Главная – Журналы – Геология и геофизика 2001 номер 1-2

Рассматриваются итоги десятилетних исследований по международному проекту "Байкал-бурение", выполняемому российскими, американскими и японскими учеными. Во время выполнения проекта было пробурено пять кустов скважин в разных морфо-структурах озера. Удалось доказать, что в глубоководных котловинах рифтового бассейна происходит лавинная седиментация, что приводит к поступлению большого количества растительных остатков, которые способствуют формированию в осадочной толще озера метана. Физико-химические условия на дне глубоких котловин приводят к формированию газогидратов, которые впервые были подняты из пресноводного бассейна.
Точный возрастной контроль байкальских осадков, полученных в результате бурения разрезов, базирующийся на детальных палеомагнитных данных, непрерывность и продолжительность этих разрезов позволяют получить уникальные палеоклиматические летописи, которые можно рассматривать в качестве модельных для Азии и в целом для континентов Северного полушария. Скважины на Академическом хребте, глубина которых достигла 600 м, позволяют охарактеризовать палеоклимат более 10-миллионного отрезка времени, причем с разрешением 500-250 лет. Разрезы Бугульдейской перемычки вскрыли возрастной интервал около 600 тыс. лет, они позволили получить возрастное разрешение в скважинах 25-100 лет.
Исследования распределения остатков диатомовых водорослей, а соответственно биогенного кремнезема, палинологические данные, а также данные по минералогическому и химическому составам осадков позволяют расшифровать палеоклимат Байкальского региона. Установлена сопоставимость континентального климата с палеоклиматическими записями, полученными для океанов. В то же время показано, что реакция на кратковременные изменения климата в континентальных записях проявляется более четко, чем в океанических. Байкальская палеоклиматическая летопись хорошо фиксирует похолодание, которое произошло около 2,5-2,8 млн лет тому назад, когда появились покровные ледники в различных регионах Северного полушария. В работе подробно рассматриваются вариации климата Байкальского региона за последние 5 млн лет.

Десятилетие научного бурения и междисциплинарных исследований донных отложений оз. Байкал в рамках проекта "Байкал-бурение" внесло огромный вклад в расширение наших знаний о реакции Азиатского континента на глобальные климатические и тектонические изменения. В этой статье мы пытаемся суммировать последние результаты исследований донных отложений Байкала, полученные в процессе работы над проектом, а также наметить направления наших будущих исследований.

В статье приведена непрерывная детальная палеоклиматическая запись биогенного кремнезема из осадков оз. Байкал, охватывающая магнитную эпоху Брюнес (0-780 тыс. лет). Хорошая корреляция байкальской записи с морской изотопной кислородной кривой показывает, что изменение климата внутриконтинентальной части Евразии не является каким-то специфичным, а в целом следовало глобальным климатическим флуктуациям Северного полушария, обусловленным изменением орбитальных параметров Земли. В то же время специфические особенности континентального климата Сибири в виде кратковременных оледенений в изотопные подстадии 5d, 7d, 9d и 15bcd также записаны в байкальских осадках.
Сравнение байкальской записи со стратиграфическими схемами Западной Сибири показывает расхождение в количестве и возрасте оледенений плейстоцена. Климатические события палеоклиматической записи из оз. Байкал хорошо согласуются с сибирской стратиграфической схемой в рамках позднего плейстоцена и не совпадают для раннего и среднего плейстоцена. В байкальской записи в пределах эпохи Брюнес выделяются 10 теплых межледниковых и 9 холодных ледниковых периодов, что совпадает с морскими изотопными записями, но не соответствует западно-сибирской стратиграфии, где имеется только 7 ледниковых и 8 межледниковых интервалов. Эти отличия западно-сибирской шкалы от байкальской стратиграфии, вероятно, обусловлены неполнотой субаэральных разрезов Сибири. Новая палеоклиматическая запись из оз. Байкал может использоваться в качестве хроностратиграфической основы для Центральной Азии.

В работе обсуждается построение стратиграфической и корреляционной возрастных моделей байкальской осадочной записи и обобщаются результаты исследований палеоклиматической записи в кернах из разных областей оз. Байкал. Результаты этих исследований свидетельствуют о резком и интенсивном ранневюрмском оледенении Байкальского региона в изотопную подстадию 5d (117-105 тыс. лет назад). Эти данные подтверждают наличие "дополнительного" оледенения, установленного для Сибири по результатам палеоклиматического моделирования, и позволяют выявить региональный механизм, ответственный за интенсивность оледенения 5d, которое в Сибири явилось более выраженным по сравнению с другими областями Северного полушария.
Совокупность сибирских данных по раннезырянскому оледенению в Сибири позволяет объяснить несоответствие между значительным ( 40 %) ростом глобального объема льда в подстадию 5d и недостатком физических свидетельств оледенения в других областях Северного полушария, а также раскрывает пространственно-временную динамику зарождения ранневюрмского оледенения. Катастрофические события перехода 5e/5d, выявленные в байкальской записи и сибирских данных, указывают на значительную роль Сибири в процессах формирования климата переходных периодов в Северном полушарии.

РФА-СИ и инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА) использованы для получения и интерпретации высокоразрешающих геохимических записей сигналов палеоклимата в осадках оз. Байкал. Найдены несколько типов терригенных палеомаркеров, характеризующих ледниковья и межледниковья. Первая группа палеомаркеров, представленная отношениями Sr/Ba (Rb, Cs, Ti), U/Th, Zn/Nb, а также U, Mo, Br и тяжелыми РЗЭ (Eu, Tb, Yb), положительно коррелируют с биогенным кремнеземом и маркирует теплые периоды. Вторая группа палеомаркеров, представленная щелочноземельными элементами (Ba, Rb, Cs), Th, легкими РЗЭ (La, Ce, Nd) и отношениями La (Ce, Ba)/Yb (Y, Zr), антикоррелируют с биогенными индикаторами и маркирует ледниковые периоды и их начало. Обнаруженные индикаторы, вместе с биогенным кремнеземом четко фиксируют последовательность ледниковых и межледниковых периодов за последние 780 тыс. лет.

В 1996 г. в рамках проекта "Байкал-бурение" на хр. Академический пробурены две скважины глубиной 100 и 200 м с непрерывным отбором керна. Измерена низкочастотная магнитная восприимчивость керна обеих колонок. Рассчитаны коэффициенты корреляции между магнитной восприимчивостью колонок BDP-96-1 и BDP-96-2 и океанической изотопной кислородной кривой SPECMAP, составлена сводная (композиционная) колонка по скв. BDP-96-1 и BDP-96-2, проведен частотный анализ изменений магнитной восприимчивости во времени.
Результаты иллюстрируют высокую корреляцию между кривой SPECMAP и магнитной восприимчивостью керна скв. BDP-96. Результаты частотного анализа показали, что палеоклиматический сигнал в Байкальских осадках имеет следующую периодичность: 23, 35, 41, 52, 68, 85, 106 и 164 тыс. лет. Периоды 23, 41, 52 и 106 тыс. лет отражают соответственно прецессию, наклонение земной оси, одну из гармоник эксцентриситета с наложением наклонения и сам эксцентриситет земной орбиты. Периоды 35, 68 и 164 тыс. лет, встреченные при изучении магнитной восприимчивости впервые, но отмечавшиеся при анализе биогенного кремнезема, отражают различные гармоники эксцентриситета, кроме того, на период 68 тыс. лет оказывает влияние прецессионный цикл. Период 85 тыс. лет ранее не отмечался ни в одной из климатических закономерностей и, скорее всего, связан не с астрономическими периодами, а с региональной периодичностью.

Два параллельных керна BDP-96-1 (200 м) и BDP-96-2 (100 м) были получены в 1997 г. при бурении на вершине подводного хр. Академический в точке с координатами 53^o41'48'' с.ш. и 108^o21'06'' в.д. и датированы палеомагнитным методом. Корреляция данных палеомагнитного анализа с мировой магнитной шкалой показала, что возраст осадков на глубине 200 м равен 5 млн лет. Средняя скорость осадконакопления оставалась постоянной на протяжении этого времени и составляла около 4 см за тысячу лет. Предыдущие палинологические исследования керна скв. BDP-96-1 были выполнены с шагом в 2 м, что соответствует временному интервалу ~45-50 тыс. лет. В настоящей статье представлены результаты детального палинологического анализа верхних 30 м керна. Анализ выполнен с шагом в 20 см, что соответствует временному интервалу около 4-5 тыс. лет. Возраст исследованного интервала керна BDP-96-1 охватывает большую часть эпохи Брюнес и, с учетом потерянных верхних 630 см, укладывается в возрастные рамки от ~170 до 780 тыс. л.н. По данным палинологического анализа осадков этого интервала выделяется 13 смен в структуре растительного покрова региона: 7 периодов господства лесной растительности как зональной формации и 6 периодов ее значительной деградации. Выделенные этапы изменения в структуре растительного покрова Восточной Сибири соотнесены со стадиями изменения объемов глобального льда, записанными в океанической изотопно-кислородной шкале. О глубине похолоданий судить довольно трудно, поскольку спектры осадков этих периодов бедны по количеству пыльцевого материала. Тем не менее, совершенно очевидно, что лесная растительность на территории Восточной Сибири в периоды похолоданий полностью не исчезала. Все основные представители современных древесных растений продолжали существовать и в условиях оледенений плейстоцена. Происходила перестройка в структуре растительного покрова. Значительно сокращались площади лесной растительности. В условиях влажного холодного климата начала межледниковий и заключительных этапов оледенений преобладали лиственничные и еловые северо-таежные леса, которые позднее замещались пихтовыми и кедровыми. В условиях умеренно-теплого и относительно сухого климата середины межледниковых периодов развивались лиственнично-сосновые и кедровые среднетаежные леса. Очевидно в это же время максимально распространялась и степная растительность. Сравнение анализа частоты и характера смен типов растительности в интервале времени от 170 до 780 тыс. л.н. в исследуемом регионе с таковыми для разных регионов Северного полушария показывает, что растительность Восточной Сибири откликалась на глобальные изменения климата параллельно с изменениями растительности в других регионах.

В статье приведена детальная стратиграфия (разрешение 500 лет) донных отложений оз. Байкал (скв. BDP-96-2) в рамках эпохи Брюнес. В осадочном разрезе мощностью 35 м показано распределение диатомовых (25 видов и разновидностей), спикул губок и цист золотистых водорослей. В исследуемом разрезе выделены 31 локальная диатомовая зона, обеспечивающие подробное стратиграфическое расчленение осадков оз. Байкал. Распределение створок диатомовых водорослей и диатомовые зоны скоррелированы с морской изотопной стратиграфией. Показана роль климата в видообразовании планктонных диатомовых в озере. Более 21 новых вида диатомовых появляются и затем исчезают в исследуемом разрезе. Вымирание диатомовых видов происходит при наступлении оледенений, а появление новых видов приурочено к межледниковым этапам. Это свидетельствует о климатическом контроле над эволюцией планктонных диатомовых в оз. Байкал.

Проведен спикульный анализ отрезка керна скв. BDP-96-1, соответствующего возрасту позднего плиоцена. Образцы датированы методом палеомагнитного анализа. Обнаружены 42 типа спикул, из которых 15 встречаются у современных губок Байкала, а 27 еще не описаны. Анализ изменения видового состава и количественных характеристик спикул губок в донных осадках позволил выделить три периода в развитии спонгиофауны: 3,1–2,9, 2,9–2,5, 2,5–2,1 млн лет назад. Спонгиофауна первого периода соответствует условиям тепловодного водоема, во втором периоде из состава спонгиофауны выпадает большинство теплолюбивых и фоссильных видов, что говорит о резком похолодании, в третьем – начинается восстановление спонгиофауны, которая, однако, не достигает того расцвета, который предшествовал периоду похолодания. Полученные результаты хорошо согласуются с данными палинологического и диатомового анализа исследованного участка керна.

В работе предпринята попытка изучения цикличности (периодичности) процессов эволюции Земли, отображение которых может выражаться в структуре и состоянии геологического разреза. Конкретная задача работы - выявление периодичности изменений окружающей среды и климата Центральной Азии путем анализа каротажных диаграмм, полученных при изучении скважин, пробуренных в донных осадках оз. Байкал в процессе выполнения международного проекта "Байкал-бурение". В качестве базового метода выявления циклической структуры сигнала использован аппарат вейвлетного анализа. Полученные в результате анализа данные соответствуют известным периодам, выявленным М. Миланковичем, и позволяют предположить наличие циклов 13-14; 16-27; 35-57 и 75-120 тыс. лет в изменении климата Центральной Азии.

На основе сравнения состава осадков ледниковых и межледниковых интервалов за период от позднего плиоцена до плейстоцена и голоцена из различных частей Байкальского бассейна, обосновывается использование ассоциаций глинистых минералов осадков оз. Байкал как индикаторов прошлых изменений среды и климата. В методической части работы представлены оптимальные способы подготовки образцов к рентгеновскому анализу, а также развит предложенный ранее метод структурного моделирования спектров глинистых минералов как наиболее приемлемый для изучения байкальских осадков. Ассоциации глинистых минералов в районе впадения в Байкал р. Селенга и на Академическом хребте весьма близки, что указывает на незначительный вклад локальных источников осадочного материала в их формирование. Выявленное сходство позволяет говорить о единстве обширного водосбора Байкала в контексте процессов эрозии, выветривания и поставки обломочного материала.
Несмотря на постоянство гемипелагических условий седиментации в рассматриваемых точках глубоководного бурения, в обоих кернах проявлена четкая зависимость составов ассоциаций глинистых минералов от палеоклиматических обстановок. Ледниковые интервалы как позднеплейстоценовый, так и позднеплиоценовый схожи и резко обогащены хорошо раскристаллизованной слюдой (мусковитом) и плагиоклазом, что свидетельствует об усилении процессов физического выветривания в условиях холодного климата. На межледниковых интервалах наблюдается повышенное содержание тонкодисперсного иллита, указывающее на его вторичное происхождение при выветривании. Кроме того, значительно возрастает содержание смектитовых слоев в иллит-смектите, что может являться показателем более теплого и влажного климата.
Интервал нижней части бурового керна с возрастом более 4,5 млн лет характеризуется аномальным составом: большим количеством иллит-смектита с высоким содержанием смектитовой компоненты, хлорит-смектитом и незначительным содержанием иллита и мусковита. Подобная минеральная ассоциация байкальских осадков соответствует климату, значительно более теплому по сравнению с современным.

Анализ глинистых минералов проводился для современных и более древних (возраст 900 лет) осадков, отобранных вдоль профиля в Северном бассейне оз. Байкал, Юго-Восточная Сибирь, который протянулся с запада на восток. Целью настоящих исследований было использование глинистых минералов для определения характеристик осадков восточной и западной частей оз. Байкал и определения их связи с водосборными бассейнами и с особенностями седиментации. Не считая иллита, который является самым распространенным минералом вдоль профиля, минералогия глин осадков восточной и западной частей различна. Минералогический состав глин западной части характеризуется высоким содержанием хлорита, низкими содержаниями смектита и каолинита и достаточно хорошей степенью кристалличности всех глинистых минералов. Напротив, минералогический состав глин восточной части отличается более низким содержанием хлорита, более высокими содержаниями смектита и каолинита и низкой степенью кристалличности глинистых минералов. Предполагаем, что различия геологической обстановки и морфологии водосборных бассейнов приводят к различиям между осадками западной и восточной частей озера в результате различных механизмов выветривания и переноса, предшествующих непосредственному осаждению осадков. Содержание смектита и область пика отношения иллит/смектит являются возможными индикаторами различия между доминирующими осадками из западной и восточной частей. Из этой интерпретации следует, что турбидиты, сконцентрированные в центре профиля, заданного от мыса Заворотный вкрест простирания Байкала (профиль Заворотный), привнесены из западной части водосборного бассейна. Значительная вариация в распределении глинистых минералов на протяжении нескольких сот лет, наиболее отчетливо проявленная в содержании смектита и отношении иллит/хлорит, говорит о существенных изменениях условий, контролирующих осадконакопление в Северном бассейне. Это должно учитываться при использовании распределения глинистых минералов в осадках оз. Байкал для палеореконструкций.

В статье рассматриваются результаты литологического изучения разреза донных отложений оз. Байкал, вскрытых скважинами под 354-метровой толщей воды.
Впервые установлена структурно-геохимическая специализация глинистых минералов в донных отложениях оз. Байкал до глубины более чем 100 м. С помощью вычислительной процедуры "Симплекс" рассчитан количественный состав минеральных фаз тонкопелитовой фракции. Показано, что смектиты представлены бейделлитом, монтмориллонитом и в меньшей степени нонтронитом. Практически они отражают гамму разновидностей минералов этой группы, которая характерна для автохтонного и аллохтонного генезиса. Терригенные смектиты в осадках – это отголоски семиаридного или семигумидного климата в миоцене и в меньшей степени в плиоцене. Расцвет диатомовых и пики содержания смектитов можно связать с таянием ледников и льдов, режеляционные воды которых способны транспортировать терригенные смектиты, а также нести значительное количество растворенного кремнезема, необходимого для постройки кремнистого скелета этой разновидности фитопланктона. Кроме того, резерв смектитов значительно возрастал в процессе аутигенного минералообразования. Доказательством этого служат исследования образцов на растровом электронном микроскопе.

В ходе настоящего исследования были изучены магнитные свойства и проведен гранулометрический анализ керна двух скважин BDP-93 (100 м), пробуренных на Бугульдейской перемычке в оз. Байкал, расположенном на юге Восточной Сибири. Преобладание положительного наклонения остаточной намагниченности керна указывает на его принадлежность эпохе Брюнес ( 80 тыс. лет). Были обнаружены некоторые геомагнитные экскурсы в обоих кернах. Сравнивая датировки по ¹⁴C с линией регрессии палеомагнитных данных, они оцениваются 100 и 120 тыс. лет (событие Блейк), 310 и 340 тыс. лет (Калабрийский хребет, событие 1). Эти геомагнитные события, возможно, включают двойные экскурсы. Сравнение магнитных свойств осадков с содержанием диатомей и биогенного кремнезема показывает низкое содержание магнитных минералов в межледниковые периоды и высокое - в ледниковые. Однако эта закономерность плохо проявляется в нижних 60 м керна. Начиная с отметки 40 м петромагнитные характеристики и другие параметры говорят об изменении условий седиментации, что, вероятно, связано с изменением источника сноса. Полученные результаты показывают, что региональные условия осадконакопления оказывали влияние на обстановку седиментации на Бугульдейской перемычке.

В работе обсуждается способ определения урана и тория в донных осадках. Способ основан на использовании монохроматических пучков синхротронного излучения с разными энергиями для получения спектров РФА СИ (рентгенофлюоресцентный анализ с использованием синхротронного излучения) и применении итерационной процедуры совместной обработки полученных спектров. Корректность предлагаемого метода доказана сравнением приводимых в работе результатов анализа содержаний U и Th в осадочных образцах разного происхождения с соответствующими данными для тех же образцов, полученными ранее методами ИНАА и ICP-MS. Приведены записи U и Th в осадках буровой колонки BDP-96-2 (оз. Байкал) с разрешением в 2 тыс. лет для интервала 40–780 тыс. лет. Доказано, что на протяжении всей эпохи Брюнес (780 тыс. лет) изменения содержания U и U/Th отражают глобальные изменения климата, и их отклик аналогичен обнаруженному ранее при исследовании осадочных колонок оз. Байкал в пределах двух последних ледниковых периодов (до 220 тыс. лет).

Предлагается методика определения возраста глубоководных отложений Байкала по измерениям отношений радиоактивности изотопов тория и урана в различных фракциях аутогенной части осадка. Установлен торий-урановый возраст шести горизонтов скв. BDP-96-2, идентифицированы усредненные параметры гравитационного уплотнения отложений. Выявлено хорошее согласование экстраполируемых с учетом уплотнения осадка торий-урановых возрастов с палеомагнитными на всем протяжении керна скв. BDP-96-2.

Используя метод датировки по ¹⁴C в осадках керна (2 м), полученного из Южной котловины озера Байкал, было изучено распределение каротиноидов, производных хлорофилла и других биогенных индикаторов, таких как биогенный кремнезем (BGS), общий органический углерод, общий органический азот, а также перилен. Фотосинтетические пигменты, биогенный кремнезем и общий углерод (азот) в больших количествах отмечаются в верхней (выше 80 см) части керна (12–13 тыс. лет), в то время как повышенное содержание биогенного перилена наблюдается в нижней (ниже 80 см) части. Биогенный кремнезем в верхней части керна имеет отрицательную корреляцию с общим содержанием каротиноидов и не имеет значимой положительной корреляции с общим содержанием органического углерода и суммарным хлорофиллом a. Это свидетельствует о том, что высокие содержания биогенного кремнезема, определяющие четко выраженные окислительные условия в озере, стимулируют аэробный распад органических соединений в толще воды и поверхностных осадках. Высокие содержания перилена в нижней части разреза, формирование которого происходило при низкой продуктивности озера, предполагает существование в прошлом специфических процессов осадконакопления.

Изучено распределение фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов), общее содержание органического углерода (ТОС) и биогенного кремнезема в поверхностном слое осадков для всего оз. Байкал и сделано предположение о том, какие факторы определяют распределение фотосинтетических пигментов в осадках.
Большие концентрации фотосинтетических пигментов, сохранившихся в поверхностных осадках оз. Байкал, были обнаружены главным образом в Южном бассейне, наименьшее количество их в Центральном, включая Академический хребет, в то время как органический углерод распределен достаточно равномерно, а количество биогенного кремнезема выше в Центральном и Северном бассейнах. Окислительные условия в верхнем слое осадков и низкая скорость осадконакопления на Академическом хребте привели к росту разложения пигментов. Большой сток воды из р. Селенга, очевидно, существенно нарушает осадконакопление в Южном бассейне, вызывая неравномерное пространственное распределение пигментов.
Каротиноиды, обнаруженные в Южном бассейне, очень разнообразны по видам, что говорит об их происхождении из различных классов водорослей.

Микроорганизмы Байкальского рифта представляют особый интерес в связи с древностью оз. Байкал и изолированным характером происходивших в нем эволюционных процессов. С использованием бурового оборудования отобраны пробы осадочных пород, относящихся к различным эпохам геологической истории Байкальского рифта. В результате микробиологического исследования образцов донных осадков из котловины Байкала создана коллекция микробных изолятов (более 2200). Обнаружены бактерии родов Micrococcus, Staphylococcus, Bacillus, Nocardia, большое количество неспороносных кокко-бациллярных микроорганизмов с хорошо выраженной капсулой, грамотрицательные палочки с высокой скоростью движения, относящиеся к псевдомонадам, и неподвижные грамотрицательные клетки, актиномицеты, дрожжи. Эукариоты в пробах грунтов были представлены также плесневыми грибами. Морфологические признаки изучали с помощью световой микроскопии живых и окрашенных клеток, а также с применением сканирующего и трансмиссионного микроскопа.

Представлены предварительные результаты по систематике микроорганизмов глубинных донных отложений оз. Байкал на основе анализа жирных кислот, а также попытка объяснения многообразия новых форм микроорганизмов.

В статье проведен скрининг микроорганизмов, выделенных из осадочных пород оз. Байкал и из близлежащих горячих источников (Змеиный, Горяченский), с целью выявления продуцентов сайт-специфических эндонуклеаз рестрикции. Отмечено, что эндонуклеазы рестрикции тестируются в более чем 20% штаммов. Среди выявленных продуцентов наибольший интерес вызывают 3 штамма, два из которых являются термофильными продуцентами новых ферментов, а эндонуклеаза из третьего проявляет необычную чуствительность к dam-метилированию узнаваемой последовательности.
Показана зависимость числа жизнеспособных аэробных микроорганизмов от глубины залегания осадочной породы.

Рассмотрены новые данные по распределению и составу нормальных алканов, являющихся биологическими маркерами, и гуминовых кислот в донных отложениях голоценового и плейстоценового возраста Северного Байкала, накопившихся в различных седиментационных и палеоклиматических обстановках. Полученные данные позволяют оценить более значительный вклад аллохтонной органики в голоценовых осадках озера в различных седиментационных условиях. Показана большая роль суспензионных потоков в поставке аллохтонного органического вещества в глубоководные осадки озера. В ледниковые периоды накопление органического вещества как аллохтонной, так и автохтонной природы значительно сокращалось. В это время в отсутствие диатомовых водорослей источником автохтонного вещества была первичная продукция цианобактерий и синезеленых водорослей.

Приводятся результаты исследования зимнего эолового переноса в районе Академического хребта оз. Байкал с использованием гранулометрического, минералогического анализов взвешенного вещества снежного покрова, накопленного за период январь-март 1998 г.; показаны расчеты скоростей ветра, необходимых для транспортировки кварцевых зерен разной размерности с Байкальского хребта (западный берег Байкала) в район исследования. Одним из основных результатов проведенного изучения является вывод о важной роли зимнего эолового переноса в поставке кластогенного материала в район Академического хребта оз. Байкал.

Приводятся результаты геохимического изучения взвешенного вещества (ВВ) снегового покрова в районе Академического хребта оз. Байкал. Для обработки геохимических данных использованы методы математической теории распознавания образов на основе функций расстояния, что позволило сделать вывод о преимущественном эоловом переносе вещества на Академический хребет с западного берега оз. Байкал. Решение задачи оптимизации показало вклад каждого из потенциальных источников материала в состав ВВ снега: западного (45 %) и восточного (15 %) берегов, а также дальнеприносную составляющую глобального переноса вещества (40 %).

Нейтронно-активационным с дополнением рентгено-флюоресцентным методами определен широкий круг породообразующих и следовых элементов в образцах атмосферного аэрозоля, собранного на воздушные фильтры, и из снеговых проб в период 1980-1997 гг. На основе спектра редкоземельных элементов сделана оценка вклада глобального и регионального привноса мелкодисперсного обломочного материала в процесс седиментации в оз. Байкал. Для сравнительного анализа приведены данные по элементному составу речной взвеси основных "питающих" озеро рек. Ранжирование всех ранее и вновь полученных аналитических данных произведено по Sc элементам, Fe, Hf, Th, Rb в сравнении с кларками континентальных глин.

Рассмотрена связь состава твердого стока рек бассейна Байкала с минералогией и геохимией коренных пород выделенных питающих петрографических провинций – Приморской, Хамар-Дабанской и Баргузинской. Последние сложены древними вулканоплутоническими породами субщелочного и известково-щелочного составов, преимущественно гранитоидами, глубоко метаморфизованными породами докембрийского фундамента и мезокайнозойскими осадочными образованиями. Особое место занимает бассейн р. Селенга, поставляющий более 70 % стока всех наносов рек.
Химические элементы в твердом стоке находятся в минеральных фазах и их ассоциациях, а также мигрируют в сорбированном состоянии на органических и минеральных взвесях и коллоидах. Главными концентраторами элементов являются минералы тяжелой (0,25–0,05 мм) и тонкопелитовой ( 0,001 мм) фракций. При этом уровни концентраций элементов в твердом стоке рек близки к байкальским "кларкам", а содержания рудных элементов (Mn, V, Cr, Co, Ni, Zn, Pb, Sn) в 2-6 раз ниже кларка этих элементов в осадочных породах, что отражает общую геохимическую специфику коренных пород водосборного бассейна.
В тяжелой фракции твердого стока рек Приморской провинции преобладают амфиболы, пироксены и минералы группы эпидота, т. е. минералы с повышенным содержанием Ag, Pb, Cu, Ni и Мо, тогда как в твердом стоке Баргузинской провинции выявлены их минимальные содержания. В Хамар-Дабанской провинции преобладают ильменит-магнетитовая, амфибол-пироксен-эпидотовая и магнетит-ильменит-гранат-эпидотовая ассоциации, в Баргузинской - сфеново-ильменитовая ассоциация с рутилом, титанониобатами, корундом и другими минералами. Такие элементы как Ce, Th, Y, Se и др. установлены в тяжелой фракции твердого стока рек Хамар-Дабанской провинции и практически отсутствуют в Приморской.
Минеральный и элементный состав твердого стока р. Селенга представляет собой эффект литолого-геохимических признаков, определяющийся сносом с огромной водосборной площади, сложенной разнообразными по составу породами. В нем выявлены повышенные содержания Sr, B и Zn и пониженные Mn.
Специфические особенности минерального состава и геохимии твердого стока рек водосборного бассейна Байкала нашли отражение в современных донных отложениях озера, что дает основание для восстановления геологической истории их формирования в голоцене и прогнозирования особенностей осадконакопления при изменении климата.

Знание теплопроводности горных пород необходимо при изучении теплового потока. Теплопроводность донных осадков из керна первых подводных скважин (BDP-93 и BDP-96) оз. Байкал измерялась двумя приборами: игольчатым зондом и компаратором теплопроводности, которые приводили к разным (различие достигает 30-50 %) значениям как этого параметра, так и теплового потока. В данной работе теплопроводность донных осадков была оценена другим методом, основанным на интерпретации режимных измерений температуры, выполненных в этих подводных скважинах после окончания бурения. В статье анализируются результаты мониторинга и кратко описывается методика интерпретации (инверсное моделирование). В результате моделирования определяются два основных параметра: значения стационарной температуры и теплопроводности осадков на глубине температурного мониторинга. Результаты расчетов позволяют сделать вывод о достоверности измерений теплопроводности осадков игольчатым зондом. Компаратор теплопроводности не применим для изучения свойств слабосцементированных пород, имеющих влажность более 40 %. Оценки стационарных значений температуры и геотермического градиента позволили подтвердить низкий уровень (порядка 50 мВт/м²) теплового потока в пределах Бугульдейской перемычки (скв. BDP-93) и уточнить высокое значение теплового потока (78 мВт/м²) в осевой части Академического хребта по скв. BDP-96. Впервые оценены значения коэффициента температуропроводности и удельной объемной теплоемкости байкальских осадков. Таким образом, численный анализ результатов температурного мониторинга позволяет оценить все тепловые параметры осадков.

В осадочной толще оз. Байкал (район подводного поднятия Академический хребет) на основе структурно-геологического изучения керна скв. ВDP-98 (проект "Байкал-бурение") обнаружены и классифицированы разноранговые разрывные нарушения: трещины отрыва и скола, мелкие и более крупные зоны повышенной трещиноватости. Процессы диагенеза и рифтогенеза обусловили специфику проявления разрывов в осадочной толще, которая выразилась в скрытой форме существования трещин, участии давления поровых растворов в образовании отрывов, преимущественно сбросовом характере перемещений по сколам, а также в определенном строении зон трещиноватости, обеспечивающем растяжение субстрата в горизонтальном направлении. Полученные результаты способствуют установлению закономерностей процесса активного разрывообразования при растяжении, так как их проявление в данном случае не осложнено влиянием ранее сформированных неоднородностей дизъюнктивного характера.

На основе данных рентгеноспектрального электронно-зондового анализа и данных о химическом составе створок диатомовых рассчитаны термодинамические свойства биогенного кремнезема. Применение новых данных по термодинамическим свойствам SiO_2биог. в физико-химической модели оз. Байкал позволяет выдвинуть новую концепцию процессов растворения биогенного кремнезема, объясняющую стабильную концентрацию кремния в байкальской воде. Полученные данные указывают на то, что сохранность SiO_2биог. в донных отложениях следует рассматривать как функцию степени аморфности SiO₂, слагающего створку. Приводятся предварительные данные об участии биогенного опала в процессах диагенетического преобразования донных отложений.

Сопоставлены палеоклиматические летописи верхнего плейстоцена по данным глубоководного бурения в Черном море и оз. Байкал. Показано, что в обоих водоемах две последние межледниковые эпохи отмечены интенсификацией диатомовой седиментации. Анализ исследованного материала позволяет утверждать, что появление в осадках диатомовых илов связано с увеличением привноса растворенного кремнезема и питательных солей: в океанах – при подъеме глубинных вод, на континенте – с поверхностным стоком в эпохи усиления химического выветривания. Показано, что ассоциация биогенного кремнезема с ураном и органическим веществом (преимущественно в форме гуминовых кислот) не является спецификой оз. Байкал, а характерна также для зон апвеллинга, где осаждение гуминовых кислот и урана, как полагают, происходит на границе раздела вода-дно. Установлено, что в оз. Байкал диатомовые осадки, обогащенные ураном уже в поверхностном слое, дополнительно накапливают его сразу же под окислительно-восстановительной границей, а распределение "кластофильных" элементов в колонке верхнеплейстоценовых байкальских осадков является зеркальным отображением распределения биогенного кремнезема как разбавителя. При этом каждое "событие", выделенное в океанической палеоклиматической летописи на этом хронологическом интервале, отчетливо проявляется и в колонках осадков Академического хребта оз. Байкал.

Изучение магнитной восприимчивости проводилось на образцах, отобранных из коротких (первые метры) кернов осадков озер Байкал и Бива.
По результатам измерений было отмечено, что образцы, отобранные из кернов оз. Байкал, характеризуются "сплющенными" эллипсами анизотропии магнитной восприимчивости. Минимальные оси анизотропии имеют направления, близкие к вертикальной линии, в то время как образцы из кернов оз. Бива имеют минимальные оси, близкие к горизонтальной плоскости, и их "сплющенная" структура не проявляется четко. Различные свойства анизотропии магнитной восприимчивости между кернами двух озер могут быть обусловлены различными условиями осадконакопления (глубина воды в месте отбора керна в оз. Байкал составляет 200–1600 м, в то время как глубина воды в месте отбора кернов на оз. Бива – несколько десятков метров).
Анизотропия магнитной восприимчивости увеличивается с глубиной и достигает достаточно стабильной величины на определенной глубине и имеет прямую корреляцию с изменением глубины воды в месте отбора кернов. Гидравлическое давление, которое испытывают озерные осадки, по-видимому, связано с глубиной стабилизации анизотропии магнитной восприимчивости.
Были изучены также два гравитационных керна из оз. Байкал. Восприимчивость керна Ver-99 М6, отобранного на противоположном берегу оз. Байкал напротив устья Селенги, характеризуется значительными изменениями в районе возрастов от 11 до 12 тыс. лет. Причем анизотропные параметры меняются одинаково для разных кернов в интервале одних и тех же возрастов. Восприимчивость керна Ver-97 ст. 6 с Академического хребта также имеет характерные подобные вариации. Порядок изменений восприимчивости, возможно, связан с так называемым событием похолодания Моложе Дриас (11-12 тыс. лет). Определенный перенос осадков мог произойти на значительной площади оз. Байкал на стадии Моложе Дриас.
Изменение восприимчивости керна Ver-97 ст. 6 с возрастом почти полностью согласуется с изменениями ¹⁸О, полученными по глубинным морским осадкам. Однако в сравнении с изменениями ¹⁸О изменения восприимчивости более значительны на границе межледникового интервала по сравнению с толщей ледникового интервала. На основе этих результатов можно предположить, что на континенте (оз. Байкал) изменение климата от межледниковой к ледниковой стадии могло произойти более быстро, чем в океане.

Предметом изучения являются закономерности распределения содержаний S, Se, Te, U, Mo, B, P, Cu, Ag, Au, Sn, Zn, Pb и органического углерода в кайнозойских осадочных отложениях различных рифтогенных впадин Байкальской рифтовой зоны. Углеродистые и тонкозернистые отложения всех впадин и в наибольшей мере прослои угля и пелитовые илы оз. Байкал обогащены U до уровня, в несколько раз превышающего кларковый. Отложения ряда речных долин заметно обогащены Au, источником которого были золоторудные месторождения в пределах областей сноса.
Основными концентраторами и носителями рассмотренных элементов являются органическое вещество и глинистые осадки (или их литифицированные аналоги). В наиболее дифференцированных по содержанию органического углерода породах, вскрытых скв. С-1 в Тункинской впадине, где концентрация C^орг изменяется от 0,3 до 83 % (в угле), выявлено ясное разделение элементов между органической и глинистой субстанциями по прочности связи с ними элементов: C^орг -S-Se-U-Ag-Mo-B-Au-Te-Cu-Sn-Pb-Zn-глина.
С органическим веществом концентрируются S, Se, U, Mo, Ag, а с глинистым – Pb, Zn, Sn, Cu. Золото и теллур (к ним могут присоединяться B, Mo или Cu) ведут себя обособленно и индифферентно по отношению к органическому и глинистому веществу осадка, образуя независимую терригенную осадочную субстанцию, по-видимому, с самородным золотом. Иногда возникают дополнительные центры концентрации – фоcфаты, сульфаты и сульфиды. В конкретных ситуациях имеют место те или иные закономерные усложнения или отклонения от указанной линии поведения, связанные с изменением гранулометрического или минерального состава осадков. Диагенез способствует усилению разделения элементов. Группы элементов, стремящиеся к обособлению вследствие дифференциации на стадии седиментации и диагенеза, образуют ассоциации, характерные для различных рудных месторождений. Высказано предположение, что химия процесса отложения осадков и их раннего диагенеза в бассейнах седиментации является начальным механизмом предрудной дифференциации рудообразующих элементов в зарождающемся материнском источнике вещества для будущих месторождений. Эта начальная дифференциация еще отдалена от процесса рудообразования. Но в ней уже запрограммирована специфика предстоящего рудогенеза и в какой-то мере его вероятность.

В Южном Байкале, в 100-метровом керне буровой скважины BDP-93 и четырех кернах осадков мощностью от 1 до 8 м, отобранных в том же районе грунтовыми трубками, а также в современных осадках бухты Фролиха в Северном Байкале выявлены аномалии состава поровых вод. Они проявляются в значительном повышении на отдельных горизонтах концентраций сульфатов, гидрокарбонатов, ионов хлора, щелочных и щелочно-земельных металлов, появлении в отдельных случаях бромидов и ряда микроэлементов. Аномалии обнаружены на различной глубине от поверхности вода-дно (от сантиметров до десятков метров); уровень обогащения поровых вод указанными компонентами варьирует от станции к станции.
Аномалии имеют свои особенности в каждой из котловин. Показано, что в Северном Байкале существует генетическая связь между субаквальными и наземными очагами разгрузки термальных вод. Источником аномалеобразующих компонентов в Южном Байкале могут служить азональные подземные воды специфического состава в дельте р. Селенга, являющиеся реликтами древних соленых озер. Их влияние может осуществляться по зонам повышенной проницаемости, широко распространенным в данном районе.

Рассмотрены строение фундамента и осадочного чехла юго-западного окончания Северо-Байкальской впадины. В фундаменте выделены структуры второго порядка (Маломорская и Заминская впадины, Зундукско-Заминский горст), осложненные структурами третьего порядка. В Маломорской и Заминской впадинах выделена серия кулисообразно расположенных суббассейнов, вытянутых в северо-восточном направлении, свидетельствующих о роли правостороннего сдвига в формировании структур этого района, дополняющего смещения по листрическим сбросам. С помощью методов сейсмостратиграфии и по данным изучения поверхностного слоя осадка по грунтовым трубкам, осадочный чехол разбит на три сейсмотолщи, разделенные несогласиями и скоррелированные с отложениями, обнаженными на прилегающей суше в Приольхонье: сейсмотолща А'(Х) – с нижнесреднеолигоценовой уларьярской свитой, сейсмотолща А – с нижнесреднемиоценной тагайской свитой, и сейсмотолща В – с верхнемиоцен-плиоценовой сасинской свитой и четвертичными отложениями. Также проведена корреляция с кернами скв. BDP-96 и BDP-98. В Малом Море в верхней части разреза сейсмотолщи В выделена сейсмопачка, скоррелированая со слоем мелкозернистых песков, широко распространенных здесь. В пределах Маломорской впадины намечены три депоцентра сейсмотолщи В, свидетельствующие о наличии здесь крупных озер еще до заключительной стадии трансгрессии со стороны Северного бассейна.
Новые данные показывают, что эта часть Байкальской впадины имеет сложное строение и непростую историю развития, которые будут детализированы и уточнены в ходе дальнейших исследований

Представлены результаты анализов верхнего слоя осадков, отобранных донными трубками в Cеверной котловине оз. Хубсугул (МНР). Проведено описание керна, определено содержание влаги, биогенного кремнезема, установлен количественный состав диатомовых видов методом световой микроскопии с шагом 2 см. Сплошными 2-сантиметровыми интервалами выполнен палинологический анализ. С интервалом в 10 см определено содержание карбонатного CO₂.
Полученный керн характеризует конец оледенения и весь голоцен. Граница последнего установлена путем корреляции исследованного керна с множеством изученных ранее кернов из других озер Монголии. Средняя скорость осадконакопления в голоцене в Cеверной котловине озера составляла 7-8 см за 1000 лет.
В голоценовых осадках произошло резкое снижение концентрации карбонатов, которые присутствуют в плейстоценовых осадках в большом количестве.
Полученные данные убедительно свидетельствуют о том, что отбор длинных осадочных кернов из оз. Хубсугул и их комплексный анализ могут дать весьма ценные сведения о палеоклиматах плейстоцена и, в частности, позволят лучше понять байкальскую осадочную летопись.