Изменение окружающей среды и климата под действием тектонических, космических и других процессов и фиксация этих изменений в различных геологических записях

Объекты исследований Расположение станций, на которых были отобраны грунтовые трубки. Данные разных экспедиций. Черные кружки – станции выполненные во время рейса Института геохимии СО РАН в 2001 г. Дельта р.Лены Глубоководные скважины пробуренные на Байкале оз. Байкал

Проект Байкальского глубоководного бурения The deepest borehole sediments of 630 m were dated as 8 Ma. Studies sedimentary cores provide the possibility to estimate climatic changes in the Late Cenozoic

Three climatic periods are found in the history of the Earth I - without glacials (Archean, Ga); II - with episodic glacials (Neoarchean, Paleo- and Mesoproterozoic, Ga); III - frequent glacials (Neoproterozoic and Phanerozoic, Ga).

Корреляция в пределах фанерозоя эпох оледенения с разнотипной магматической активностью, вариациями изотопного состава морской воды, колебаниями уровня моря, изменением площади складчатых (орогенных) зон. Холодные ледниковые эпохи коррелируются с широким развитием магматизма на конвергентных границах литосферных плит. Теплые межледниковые эпохи – с проявлением внутриплитового магматизма. Большое значение в смене теплых и холодных эпох циклы парниковых газов.

Последняя теплая межледниковая эпоха Последняя теплая межледниковая эпоха началась около 250 млн. лет тому назад. Она началась с изменения траппов, когда за 1 0,5 млн. лет излилось около 1,2х10 6 км 3 базальтовой магмы. Это была глобальная катастрофа, так как на границе Р-Т вымерло примерно половина видового состава живых организмов Земли. Теплая эпоха ассоциирована с распадом Пангеи продолжалась около 200 млн. лет. В это время происходило массовое излияние внутриплитовых вулканитов.

Intraplate magmatism continued during this warm period and was linked with the splitting of Pangea. Large lava fields (green on the Fig.) formed during that time period.

Последняя ледниковая эпоха Изменение климата на Земле началось около 70 млн. лет тому назад (см. график δ 18 О ) 37 млн. лет тому назад наступила последняя ледниковая эпоха, образование льдов в Антарктиде. Причина. Сформировалось Циркуматлантическое течение, возникшие в результате отделения от Антарктиды Индии (80 млн. лет), Австралии (53 млн. лет), образование Южно-Антильской котловины (38 млн. лет) между Антарктидой и Южной Америкой млн. лет тому назад – увеличение льда в Антарктиде, первые льды Арктики. Причины: изменение расположения континентов, горные поднятия Южной Азии, образование Центрально-Американского перешейка, вулканическая активность Циркуматлантической островной дуги.

Столкновение Евразиатско-Индийской плит Рост Гималаев и Тибетское плато 5-4 млн. лет третий этап похолодания: начинаются периоды ледниковья и межледниковья согласно циклам Миланковича. Причина: Гималаи – Тибет крупнейшие топографические единицы Земли. Тибетское плато (h– 5 км; S – 4,7 млн. км 2 ) определило глобальную атмосферную циркуляцию. Формирование муссонов, арктических антициклонов. Похолодание связано с процессом химической эрозии: химическое выветривание образующихся при разрушении гор обломков силикатных пород при взаимодействии с атмосферным СО 2 Ca 2 [Si 2 O 6 ] + 2CO 2 2CaCO 3 + 2SiO 2 С Гималаев и Тибета, которые составляют только 4,2 % суши, выносится в океан 25 % растворенных солей. Подтверждение этому рост отношения 87 Sr/ 86 Sr.

Изменение окружающей среды и климата в Байкальском регионе Отдавая должное Тибетско-Гималайскому региону как одному из важнейших регуляторов климата на Земле, заметим, что в позднем кайнозое в Центральной Азии возник ряд молодых горных систем, играющих важную роль в формировании изменений климата и окружающей среды в Центральной Азии. Понять причины регионального изменения климата и окружающей среды помогает изучение байкальских и хубсугульских осадочных разрезов, а также анализ морфологии и типа базальтовых излияний Байкальского региона. Линиями показаны границы микроплит, возникшие при Евразийской-Индийской коллизии

Изменение окружающей среды и климата в Байкальском регионе Видны те же эпизоды похолодания. Верх разреза появляются плотные ледниковые глины, что говорит о формировании горных ледников. Два эпизода похолодания фиксируемых в разрезе скв. BDP-96 Разрез скв. BDP-98

Changes of landscapes and species of mammals in Trans Baikal area at 2.5 Ma The environment of the region at Ma is characterized by the predominance of forest biocenoses and warm, sufficiently humid climate at the beginning of the Pliocene. In the Late Pliocene ( Ma) the Trans Baikal area demonstrates significant reorganizationin biocenoses. A new stage in the evolution of the mammal fauna, resulting from climatic changes has been identified. The true horses (Equus), which replaced hyparions. Gophers and jerboas appeared. It indicates that different steppes became the predominant landscapes. The semi-desert sites were the case as well. Forests in river valleys on mountain slopes (Erbajeva)

Изменение окружающей среды и климата в Байкальском регионе Схема корреляции стадий формирования Байкальской рифтовой области, вулканической активности в пределах Южно-Байкальской вулканической области, орогенических движений. Начало роста гор 4-5 млн. лет тому назад. Современный отклик они приняли 3 млн. лет тому назад. Изменения процентного содержания пыльцы и спор в осадках скважины BDP-96. Стрелки соответствуют возрастным границам, вблизи которых в составе растительности региона происходили глубокие (близкие к катастрофическим) изменения под воздействием вариаций глобального климата. Четко видно изменение окружающей среды на рубеже 2,8 млн. лет.

Изменение окружающей среды и климата в Байкальском регионе Изменение величины отношений Na 2 O/Al 2 O 3 в скважине BDP-96. Вариации изотопного состава Sr в байкальских осадках скважины BDP-96. Геохимические показатели изменения состава пород Байкальского водосборного бассейна

Арктические исследования в дельте р. Лены На рисунке показаны станции отбора кернов донных отложений на авандельте реки Лены- шельф моря Лаптевых (красные точки) и вибро кернов и разрезов в дельте, а так же место опробования разреза торфяников (остров Самойлов-звездочка) Изучение МВ в полученных разрезах моря Лаптевых показывает 17 событий связанных с экстремальными паводками на реке за последние 2000 лет. Накопление речного песка отмечается высокими МВ. Магнитная восприимчивость (МВ) и скорость осадконакопления в отложениях почвенно-торфянистой последовательности (о-ва Самойлов). В течении 5000 лет выделяются два периода с высокой МВ: 3-2 тыс. лет и 0,8-0 тыс. лет. Это периоды с большим количеством экстремально высоких уровней паводков, времени большого увлажнения.

Арктические исследования в дельте р. Лены Изменения трендов увлажненности и среднегодовой температуры воздуха в дельте р. Лена за последние 6000 лет, рассчитанные на основе изменений содержания пыльцы различных таксонов в отложениях почвенно- торфянистой последовательности с острова Самойлов. Наиболее яркие палеогеографические события, нашедшие выражение в пыльцевой записи, соответствуют 1) похолоданию и повышению относительной влажности в переходный период от суббореального периода к субатлантическому периоду голоцена ( тыс. л.н.), 2) кратковременному похолоданию Малого ледникового периода и 3) потеплению последних лет.

Заключение ИГХ 1.Глобальные ледниковые и межледниковые эпохи связаны с крупнейшими геологическими процессами: проявление плюмового магматизма; усиление процессов субдукции и коллизии; ростом и разрушением горных сооружений; перемещение континентов и т.д. 2.Изменения климата и окружающей среды внутри эпох (ледниковые и межледниковые периоды) связаны с изменением параметров на Земной орбите. Появление покровных и горных ледников в ледниковые периоды в значительной степени связаны с геологическими процессами, главным образом ростом гор. 3.Изменение окружающей среды и климата внутри периодов, связаны с изменениями режима океанических течений, взаимодействие покровных ледников с океаном, вариациями солнечной инсоляции и т.д. Выявление причин таких изменений, их цикличность - важнейшая задача современной науки о климате и окружающей среде.