Введение к работе
Актуальность проблемы.
Сейсмоакустические исследования применяются для решения
широкого круга различных задач, таких как изучение дна водоемов и донных
отложений, обнаружение затонувших объектов, проектирование различных
сооружений (трубопроводы, портовые сооружения и др.), оценка мощности
сапропелевых отложений, подсчет их запасов, реконструкции истории
водоема, и т. д. С точки зрения палеоклиматических исследований значение
подобных исследований возрастает. Изучение отложений континентальных
водоемов позволяет экспрессно получить предварительную информацию об
изменении климата в регионе с очень высоким разрешением. В процессе
седиментации донные отложения современных озер весьма чувствительно
реагируют на изменение климата за счет изменения характера и скорости
привноса терригенного материала, изменения уровня озера и его площади,
изменения его биопродуктивности. Более детальные исследования
палеоклиматических процессов и событий обычно проводят по колонкам
донных отложений, которые анализируются с использованием различных
лабораторных методов – от биологических до петрофизических, тонких
химических и изотопных измерений. При этом необходимо учитывать, что
формирование отложений даже в небольших водоемах происходит при
наложении множества факторов. Для получения кернов донных отложений,
позволяющих получить наиболее полные и достоверные результаты
палеоклиматических и палеогеофизических исследований, необходимо
обоснованно выбирать места отбора керна. Предварительные
сейсмоакустические исследования позволяют успешно решать такие задачи.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационного исследования – расширение функций и повышения информативности сейсмоакустических исследований донных отложений современных озер для увеличения достоверности палеоклиматических и палеогеофизических реконструкций по кернам донных отложений.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– Модернизировать сейсмоакустический комплекс.
– Получить и обработать сейсмоакустическую информацию по разным типам современных озер, находящихся в различных географических и климатических условиях.
– Выбрать оптимальные места для отбора кернов донных отложений на всех исследованных объектах на основе сейсмоакустических данных.
– Провести сейсмостратиграфический анализ с использованием сейсмоакустических данных и результатов исследования кернов донных отложений, оценить достоверность секвенс-стратиграфических построений по сейсмоакустическим разрезам.
– Получить предварительные данные о важнейших этапах развития этих исследованных водоемов на основе анализа сейсмоакустических разрезов.
– Исследовать газонасыщенные донные отложения современных
озер, изучить влияния газа на строение осадка и искажения
стратиграфической записи.
Научная новизна исследования:
Впервые для серии озер Европейской части России и Урала получены сейсмоакустические разрезы высокого разрешения, позволившие установить наилучшие места отбора кернов для палеогеофизических реконструкций.
Показаны различные проявления газонасыщенных осадков на сейсмоакустических разрезах внутриконтинентальных водоемов.
Результаты сейсмоакустических исследований по озерам Балхаш, Яровое, Тургояк, Большой Кисегач позволили выявить важнейшие этапы развития этих водоемов (изменение уровня воды озера, пересыхание, размывы осадков и другие события).
Выявленные особенности на сейсмоакустических разрезах подтверждаются бурением и датировками донных отложений.
Результаты сейсмоакустических исследований по озерам Аслыкуль, Плещеево позволили выявить различные особенности осадочных отложений и котловин озер (палеоврезы, выклинивания, переотложения, и другие события).
Теоретическое и практическое значение. Полученные результаты позволяют обнаружить значительные изменения окружающей среды за последние несколько тысяч лет в регионах, где расположены исследуемые озера. Кроме того, полученные новые данные по водоемам можно использовать для выбора оптимального места бурения и отбора керна для будущих исследований – например, палеомагнитных и палеоклиматических исследований современных донных отложений.
Положения, выносимые на защиту:
1. Сейсмоакустические исследования донных отложений
современных водоемов являются обязательным этапом при проведении
палеоклиматических и палеогеофизических реконструкций. По их
результатам могут быть выявлены стратиграфически наиболее полные
участки донных отложений без перерывов в осадконакоплении и размывов.
2. Результаты реконструкции истории развития водоемов на основе
сейсмоакустических данных обнаруживают как общие черты, так и
особенности, обусловленные региональными и локальными факторами.
3. Сейсмоакустический метод является важным инструментом
исследования газонасыщеных донных отложений внутриконтинентальных
водоемов. Газонасыщение является значимым фактором эволюции донных
отложений современных озер и оказывает значительное влияние на
формирование стратиграфической последовательности отложений, структуру
и текстуру осадков, а также требует учета при бурении и отборе образцов.
Личный вклад автора состоит в постановке задач, составлении полного обзора по проблеме исследования, получении и обработке полевых и
лабораторных данных, планировании и организации экспедиционных работ, анализе и обобщении результатов.
Фактический материал. В работе использованы материалы по 10 озерам, суммарная протяженность всех профилей, полученных в полевые сезоны с 2011 по 2017 гг., составляет около 150 км. Для привязки сейсмических данных использованы результаты исследования керна донных отложений.
Апробация работы и публикации. В полном объеме результаты
исследования представлены на заседании кафедры геофизики и
геоинформационных технологий ИГиНГТ КФУ. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных итоговых конференциях Казанского федерального университета (Казань, 2013 г., 2015 г.), на международных научных конференциях и семинарах: «American Geophysical Union» (Сан-Франциско, США, 2014, 2016 гг.), «European Geoscience Union» (Вена, Австрия 2015, 2016, 2017 гг.), «Палеомагнетизм и магнетизм горных пород» (Казань, 2013, 2017 гг.; Санкт-Петербург, 2014 г., Борок, 2015 г.), «Морские исследования и образование: MARESEDU» (Москва, 2015, 2016, 2017 гг.). По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, 3 из которых – в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ для защиты диссертации, 3 – в журналах, индексирующихся в международных базах научного цитирования Web of Science (1), Scopus (2).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. В ней содержатся 86 рисунков, 3 таблицы, список литературы состоит из 214 наименований.
Благодарности. Автор выражает благодарность, в первую очередь,
научному руководителю профессору Д. К. Нургалиеву за постановку
интересной научной задачи, помощь в работе и постоянное внимание; с.н.с.
лаборатории палеомагнетизма и магнетизма горных пород П. Г. Ясонову за
ценные консультации в области проведения сейсмоакустических
исследований на акваториях; профессору А. С. Борисову за участие в обсуждении полученных результатов; доценту кафедры геофизики и геоинформационных технологий И. Ю. Черновой за советы в области геоинформатики; доценту кафедры геофизики и геоинформационных технологий Д. И. Хасанову за полученный опыт в проведении полевых работ; ассистентам А. В. Головцову, А. Н. Даутову, Д. М. Кузиной, Л. Р. Косаревой, М. М. Хамиеву за поддержку и помощь в проведении экспедиционных работ. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 16-35-00452, 17-05-01246, Госзадание 5.3174.2017/4.6.