Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.