Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

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 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.

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.