ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 19 декабря 2008 года
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.08
7425 На соискание
степени
 дгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Гаврилов Анатолий Васильевич
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители

6165 Официальные оппоненты
Юрий К. В
Сергей М. Ф
Татьяна Н. К

6255

4662
дгмн
дгмн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город

1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета

2151 Полное наименование организации
Д 501.001.30
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Криолитозона арктического шельфа Восточной Сибири  (современное состояние и история развития в среднем плейстоцене ‑ голоцене)
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность темы. Субмаринная криолитозона (КЛЗ) на шельфах Северного полушария занимает площадь около 5 млн. км2. В ее строении выделяются ярусы охлажденных ниже 0oС и многолетнемерзлых  
пород. Многолетнемерзлые породы (ММП) в подавляющем большинстве являются реликтовыми. Последние, в отличие от толщ субаэральных ММП, характеризуются в своем развитии ярко  
выраженной цикличностью. На этапе осушения шельфа они формируются (аградируют), на этапе затопления  деградируют. Их современное распространение, глубина залегания и мощность  
более существенно, чем параметры субаэральных ММП, зависят от истории развития природной среды.  
 
Будущее топливно‑энергетического комплекса России связано с освоением нефтегазовых ресурсов арктических шельфов. Поэтому региональная геокриология находится на пороге становления  
нового научного направления, связанного с изучением субмаринной КЛЗ, требующем изучения истории развития природной среды и ее роли в формировании современного состояния криолитозоны.  
Под последним понимаются данные о ее вещественном составе; вертикальном строении; распространении и мощности; глубине залегания и мощности яруса мерзлых пород, их температуре  
на современном этапе развития КЛЗ.  
 
Современное состояние криолитозоны необходимо знать также для составления прогнозных сценариев глобального потепления климата. В настоящее время оценивается только эмиссия  
парниковых газов, высвобождающихся при разрушении берегов арктических морей, сложенных ММП. Между тем, при донной абразии в море также поступает законсервированный в мерзлых  
толщах органический углерод. А наиболее крупной его емкостью является зона стабильности гидратов газов (ЗСГГ), залегающая в пределах и ниже яруса ММП. Поэтому оценка эволюции  
яруса ММП и ЗСГГ приобретает большое практическое значение.  
 
Обусловленность современного состояния КЛЗ по‑преимуществу факторами, имевшими развитие в прошлом, определяет необходимость использования ретроспективного (геоисторического)  
подхода к исследованию. Оно осуществляется с использованием математического моделирования эволюции температурного поля пород, проводимого на основе сценария развития природной  
среды и геолого‑тектонической модели региона. Увязка модельных и натурных данных дает возможность использовать зависимости ММП от природных факторов, полученные при моделировании,  
для распространения буровых, геотермических и геофизических материалов по площади исследований. Современное компьютерное программное обеспечение позволяет решать уравнение  
теплопроводности при любых краевых условиях не только в одномерном, но и двухмерном вариантах. Основная проблема, сдерживающая получение представительных модельных данных,  
обусловлена трудностью составления реалистичного сценария динамики природной среды в связи с ее слабой изученностью в Арктике.  
 
Одним из наименее изученных является шельф Восточной Сибири (морей Лаптевых и западной части Восточно‑Сибирского). Первые оценки распространения и мощности яруса ММП этого  
шельфа сделаны в 60‑80‑е годы ХХ века на базе исследований в прибрежной части моря и математического моделирования. Полученные результаты  вплоть до диаметрально противоположных  
‑ обусловливались крайней недостаточностью опорных данных, различиями в представлениях о колебаниях климата и уровня моря, слабым развитием вычислительной техники.  
 
Основной массив опорных данных настоящего исследования сосредоточен на приморских низменностях, окаймляющих шельф с юга, и Новосибирских островах. Это район, где в мерзлых  
толщах заключен большой объем палеогеокриологической информации. Здесь сохранились поздне‑ и среднеплейстоценовые синкриогенные породы, содержащие мощные повторно‑жильные  
льды (ПЖЛ). Периодом, оставившим след и сформировавшим криолитозону Северо‑Восточной Сибири в ее современном виде, считается средний плейстоцен  голоцен.  
 
Указанные проблемы определили цель исследования  изучение современного состояния криолитозоны шельфа Восточной Сибири как результата ее развития в среднем плейстоцене ‑ голоцене.  
 
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи.  
 
1. Модифицировать методику составления палеогеографического сценария для изучения эволюции и современного состояния КЛЗ и составить сценарий на средний плейстоцен  голоцен  
для шельфа Восточной Сибири, адаптированный для математического моделирования и учитывающий глобальную цикличность климата, уровня моря и специфику развития природных условий  
региона.  
 
2. Установить роль геологического строения, глобальных колебаний климата и уровня моря в геокриологическом развитии шельфа Восточной Сибири в среднем плейстоцене‑голоцене.  
Составить реконструкцию позднеплейстоцен‑голоценовой трансгрессии моря с учетом изменений рельефа шельфа.  
 
3. Обосновать представления о развитии локального, преимущественно пассивного оледенения в Восточно‑Сибирской Арктике.  
 
4. Составить модель современного состояния криолитозоны шельфа Восточной Сибири на основе синтеза результатов компьютерного моделирования ее эволюции в среднем плейстоцене‑голоцене  
и фактических данных.  
 
5. Подразделить арктические шельфы по условиям формирования КЛЗ и установить основные геокриологические особенности шельфа Восточной Сибири.  
 
Научная новизна.  
 
1. Разработан метод составления региональных палеотемпературных сценариев, основанный на преобразовании кривых содержания &#948;18О и &#948;2Н в ледниковых щитах Антарктиды,  
Гренландии и осадках океанов с использованием региональных палеотемпературных данных. На основе разработанного метода составлен адаптированный для математического моделирования  
сценарий развития природной среды Восточно‑Сибирской Арктики в среднем плейстоцене‑голоцене. В сценарии учтены глобальная цикличность климата, колебания уровня моря, а также  
региональные особенности динамики природной среды.  
 
2. Впервые разработаны представления о геокриологической цикличности на шельфе Восточной Сибири, которая наследует цикличность глобальных колебаний климата и уровня моря,  
и проявлена в циклических сменах направленности в развитии криолитозоны и криогенного морфолитогенеза. Представления о цикличности криогенного морфолитогенеза и различия в  
ее выраженности в положительных и отрицательных неотектонических структурах позволили впервые реконструировать ход позднеплейстоцен‑голоценовой трансгрессии моря с учетом  
изменения рельефа шельфа.  
 
3. На основании комплекса признаков выдвинуты представления о существовании локальных, преимущественно пассивных ледников в Восточно‑Сибирской Арктике в похолодания среднего  
плейстоцена ‑ голоцена. В качестве признаков использованы геотермические, геокриологические, геодинамические, геоморфологические, геологические и гидрогеохимические явления,  
территориально связанные с районом установленных оледенений.  
 
4. Получены принципиально новые представления о современном состоянии реликтовой КЛЗ шельфа Восточной Сибири. Это  криолитозона со сплошным ярусом ММП, распространенном в  
интервале современных глубин моря от 0 до 50‑60 м. В интервале глубин от 50‑60 до 80‑100 м (бровка шельфа) ярус ММП имеет прерывистое и островное распространение.  
 
5. Произведено подразделение арктических шельфов по географическому положению, позволившему отделить их друг от друга по условиям формирования криолитозоны и ее современному  
состоянию. Установлено, что особенности КЛЗ шельфа Восточной Сибири определяются криогенными процессами, обусловленными влиянием азиатского континента. В формировании криолитозоны  
других шельфов в среднем плейстоцене  голоцене существенную роль играло климатическое и гидрологическое влияние океанов ‑ Атлантического или Тихого.  
 
Предметом защиты является разработанная автором концепция эволюции и современного состояния криолитозоны шельфа Восточной Сибири в среднем плейстоцене  голоцене, формировавшейся,  
начиная с плиоцена в связи с колебаниями климата, уровня моря и тектоническим развитием региона. Концепция включает в себя следующие основные защищаемые положения.  
 
1. Методологической основой изучения современного состояния криолитозоны шельфа Восточной Сибири является ретроспективный (геоисторический) подход к исследованиям, реализуемый  
на основе синтеза натурных данных и результатов математического моделирования. Необходимый для моделирования сценарий динамики природной среды представляется в виде семейства  
региональных кривых динамики температуры пород, скоррелированных с ходом глобальных колебаний климата. Сценарий составляется путем преобразования ледниковых или океанских  
кривых содержания &#948;18О и &#948;2Н с помощью региональных данных, характеризующих динамику температуры воздуха и пород, уровня моря, ландшафтов, развитие криосферных процессов.  
 
2. Глобальная цикличность в колебаниях климата и уровня моря в среднем плейстоцене  голоцене обусловливает проявление геокриологической цикличности в развитии шельфа Восточной  
Сибири. Она выражается в цикличности аградации и деградации яруса ММП и КЛЗ, в циклических сменах направленности в развитии криогенного морфолитогенеза. Характер проявления  
цикличности морфолитогенеза был связан с неотектоническими структурами. Этапы формирования сильнольдистых синкриогенных отложений ледового комплекса (ЛК) чередовались в отрицательных  
структурах с этапами озерно‑термокарстового преобразования ЛК на осушенном шельфе, а в положительных  преимущественно с этапами разрушения ЛК термоабразией в ходе трансгрессии  
моря. Геоструктурный контроль озерно‑термокарстового и термоабразионного преобразования ЛК определил ход позднеплейстоцен‑голоценовой трансгрессии моря, современное распределение  
суши и моря, основные закономерности современного распространения и мощности яруса ММП и шельфовой криолитозоны в целом.  
 
3. В криохроны при господстве перигляциальных условий, сопровождавшихся накоплением ЛК (подземное оледенение), существовали локальные, холодные, преимущественно пассивные  
ледники. Их приуроченность к Новосибирскому архипелагу и возвышенному обрамлению Лено‑Анабарского сектора приморских низменностей реконструируется по геотермическим, геокриологическим,  
геодинамическим, геологическим, геоморфологическим и гидрогеохимическим признакам. Максимум развития локальные ледники имели в конце среднего плейстоцена и зырянское время.  
 
4. Криолитозона шельфа Восточной Сибири состоит в основном из трех ярусов. Ярус ММП имеет сплошное распространение в интервале глубин моря от 0 до 50‑60 м, прерывистое и островное  
 при глубинах от 50‑60 до 80‑100 м, отвечающих бровке шельфа. Он перекрыт и подстилается ярусами охлажденных ниже 0oС осадков и пород мощностью 5‑80 и 50‑100 м соответственно.  
Мощность яруса ММП составляет от 100 до 700 м. В зоне сплошного распространения яруса ММП существуют сквозные эндогенные сейсмогенные, часто напорно‑фильтрационные талики.  
Одни из сквозных таликов насыщены водами морского состава, другие  опресненными водами, имеющими питание на континенте.  
 
5. Географическое положение арктических шельфов, определявшее секториальные закономерности динамики тепло‑влагообмена в плейстоцене  голоцене, обусловливает современное состояние  
шельфовой КЛЗ и служит основой ее районирования. По сокращению площади современного распространения и мощности КЛЗ и яруса ММП арктические сектора располагаются в следующей  
последовательности: Северо‑Американский (шельф моря Бофорта) &#8594; Восточно‑Сибирский (шельф морей Лаптевых и Восточно‑Сибирского) &#8594; Притихоокеанский и Западно‑Сибирский  
(Чукотский и Карский шельфы) &#8594; Приатлантический (Баренцевоморский шельф). Современное состояние КЛЗ Восточно‑Сибирского сектора обусловливается глубоким промерзанием  
в перигляциальной обстановке на регрессивном этапе и протаиванием ММП только снизу в силу отрицательной температуры морской воды в течение всего трансгрессивного этапа. В  
пределах других евразийских секторов климатическое и гидрологическое влияние Северной Атлантики или Тихого океана определяло менее глубокое промерзание пород в криохрон и  
существование периодов протаивания ММП в термохрон не только снизу, но и сверху.  
 
Практическое значение. Результаты настоящего исследования могут обеспечивать управленческие решения при планировании поисков и разведки полезных ископаемых на шельфе, применяться  
при составлении прогнозных сценариев изменения климата Арктики и Земли, а также в научных исследованиях. О практическом значении настоящей работы могут свидетельствовать большие  
средства, вложенные и вкладываемые в геокриологическое изучение шельфа моря Лаптевых министерством науки и технологии Германии и нефтегазовыми корпорациями. Предложенный автором  
метод составления региональных палеотемпературных сценариев используется на кафедре геокриологии при подготовке магистерских и кандидатских работ и может найти широкое применение  
при изучении любого малоисследованного района криолитозоны. Материалы диссертации используются при чтении курсов Основы криогенеза литосферы и Криолитозона арктических  
шельфов на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ.  
 
Личный вклад автора. Диссертация выполнена на геологическом факультете МГУ. Автор принимал участие в мерзлотно‑гидрогеологических и инженерно‑геологических съемках севера  
Якутии, проводившихся кафедрой геокриологии; в обобщениях по геокриологии Северо‑Восточной Сибири (Геокриологическая карта СССР масштаба 1:2 500 000, 1996; Геокриология СССР.  
Восточная Сибирь и Дальний Восток, 1989; Основы геокриологии. Региональная и историческая геокриология, 1996; атлас Космические методы геоэкологии, 1998). С 1996 г. по  
настоящее время участвует в изучении геокриологии шельфа морей Лаптевых и Восточно‑Сибирского в составе исследовательского коллектива по грантам РФФИ  97‑05‑64206; 00‑05‑64430;  
03‑05‑64351; 06‑05‑64197а, гранту министерства науки и технологии Германии  5254003 0G0517A (в соответствии с российско‑германской научно‑исследовательской программой Система  
моря Лаптевых), а также по гранту NSF USA  OPР‑9986626. Основным содержанием исследований автора являются изучение истории развития природной среды и толщ ММП Восточно‑Сибирской  
Арктики, разработка методологии и методики исследований. Результаты исследований получены автором самостоятельно; в тех случаях, когда исследования выполнялись коллективом,  
автор являлся их идеологом и основным разработчиком. Компьютерное моделирование эволюции КЛЗ и криогенных процессов проводилось аспирантами кафедры геокриологии А.Л.Холодовым,  
В.Е.Тумским, М.В.Касымской, А.А.Елисеевой по составленным автором палеогеографическим сценариям и геологическим моделям.  
 
Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, доложены и обсуждены на международных конференциях: геокриологических ‑ в Пущино (1997‑2003,  
2005), Йеллоунайфе (Канада, 1998), Новосибирске (1998), Цюрихе (Швейцария, 2003), Тюмени (2004; 2006; 2008) и Салехарде (2007), тектонической (Санкт‑Петербург, 2001), геофизической  
(Сан‑Франциско, 2002), береговой (Геленджик, 2007), по проблемам геологии Арктики: в Целле (1998), Санкт‑Петербурге (1999; 2000; 2006), по инженерной геологии (Москва, РГГРУ,  
2007); на конференциях геокриологов России (Москва, МГУ, 2001; 2005), Ломоносовских чтениях (Москва, МГУ, 2007; 2008).  
 
Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе в периодических рецензируемых изданиях: отечественных Криосфера Земли, Вестник МГУ, серия геология  
‑ 15 работ, иностранных Permafrost and Periglacial Processes, Quaternary Science Reviews, Geo‑Marine Letters, Polarforschung ‑ 7 работ. Четыре работы являются монографиями,  
написанными в соавторстве.  
 
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Рукопись включает 288 страницы, в том числе текст с 91 рисунками и 18 таблицами  
 258 страницы, список литературы из 445 наименований.  
 
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному консультанту профессору Н.Н.Романовскому, который инициировал эту работу. Его внимание, доброжелательность,  
ценные советы, критические замечания и многолетняя всесторонняя поддержка способствовали написанию работы. Автор особенно благодарен к.г.‑м.н. В.Е.Тумскому  за обсуждение  
отдельных разделов работы и постоянную разнообразную помощь. Очень ценными были для автора советы и поддержка к.г.‑м.н. О.М.Лисицыной, А.Ю.Деревягина, к.г.‑м.н. Л.Н.Максимовой,  
к.г.‑м.н. К.А.Кондратьевой, д.г.н. В.Н.Конищева, к.г.‑м.н. А.Б.Чижова, д.г.‑м.н. И.А.Комарова, к.г.‑м.н. В.Н.Зайцева, а также материалы, предоставленные автору академиком  
В.М.Котляковым, д.ф.‑м.н. В.А.Большаковым, к.г.н. Т.С.Клювиткиной, к.г.н. Е.Е.Талденковой. Автор благодарит коллег, работавших вместе с ним по тематике грантов РФФИ: к.ф.‑м.н.  
Г.С.Типенко, А.Л.Холодова, к.г.‑м.н.А.А.Елисееву, М.А.Касымскую, А.Б.Белан; сотрудников кафедры геокриологии МГУ и Института полярных исследований им. А.Вегенера в Потсдаме  
(Германия): профессора Х.‑В.Хуббертена, докт. К.Зигерт, докт. А.А.Андреева, докт. Л.Ширрмайстера, В.Шнайдера.
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово