадков морей Восточной Арктики .....31

4.1. Общая характеристика диатомовой флоры..............................................31

4.2. Количественное распределение диатомей ...............................................39

4.3. Диатомовые комплексы поверхностных осадков (на основе кластерного анализа).....................................................................................................42

Глава 5. Стратиграфия и условия формирования голоценовых осадков морей Восточной Арктики ..........................................................................................54

Заключение .........................................................................................................82

Литература ..........................................................................................................84

Приложение А. Каталог изученных образцов...............................................100

Приложение Б. Таксономические ссылки .....................................................103

Приложение В. Фототаблицы диатомовых водорослей донных осадков морей Восточной Арктики.........................................................................................119

Приложение Г. Таблицы таксономического состава диатомей изученных образцов........................................................................................................................129

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Всестороннее изучение огромного арктического шельфа Евразии крайне важно по многим причинам. Доказана его роль в формировании климата нашей планеты, оценен практически неиссякаемый сырьевой потенциал. Для понимания таких фундаментальных процессов как литогенез в шельфовой криолитозоне, климатической зональности осадкообразования в океанах, трендов изменений окружающей среды в прошлом, настоящем и будущем, особое внимание уделяется выявлению особенностей седиментации в арктических морях. Для подобных палеогеографических и стратиграфических исследований широко применяются диатомовые водоросли, являющиеся одной из основных групп фитопланктона арктических и субарктических морей. Благодаря кремневому скелету они хорошо сохраняются в осадках, регистрируя прижизненные условия природной среды, что и определяет их как одну из важнейших групп, используемых при реконструкции палеоусловий в северных широтах, где известковый наннопланктон и фораминиферы уступают им по обилию и степени сохранности. Изучение диатомей в поверхностных осадках морей и океанов важно для детальных и достоверных реконструкций условий осадконакоплени я в геологическом прошлом и прогнозирования изменения природных обстановок в будущем.

Цель и задачи. Основная цель работы - выявить диатомовые комплексы в поверхностных осадках морей Восточной Арктики (МВА), отражающие региональные условия природной среды, и использовать их при восстановлении палеоусловий изучаемого региона.

Для достижения цели решались следующие задачи:

изучить таксономический состав диатомей донных осадков и провести его ревизию;

выявить особенности качественного и количественного распределения диатомей в поверхностных осадках;

на основе изменения количественного содержания, видового состава и экологической структуры диатомовых комплексов расчленить голоценовые отложения и восстановить условия их формирования.

Научная новизна.

Впервые с помощью многокомпонентного статистического анализа в поверхностных осадках МВА выделены комплексы диатомей, отражающие природные обстановки.

Проведенное исследование позволило установить наиболее полный состав диатомовых водорослей голоценовых осадков МВА (определен 371 вид и внутривидовой таксон, принадлежащий 97 родам).

Теоретическое и практическое значение работы.

Выявленные диатомовые комплексы поверхностных осадков, являющиеся индикаторами современных условий осадконакопления, могут быть использованы для реконструкции палеообстановок.

Значительно дополнен таксономический список диатомовых водорослей поверхностных осадков морей Восточной Арктики и уточнены экологические структуры их комплексов.

Весь изученный микропалеонтологический материал представлен в электронных таблицах и является основой для базы данных, также может использоваться в геоинформационных системах и при математическо-статистической обработке, а также для создания палеоклиматических и палеоокеанологических моделей.

Создана коллекция постоянных препаратов диатомовых водорослей донных осадков морей Восточной Арктики, которая может быть использована для образовательных и научных целей.

Защищаемые положения:

1. Существенно дополнен таксономический состав диатомовой флоры поверхностных осадков МВА.

2. В поверхностных осадках MB А установлено девять диатомовых комплексов, распределение которых связано с региональными природными факторами.

3. На основе изменения диатомовых комплексов в изученных осадках выявлены основные этапы развития природной среды в голоцене.

Личный вклад автора. Автор выполнял отбор и обработку проб донных осадков МВА (всего изучено 470 образцов (около 800 препаратов)), идентификацию видов диатомей, интерпретацию полученных данных и. анализ опубликованных материалов исследований по диатомовой флоре исследуемого региона, с последующим их сопоставлением. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично, либо на равных правах с соавторами.

Достоверность результатов

Для выделения диатомей использовались стандартные методики, принятые в микропалеонтологических лабораториях России и других стран, что позволяет сравнивать полученные результаты. Коллекция постоянных препаратов диатомей донных осадков МВА, которая хранится в лаборатории геологических формаций ТОЙ ДВО РАН, и микропалеонтологический материал, полностью представленный в электронных таблицах, позволяет проверить результаты исследований на любой стадии. Данные, полученные на основе изучения диатомей, сопоставимы с данными по другим микропалеонтологическим группам.

Апробация работы. Результаты исследований, положенные в основу диссертации, были представлены и обсуждались на многочисленных научных совещаниях, таких как: IX школе диатомологов России и стран СНГ, Борок, 2005 г; 19-ом международном диатомовом симпозиуме, Иркутск, 2006 г; 1, 2, 3, 4-ой региональной конференции молодых ученых «Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России», Владивосток, 2006, 2008, 2010, 2012 гг.; 3, 4-ой Всероссийской научной школе молодых ученых-палеонтологов, Москва, 2006, 2007 гг.; 2, 3, 4, 5, 6-ой конференции молодых ученых «Океанологические исследования», Владивосток, 2007, 2008, 2009, 2011, 2013 гг.; X Международной научной конференции диатомологов стран СНГ,

Минск, 2007 г.; 14-ом Всероссийском микропалеонтологическом совещании «Современная палеонтология: палеобиологические и геологические аспекты», Новосибирск, 2008 г.; международном совещании «Environment development of East Asia in Pleistocene Holocene (boundaries, factors, stage of human mastering)», Владивосток, 2009 г.; III Дружининских чтениях «Комплексные исследования природной среды в бассейне р. Амур», Хабаровск, 2009 г.; I Дальневосточной междисциплинарной молодежной научной конференции «Современные методы научных исследований», Владивосток, 2011 г.; XII Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: морфология, систематика, флористика, экология, палеогеогрфия, биостратиграфия», Звенигород, 2011 г.; II Российско-Китайском симпозиуме по морским наукам, Владивосток, 2012 г.; X Региональной молодежной научной конференции «Исследования в области наук о Земле», Петропавловск-Камчатский, 2012 г.

Публикация результатов. Результаты изложены в 40 работах, в том числе 5 в периодических изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией (ВАК), 3 - в коллективных монографиях, и 32 - в материалах и тезисах конференций и симпозиумов.

Благодарности. Автор выражает свою искреннюю благодарность за помощь и поддержку в работе своему научному руководителю д.г.-м.н. И.Б. Цой. Автор признателен д.г.-м.н. A.C. Астахову, к.г.-м.н. О.В. Дудареву за предоставление материала, д.г.-м.н. Е.П. Леликову, д.г.-м.н. Л.А. Изосову, д.г.-м.н. С.А. Горбаренко, к.г.н. A.A. Босину, А.Н. Колеснику, к.г.-м.н. A.B. Артемовой, к.г.-м.н. К.И. Аксентову, к.г.-м.н. А.Н. Чаркину, к.т.н. О.О. Трусенковой, М.В. Иванову, Н.К. Вагиной, Л.В. Осиповой, И.А Моисеенко за помощь, консультации и всестороннее содействие на всех этапах выполнения работы. Отдельную благодарность автор выражает Р. Герзонду (AWI, Bremerhaven) за возможность участия в морской экспедиции на НИС «Sonne».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 29 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 169 наименований (87 отечественных и 82 зарубежных изданий) и приложений,

включающих каталог образцов поверхностных осадков МВА, таксономические ссылки, 8 фототаблиц с характерными видами диатомей и 10 таблиц с полным таксономическим составом диатомей изученных образцов.

Исследования проводились по программам фундаментальных исследований РАН, интеграционным проектам ДВО и СО РАН (№ 09-П-СО-08-001, Об-П-СО-07-027), ФЦП «Мировой океан», были поддержаны грантами ДВО РАН (проекты № 06-Ш-В-07-298, № 09-Ш-В-07-363, № Ю-Ш-В-07-166, № 11-Ш-В-07-150, № 12-Ш-В-07-130, № 13-Ш-В-07-053), № 06-Ш-А-07-270, № 09-111-07-337 и РФФИ-ГФЕН а (№ 12-05-91167).

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОРЕЙ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ

Российские восточные окраинные моря Северного Ледовитого океана (СЛО) - Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское - образуют сходную по природе группу арктических морей. Все они лежат за полярным кругом, на юге ограничены побережьем Евразии, на севере сообщаются с СЛО и отделены от него условными линиями, проходящими примерно по окраине шельфа. Между собой моря разделены в основном островами, а также условными линиями (Рисунок 1.1). Рассматриваемые моря почти целиком расположены в пределах шельфа. Большая часть пространств морей имеет сравнительно небольшие (до 200 м) глубины, при этом рельеф дна существенно различается у каждого из них. В северных областях морей Лаптевых и Чукотского имеются относительно глубокие подводные желоба, проникающие сравнительно далеко в мелководные районы этих морей. Вследствие высокоширотного положения существует недостаток солнечного тепла и соответственно слабый радиационный прогрев арктических морей. Однако в каждом из них инсоляция неодинакова, поэтому имеют место пространственные различия температуры воздуха и воды.

Речной сток является весьма важным фактором формирования гидрологических условий арктических морей. Прежде всего, в каждом из них наблюдается пониженная соленость поверхностных слоя воды. Особенно велико опреснение моря Лаптевых и в меньшей степени Чукотского (Рисунок 1.2). Вследствие большого материкового стока воды морей постоянно резко расслоены по вертикали, главным образом по солености и по плотности. Для этих морей характерна трехслойная вертикальная структура вод: поверхностные опресненные, промежуточные и глубинные соленые. Отмеченная стратификация вод обусловливает их устойчивое состояние, что затрудняет конвективно-ветровое перемешивание в морях. Оно развито здесь слабо, и термохалинная зимняя вертикальная циркуляция в этих морях не проникает глубже 60-80 м, несмотря на значительное зимнее охлаждение и интенсивное льдообразование.

О 20 60 ЮО120 140

1 — 70-50; 2 — 80-70; 3 — 90-80; 4 — >90 (в процентах)

Рисунок 1.2 - Распределение речных вод в арктических морях (по: Добровольский, Залогин, 1982)

С севера в моря Арктики поступают воды Центрального Арктического бассейна, с запада и востока - соответственно воды Атлантического и Тихого океанов. С запада широкий и относительно глубокий пролив между Шпицбергеном и Скандинавией связывает Баренцево море с Норвежским и

Гренландским морями, а на востоке узкий и мелкий Берингов пролив соединяет Чукотское с Беринговым морем. Следовательно, западные районы российских арктических морей испытывают более сильное воздействие Атлантического океана, чем восточные Тихого, что служит одним из важных факторов формирования природных условий в каждом из рассматриваемых морей CJTO. Холодные поверхностные воды Центрального Арктического бассейна характерны для северных областей всех морей. Теплые и соленые воды Атлантики поверхностными течениями в виде глубокой (200-400 м) прослойки проникают по подводным желобам в море Лаптевых и Чукотское море. Теплые и соленые воды тихоокеанского происхождения хорошо выражены в нижних горизонтах Чукотского и отчасти Восточно-Сибирского морей. Притоком вод из соседних бассейнов определяются многие особенности арктических морей. В результате смешения речных и упомянутых океанских вод образуются поверхностные арктические воды. Они несколько опреснены, относительно прогреты и занимают подавляющую часть пространств арктических морей. В районах с небольшими глубинами (до 25-50 м) эти воды распространены от поверхности до дна. Летом они расслоены по вертикали, зимой - однородны. В более глубоких районах под поверхностными водами располагается более соленая и холодная прослойка, а в глубоких желобах ее подстилают относительно теплые и соленые атлантические воды.

Для арктических морей в общем характерно перемещение поверхностных вод с запада на восток вдоль материкового побережья и в обратном направлении в их северных районах (Рисунок 1.3). Заметно проявляются течения вокруг островов. Арктические моря - приливные. В зависимости от конфигурации берегов приливы имеют большие или меньшие высоты.

Льды круглогодично присутствуют во всех морях. Даже летом в них имеются отроги ледяных массивов Арктики. Это их наиболее яркая отличительная особенность. В восточной части моря Лаптевых и в западной Восточно-Сибирского наиболее широко (на тысячи километров) распространен припай. Характерная черта арктических морей - образование крупных и местами

постоянных заприпайных полыней. При сходстве морей Арктики в целом каждое из них имеет свою специфику.

/

Скорость течения: 1

>0,1 узла, 2 — 0,1 узла и меньше (по: Добровольский, Залогин, 1982)

Рисунок 1.3- Циркуляция поверхностных вод в арктических морях

Море Лаптевых расположено между побережьем Сибири, п-овом Таймыр, о-вами Северная Земля и Новосибирскими. Площадь моря около 650 тыс. км . Море Лаптевых - самое глубокое из арктических морей. Средняя глубина его 578 м, а максимальная 3385 м. Материковая отмель (глубиной менее 50 м) занимает 53 % от общей площади моря (Юрасов, 2000). Из-за выноса реками Леной, Хатангой, Анабаром и Яной большого количества пресной воды (около 650

О

км /год) морские воды сильно опреснены, особенно в устьевых частях долин (0-5 %о в устье Лены) (Свиточ, 2003). При различиях солености от 1 до 34 %о, средняя соленость 20-30 %о, в целом она увеличивается с юго-востока на северо-запад (Добровольский, Залогин, 1982).

В море Лаптевых несколько десятков островов, разнообразных по происхождению и ландшафту. Высокое содержание льда в толще пород четвертичного возраста, слагающих южное побережье моря, способствует усилению абразии в этом районе, что приводит к формированию берегов термоабразионного типа. Таяние льда и волноприбойный процесс сильно ускоряют денудацию берегов и иногда приводят к уничтожению небольших островов.

Течения в море Лаптевых связаны с огромным речным стоком. Основная струя сточного течения направлена в пролив Санникова, а в центральной части моря течения образуют циклональный круговорот, северной границей которого является постоянное дрейфовое течение, проходящее с востока на запад севернее Новосибирских островов (Павлидис и др., 1998). Вдоль берегов материка воды переносятся с запада на восток. На востоке прибрежный поток усиливается Ленским течением. Большая часть его отклоняется на север и северо-запад в виде Новосибирского течения, выходя за пределы моря и соединяясь с Трансарктическим течением, а меньшая часть через пролив Санникова проникает в Восточно-Сибирское море. У северной оконечности архипелага Северная Земля от Трансарктического течения ответвляется