Delist.ru

Четвертичная биостратиграфия и палеоокеанология Охотского моря и других субарктических районов (15.06.2007)

Автор: Матуль Александр Геннадьевич

Настоящая работа является первым детальным исследованием микропалеонтологии Охотского моря в интервале от конца раннего плейстоцена до голоцена с временным разрешением до первых сотен лет.

Впервые выявлена последовательность многих датировочных уровней по радиоляриям в четвертичных осадках Охотского моря, существенно дополнившая региональную биостратиграфию. Из 17 датировочных уровней вновь установлено 11 уровней. Сделано предположение, что датировочные уровни связаны с ледниково-межледниковыми событиями плейстоцена.

Впервые по микрофоссилиям удалось достоверно связать крупные изменения палеоокеанологии Охотского моря с основными глобальными этапами Среднеплейстоценовой климатической революции.

Впервые обобщены и по-новому использованы для обсуждения условий палеосреды сведения по характерным массовым видам радиолярий в четвертичной летописи Охотского моря и других субарктических районов.

Применение результатов и практическая значимость.

Результаты работы по детальной четвертичной биостратиграфии Охотского моря могут использоваться для уточнения и дополнения региональных стратиграфических схем, применяемых при поисках полезных ископаемых (углеводородное сырье) в окраинных дальневосточных морях.

Выводы по палеоокеанологии Охотского моря и других субарктических районов помогут прояснить региональные процессы как циклических (ледниково-межледниковых) изменений, так и крупных необратимых климатических переходов.

Биостратиграфические и палеоокеанологические сведения найдут применение в новых исследованиях природной среды северо-западной части Тихого океана, которые сейчас развертываются в рамках международных проектов по глубоководному бурению IODP и российско-германскому сотрудничеству кальмар.

Данные микропалеонтологического анализа (электронные файлы, графики и карты распределения микрофоссилий) могут быть использованы для математико-статистической обработки в рамках палеоокеанологических и палеоклиматических моделей, как это делается в мировой практике, например, для реконструкции палеотемпературы и других свойств водных масс.

Защищаемые положения.

Стратиграфическая летопись донных осадков Охотского моря за последний миллион лет содержит детальную последовательность из 17 датировочных уровней по радиоляриям; 11 уровней установлено впервые для региона. Множественность уровней исчезновения и появления видов радиолярий является вероятным отражением резких ледниково-межледниковых изменений в плейстоцене.

Распределение Cycladophora davisiana является признаком формирования холодных вентилированных промежуточных и глубинных водных масс в краевых субарктических районах океана, где содержится большое количество взвешенного органического вещества. Четверичные вариации содержания Cycladophora davisiana показывают, что долговременные изменения в образовании охотоморской промежуточной водной массы за последний миллион лет не имели устойчивой зависимости от циклических ледниково-межледниковых колебаний. Записи концентрации Cycladophora davisiana не могут использоваться в качестве универсального инструмента глобальной океанской стратиграфии; они имеют ограниченное региональное применение.

Максимальные относительные концентрации вида радиолярий Amphimelissa setosa маркируют средне- и позднеплейстоценовые межледниковые интервалы в Охотском море. Во время межледниковых оптимумов улучшение перемешивания и ослабление стратификации в верхней части водного столба Охотского моря нашло отражение в массовой аккумуляции Amphimelissa setosa на фоне общей повышенной продуктивности радиолярий. Исчезновение вида из Северной Пацифики на переходе к последнему оледенению было вероятным результатом усиления гидрологических градиентов в приповерхностном слое воды.

В четвертичной фауне радиолярий Охотского моря выделяются группы видов, которые (а) обеспечивали циклическое воспроизводство богатых межледниковых комплексов и (б) поддерживали существование слабопродуктивных ледниковых ассоциаций.

Природные условия Охотского моря за последний миллион лет отразили три крупных этапа глобальных и региональных природных изменений в ходе Среднеплейстоценовой климатической революции. В открытой части субарктической Пацифики эти изменения отчетливо проявились только в приповерхностном слое, а в Охотском море они происходили и в глубинных горизонтах.

Защищаемое положение 1 отражает проблему биостратиграфии, защищаемые положения 2-4 – проблемы биостратиграфии и палеоокеанологии, защищаемое положение 5 – проблему палеоокеанологии.

Фактический материал и личный вклад автора.

Для изучения четвертичной биостратиграфии и палеоокеанологии, а также распределения характерных видов радиолярий привлечены сведения по 24 колонкам осадков и 2 скважинам глубоководного бурения. Автор лично сделал анализ радиолярий в 1341 пробе осадков из 16 колонок (12 колонок из Охотского моря и 4 колонки из Северной Атлантики). По 8 колонкам (Охотское и Берингово моря, СЗ Пацифика, СВ и ЮВ Атлантика, Субантарктика) и 2 скважинам бурения (СЗ Пацифика и СВ Атлантика) микропалеонтологическая информация взята из публикаций, на которые имеются ссылки в тексте диссертации. Автор участвовал и отбирал пробы осадков в российско-германской экспедиции в Охотское море, 27-й рейс НИС "Академик М.А. Лаврентьев", в рамках международного проекта КОМЕХ. Разные колонки из Охотского моря, изученные автором, охватывают разные временные интервалы: наименьший интервал – последние 10-20 тыс. лет, наибольший – последние 1.1 млн. лет.

Для изучения особенностей современного распределения характерного охотоморского вида радиолярий Cycladophora davisiana привлечены сведения по 331 пробе поверхностного слоя морских осадков северного полушария. Из этого числа автор лично сделал анализ радиолярий в 63 пробах (52 пробы из Северной Атлантики и 11 проб из Охотского моря). Информация по остальным пробам взята из публикаций и компьютерных баз данных, на которые имеются ссылки в тексте диссертации.

Все основные идеи, приведшие к формулировке защищаемых положений, разработаны автором диссертации. В подавляющем большинстве публикаций по теме диссертации автор был первым в списке соавторов.

Научные результаты автора как соисполнителя вошли в отчеты по научно-тематическим планам работы ИОРАН, по нескольким грантам РФФИ, по Программе Президиума РАН "Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, биология, экология", по международному проекту КОМЕХ, а также как руководителя темы – по ФЦП "Мировой океан".

Методы исследования.

Основной рабочий метод исследования в настоящей работе – микропалеонтология донных морских осадков по данным радиолярий. В последние годы происходит качественный скачок в систематике радиолярий, в обобщении огромных массивов таксономической и экологической информации по радиоляриям, в разработке основ новой классификации и определении этапов эволюции радиолярий (Вишневская, 2005; Афанасьева и Амон, 2006). Успешное применение радиоляриевого анализа в изучении современных и четвертичных осадков Северной Пацифики продемонстрировали, прежде всего, работы Кругликовой (1969, и др.).

Автор в своей работе использовал обнаружение датировочных уровней как важнейших биостратиграфических маркеров, анализировал распределение отдельных характерных видов и групп видов для интерпретации комплексов радиолярий как показателей палеосреды.

Первичная стратиграфия и корреляция колонок осадков из Охотского моря, изученных автором, основана на ряде признаков: литология, записи магнитной восприимчивости, обнаружение датированных прослоев вулканического пепла, обнаружение датировочных уровней по радиоляриям, записи характеристик отраженного света (Nuernberg et al., 1997; Biebow and Huetten, 1999).

Для двух опорных колонок из Охотского моря – LV28-42-4 и MD01-2415 – разработана хроностратиграфия на основе изотопно-кислородных данных по бентосным фораминиферам (Nuernberg and Tiedemann, 2004). Эти колонки охватывают последние 350 тыс. лет и 1.1 млн. лет, соответственно, и позволяют описать от трех до четырнадцати ледниковых циклов.

Обоснованность и достоверность результатов.

Пробы четвертичных осадков анализировались с детальностью, принятой в международной практике микропалеонтологии – в среднем, через каждые 10 см разреза колонок, в ряде интервалов через каждые 5 см. Обеспечено временнoе разрешение палеоклиматических данных от нескольких сотен лет до первых тысяч лет, что полностью соответствует современным требованиям в данной области знаний.

Обработка проб для приготовления препаратов радиолярий сделана по современной методике (Abelmann et al.,1999); использована фракция осадка >40 мкм, которая позволяет надежно учесть содержание и соотношение основных видов радиолярий. Количественные (процентные) подсчеты сделаны минимум по 300-350 экземплярам радиолярий; это число экземпляров принято достаточным для обоснованной статистической обработки первичных микропалеонтологических данных.

Результаты и выводы работы не имеют принципиальных противоречий с данными из других аналогичных исследований и публикаций. Публикации и доклады автора по теме диссертации прошли научное рецензирование и обсуждение со стороны коллег – специалистов в данной области знаний.

Дискуссионный характер некоторых положений диссертации.

Главное внимание работы сосредоточено на Охотском море. Оно является, с одной стороны, типичным субарктическим бассейном, но, с другой стороны, обладает природным своеобразием ввиду значительного летнего поверхностного прогрева и сильного зимнего выхолаживания, что реализуется в образовании резкой водной стратификации. Поэтому есть ограничения в автоматическом использовании знаний о четвертичных изменениях Охотского моря как примера для других субарктических бассейнов.

Своеобразие Охотского моря сказывается на составе современных комплексов радиолярий и должно было проявиться в четвертичных комплексах микрофоссилий. Есть ряд таксономических проблем с некоторыми характерными видами радиолярий Охотского моря. Тем не менее, работа показывает, например, синхронность тех датировочных уровней по радиоляриям, которые ранее найдены в Северной Пацифике и теперь обнаружены автором в Охотском море. Кроме того, долговременные изменения палеоокеанологии бассейна, выявленные по радиоляриям, согласуются с известными представлениями о четвертичном палеоклимате. Проблема сопоставления результатов автора по Охотскому морю и имеющейся информации по Северной Пацифике состоит, помимо специфики самого моря, и в отсутствии столь же высокоразрешающих исследований долговременного распределения радиолярий в открытых субарктических районах Тихого океана. Представленная диссертация содержит выводы, основанные на текущем состоянии четвертичных исследований в регионе, и не закрывает перспективы для дальнейших работ.

Апробация работы и публикации.

За последние пять лет автор сделал устные доклады по теме диссертации на следующих международных и российских научных совещаниях: "Climate Drivers of the North" (Kiel, Germany, May 2002), Fifth Workshop on Russian-German Cooperation in the Sea of Okhotsk-Kurile Island Arc System KOMEX (Vladivostok, May 2004), IV Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода "КВАРТЕР-2005" (Сыктывкар, август 2005), Всероссийское научное совещание "Геологические события неогена и квартера России: современное состояние стратиграфических схем и палеогеографические реконструкции" (Москва, март 2007), LIII сессия Палеонтологического общества РАН "Палеонтология, палеобиогеография и палеоэкология" (Санкт-Петербург, апрель 2007). Стендовые доклады представлены на многих международных и российских совещаниях. Был сделан доклад на заседании Ученого совета ИОРАН в феврале 2006 г.

По теме диссертации автор опубликовал 57 работ, из них – 20 статей в российских и зарубежных журналах и сборниках (17 статей – как первый соавтор), в том числе, 9 статей – в рецензируемых журналах из списка ВАК, рекомендованных для докторских диссертаций.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем работы – 317 страниц, включая 49 рисунков и 6 таблиц. Список литературы содержит 421 наименование, из них 79 наименований из отечественных изданий и 342 – из зарубежных изданий. В приложениях содержится список и фотографии основных четвертичных радиолярий Охотского моря, найденных автором в изученных колонках.

Благодарности.

Я приношу особую благодарность профессору М.С. Барашу, к микропалеонтологической школе которого я принадлежу. Моя работа находила понимание и одобрение академика А.П. Лисицына, профессора Л.И. Лобковского и других ведущих ученых ИОРАН. С.Б. Кругликова научила меня осознать сложность и преодолимость проблем анализа радиолярий. Лаборатория палеоэкологии и биостратиграфии ИОРАН дала мне добросердечную помощь и профессиональную поддержку. Мне очень помогло дружеское внимание со стороны многих сотрудников ИОРАН. Я с большим удовольствием благодарю всех моих коллег из других научных организаций, с которыми общался, обсуждал свою работу и сотрудничал: М.С. Афанасьеву, В.С. Вишневскую, С.А. Горбаренко, Ю.А. Лаврушина, М.А. Левитана, А. Абельман, Д. Нюрнберга и многих-многих других, чьи имена я хорошо помню. С самыми светлыми чувствами я вспоминаю своего первого научного учителя Зою Владимировну Алешинскую. Сотрудники Лаборатории новейших отложений и палеогеографии плейстоцена Географического ф-та МГУ вели меня по пути моего образования и приобщения к научным исследованиям.

загрузка...