Введение к работе
Актуальность
Дальневосточные (ДВ) окраинные моря и глубоководный Курило-Камчатский желоб (ККЖ) являются важными элементами Северо-Западного сектора зоны перехода (ЗП) от Азиатского континента к Тихому океану. Проблема развития ЗП континент-океан до сих пор сохраняет свою актуальность в значительной мере из-за размещения в осадочных бассейнах этого региона углеводородных месторождений. Изучение геологии Японского и Охотского морей является ключевым для решения проблем глобальной геодинамики, геотектоники и истории формирования ЗП континент-океан. В кайнозое морские окраинные бассейны ЗП оказывали значительное влияние на климат и среду этого региона. В четвертичное время гляциоэвстатические колебания уровня моря приводили к миграциям береговой линии, открытию и закрытию связей между окраинными морями и океаном и изменению циркуляции морских вод (Жузе, 1962; Koizumi, 1992b; Tada et al., 1992; Wang, 1999; Пушкарь, Черепанова, 2001, 2008; Gorbarenko et al., 2002, 2004; Матуль и др., 2003; Бараш и др., 2006; Горбаренко и др., 2007; и др.). Влияние окраинных морей на климат и изменение циркуляции в более ранние геологические эпохи было не менее значительным.
До 70-х годов прошлого столетия основным материалом для изучения геологии дна Японского и Охотского морей служили геологические разрезы окружающей суши - на Сахалине, Камчатке, Курильских и Японских островах и шельфа, пробуренного скважинами для нефтепоисковых целей.
Диатомеи и силикофлагеллаты, являющиеся основными продуцентами окраинно- морских и океанических экосистем, как в прошлом, так и в настоящем, играют огромную роль в круговороте кремния и в образовании кремнистых пород. Благодаря кремневому скелету они хорошо сохраняются в осадках, фиксируя прижизненные условия среды, что позволяет проводить достаточно объективные палеореконструкции. Кремнистые микроископаемые - породообразующие в кайнозойских отложениях Северо-Западной Пацифики - наиболее эффективны для определения возраста и восстановления условий формирования этих отложений, а также для создания достоверных моделей эволюции ЗП от Азиатского континента к Тихому океану.
Цель и задачи исследований
Основная цель исследования - восстановление истории развития ДВ морей и островного склона ККЖ в кайнозое на основе изучения породообразующих кремнистых микроводорослей - диатомей и силикофлагеллат. Для достижения цели исследования необходимо было решить следующие задачи:
-
Установить и провести ревизию таксономического состава диатомовых водорослей и силикофлагеллат в кайнозойских отложениях Японского и Охотского морей, островного склона ККЖ.
-
Провести расчленение осадочного чехла c использованием детальных биостратиграфических зональных шкал.
-
Провести анализ экологической структуры зональных комплексов диатомей и силикофлагеллат для восстановления палеосреды.
-
Восстановить основные этапы развития кайнозойского осадочного чехла ДВ морей и островного склона ККЖ и выявить роль региональных и глобальных геологических событий в его формировании.
Методика
В основу работы положены результаты изучения образцов осадочных пород, полученных преимущественно поинтервальным драгированием крутых склонов подводных каньонов, долин и возвышенностей. Методика детального отбора пород морского дна для стратиграфических целей была разработана сотрудниками ТОИ ДВО РАН (Берсенев, 1973; Bersenev, 1996). Результаты геологических исследований сопоставлялись с данными непрерывного сейсмопрофилирования (НСП), что позволяло установить структуру и стратиграфию осадочного чехла (Baranov et al., 2002; Карнаух и др., 2005, 2007а, б, 2008, 2010). Для обоснованных палеореконструкций изучались диатомеи из современных поверхностных осадков, отобранных стандартным мультикорером (Standard Multicorer- MUC) или бокс-корером (Цой и др., 2009), и седиментационных ловушек (Wong et al., 1996; Цой и др., 1998; Tsoy, Wong, 1999). Выделение диатомей и силикофлагеллат из образцов проводилось по стандартной химико-технической методике с использованием тяжелой калиево-кадмиевой жидкости (Диатомовые ..., 1974). Изучение и фотографирование микроископаемых выполнялось с помощью световых (Микмед-6 и IMAGER. A1) и сканирующего электронного (LEO) микроскопов.
Методология диатомового анализа, а также подходы к палеореконструкциям приняты по хорошо известным работам А.П. Жузе (1962), Е.И. Поляковой (1997), В.С. Пушкаря, М.В. Черепановой (2001, 2008), А.Ю. Гладенкова (2007), Р.П. Шререра с соавторами (Schrerer et al., 2007) и др.
Кроме диатомей и силикофлагеллат, исследованных автором, в образцах изучались радиолярии (В.В. Шастина), спорово-пыльцевые комплексы (М.Т. Горовая, Н.К. Вагина); проводился также петрографический, минералогический (Н.Г. Ващенкова, Е.П. Терехов) и рентгеноструктурный (А.В. Можеровский) анализы вмещающих осадочных пород.
Для карт Охотского моря и прилегающей части Тихого океана использовалась в основном топографическая основа GEBCO (2006), для Японского моря - основа, уточненная сотрудниками ТОИ ДВО РАН (Карнаух и др., 2005, 2007а, б). В данной работе использована общая стратиграфическая шкала кайнозоя, утвержденная Межведомственным стратиграфическим комитетом России (Стратиграфический кодекс ..., 2006).
Научная новизна полученных результатов
Автором работы впервые:
-
-
Установлен наиболее полный состав диатомей и силикофлагеллат кайнозоя СевероЗападной Пацифики, среди которых 4 вида описаны как новые для науки.
-
Доказана эффективность использования батиметрического диатомового индекса для восстановления палеоглубин кайнозойских осадочных бассейнов и определения влияния глобальных и региональных событий на их формирование.
-
Выполнено детальное расчленение кайнозойского осадочного чехла ДВ окраинных морей и островного склона ККЖ, разработаны схемы стратиграфии для ряда изученных районов.
-
Установлены условия формирования осадочного чехла ДВ окраинных морей и островного склона ККЖ в кайнозое, а также основные этапы их развития.
-
Дано обоснование региональной зональной шкалы кайнозоя Северо-Западной Пацифики по силикофлагеллатам.
Теоретическая и практическая ценность работы
-
-
-
Установленный наиболее полный таксономический состав флоры диатомей и силикофлагеллат кайнозоя Северо-Западной Пацифики является важным для решения проблем биоразноообразия, эволюции и этапов развития органического мира.
-
Весь изученный микропалеонтологический материал, представленный в электронных таблицах, является основой для базы данных и может использоваться в геоинфомационных системах и при математическо-статистической обработке для создания палеоклиматических и палеоокеанологических моделей.
-
Детальная стратиграфия и условия формирования осадочного чехла ДВ окраинных морей и островного склона ККЖ являются основой для выяснения характера эволюции осадочных бассейнов и геодинамических процессов в зоне перехода континент-океан.
-
Выделенные по диатомеям и силикофлагеллатам зоны среднего-верхнего эоцена важны для разработки зональной шкалы палеогена по кремнистым микроископаемым для высоких широт.
-
Уточненные и впервые предложенные стратиграфические схемы кайнозойского осадочного чехла Японского и Охотского морей, а также островного склона ККЖ важны для создания геологических карт разного масштаба.
-
Полученные данные положены в основу первой региональной стратиграфической схемы неогена Японского моря, стратиграфических схем кайнозойских отложений Охотского моря и островного склона ККЖ. Эти данные использованы также для составления первой геологической карты дна Японского моря масштаба 1:2500000 (1988), геологических карт Японского и Охотского морей и островного склона ККЖ (Васильев и др., 2003; Леликов и др., 2004), а также палеогеографических карт различных временных срезов (Атлас ..., 1992).
-
Результаты изучения диатомей были учтены при обосновании стратиграфии нефтеносных отложений шельфа Восточного Сахалина в районе залива Чайво которые успешно разрабатываются (Сахалин-1) в настоящее время.
Защищаемые положения
-
-
-
-
Кайнозойские отложения дальневосточных окраинных морей (Японского и Охотского) и островного склона Курило-Камчатского желоба характеризуются обилием, хорошей сохранностью и видовым богатством кремнистых микроводорослей (838 видовых и внутривидовых таксонов диатомей, 147 - силикофлагеллат), что определяет их важную роль для определения возраста и условий формирования вмещающих их отложений. (Главы 3-6, приложение).
-
В кайнозойском осадочном чехле исследованных регионов по кремнистым микроводорослям установлена стратиграфическая летопись: в Японском море - с конца раннего миоцена (с 16,9 млн лет), в Охотском море - с позднего олигоцена (с 28,2 млн лет), на островном склоне Курило-Камчатского желоба - с начала среднего эоцена (приблизительно с 48,8 млн лет), в которой отражены основные этапы седиментации изученных регионов. (Главы 3-5).
-
Наиболее заметные геологические и климатические события, повлиявшие на формирование осадочного чехла ДВ морей и островного склона ККЖ, следующие: 1) преимущественно мелководный характер морских бассейнов изученных регионов в олигоцене-раннем миоцене; 2) первый миоценовый климатический оптимум, сопровождавшийся трансгрессией; 3) значительные понижения глобального уровня моря в начале позднего миоцена и в позднем плиоцене; 4) прогрессирующее похолодание, начавшееся в среднем миоцене и усилившееся в конце позднего миоцена-плиоцене; 5) активизация тектонических процессов в среднем-позднем миоцене в Охотоморском регионе;
6) существование горизонтального температурного градиента в Японском море со среднего миоцена по настоящее время. (Главы 3-5).
4. Региональная зональная шкала кайнозоя Северо-Западной Пацифики по силикофлагеллатам является самостоятельным инструментом региональной биостратиграфии и позволяет проводить дополнительный возрастной и палеоэкологический контроль. (Глава 6).
Фактический материал и личный вклад автора
Материалы для исследования были получены в период с 1969 г. по 2010 г. в 35 рейсах НИС «Первенец», «Профессор Богоров», «Каллисто», «Пегас», «Отважный», «Вулканолог», «Академик М. Лаврентьев», «Академик А. Виноградов», «Морской геофизик», «Академик А. Несмеянов», «Дмитрий Менделеев», «Профессор Гагаринский» и МС «Импульс», проведенных, в основном, сотрудниками ТОИ ДВО РАН. Кроме того, были использованы образцы скважин шельфа Восточного Сахалина (Охотское море) и Южного Приморья (Японское море), предоставленные СахНИПИнефтегаз и Дальморгео. Материалы седиментационных ловушек изучались автором в Институте океанологических наук, г. Сидней, Канада (Institute of Oceanological Sciences, Sidney, Canada).
Всего автором было изучено 1576 образцов со дна Японского и Охотского морей и островного склона ККЖ, из которых 1305 образцов получены драгированием, 70 - бурением, 100 - гравитационными трубками, 30 - мультикорерами и бокскорерами, 35 - дночерпателем, 36 - седиментационными ловушками. 40 образцов было изучено из береговых разрезов п-ова Терпения (рис. 1).
Рис. 1. Общая карта местоположения изученных станций. 1 - станции драгирования; 2 скважины; 3 - станции отбора осадков трубками, бокскорерами, мультикорерами, 4 седиментационные ловушки и трубки под ними, 5 - наземные разрезы на п-ове Терпения
В диссертации обобщены результаты изучения автором диатомей и силикофлагеллат для биостратиграфических и палеокеанологических целей, полученные в основном в 1991-2011 годах. Автор участвовала в получении материала в 5 морских экспедициях, организации и проведении 1 береговой экспедиции, в выборе районов исследования, постановке задач. Автор выполняла все определения видового состава и количественного соотношения диатомей и силикофлагеллат, фотографировала микроископаемые, интерпретировала и обобщала полученные данные. Изучение осадочного чехла проводилось с использованием различных методов, автор участвовала в анализе и обобщении полученных результатов, что отражено в многочисленных совместных публикациях.
Достоверность результатов
В основу работы положены результаты изучения осадочных пород, коллекция которых хранится в ТОИ ДВО РАН (Geology ..., 1996). Основные типы пород Японского моря представлены в монографии (Леликов и др., 2006), которая была переиздана в журнальном варианте на английском (NGCT, 2007, 2008) и японском (Earth Science Today, 2007) языках. Для выделения диатомей и силикофлагеллат использовались стандартные методики, принятые в микропалеонтологических лабораториях России и других стран, что позволяет сравнивать полученные результаты. Коллекция постоянных препаратов комплексов диатомей и силикофлагеллат из кайнозойских отложений ДВ окраинных морей и островного склона ККЖ (№№1-1-1-10, №№ 2-1-2-3, №№ 3-1-3-4) хранится в Лаборатории геологических формаций морского дна ТОИ ДВО РАН. Все изученные материалы документированы в электронном виде, что позволяет проверить полученные результаты на любой стадии. Микрофотографии большинства видов диатомей и силикофлагеллат, сделанные автором с помощью цифровых камер на световых и сканирующих электронных микроскопах, а также полный состав изученных кремнистых микроводорослей, представлены в многочисленных отечественных и зарубежных публикациях. Данные, полученные на основе изучения диатомей и силикофлагеллат, сопоставимы с данными по другим палеонтологическим группам. Комплексный подход при изучении геологического материала, а также корреляция с сейсмоакустическими данными, позволяет получать достаточно объективную и достоверную информацию.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных и Международных школах морской геологии (Москва, 2001, 2003, 2005, 2007, 2011), Международных диатомовых симпозиумах (Токио, 1996, Иркутск, 2006), диатомовых школах и конференциях (Иркутск, 1993; Минск, 2007; Борок, 2002, 2005; Звенигород, 2011), 1-ой Международной школе ЮНЕСКО по глобальным изменениям природы и климата (Пекин, 1994), Международных симпозиумах, конференциях и семинарах IGBP (Саппоро, 1994), "Изучение глобальных изменений на Дальнем Востоке" (Владивосток, 2000), IMAGES (Москва, 2000), KOMEX (Владивосток, 2004), "Строение, геодинамика и металлогения Охотского региона и прилегающих частей Северо-Западной Тихоокеанской плиты" (Южно-Сахалинск, 2002), "Живые клетки диатомей" (Иркутск, 2004), по стандартизации географических названий (Сеул, Южная Корея, 2006), по применению морских геофизических данных (Инчхон, Южная Корея, 2007), на LIII сессии Палеонтологического общества при РАН (Санкт- Петербург, 2007), китайско-российском симпозиуме по морским наукам (Циндао, КНР, 2009) и др.
Публикации
Основные результаты и положения диссертации опубликованы в 116 работах: 36 - статьи в рецензируемых журналах и изданиях, 11 - монографии и главы в монографиях, 2 - геологические и палеогеографические карты, 67 - материалы и тезисы Всероссийских и Международных конференций, симпозиумов и семинаров.
Структура и объем работы
Похожие диссертации на Условия формирования кайнозойского осадочного чехла дальневосточных морей и островного склона Курило-Камчатского желоба (по микропалеонтологическим данным)
-
-
-
-
-
-
