Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Реконструкция позднекайнозойской эволюции Лаптевоморского седиментационного бассейна как основа для геоэкологического районирования

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Рудой, Александр Станиславович

ВВЕДЕНИЕ.

Раздел I. Позднекайнозойский этап развития Лаптевоморского седиментационного бассейна.

1. Геолого-геофизическая изученность Лаптевоморского региона.

1.1. Морское бурение.

1.2. Донный пробоотбор.

1.3. Сейсмические исследования.

2. Геологическое строение Лаптевоморского региона.

2.1. Стратиграфия плиоцен-четвертичных отложений.

2.2. Кайнозойская тектоника и геодинамика Лаптевоморской континентальной окраины.

3. Эволюция палеосреды Лаптевоморского региона в позднем кайнозое.

Раздел II. Геоэкологические исследования шельфа моря Лаптевых

1. Современные океанологические обстановки в пределах шельфа моря Лаптевых.

1.1. Гидрологический режим.

1.2. Ледовый покров моря Лаптевых.

1.3. Течения и связанный с ними водообмен.

1.4. Вещественный состав современных донных осадков и условия их образования.

2. Краткая характеристика экосистем моря Лаптевых.

2.1. Методика.

2.2. Прогноз изменений экосистем при возможных климатических изменениях.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Реконструкция позднекайнозойской эволюции Лаптевоморского седиментационного бассейна как основа для геоэкологического районирования"

В настоящее время обширные области арктических континентальных окраин привлекают пристальное внимание исследователей в связи с перспективами открытия и эксплуатации месторождений углеводородов, а также связанными с этим экологическими проблемами. Вследствие этого возникает необходимость обоснования развития шельфовых зон арктических морей как при естественных климатических изменениях в будущем, так и при антропогенном воздействии на морские экосистемы. Лаптевоморский регион и его континентальное обрамление являются ключевыми для понимания проблем позднекайнозойской геологической эволюции российской Арктики, и в последние годы представляет собой арену для интенсивных палеогеографических исследований международного научного сообщества. Здесь работают совместные российско-германские, российско-шведские, российско-норвежские и российско-американские экспедиции, в результате работ которых получен большой объем фактического материала. В последнее десятилетие проблемам взаимодействия суши и моря, а также процессам, происходящим на арктическом шельфе России, был посвящен ряд национальных и международных исследовательских проектов. В работах трех из таких проектов (российско-германских билатеральных проектов «Laptev Sea System» в 1995-1998 гг. и «Laptev Sea System 2000» в 1999-2000 гг., а также в российской федеральной программе геологического картирования Locгeoлкapтa-1000 III поколение) принимал участие автор данной работы.

Актуальность работы определяется необходимостью переинтерпретации и обобщения всех имеющихся геолого-геофизических данных, полученных за последние годы, а также результатов инженерно-геологического научного бурения в пределах шельфа моря Лаптевых, который на сегодняшний день остается одним из наименее изученных регионов Российской Арктики особенно по сравнению с шельфами морей Баренцева и Карского. Кроме того, значение геоэкологического районирования подчеркнуто требованиями к материалам Госгеолкарты -1 ООО и -200 нового поколения, как основополагающим при лицензировании участков под поисковые, разведочные и добычные работы на шельфе.

Исследования позднекайнозойского чехла моря Лаптевых, в осадочной летописи которого отражена синокеаническая эволюция региона, имеют важнейшее значение для познания неотектонических процессов материковой окраины и прогноза изменений природных обстановок в будущем. Развитие таких событий, как, например, глобальный подъем уровня Мирового океана, может оказаться не менее (а может и более) интенсивным, чем в прошлом, что в свою очередь влечет необходимость прогноза развития прибрежно-шельфовых зон арктических морей на основе комплексных геологических и гео-экологических исследований с учетом палеогеографической ретроспективы.

Диссертационная работа выполнялась в значительной мере как часть как часть комплексных исследований по российско-германским междисциплинарным проектам «Laptev Sea System» и «Laptev Sea System 2000», проходящим в рамках межправительственного соглашения «О сотрудничестве в области морских и полярных исследований». Завершающий этап работы осуществлялся при финансовой поддержке гранта № OSL-OO-11, предоставленного российско-германской лабораторией полярных и морских исследований им. О.Ю. Шмидта.

Цели и задачи работы.

Основной целью настоящей работы являлось изучение строения позднекайнозойского чехла моря Лаптевых, проведение палеогеографических исследований, направленных на выявление условий осадконакопления позднекайнозойских отложений в пределах шельфа. Изучение современных ландшафтов моря Лаптевых, их связи с основными тектоническими структурами и поздекайнозойскими экосистемами.

Для достижения поставленной цели автором решаются следующие задачи:

• Выявление периодов и масштабов воздействия процессов океанообразования на формирование фациальных зон шельфа моря Лаптевых.

• Создание пространственно-временных моделей смены палеогеографических и фациальных обстановок Лаптевоморского региона для основных этапов геологического развития.

• Проведение геоэкологического районирования шельфа моря Лаптевых на основе комплексного анализа геолого-геофизических и геоморфологических данных с учетом палеогеографической ретроспективы.

Фактический материал и личный вклад автора.

В основу диссертационной работы положены личные наблюдения автора сделанные им в процессе полевых работ на полуострове Таймыр и в ходе морской экспедиции TRANSDRIFT-VIII; фондовые геолого-геофизические материалы НИИГА-ВНИИОкеангеология, НЗКГРЭ, ЦАГРЭ, ПМГРЭ, ОАО МАГЭ; а также опубликованные данные по результатам работ научно-исследовательского центра полярных и морских геонаук ГЕОМАР (г. Киль, Германия), института полярных и морских исследований им. А. Вегенера (г. Бремерхавен, Германия) на шельфе моря Лаптевых и прилегающей суше [129, 130, 131, 132]. Помимо этого автором были проделаны палеонтологические анализы малакофауны и микрофауны (фораминиферы) из грунтовых колонок шельфа моря Лаптевых и обнажений п-ва Таймыр, совместно с Л.А. Тверской микрофаунистический анализ (фораминиферы) керна скважин, результаты которых также вошли в работу.

Геологическое строение позднекайнозойского чехла моря Лаптевых освещено на основании более чем 150 научных статей, геологических карт и объяснительных записок к ним, составленных в отделе геологического картирования (ОГК) ВНИИОкеангеология, в работе над которыми принимал участие и автор данной работы. Другим источником данных послужили результаты донного пробоотбора в ходе российско-германских морских экспедиций TRANSDRIFT-II, III, IV на НИС «Капитан Драницин» и ледоколе «POLARSTERN», а также результаты первого мелководного бурения в пределах шельфовой части моря Лаптевых проведенного в ходе экспедиции 2000 года TRANSDRIFT-VIII на борту БС «КИМБЕРЛИТ» и ГС «ЯКОВ СМИРНИЦКИЙ». В получении и обработке последних автор принимал непосредственное участие. В работе нашли место результаты обработки материалов непрерывного сейсмоакустического профилирования, выполненного в ходе совместных российско-германских экспедиций на борту ледокола «POLARSTERN» в 1993, 1995 и 1998 гг., проинтерпретированные в отделе геологического картирования ВНИИОкеангеология. В работе использованы результаты палеонтологических анализов, проделанных автором, а также данные Дружининой Н.И., Слободина В.Я., Барановской О.Ф., Бугровой Э.М., Гудиной В.И., Тверской Л.А. (фораминиферы); Лев О.М. (остракоды); Пономаревой Д.Г., Демченко Л.Н., Хитровой P.M., Иванова О.А. (палинология); Белевич A.M., Глезер З.И. (диатомовые водоросли); Рюминой И.И., Зархидзе B.C., Талденковой Е.Е., (моллюски).

Основные методы исследования.

Для решения поставленных задач автор пользовался следующими методами: сейсмостратиграфический анализ результатов сейсмоакустического профилирования, батиметрический анализ, геоморфологический анализ, макро-и микрофаунистические исследования отложений, комплексный палеогеографический и палеоэкологический анализы с использованием всех геолого-геофизических данных для воссоздания природных обстановок прошлого и истории их развития.

Защищаемые положения 1. Палеогеографические изменения, происходившие в Лаптевоморском седиментационном бассейне в течение позднего кайнозоя, обусловлены рифтогенньши процессами Евразийского бассейна и Лаптевоморской континентальной окраины.

2. В течение неоплейстоцена на Лаптевоморской континентальной окраине фиксируется неравномерное проявление трангрессивно-регрессивных фаз развития Арктического морского бассейна, обусловленное различной степенью неотектонической активности западной и восточной частей шельфа.

3. На основе выполненных палеогеографических реконструкций позднекайнозойских природных обстановок Лаптевоморского седиментационного бассейна впервые проведено геоэкологическое районирование. В предлагаемой схеме выделены семь типов субаквальных ландшафтов, девять геоэкологических районов, объединенных в три геоэкологические провинции.

Научная новизна и практическая значимость.

В работе рассматривается действенность принципа унаследованности геолого-динамических обстановок в процессе формирования морского седиментационного бассейна. Впервые выявлены эко-фациальные связи морских палеоландшафтов, сменяющих друг друга в течение позднего кайнозоя, а также зависимость ландшафтно-фациальных зон от тектонических структур и динамики их развития. Работа может также рассматриваться как затрагивающая проблемы геоэкологического районирования, экологического и климатологического мониторинга на шельфе моря Лаптевых и прилегающей суше.

Апробация работы и публикации.

Предварительные результаты и основные положения работы докладывались на: ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов й молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1997, 1998 гг.); Всероссийском совещании «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке» (Санкт-Петербург, 1998 г.); III международной конференции «Arctic Margins» (Ганновер, Германия, 1998 г.); VII, VIII и IX научных конференциях Института геологии Коми НЦ УрО РАН «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Уральского сегмента» (Сыктывкар, 1998, 1999, 2000 гг.); конференции молодых ученых «Новое в геологии Арктики» (Санкт-Петербург, 1999 г.); XIII международной школе морской геологии (Москва, 1999 г.); совещании «Геология и тектоника платформ и орогенных областей Северо-Востока Азии» (Якутск, 1999 г.); VI рабочем совещании по российско-германскому сотрудничеству в рамках проекта «Laptev Sea System 2000» (Санкт-Петербург, 2000 г.); XXV пленуме Геоморфологической комиссии РАН «Проблемы экологической геоморфологии» (Белгород, 2000 г.); I молодежной конференции, «Современные вопросы геотектоники» (Москва, 2001 г.); международной конференции «Полярные области Земли: геология, тектоника, ресурсное значение, природная среда» (Санкт-Петербург, 2001 г.); международной конференции «Climate Drivers of the North» (Киль, Германия, 2002 г.).

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору Ю.Е. Погребицкому за внимание, помощь и ценные научные консультации, своим коллегам из ВНИИОкеангеология за консультации и советы: В.А. Виноградову, Б.Г. Лопатину, Е.А. Гусеву, О.Г. Ромащенко, П.В. Реканту, М.В. Мэннис, А.В. Зайончику, за техническую помощь в работе К.С. Рыбакову, Д.В. Рощиной, С.О. Гвоздевой, коллегам из ААНИИ И.А. Дмитренко, В.Н. Чуруну и С.А. Кириллову, С.Ю. Березовской за моральную поддержку и предоставленные результаты исследований.

За обсуждения работы и критические замечания автор искренне признателен Е.И. Поляковой, Е.Е. Талденковой, О.С. Юрченко (МГУ), Д.Ю. Болыииянову (ААНИИ), Д.В. Зархидзе (ОАО «Полярноуралгеология»), Е.Н. Кандиано (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) и всем сотрудникам кафедры Исторической и Динамической геологии СПбГГИ(ТУ).

Автор выражает благодарность руководителю российско-германских проектов «Система моря Лаптевых» и «Система моря Лаптевых-2000» X. Кассенс (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) за предоставленную возможность участвовать в экспедиции в море Лаптевых и поддержку моих исследований, Х.А. Бауху (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) за ценные замечания и наставления, руководителям российско-германской лаборатории полярных и морских исследований им. О.Ю. Шмидта - X. Кассенс и Л.А. Тимохову (ААНИИ) за возможность проведения анализов на базе лаборатории.

Важные результаты, использованные в данной работе, были получены при микрофаунистическом анализе образцов, который выполняли Л.А. Тверская (ОАО «Полярноуралгеология»), Э.М. Бугрова, З.И. Глейзер (ВСЕГЕИ).

Автор искренне признателен [B.C. Зархидзе) и |Е.Е. Мусатову|, людям, чьи критические замечаний и огромный опыт и наставления явились определяющими при выборе тематики представляемой работы.

Наконец, выполнение работы было бы невозможно без поддержки и постоянной заботы моей семьи.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Рудой, Александр Станиславович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных комплексных геолого-геофизических исследований, включающих широкий спектр как первичных данных, так и результатов их интерпретации исследованны особенности геологического строения Лаптевоморского региона и сделаны выводы об индивидуальных, присущих только этой части Мирового океана, чертах позднекайнозойской эволюции. Повышенные мощности верхнемелового-кайнозойского чехла (до 45 и 8-12 км в восточной и западной частях шельфа соответственно) свидетельствуют о непрерывном тектоническом прогибании бассейна с позднего мела. Столь мощное позднемезозойско-кайнозойское прогибание, в целом нехарактерное для пассивных зон перехода, выделяет Лаптевоморскую седиментационный бассейн из общего ряда Арктических окраин и обусловлено рифтогенными процессами Евразийского бассейна и Лаптевоморской континентальной окраины. В результате проведенного анализа геолого-геофизических данных и результатов их интерпретации были выявлены основные периоды воздействия процессов океанообразования на формирование фациальных зон шельфа моря Лаптевых. В позднекайнозойской геологической эволюции выделены плиоценовый, эоплейстоцен-средненеоплейстоценовый, позднеплейстоценовый и голоценовый палеогеографические этапы, для наиболее показательных из них были построены палеогеографические схемы.

По результатам комплексного анализа геолого-геофизических и геоморфологических данных, с учетом современных океанографических характеристик и палеогеографической ретроспективы, было проведено геоэкологического районирования шельфа моря Лаптевых. На основе оригинальной батиметрической карты моря Лаптевых и, составленной в соавторстве с О.Г. Ромащенко геоморфологической карты была составлена схема геоэкологического районирования. Даны краткое описание выделенных ландшафтных зон и прогноз возможных изменений природных обстановок при возможном повышении уровня моря. Предлагаемая схема геоэкологического районирования открыта для дальнейшей детализации.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Рудой, Александр Станиславович, Санкт-Петербург

1. АветисовГ.Д. Сейсмоактивные зоны Арктики /Т.Д. Аветисов. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1996. - 186 с.

2. Андреев А.А. Хронология ландшафтно-климатических изменений Центральной Якутии в голоцене /А.А. Андреев, В.А. Климанов, Л.Д. Сулержицкий, Н.В. Хотинский //Палеоклиматы позднеледниковья и голоцена. М.: Наука, 1989. - 15 с.

3. Антонов B.C. Влияние речного стока на замерзание устьев рек и прибрежной полосы моря Лаптевых /B.C. Антонов //Тр. ААНИИ. Л.: 1961.-Т. 213.-С. 2-5.

4. Антропоген Таймыра. М.: Наука, 1982. - 89 с.

5. Арэ Ф.Э. Основы прогноза термоабразии берегов /Ф.Э. Арэ. -Новосибирск: Наука, 1985. 68 с.

6. Арэ Ф.Э. Термоабразия морских берегов /Ф.Э. Арэ. М.: Наука, 1980. -76 с.

7. Астахов В.И. Новые данные о деятельности позднеплейстоценовых карских ледников в Западной Сибири /В.И. Астахов //Четвертичные оледенения Западной Сибири и других областей северного полушария: Тр. ИГиГ СО АН СССР. 1981,-Вып. 494. - С. 34-41.

8. Атлас Арктики, М.: ГУГиК, 1985. 204 с.

9. Атлас океанов. Северный Ледовитый океан, М.: ВМФ СССР, 1980. -184 с.

10. Болыниянов Д.Ю. Архипелаг Северная Земля /Д.Ю. Болыниянов, В.М Макеев. СПб.: Гидрометеоиздат, 1995. - 216 с.

11. Бондаренко С.А. Донные отложения Лаптевоморского шельфа /С.А. Бондаренко //Геол.-геоф. характеристики литосферы Арктич. региона. Вып. 3. - СПб.: ВНИИОкеангеология, 2000. - С. 93-103.

12. Вангенгейм Э.А. Палеонтологическое обоснование стратиграфии антропогеновых отложений севера Восточной Сибири /Э.А. Вангенгейм //Тр. ГИН АН СССР. 1961. - Вып. 48. - 126 с.

13. Вангенгейм Э.А. Палеонтологическое обоснование стратиграфии антропогена Северной Азии (по млекопитающим) /Э.А. Вангенгейм. -М.: Наука, 1977.- 172 с.

14. Верещагин Н.К. Берелехское кладбище мамонтов /Н.К.Верещагин //Мамонтовая фауна Русской равнины и Восточной Сибири: Тр. ЗИН АН СССР. Т. 72. - 1977. - С. 78-94.

15. Верещагин Н.К. Почему вымерли мамонты /Н.К. Верещагин. Л.: Наука, 1979.-С. 167.

16. Вопросы биогеографии и экологии фораминифер. Новосибирск: Наука, 1973.-224 с.

17. ГаккельЯ.Я. Разрушение острова Семеновского. /Я.Я. Гаккель //Проблемы Арктики. Вып. 4. - 1958. - С. 32-36.

18. Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых /Под ред. И.С. Грамберга, Ю.Е. Погребицкого. Л.: Недра, 1984.-Т. 9.-387 с.

19. Гитерман Р.Е. История растительности Северо-Востока СССР в плиоцене и плейстоцене /Р.Е. Гитерман //Тр. ГИН АН СССР. Вып. 380. - М.: Наука, 1985.-78 с.

20. Гончаров В.Ф. Четвертичные отложения в обнажении Мус-Хая (низовья р. Яны) /В.Ф. Гончаров //Кайнозой Северо-Востока СССР: Тр. ИГиГ СО АН СССР. М.: Наука, 1968. - 79 с.21