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 24-77-00011
НазваниеПозднечетвертичная изотопно-кислородная летопись Каспийского моря
Руководитель Ткач Алина Алексеевна, Кандидат географических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-701 - Палеогеография
Ключевые слова поздний плейстоцен, голоцен, Каспий, стабильные изотопы кислорода, колебания уровня моря, остракоды, эволюция природной среды, палеогеографические реконструкции, изменения климата
Код ГРНТИ39.19.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы – на выявление пространственно-временных климатических сигналов в изотопно-кислородной летописи Каспийского моря и установление их связи с трансгрессивно-регрессивной ритмикой Каспия и климатическими изменениями в Северном полушарии.
Главной задачей, на решение которой направлен проект, является создание и совершенствование обобщенной изотопно-кислородной кривой Каспийского моря для позднего плейстоцена и голоцена на основании измерений морских карбонатов. Несмотря на многолетний труд по всестороннему изучению Каспия, до сих пор не существует его четко разработанной, достоверно датированной событийной хронологии, принятой большинством исследователей. Актуальность и научная значимость построения обобщенной изотопно-кислородной шкалы для Каспийского моря исходят из потребности разрешить основные вопросы его палеогеографии и выявить климатический отклик в изменениях его уровня во времени в то время как изучение сложной истории развития Каспия с точки зрения анализа стабильных изотопов не получило широкого распространения до настоящего времени. Кроме того, важной задачей является создание базы данных, обобщающей результаты измерения δ18O и δ13C по различным объектам в регионе. Создание единого информационного массива поддерживает принципы открытого доступа к результатам научной деятельности, прозрачности исследовательского процесса и способствует научной коммуникации. Указанные задачи масштабны и требуют комплексного подхода. Работа по созданию обобщенной изотопно-кислородной кривой, а также сопутствующей базы данных, реализуемая руководителем проекта, осуществляется для Каспийского моря впервые.
Специальные изотопно-кислородные исследования Каспийского моря крайне разрозненны и немногочисленны. В рамках проекта проводится определение изотопно-кислородного состава раковин остракод по материалах бурения как минимум пятнадцати колонок и скважин из акватории Каспийского моря. Полученные данные объединяются с опубликованными ранее кривыми в единую, обобщенную изотопно-кислородную кривую путем суммирования записей. Такое объединение данных позволяет получить представление об общей реакции системы Каспийского моря на изменения условий природной среды, без влияния локальных факторов. При построении обобщенной кривой устанавливается общая временная шкала. Сведения об измеренном возрасте отложений обогащают палеореконструкцию, позволяя осуществить переход от шкалы глубин к шкале возраста, возрастную привязку трансгрессивно-регрессивных событий в регионе, а также оценить продолжительность климатических событий, оказавших решающее влияние на колебания уровня Каспийского моря. Раковины остракод используются для измерения содержания стабильных изотопов кислорода, для стратиграфического расчленения отложений, а также для палеоэкологической интерпретации событий, зафиксированных в верхнечетвертичных осадках Каспия. Изучение остракод помогает с интерпретацией изотопно-кислородной кривой в контексте изменения уровня Каспийского моря в позднем плейстоцене и голоцене. Увеличение разрешения построенной обобщенной кривой осуществляется с помощью увеличения частоты отбора проб, а ее детализация – путем привлечения новых данных и дополнительных кривых. После создания обобщенной изотопно-кислородной кривой интерпретируются палеогеографические события, охваченные ею. Поскольку основной целью создания обобщенной изотопно-кислородной кривой является воссоздание хода изменения уровня Каспийского моря и понимание причин, обуславливающих его трансгрессивно-регрессивную ритмику, для надежной реконструкции событий в регионе и получения представления об изменениях уровня привлекается комплекс различных палеогеографических данных, сопряженный анализ которых совместно с изотопно-кислородными показателями позволяет сформировать целостную картину изменения природной среды в Каспийском регионе.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Осуществлены сбор и систематизация опубликованных, фондовых и полученных ранее руководителем проекта материалов по палеогеографии позднего плейстоцена и голоцена Каспийского моря, эволюции природных систем и их отдельных компонентов, а также о климатических изменениях в глобальном и региональном масштабе в акватории Каспийского моря, в пределах его водосборной площади и прилегающих районов для формирования целостной картины изменения природных условий Каспия во времени.
Изучена архивная коллекция микрофауны остракод из 4 колонок, отобранных в акватории Среднего Каспия. Для каждой колонки были получены результаты измерения δ18O по биогенному карбонату. По совокупности результатов реконструируются три фазы развития Каспийского моря с конца позднего плейстоцена по настоящее время. Первая фаза, соответствующая нижним вскрытым горизонтам, сопоставляется с трансгрессивной эпохой (вероятно, её окончанием). Обычно ее отложения представлены серовато-коричневыми алевритисто-глинистыми илами с характерной глубоководной и холодолюбивой микрофауной. Следующая за ней фаза – понижение уровня моря, сопоставляющееся с регрессивной стадией, осадки которой залегают с размывом на нижележащих, характеризуются утяжелением изотопного состава и ростом солености. И последняя фаза – трансгрессия, внутри которой прослеживается как минимум один этап более высокого положения уровня моря, чем в настоящее время. Соответствующие ей отложения имеют более тонкий гранулометрический состав, как правило, серый цвет и содержат характерную современную каспийскую фауну.
Уточнено изотопное смещение для наиболее распространенных в Каспии видов остракод, отобранных из донных осадков в 33 точках по всей акватории Каспийского моря. Проведенная работа доказывает, что метаболические процессы остракод провоцируют смещения в ожидаемом фракционировании изотопов кислорода между CaCO3 и водой. Возникаемое при этом изотопное смещение необходимо учитывать при палеогеографических исследованиях для корректной интерпретации палеоклиматических изменений в Каспийском регионе на основании изотопно-кислородной летописи. Влияние на фракционирование изотопов кислорода приводит к отрицательным отклонениям относительно ожидаемого равновесного формирования кальцита на величину −0,11‰ (±0,7) для Euxinocythere virgata и –0,25‰ (±1,14) для Tyrrhenocythere amnicola donetziensis. Установленная величина положительного витального изотопного смещения составляет +2,94‰ (±0,16) для Candona schweyeri, +1,55‰ (±1,12) для Paracyprideis sp., +1,77‰ (±0,22) для Bakunella dorsoarcuata и +2,45‰ (±0,95) для Camptocypria sp. Кроме того, текущие исследования по изучению нескольких видов рода Camptocypria позволяют нам предположить, что эти смещения все же видоспецифичны, а не как предполагалось ранее – родоспецифичны.
Также проведено исследование, посвященное сравнению изотопно-кислородной летописи по валовым и биогенным карбонатам колонки GS19 в Среднем Каспии, которое выявило заметный контраст между двумя изотопными записями. Полученные результаты позволяют предположить, что на запись δ18O, полученную по валовым карбонатам, существенно повлиял приток терригенного материала с водосборной площади, который может искажать палеоклиматические выводы. Напротив, изотопно-кислородный состав раковин остракод демонстрирует существенную зависимость от климатических изменений, о чем свидетельствует сопряженный анализ микрофаунистических, геохимических, литологических и седиментологических данных, а также информации об истории развития растительности в Каспийском регионе. Мы также предполагаем, что изменения изотопного состава кислорода более выражены в периоды низкого уровня Каспийского моря, чем в периоды трансгрессии. Проведенная работа доказывает, что для создания обобщенной изотопно-кислородной кривой Каспийского моря нельзя совмещать индивидуальные записи δ18O, полученные по карбонатам разного генетического типа.
Для построения первоначальной версии обобщенной кривой δ18O использованы лишь данные, полученные по биогенным карбонатам в рамках реализации первого этапа работы по проекту по пяти колонкам из Среднего Каспия. Реализован поиск стратиграфических маркеров для того, чтобы они стали связующими точками при корреляции изотопно-кислородных кривых. Удалось проследить общие для изученных колонок закономерности, а именно три фазы развития Каспийского бассейна: трансгрессивную, соотнесенную с окончанием позднеледниковья по радиоуглеродным данным одной из изученных колонок; регрессивную, соответствующую времени мангышлакской регрессии в начале голоцена; и трансгрессивную новокаспийскую.
Проведено обобщение имеющихся данных по изотопно-кислородному составу карбонатов Каспийского моря, что позволило начать формирование базы данных, содержащей сведения о доступных данных по δ18О морских карбонатов в Каспийском регионе. В нее вошли опубликованные ранее данные по трем колонкам глубоководного бурения, а также результаты измерений δ18О, полученные в результате выполнения первого этапа проекта по биогенным карбонатам из пяти колонок в Среднем Каспии.
Собраны материалы об опубликованных кривых δ18О для региональной и глобальной корреляции с каспийскими данными. В перечень таких объектов для сравнения вошли кривые, полученные по материалам бурения в западной части Средиземного моря (4 записи δ18О) и в северо-восточной Атлантике (2 записи δ18О), Гренландский ледниковый керн, а также изотопно-кислородные записи пещер (4 записи δ18О) и озер (7 записей δ18О), расположенных в относительной географической близости к Каспийскому морю.
Результаты работы были представлены в виде пленарных и устных докладов на 4 научных конференциях и опубликованы в 2 рецензируемых и высокорейтинговых журналах.
Публикации
1.
Ткач А.А., Ткач Н.Т., Зенина М.А., Янина Т.А.
Витальные изотопные смещения кислорода остракод Каспийского региона
Вестник Московского университета. Серия 5: География, том 79, № 6, с. 41-54 (год публикации - 2024)
10.55959/MSU0579-9414.5.79.6.4
2.
Ткач А.А., Ткач Н.Т.
The Evidence of Climate Change on the Post-LGM – Holocene Evolution of the Central Caspian Sea in a δ18O Record from Bulk Carbonates and Ostracods
Pure and Applied Geophysics, Springer Nature (год публикации - 2025)
10.1007/s00024-025-03670-w