КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 23-27-00010

НазваниеВысокоразрешающая радиоизотопная геохронология шельфовых осадков Российской Арктики (на примере Карского моря и моря Лаптевых)

РуководительРусаков Валерий Юрьевич, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-206 - Изотопная геохимия

Ключевые словарадиоизотопная геохронология, датирование по 210-Pb, 137-Cs, скорости седиментации, тяжелые металлы, речной сток, донные осадки, величайшие реки Сибири, Российская Арктика, антропоцен

Код ГРНТИ38.15.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сибирь занимает значительную часть Евразийского континента и является важным звеном в природно-климатической системе северного полушария Земли. Твердый речной сток сибирских рек чувствителен к изменениям физических, химических и биологических процессов, происходящих на области их водосбора, и отражается в составе морских осадков арктического шельфа. Основным результатом работы станет создание надежной возрастной модели, позволяющей проводить реконструкцию твердого речного стока величайших сибирских рек, таких как Обь, Енисей и Лена, за последние 100 лет. Возрастная модель основана на скорости распада “избыточного” 210-Pb с учетом сорбционной способности морских осадков. Возраст осадков и скорости седиментации будут рассчитаны отдельно, как для всей длинны колонок, так и для каждого горизонта (с шагом 1-2 см) разными методами, что позволит подтвердить надежность используемых формул. На базе вышеупомянутой возрастной модели будет установлен возраст горизонтов с повышенным содержанием 137-Cs. Подобные работы проводились для Карского моря (Галимов и др., 1996; Stepanets et al., 2001, 2003a, 2003b; Русаков и др., 2019). Для моря Лаптевых такие работы не проводились. Ожидается, что результатом таких исследований будет выявление реперных горизонтов с надежной временной привязкой, и позволяющих датировать шельфовые осадки Российской Арктики в отсутствие данных по вертикальному распределению “избыточного” 210-Pb. Также это позволит установить локальные источники загрязнения радионуклидами на фоне их глобального выпадения. Предварительно мы полагаем, что системное снижение скоростей седиментации в течение последних 100 лет на арктическим шельфе (данные этой работы) тесно связано с климатическими изменениями современного глобального потепления. Мы также полагаем, что антропогенные изменения в Сибири, произошедшие после 2000 года, ассоциируются с усилением эрозии почв вследствие лесных пожаров (о лесных пожарах в Сибири см.: Самсонов и др., 2010; Самсонов и Иванова, 2014; Щербов и Журкова, 2014; Ситнов и др., 2017; https://ria.ru/20180719/1524911949.html). В качестве одного из примеров практического использования предлагаемой возрастной модели будут определены скорости накопления тяжелых металлов в шельфовых осадках с точной временной привязкой. На основе этих данных будут рассчитаны скорости их избыточного накопления в антропоцене относительно доантропоценовой эпохи.

Ожидаемые результаты
Главным результатом предлагаемых научных исследований является реконструкция природно-климатических изменений прошлого с максимально высокой разрешающей способностью, доступной на сегодняшний день современными методами радиоизотопной геохронологии. Использование короткоживущих радионуклидов, таких как 210-Pb и 137-Cs с периодами полураспада 22.3 и 30.174 лет, соответственно, позволяет проводить подобные реконструкции в верхних разрезах морских осадков с высокими скоростями седиментации с разрешением до нескольких лет. В рамках заявленного проекта будут решены следующие задачи: 1. Создание надежной возрастной модели на основе вертикального распределения активности “избыточного” 210-Pb для верхнего разреза шельфовых осадков Российской Арктики возрастом до 100 лет. Авторы проекта надеются, что эта модель станет основой для реконструкции природно-климатических изменений прошлого в этом регионе. 2. На базе вышеупомянутой возрастной модели будут установлены возраста горизонтов с повышенным содержанием 137-Cs. Для моря Лаптевых такие работы не проводились. Ожидается, что результатом таких исследований будет выявление реперных горизонтов с надежной временной привязкой, и позволяющих датировать шельфовые осадки Российской Арктики в отсутствие данных по вертикальному распределению “избыточного” 210-Pb. Также это позволит установить локальные источники загрязнения радионуклидами на фоне их глобального выпадения. 3. Будет изучена динамика поступления тяжелых металлов в осадки с твердым речным стоком за исследуемый период времени.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Сибирь занимает значительную часть Евразийского континента, а изменения окружающей среды в этом регионе могут оказать важное влияние на климатическую систему Северного полушария в целом. Твердый сток сибирских рек чувствителен к изменениям физических, химических и биологических процессов, происходящих на континенте, и эти изменения могут быть зафиксированы в морских отложениях Сибирского арктического шельфа. В работе представлены данные о гранулометрическом составе осадков, скоростях седиментации и скоростях накопления абсолютных масс на шельфе за последние 100 лет. Возрастная модель основана на скорости распада избыточного изотопа 210-Pb с учетом сорбционной способности морских осадков и присутствия пиков изотопа 137-Cs в колонках донных осадков. Кроме того, в этом году была создана программа возрастного датирования донных осадков RUS2023 (Русаков и Лукманов, 2023), позволяющая конвертировать активность избыточного 210-Pb в календарные года, в открытом доступе (http://www.geokhi.ru/DocLevML или скачать архив с файлом программы и инструкцией http://www.geokhi.ru/DocLevML/Rus2023_v2.zip). Прогнозируемые изменения свидетельствуют об увеличении выноса терригенного материала за пределы внутреннего и среднего шельфов в XXI веке. Однако наши данные показывают, что этот процесс уже идет, по крайней мере, со второй половины ХХ века. Снижение скоростей седиментации и накопления абсолютных масс, зафиксированное нами за последние 100 лет, не связано с изменением уровня моря, а является прямым следствием уменьшения накопления осадочного материала на шельфе вследствие ускорения арктического гидрологического цикла. Наибольшие скорости седиментации и накопления абсолютных масс в Карском море и море Лаптевых наблюдались в начале XX века до 1920 и 1940 годов, соответственно. Накопившиеся к этому времени осадки характеризуются наиболее грубым составом, с преобладающим содержанием песка и указывают на период активного таяния морских льдов, нагруженных осадками, и айсбергов. Отсрочка этого события в Карском море на 20 лет, а в море Лаптевых на 40 лет от начала глобального потепления в Северном полушарии — Современного потепления — определяется их географическим положением. Отложения, накопившиеся после 1920-40 гг., характеризовались преобладанием алеврита (за исключением песчаных осадков, сильно подверженных морским течениям в колонках АМК-5324, -5323, -6005, 6013, -6027) и небольшим колебанием гранулометрического состава. Однородный гранулометрический состав накопленных после этого периода осадков свидетельствует о создании современных условий седиментации. Изменения наблюдались лишь в системном снижении скоростей седиментации и накоплении абсолютных масс (Rusakov and Borisov, 2023), что позволяет сделать следующие выводы. Эти выводы мы принимаем в качестве рабочих гипотез. Во-первых, после периода активного таяния морского льда и айсбергов циркуляция вод в Карском море и море Лаптевых постепенно усилилась, что способствовало более интенсивному транзиту осадков за пределы шельфа. Это подтверждается увеличением доли алеврита в шельфовых осадках, менее подверженного горизонтальному переносу в толще воды, на фоне уменьшения содержания пелита. Во-вторых, системное снижение скоростей седиментации и накопления абсолютных масс на шельфе может свидетельствовать об уменьшении интенсивности весенних паводков вследствие глобального потепления и, следовательно, ледохода на реке, несущего основную массу твердого стока. Незначительное увеличение скорости седиментации и накопления абсолютных масс в Карском море после 2000 г. могло быть результатом эрозии почвы из-за лесных пожаров в Сибири. Русаков В.Ю., Лукманов Р.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023664072 “RUS2023”, 29 июня 2023. Rusakov, V.Y., Borisov, A.P., 2023. Sedimentation on the Siberian Arctic Shelf as an indicator of the Arctic hydrological cycle. Anthropocene 41, 100370. https://doi.org/10.1016/j.ancene.2023.100370.

Публикации

1. Русаков В.Ю., Борисов А.П. Sedimentation on the Siberian Arctic Shelf as an indicator of the arctic hydrological cycle Elsevier, Anthropocene 41, 100370. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1016/j.ancene.2023.100370

2. Лукманов, Р.А., Русаков, В.Ю., Савин, А.С. Новая возрастная модель на основе активности избыточного 210-Pb, учитывающая гранулометрический состав донных осадков ИПМЕХ РАН, Москва, Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах. Девятая международная научная конференция – школа молодых ученых. ИПМЕХ РАН, Москва. С. 112-115 (год публикации - 2023)

3. Русаков В.Ю., Лукманов Р.А., Травкина А.В. Возможные причины резкого снижения скоростей седиментации на Сибирском арктическом шельфе на границе голоцена и антропоцена ИО РАН, Москва, Геология морей и океанов: Материалы XXV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. I.,149-153 (год публикации - 2023)

4. Русаков В.Ю., Лукманов Р.А. RUS2023 -, № 2023664072 (год публикации - )