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

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 проекта 23-27-00010

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

Руководитель Русаков 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

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 слова радиоизотопная 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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

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)
10.1016/j.ancene.2023.100370

2. 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)

3. 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)

4. Русаков В. Ю., Лукманов Р. А., Савин А. С. Rusakov V. Y., Lukmanov R. A., Savin A. S., 2024. About fluctuations in the excess 210Pb flux into the East Siberian Arctic Shelf sediments, the Laptev Sea. Journal of Environmental Radioactivity 273, 107387. Journal of Environmental Radioactivity (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2024.107387

5. Мартенс Я., Тези Т., Русаков В.Ю., Семилетов И.П., Дудврев О.В., Густафссон О. Martens J., Tesi T., Rusakov V., Semiletov I., Dudarev O., Gustafsson Ö., 2024. Off-shelf transport and biogeochemical cycling of terrestrial organic carbon along the East Siberian continental margin. Global Biogeochemical Cycles, 38, e2024GB008104. Global Biogeochemical Cycles (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1029/ 2024GB008104

6. Русаков В. Ю., Лукманов Р. А., Соктоев Б. Р., Мишанькин А. Ю. Rusakov V. Y., Lukmanov R. A., Soktoev B. R., Mishan’kin A. Y., 2024. Echoes of a Cold War. Continental Shelf Research 283, 105374. Continental Shelf Research (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1016/j.csr.2024.105347

7. Русаков В.Ю., Борисов А.П. Rusakov V. Y., Borisov A. P., 2023. Sedimentation on the Siberian Arctic Shelf as an indicator of the Arctic hydrological cycle. Anthropocene 41, 100370. Anthropocene (год публикации - 2023)
https://doi.org/10.1016/j.ancene.2023.100370

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основным результатом работы стало создание надежной радио-хронологической модели RUS2023 (http://www.geokhi.ru/DocLevML или скачать архив с программой и инструкцией http:/ /www.geokhi.ru/DocLevML/Rus2023_v2.zip), позволяющей проводить реконструкцию истории седиментации шельфовых морей Российской Арктики, а также реконструировать твердый речной сток величайших сибирских рек, таких как Обь, Енисей и Лена, за последние 100 лет. Надежность модели RUS2023 подтверждена хронологически установленными датами глобального выпадения 137-Cs в результате испытаний ядерного оружия и аварии на Чернобыльской АЭС. Проведенная реконструкция истории осадконакопления на основе этой модели позволила установить, что донные осадки в Карском море, накопившиеся до 1920-х гг., отличаются повышенным содержанием материала ледового разноса, что указывает на доминирование ледового режима моря того времени. После 1920-х гг. состав осадков меняется – в них резко сокращается доля материала ледового разноса, что отражает периодически сезонное открытие моря от морских льдов, а также весенний вынос морских льдов, нагруженных осадочным материалом, за пределы моря. Со второй половины прошлого столетия литологический, минеральный и химический состав донных осадков существенно не меняется, указывая на стабилизацию режима седиментации моря. Однако, с этого времени наблюдается системное снижение скоростей накопления абсолютных масс донных осадков, особенно, наиболее тонкой пелитовой фракции. Это указывает на усиление морских течений и речного стока (особенно в половодье), транспортирующих основную массу осадочного материала за пределы моря. Последнее является следствием усиления гидрологического цикла в Арктике, вызванного потеплением в Северном полушарии. Изучение донных осадков моря Лаптевых выявило сезонное открытие моря ото льдов в 1940-е гг., т.е. на 20 лет позже, чем в Карском море. Это запоздание объясняется более суровым климатом моря и более сильным влиянием Сибирского антициклона в зимний период времени. Со второй половины прошлого столетия здесь также наблюдается системное снижение скоростей накопления абсолютных масс донных осадков, вызванное снижением ледовитости моря и усилением арктического гидрологического цикла. С начала текущего столетия тренд потепления сохранился. Однако в восточном секторе моря Лаптевых после 2000-х гг. зарегистрировано некоторое увеличение скоростей накопления абсолютных масс донных осадков, что можно объяснить более интенсивной поставкой осадочного материала речным стоком и усилением абразии береговой линии. Отдельные дополнительные исследования посвящены изучению терригенного органического углерода (TCорг). Ожидается, что в Арктике увеличение речного стока и разрушение вечной мерзлоты приведут к усилению выброса и деградации TCорг, что, в свою очередь, приведет к закислению океана и усилению эмиссии CO2 в атмосферу. Изучение скоростей аккумуляции донных осадках и изотопного состава органического углерода, а также биомаркеров позволило установить, что 80% TCорг аккумулируется на шельфе, тогда как 11% и 9% накапливается на склонах и глубоководных поднятых, соответственно. Обновленный бюджет TCорг для моря Лаптевых предполагает, что динамика переноса осадочного материала может стимулировать экспорт TCорг в шельфовый бассейн. Это исследование количественно демонстрирует, что арктические шельфовые моря являются ключевыми рецепторными системами для ремобилизованного TCорг, подчеркивая их важность в углеродном цикле быстро меняющейся Арктики.

Публикации