Регистрация / Вход
Прислать материал

Реконструкция развития природной среды острова Большевик (архипелаг Северная Земля) в голоцене по данным изучения донных отложений озера Твердое

Сведения об участнике
ФИО
Черезова Анна Алексеевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
География и гидрология суши
Тема
Реконструкция развития природной среды острова Большевик (архипелаг Северная Земля) в голоцене по данным изучения донных отложений озера Твердое
Резюме
Данная работа посвящена исследованию 246 см колонки донных отложений озера Твердое, отобранной в ходе полевых работ в 2015 г. на острове Большевик. Сравнительный анализ результатов литолого-фациального, гранулометрического и диатомового анализов позволил выделить в колонке донных отложений семь этапов развития озера, охватывающих период осадконакопления с конца позднего неоплейстоцена до настоящего времени. Полученный материал и дальнейшие палеоботанические и геохимические исследования керна позволят заполнить пробелы в голоценовой истории развития природы и климата на архипелаге Северная Земля, как ключевом для палеогеографических исследований районе Российской Арктики.
Ключевые слова
голоцен, Северная Земля, озерные отложения
Цели и задачи
Цель проекта – реконструкция развития природной среды и климата на острове Большевик (архипелаг Северная Земля) в голоцене на основе комплексного исследования донных отложений озера Твердое.
Задачи проекта:
1. Найти и проанализировать всю имеющуюся на данный момент информацию по палеогеографии архипелага Северная Земля в позднем плейстоцене и голоцене.
2. Выполнить детальное литологическое описание колонки донных отложений озера Твердое с последующим разбором колонки на образцы.
3. Провести лабораторную подготовку проб для гранулометрического и диатомового анализов.
4. Выполнить гранулометрический и диатомовый анализы.
5. В результате сопряженного анализа всего полученного материала построить схему реконструкции развития природной среды и климата на о.Большевик в голоцене.
Введение

Исследования, проводимые в последнее время на Северной Земле, в основном были посвящены истории развития оледенения архипелага и колебаниям уровня моря в среднем и позднем неоплейстоцене. И малое количество работ затрагивало голоценовые изменения климата и природной среды. Озеро Твердое является перспективным объектом для палеогеографических исследований. Глубина озера достигает 10 м, оно не промерзает до дна и имеет профундальную часть, где отсутствуют волновые движения и ветровое перемешивание, что обуславливает непрерывное и ненарушенное осадконакопление. Во время последнего оледенения котловина озера не перекрывалась ледниками, поэтому мы предполагаем, что полученная колонка охватывает период осадконакопления всего голоцена. 

Методы и материалы

Колонка донных отложений оз. Твердое длиной 246 см была отобрана на СЗ о. Большевик (79,24516˚с.ш., 101,81523˚в.д.) при глубине 4,57 м с помощью торфяного бура. 

1) Литологическое описание керна проводилось в лаборатории в чистых условиях, где керн был вскрыт, очищен, сфотографирован, детально описан и разобран на образцы. При литологическом описании определялись: структура осадка, текстура, цвет, минеральные и органические включения, характер границ между горизонтами. 

2) Гранулометрический анализ включал: 1) сушку образцов методом дегидратации в замороженном состоянии на приборе Freeze Drier; 2) разложение присутвующей в пробе органики в 10% р-ре перекиси водорода (H2O2); 3) разделение на грубую (>63 μm) и мелкую (<63 μm) фракции путем влажного ситования; 4) анализ грубой фракции методом сухого ситования на приборе Sonic Sifter; 5) анализ мелкой фракции на приборе SediGraph 5100; 6) анализ и графическое представление результатов в программах Microsoft Excel 2007 и Grapher. 

3) Диатомовый анализ включал: 1) см. пункт 1 выше;  2) проверку на карбонаты 10% р-ром соляной кислоты (HCl); 3) кипячение в 30% р-ре перекиси водорода; 4) отмучивание от пелитовых частиц; 5) обогащение пробы створками путем центрифугирования с тяжелой жидкостью; 6) приготовление постоянных препаратов с помощью среды Эльяшева; 7) подсчет и видовое определение диатомей под микроскоп МБИ-15У4.2; 8) определение эколого-географических предпочтений таксонов с помощью соотвествующей литературы; 9) см. пункт 6 выше.

Описание и обсуждение результатов

Гранулометрический анализ показал, что все проанализированные образцы представлены пелитом с примесью алевритовых частиц и т/з песка. Массовая доля частиц диаметром менее 5 μm по глубине колонки изменяется от 65,9 до 90,7%, с максимумом (более 90%) на глубине 54-58 см. 

Диатомовый анализ выполнен для нижней части колонки. Всего было отмечено 60 видов и внутривидовых таксонов диатомей, принадлежащих к 26 родам. Перечень всех видов с их эколого-географической характеристикой представлен в работе.

Сравнительный анализ результатов литологического описания, гранулометрического и диатомового анализов позволил выделить в колонке донных отложений несколько этапов развития озера:

  1. Самая нижняя часть колонки (246-244 см) накапливалась в суровых климатических условиях позднеледниковья. В это время котловина оз. Твердого не была занята ледником, и само озеро представляло собой неглубокий холодноводный водоем с многолетним покровом озерного льда.
  2. Переход от позднего неоплейстоцена к голоцену ознаменовался общим потеплением климата и резким возрастанием стока талых вод с водосбора, что послужило причиной интенсивной эрозии залегающих там морских отложений. Дальнейшее таяние привело к некоторому росту уровня воды в водоеме, а освобождение водосбора озера от снежников - к более широкому развитию растительности.
  3. Осадки, богатые органикой (193-124,5 см), как мы считаем, накапливались в теплых и влажных условиях климатического оптимума голоцена, которые по данным Andreev et al. (2008) на архипелаге Северная Земля устанавливались в промежуток времени 11,2-9,4 тыс. лет назад. В это время в озере создавались благоприятные условия для развития фитобентоса и донной растительности, а уровень воды понижался по причине возросшего испарения и прекращения стока с водосбора в результате полной деградации снежников.
  4. После окончания термического оптимума голоцена началось похолодание климата, которое с некоторыми перерывами продолжается по настоящее время. Похолодание отразилось в появлении сезонного покрова льда на озере и в постепенном ухудшении условий для развития донной растительности, вплоть до её полного исчезновения в верхних 66 см колонки. В интервале 124,5-25 см мы можем наблюдать четкую тенденцию роста уровня воды, связанную с возрастанием стока с водосбора из-за меньшего испарения и выпадения большего количества атмосферных осадков.
  5. Во время формирования горизонта «условно» галечно-гравийных отложений (25-8,5 см) уровень воды в озере падал, что привело к размыву нижележащих неконсолидированных осадков. Активная волноприбойная деятельность говорит о том, что в летнее время озеро было свободно от ледового покрова, что в свою очередь указывает на более высокие летние температуры, чем в настоящее время.
  6.  В наши дни оз. Твердое представляет собой холодноводный олиготрофный и относительно неглубокий водоем, эпизодически вскрышающийся ото льда в летнее время.
Используемые источники
1. Andreev A.A., Lubinski D.J., Bobrov A.A., Ingolfsson O., Forman S.L., Tarasov P.E., Moller P. Early Holocene environments on October Revolution Island, Severnaya Zemlya, Arctic Russia // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2008. № 267. pp. 21–30.
2. Moller P., Lubinski D.J., Ingolfsson O., Forman S.L., Seidenkrantz M-S., Bolshiyanov D.Yu., Lokrantz H., Antonov O., Pavlov M., Ljung K., Zeeberg J., Andreev A. Severnaya Zemlya, Arctic Russia: a nucleation area for Kara Sea ice sheets during the Middle to Late Quaternary // Quaternary Science Reviews, 2007.
3. Raab A., Melles M., Berger G.W., Hagedorn B., Hubberten H.-W. Non-glacial paleoenvironments and the extent of Weichselian ice sheets on Severnaya Zemlya, Russian High Arctic // Quaternary Science Reviews, 2003. № 22. pp. 2267–2283.
Information about the project
Surname Name
Cherezova Anna
Project title
Reconstruction of the Holocene environmental conditions on the Bolshevik Island (Sevarnaya Zemlya) based on the Lake Tverdoe sediment studies
Summary of the project
This study is devoted to research into 246 cm of Lake Tverdoe sediment core, which was obtained through the field work in 2015 on Bolshevik Island (Severnaya Zemlya). On the basis of lithofacies analysis, particle size analysis and diatom analysis seven stages of the lake ecosystem development are allocated in this sediment core, covering entirely the Holocene sedimentation period. The resulting material and further palaeobotanical and geochemical studies of core samples will allow filling gaps in the Holocene history of environment and climate changes on Severnaya Zemlya as a key area of paleogeographic researches of the Russian High Arctic.
Keywords
Holocene, Severnaya Zemlya, lake sediments