Особенности озерного седиментогенеза при формировании четвертичных комплексов шатурской мещеры

На правах рукописи

Горбатов Евгений Сергеевич

ОСОБЕННОСТИ ОЗЕРНОГО СЕДИМЕНТОГЕНЕЗА ПРИ

ФОРМИРОВАНИИ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ

ШАТУРСКОЙ МЕЩЕРЫ

Специальность 25.00.01 – Общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА – 2013 1

Работа выполнена на кафедре геоэкологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский университет дружбы народов» (РУДН) Научный доктор геолого-минералогических наук, руководитель: профессор кафедры геоэкологии РУДН Рассказов Андрей Андреевич Официальные доктор геолого-минералогических наук, оппоненты: ведущий научный сотрудник Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН) Богатырев Борис Александрович доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник Геологического института РАН (ГИН РАН) Малиновский Юрий Михайлович Российский государственный геологоразведочный Ведущая университет им. С.Орджоникидзе (МГРИ-РГГРУ) организация:

Защита диссертации состоится «_» декабря 2013 г. в 1530 в ауд. 440 (5-й этаж) на заседании Диссертационного совета Д-212.203.25 при Российском университете дружбы народов по адресу: г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РУДН по адресу:

117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан «_» октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук Е.В. Карелина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Озера являются водоемами замедленного стока, обладающими способностью аккумулировать в виде донных отложений аллохтонное и автохтонное вещество, соответственно, поступающее извне и образующееся в пределах водной толщи. Основные источники осадкообразующего материала озер: наносы рек, лимноабразия, выпадение навеянных частиц, образование хемогенного и биогенного вещества, техногенная деятельность и т.д. Седиментогенез в озерных системах, выступающих в качестве конечных водоемов стока, является ключевым этапом континентального литогенеза.

Классические исследования современного озерного седиментогенеза, как модели древнего осадкообразования выполнил Н.М.Страхов (Страхов и др., 1954). Большой вклад в развитие геологических основ изучения ископаемых озерных комплексов внесли Д.В.Наливкин, Л.В.Пустовалов, Л.Б.Рухин, Ф.Дж.Петтиджон, Н.Н.Верзилин. В рамках отечественной школы палеолимнологии на базе анализа донных отложений была восстановлена история многих озер Восточно-Европейской равнины, крупных озер Средней и Центральной Азии, Сибири, Дальнего Востока, ряда малых озер севера Азии (История озер…, 1992; Субетто, 2009).

Способность озерных осадков непрерывно накапливать и сохранять с высоким пространственно-временным разрешением информацию о прошлых природно-климатических, тектонических, ландшафтно-геохимических, техногенных условиях и процессах, определяет научные перспективы исследований лимногенных комплексов. Например, озерные осадки с выраженной сезонной слоистостью, предоставляют исследователям большой объем данных для составления длительных временных рядов параметров окружающей среды, используемых для реконструкции и прогнозирования климатической изменчивости. Изучение озерных комплексов как индикаторов палеогеографических условий с помощью геологогеоморфологических, литолого-геохимических, геофизических и палеонтологических методов является основной задачей активно развивающейся научной дисциплины – лимногеологии, возникшей в середине 90-х годов XX века.

Настоящая работа посвящена выявлению основных пространственно-временных закономерностей озерного седиментогенеза в Мещерской низменности, отражающих эволюцию озер и развитие рельефа этого района в меняющихся природно-климатических условиях четвертичного времени.

Одним из важных направлений работы является геохимия озерных осадков. Актуальность такого направления подчеркивается необходимостью расширения способов индикации природной среды в связи с усилением техногенного воздействия на природные ландшафты, особенно близи урбанизированных территорий. Исследования озерных отложений позволяют получать интегрированные по водосборной площади геохимические данных, причем более высокие концентрации примесных компонентов в озерных осадках, в ряде случаев упрощают аналитические методы и определяют большую надежность результатов по сравнению с пробами почв, воды и биологическими образцами (Усенков, 2007). Осадочные последовательности озер позволяет также анализировать динамику природно-техногенных изменений местного и регионального уровня.

В пределах Шатурского района расположено около 50 озер общей площадью 58 км2, сосредоточенных в нескольких группах: Шатурской (12 озер), Туголесской (11), Клепиковской (15), Бардуковской (7), Радовицкой (9). В настоящее время район испытывает сильную техногенную геохимическую нагрузку в форме промышленных выбросов (ГРЭС-5 в г. Шатура, химкомбинат в г.Рошаль и др.), сброса сточных вод, складирования промышленных и бытовых отходов, вредных атмосферных выбросов при лесоторфяных пожарах, загрязнения поверхностных вод и т.п.

В современных геохимических исследованиях отмечается, что, чем меньше площадь равнинного озера, его удельный водосбор и глубина, тем более отчетливо проявляются связи между составом донных осадков и литолого-геохимическими особенностями территории (Даувальтер, 2000; Страховенко, 2011). Хорошая выраженность таких индикационных связей для малых слабопроточных озер в Шатурском районе, обосновывают выбор их донных осадков в качестве перспективного объекта исследования.

Цель работы. Выявление основных закономерностей строения лимногенных четвертичных комплексов Шатурской Мещеры (ШМ) и формирования их литолого-геохимических особенностей в процессе седиментогенеза.

Задачи исследования:

1.На базе анализа стратиграфии, литолого-фациальной структуры и геоморфологических позиций четвертичных комплексов района проследить основные тенденции в эволюции озерного осадконакопления как отражении геологических и климатических процессов в плейстоцене и голоцене.

2.Изучить условия залегания донных отложений озер и установить основные закономерности формирования их литологического состава и геохимических особенностей на современном этапе седиментогенеза.

3.Исследовать корреляционные зависимости между концентрациями микро- и макроэлементов, гранулометрическими и другими физическими характеристиками современных озерных отложений для решения вопроса о механизмах поступления и накопления осадочных компонентов.

4.Диагностировать загрязнение литологических разностей озерных осадков тяжелыми металлами и другими микроэлементными компонентами.

5.Разработать методологическую основу изучения озерных отложений в качестве индикаторов геохимического состояния окружающих ландшафтов Шатурского района.

Научная новизна:

1.Установлены общие этапы эволюции озерных систем и развития осадконакопления при формировании комплексов ложбинных понижениях ШM в московско-микулинском и валдайско-голоценовом климатических циклах.

2.Обоснованы палеогеографические причины различной выраженности позднеплейстоценголоценового цикла озерного осадконакопления в долинно-зандровых равнинах Мещерской низменности и показаны их современные следствия.

3.На базе аналитических данных выявлены геохимические особенности литологических разностей современных озерных осадков ШМ.

4.В результате литолого-геохимических исследований донных осадков озер ШМ впервые выделены основные геохимические ассоциации элементов, как унаследованные от позднеплейстоценовой морфолитогенной основы, так и сформированные на современном этапе осадконакопления под действием природно-техногенных факторов (биоаккумуляция микроэлементов, выпадение техногенной пыли, лесоторфяные пожары).

5.Предложен подход к оценке геоэкологической ситуации ландшафтов зандровых равнин.

Методы исследования.

Проводилась систематизация научных, фондовых и картографических материалов по четвертичной геологии, стратиграфии и геоморфологии Мещерской низменности, а также палеогеографически сопоставимых с ней регионов. В процессе исследования использовались следующие методы: литолого-геохимический, геоморфологический, статистический, геоинформационный, системно-аналитический, сравнительно-географический и др. Анализировались данные исследований геохимического фона в почвах и четвертичных отложениях района.

Компьютерная обработка данных проводилась на кафедре геоэкологии РУДН с использованием специализированного программного обеспечения – Statistica, MS Excel, Corel DRAW.

Для сбора фактической информации в ходе полевых исследований автором с глубин первых метров проведен отбор проб донных осадков озер Шатурской и Туголесской группы. Лабораторная подготовка, литологические и геохимические исследования образцов выполнены на Геологическом факультете МГУ. Методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии определено валовое содержание 28 элементов (532 анализа), включая макроэлементы: Si, Al, С, Fe, K (>1 %); Ca, Mg, Ti, P (0,1-1 %) и элементы-примеси: S, Ba, Mn (< 0,1%); Sr, Zn, Cr, Pb, V, Rb,