Колебания уровня моря Лаптевых как фактор формирования дельты р. Лена в голоцене тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.25, кандидат географических наук Макаров, Александр Сергеевич

• Макаров, Александр Сергеевич
• кандидат географических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат географических наук Макаров, Александр Сергеевич

Введение

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Природные условия

1.1 Физико-географический очерк

1.2. История исследования

1.3. Гидрологические условия

1.3.1. Гидрологические условия

1.3.2. Колебания уровня моря

1.4. Геологическое строение и тектонические условия

1.4.1. Геологические условия

1.4.1.1. Острова Оленёкской протоки

1.4.1.2. Острова Туматских проток

1.4.1.3. Острова Сардахско-Трофимовской системы проток

1.4.1.4. Острова центральной части дельты

1.4.1.5. Быковская протока

1.4.1.6. О голоценовых морских террасах в дельте р.Лена

1.4.2. Тектонические условия

1.5. Геоморфологическое строение

Глава 2. Формирование дельты р.Лена в голоцене

2.1. Формирование островов дельты р.Лена

2.2. Колебания уровня моря как фактор формирования дельты

2.2.1. Колебания уровня моря, выявленные на основании изучения геологического и геоморфологического строения дельты

2.2.2. Колебания уровня моря Лаптевых в голоцене

2.3. Колебания уровня моря и формирование дельты

2.4. Палеогеографические реконструкции для района дельты р.Лена в голоцене

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Колебания уровня моря Лаптевых как фактор формирования дельты р. Лена в голоцене»

Актуальность исследования: В диссертационной работе рассматривается формирование крупнейшей в России дельтовой системы. Тема исследований относится к фундаментальным проблемам развития природной среды, рассматривающим её эволюцию. До сих пор нет единого мнения относительно процессов формирования дельты р.Лена, как нет и единого мнения относительно происхождения элементов ее строения. Развитие дельтовой системы неразрывно связано с изменением уровня моря. Своеобразие развития именно этой дельты связано с происходящим до сих пор разрушением морем и рекой островной суши, существовавшей здесь до самого последнего времени. Эта специфика строения и развития моря Лаптевых значительно повлияла на дельтовые процессы и отложение специфических органогенных отложений, формировавшихся в заливах и эстуариях дельты в условиях неоднократного за последние тысячи лет подпора со стороны моря. Сходные условия формирования дельт наблюдаются и в других устьевых областях рек Сибири, но именно в дельте р. Лена они проявились наиболее отчётливо. В строении дельты зафиксированы вековые колебания уровня моря, изучение которых является важнейшим направлением в исследованиях человечества, большая часть которого живёт в зоне влияния морей и океанов.

Для региона моря Лаптевых предыдущие реконструкции колебаний уровня моря строились, главным образом, на основании изучения донных морских отложений, что недостаточно для реконструкции колебаний уровня, особенно для этапов, когда море превышало современный уровень. Проведенные исследования, направленные на изучение геоморфологического и геологического строения дельты позволяют существенно дополнить имеющиеся представления по вопросу изменения уровня моря Лаптевых в голоцене.

Объектом исследования является геоморфологическое строение дельты р. Лена.

Предмет исследования - это развитие дельты р. Лена и изменение ее береговой линии в голоцене при колебании уровня моря Лаптевых.

Методы исследования. В работе использовался комплекс геологических и геоморфологических методов. Полевые исследования реализовывались в многочисленных пеших и лодочных маршрутах вдоль проток дельты, в ходе которых составлялось геоморфологическое описание, описание естественных обнажений островов. Осуществлялся отбор образцов отложений островов для лабораторных исследований. Дистанционные методы включали в себя дешифрирование как космических, так и аэрофотоснимков с последующими сравнительным анализом полученных данных с натурными наблюдениями и построением геоморфологической карты дельты. Лабораторные исследования проводились с целью датирования отложений первой надпойменной террасы дельты р.Лена с помощью радиоуглеродного метода. В работе использованы все доступные описания разрезов первой террасы и буровых скважин, пробуренных в отложениях первой террасы другими исследователями. Основной метод определения бывших высоких стояний приёмного водоёма - построение геологических разрезов первой террасы дельты, выявление закономерностей сложного строения островов и соотнесение возраста геологических тел, слагающих острова, с высотой их залегания над современным уровнем моря. Отправной точкой таких построений является предположение о том, что органогенные отложения.(неразложившиесязелёные мхи) мощностью до 8 м, слагающие в. основном- первую террасу являются не торфом, как считается большинством исследователей, а аллохтонным материалом, осаждавшимся в эстуариях и заливах дельты в периоды подпора речных вод со стороны моря.

Для построения модели осадконакопления в прошлом необходимы знания современных гидрологических процессов в современной дельте, что достигалось исследованием режима стока воды и наносов, русловых деформаций в дельте.

Целью исследования являлось восстановление истории развития дельты р. Лена в голоцене по данным изучения геоморфологического строения и четвертичных отложений.

Для достижения поставленной цели в ходе работы были поставлены и решены следующие задачи:

1 - построена геоморфологическая карта дельты р. Лена в масштабе 1:500000;

2 - обобщён весь доступный материал по строению террас дельты р. Лена, вдоль основных проток;

3 - выявлены закономерности осадконакопления в дельте р. Лена на современном этапе и предложен механизм формирования дельты р. Лена в голоцене;

4 - на основе данных полученных при анализе строения островов и датирования террасовых уровней в дельте р. Лена построены кривые относительного изменения базиса эрозии для различных участков дельты, а так же сводная кривая для всего региона;

5 - построены палеогеографические карты дельты р. Лена на различные временные отрезки голоцена исходя из предложенной модели ее развития.

Защищаемые положения:

1. В дельте р.Лена сформирована одна, собственно дельтовая, терраса, сложенная геологическими телами разного возраста.

2. Специфические органо-минеральные отложения («слоёнка»), составляющая большую часть объёма надводной части дельты р. Лена, накапливались в эстуариях и заливах дельты в условиях подпора уровня при повышенном положении уровня приёмного водоёма - моря Лаптевых.

3. Первая терраса дельты р. Лена сформирована при неоднократном повышении уровня моря Лаптевых до высоты, как минимум, 7-8 м на этапах 6-8, 3-4, 1-2 тыс. лет назад, а также в результате её эрозии и перестройки гидросети дельты на этапах понижения уровня, имевших место 5,2-4,5; 3,3-3 тыс. л.н. и в течение последних столетий. Этапы повышения уровня и накопления отложений были продолжительнее этапов понижения уровня и размыва отложений.

4. Развитие дельты р.Лена определяется морскими и речными факторами. На протяжении этапов в сотни и тысячи лет первостепенным фактором её формирования становится изменение уровня моря.

Научная новизна работы:

1. По-новому определены условия формирования толщи отложений слагающих первую надпойменную террасу дельты р.Лена.

2. Впервые предложена схема формирования островов дельты р.Лена при изменении уровня моря Лаптевых в течение голоцена.

3. Впервые построена кривая изменения уровня моря Лаптевых в голоцене для района дельты р.Лена на основании данных датирования морских и дельтовых террас.

4. Впервые построены палеогеографические карты дельты р.Лена на различные временные срезы голоцена при изменении уровня моря Лаптевых.

5. В основе полученного результата лежат данные изучения площадного объекта, но не точечные, как это было в предшествующих исследованиях.

Практическая значимость работы: Полученные в ходе выполнения работы данные свидетельствуют о существенных колебаниях уровня моря Лаптевых в голоцене и разнонаправленных тенденциях поведения уровня вдоль морского края дельты р. Лена даже в современную эпоху. Поэтому эти данные представляют интерес для любых хозяйственных мероприятий, проводящихся или планируемых в береговой зоне моря Лаптевых. Результаты работы использованы при построении

Государственной геологической карты масштаба 1:1000 ООО на листы S-49-52.

Личный вклад автора: Диссертация выполнена автором на кафедре геоморфологии санк-петербургского государственного университета и в Государственном учреждении «Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт» в рамках работы по международному научно-исследовательскому проекту «Система моря Лаптевых», проекту РФФИ и теме ЦНТП. В работе использованы результаты исследований 2003-2009 гг., организованных и проведенных при непосредственном участии автора на Лено-анабарском побережье Якутии, реке Оленёк и в дельте р. Лена в составе 7 экспедиций. Фактический материал собран, обработан и проанализирован автором. В 2007-2008 г.г. работа выполнялась также в рамках проекта Международного полярного года «Континентальное обрамление моря Лаптевых». В работе использовано более 100 абсолютных датировок, проанализированы 49 разрезов островов в различных районах дельты р.Лена.

Основные положения работы были доложены на 10-ти конференциях и совещаниях, в частности: 8-ом рабочем совещание в рамках международного проекта «Система моря Лаптевых» (2006); ACD (Динамика берегов Арктики) 6-е рабочее совещание, Голландия (2006); V всероссийское совещание по вопросам изучения четвертичного периода, Москва (2007); Научная конференция «Моря высоких широт и морская криосфера, ААНИИ, г.Санкт-Петербург (2007 г.), APEX II (Арктические катастрофические палеособытия), Дарэм, Великобритания (2008); «XXX Пленум Геоморфологической комиссии РАН», Санкт-Петербург (2008г); VI всероссийское совещание по вопросам изучения четвертичного периода, Новосибирск (2009).

Структура работы. Работа состоит из титульного листа, содержания, двух глав, введения, заключения и выполнена на 142 листах. Включает в себя

39 рисунков и 1 таблицу. Список используемых источников содержит 104 наименования.

Работа написана под руководством профессора, д.г.н. Болыпиянова Д.Ю., которому автор выражает глубокую признательность за внимание, и постоянную поддержку в работе. Автор благодарит за терпение коллег вместе с которыми провел не один полевой сезон, Григорьева М.Н., Куницкого В.В., Деревягина А.Ю., Кузнецову Т.В. Отдельное спасибо Вальдемару Шнайдеру и Мельниченко Д.В. за прекрасную организацию полевых исследований. Автор признателен российско-германской лаборатории им.Отто Шмидта и лично ее руководителям Тимохову JI.A. и Федоровой И.В. Автор выражает благодарность сотрудникам отдела географии полярных стран за критические замечания по работе и лично Федорову Г.Б. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры геоморфологии факультета географии и геоэкологии Гусеву Е.А., Шарину В.В Лопатину Д.В. с которыми неоднократно обсуждал результаты представленные в работе. Особую признательность автор выражает своей семье, родителям, сподвигнувшим к написанию представленного труда.

Заключение диссертации по теме «Геоморфология и эволюционная география», Макаров, Александр Сергеевич

Основные выводы.

1. Доказано, первая терраса дельты р.Лена состоит из нескольких геологических тел разного возраста, формирующих единую поверхность, при этом 2-я и 3-я террасы не являются дельтовыми образованиями.

2. Установлено, что органно-минеральные отложения («слоёнка») слагающие острова первой террасы являются аллохтонным материалом, но не торфом, как это предполагалось ранее.

3. Определены условия осадконакопления и формирования толщи «слоёнки» в голоцене. Такие отложения накапливались в эстуариях и заливах дельты в условиях подпора при повышенном положении уровня приёмного водоёма - моря Лаптевых.

4. На основании датирования отложений «слоёнки» первой надпойменной террасы дельты р. Лена построены кривые изменения базиса эрозии в голоцене для основных проток, Оленёкской, Большой и Малой Туматских, Трофимовской и Сардахской, а так же Быковской.

5. Исходя из данных датирования морских террас Ленно-Анабарского побережья моря Лаптевых и залива Куба и сопоставлении этих данных с данными изменения базиса эрозии по протокам дельты построена кривая изменения уровня моря Лаптевых в голоцене.

6. Показано что первая терраса дельты р. Лена сформирована при неоднократном повышении уровня моря Лаптевых до высоты, как минимум, 7-8 м на этапах 6-8, 3-4, 1-2 тыс. лет назад, а также в результате её эрозии и перестройки гидросети дельты на этапах понижения уровня, имевших место 5,2-4,5; 3,3-3 тыс. л.н. и в течение последних столетий. Этапы повышения уровня и накопления отложений были продолжительнее этапов понижения уровня и размыва отложений.

7. Изменение уровня моря Лаптевых играет определяющую роль в формировании дельты р.Лена на временных интервалах сотен и тысяч лет. На этапах десятков лет основополагающим является влияние гидрологических процессов.

Перспективы и направления дальнейших исследований.

В данной работе освещена голоценовая история развития дельты р.Лена. Плейстоценовый этап ее развития изучен не достаточно, что открывает перспективы для дальнейшей работы. Именно эта работа является основой для дальнейшего исследования древне четвертичной истории дельты р.Лена. Спорными до сих пор остаются вопросы формирования так называемых третьей^ сложенной породами ледового • комплекса, и второй, сложенной песчаными отложениями, террас устьевой области р.Лена.

К фундаментальным относится проблема происхождения пород ледового комплекса. Эти породы распространены во всем восточном секторе российской Арктики от Таймыра до Чукотки. И потому будущие работы в дельте, направленные на понимание процессов формирования едомы позволят расширить знания о природной среде плейстоцена, ее развитии на Северов-Северо востоке России.

Малоизученным остаётся вопрос о подводном продолжении дельты р.Лена и его развитии как в голоцене. Так и на более ранних этапах четвертичного периода. Именно изучение подводной дельты даст данные, которые позволят уточнить историю развития всего региона моря Лаптевых.

Важнейшим является вопрос об изменении уровня Мирового океана. Как было показано выше существует множество предположений о характере хода уровня моря в разных частях мирового океана в голоцене. Нет ясности в причинах изменения уровня. В этом отношении продолжение исследований в дельте р.Лена, направленных на изучение колебаний уровня моря Лаптевых являются приоритетными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследованы особенности осадконакопления в дельте реки Лена на современном этапе и предложен механизм осадконакопления и формирования островов первой надпойменной террасы дельты р.Лена в голоцене.

Доказано, что органоминеральные отложения, слагающие острова первой террасы дельты являются аллохтонным материалом, а не торфом, как это предполагается ранее. Важнейшим условием накопления толщи «слоёнки» в голоцене являлся повышенный по сравнению с современным уровень моря Лаптевых.

Исходя из принятой модели развития островов, данных датирования морских террас Ленно-Анабарского побережья моря Лаптевых и побережья залива Куба построена кривая изменения уровня моря Лаптевых в голоцене, на основании которой предложена схема развития дельты р.Лена в голоцене.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Макаров, Александр Сергеевич, 2009 год

1. Антонов B.C. Устьевая область р. Лены (гидрологический очерк). Л.: Гидрометеоиздат. 1967. — 107 с.

2. Анцибор Ю.Б. Тяжёлые металлы и нефтепродукта (ПАУ) в многолетнемёрзлых отложениях дельты р.Лена, Сибирь / магистерская диссертация, СПбГУ, POMOR, 2009.

3. Арэ Ф.Э. Об относительном уровне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в послеледниковье // Колебания уровней морей и океанов за 15 ООО лет. М.: Наука, 1982.-С.168-174.

4. Атлас Арктики, Москва, ГУКК, 1985.

5. Бадюков Д.Д. Влияние изменения формы геоида и деформаций твердой Земли под действием водной нагрузки на изменение уровня моря в послеледниковое время // Колебания уровня морей и океанов за 15000 лет // М., Наука, 1982г.

6. Баскаков Г.А., Шпайхер А. О. Современные вертикальные движения побережья арктических морей // Тр. ААНИИ. Т. 285. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. С. 189-195.

7. Большиянов Д.Ю. Пассивное оледенение Арктики и Антарктиды .СПб: ААНИИ.-2006.-296 с.

8. Вилънер Б.А. Динамика и морфология берегов м. Лаптевых / Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук. Ленинград 1954.

9. Виноградов В.А., Драчев С. С. К вопросу о тектонической природе фундамента юго-западной части моря Лаптевых // Доклады РАНСерия геологическая. 2000. -Т.372.-С. 72-74.

10. Воробьев В.Н., Кочанов С.Ю., Н.П.Смирнов. Сезонные и многолетние колебания уровня морей Северного Ледовитого океана. РГГМУ, Санкт-Петербург, 2000.

11. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.-В. Палеогегографический сценарий послеледниковой трансгрессии на шельфе моря Лаптевых // Криосфера Земли, 2006, т. X, № 1, с. 39-50.

12. Галабала P.O. Новые данные о строении дельты Лены // Четвертичный период Северо-Востока Азии. Магадан: СВКНИИ ДВО АН СССР, 1987. -С.152-171.

13. Геологический словарь М.: Недра. 1973, Т.2. - С. 320.

14. Гидроморфогенез в дельте р.Лена // отчет по теме 05-05-64419-а РФФИ, 2007. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 :1 000 000 (новая серия). Лист 8-50-52-Быковский. Объяснительная записка. СПб.

15. Изд-во картфабрики ВСЕГЕИ, СПб., 2001 (МПР России, ФГУНПП «Аэрогеология»).

16. Гравис Г.Ф, Роль флювиальных процессов в развитии пород ледового комплекса // Криосфера Земли, 1997, т.1, №2, с.59-59.

17. Григорьев М.Н. Криоморфогенез устьевой области р. Лены. Якутск Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1993. - 176 с.

18. Григорьев Н.Ф. Многолетнемерзлые породы приморской зоны Якутии. М.: Наука, 1966.- 180 с.

19. Гусев А.И. Рельеф террас и этапы его развития в дельте р.Лены // Сб. статей по геологии Арктики. Тр. НИИГА. Л., 1953. - Т.72. Вып.4. - С.214-223.

20. Гусев А.И. К стратиграфии четвертичных отложений западной части Приморской равнины // Сб. статей по геологии Арктики. Тр. НИИГА. Л., 1958. - Т. 80. Вып.5. - С.79-86.

21. Гусев А.И. Стратиграфия четвертичных отложений Лено-Индигирской прибрежной равнины // Тр. Междувед. совещ. по разраб. стратигр. схем Северо-Востока СССР. Магадан, 1959а. - С.465-468.

22. Гусев А.И. К истории развития приморской равнины в четвертичное время // Сб. статей по геологии Арктики. Тр. НИИГА. Л., 19596. - Т. 102, вып. 10. -С.160-165.

23. Гусев А.И. Рельеф песчаной террасы в дельтах рек, впадающих в море Лаптевых // Там же. Л., 1960. - Т.114, вып. 14. - С.173-179.

24. Гусев А.И. Стратиграфия четвертичных отложений Приморской равнины // Мат-лы Всесоюз. совещ. по изуч. четвертич. периода. М.: АН СССР, 1961. -Т.З. - С.119-127.

25. Гусев А.И. Дельта реки Лены (Геолого-геоморфологический очерк). Л.: НИИГА. 1953. (Отчёт). С. 278-298. (приложение - геолого-геоморфологическая карта масштаба 1:300 000 на 4 листах)

26. Данилов И.Ф., Власенко А.Ю. Трансгрессивно-регрессивные циклы арктического шельфа в позднем кайнозое и их влияние на изменения природной среды //Изв. РГО. 1999. Т. 131, вып. 4. С. 67-72.

27. Данилов И.Д., Комаров И.А., Власенко А.Ю. Криолитозона ВосточноСибирского шельфа в последние 80 ООО лет // Криосфера Земли, 2000, т. IV, №1, с 18-23.

28. Дворкин Е.Н. Возможные изменения уровня арктических морей. Климатический режим Арктики на рубеже XX и XXI вв. Л.: Гидрометеоиздат. 1991. - С. 150-156.

29. Дворкин Е.Н., Мустафнн Н.В. Основные результаты изучения многолетних колебаний уровня арктических морей и современных вертикальных движений их берегов // Динамика вод Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 62-67. (Тр. ААНИИ; Т. 414).

30. Денисенков В.А. Основы болотоведения: Учеб. Пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000, - 224 с.

31. Евгенов Н.И. Экспедиция к устьям p.p. Лены и Оленёка. Тр. Комиссии АН по изучению Якутской АССР, т. ИТ, ч. 1, 1929.

32. Евгенов И. PL Материалы по лоции дельты р. Лены и описание хода по её протокам. Тр. Комиссии АН по изучению Якутской АССР, т.Ш, ч. 3, 1929.

33. Зенковнч В.П. Основы учения о развитии морских берегов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 710 с.

34. Иванов В.В. Особенности режима перекатного участка дельты Лены в зоне влияния моря. // Тр. ААНИИ. 1961. Т. 256.

35. Иванов В.В. О стоке взвешенных и влекомых наносов основных проток дельты р. Лены. Сб. Проблемы Арктики и Антарктики. Выпуск 18. Гидрометеоиздат, Л., 1964. с.31-40.

36. Иванов В.В. Сток и течения основных проток дельты р. Лены. Труды

37. Арктического научно-исследовательского института, том 234. Гидрология135рек советской Арктики. Выпуск 5. Изд-во «Морской транспорт», Л., 1963г. с.76-86.

38. Иванов В.В., Пискун А.А., Корабелъ Р.А. Распределение стока по основным рукавам дельты Лены // Тр. ААНИИ. 1983. Т. 378. С. 59-71.

39. Имаев B.C., Имаева Л.П., Козъмин Б.М. Сейсмотектоника Якутии -М.:ГЕОС, 2000.

40. Катин П.А., Селиванов А.О. Изменения уровня морей России и развитие берегов: Прошлое, настоящее, будущее. М.: ГЕОС, 1999. 298 с.

41. Клюев Е.В. Роль мерзлотных факторов в динамике рельефа дна полярных морей/ Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук. Ленинград 1967г.

42. Клюев Е.В., Котюх А.А., Оленина Н.В. Картографо-гидрографическая интерпретация исчезновения в море Лаптевых островов Семеновского и Васильевского // Известия всесоюзного географического об-ва. — 1981. Вып. 6. С. 485-492.

43. Коротаев В.Н. Геоморфология речных дельт. М.: МГУ, 1991. - 224 с.

44. Коротаев В.Н. Формирование гидрографической сети Ленской дельты в голоцене // Вестн. Моск. ун-та. Сер. геогр. М.: МГУ, 1984. - # 6. - С.39044.

45. Коротаев В.Н., Михайлов В.Н., Бабич Д.Б. и др. Гидролого-морфологические процессы в дельте р. Лены // Земельные и водные ресурсы: Противоэрозионная защита и регулирование русел. М.: Изд-во МГУ, 1990. С. 120-144.

46. Коротаев В.Н., Сидорчук А.Ю. История речных дельт арктической зоны Сибири в голоцене // XI конгресс ИНКВА. М., 1982. - TIL - С.127-128.