Состав стабильных изотопов общего органического углерода в отложениях донных озера Байкал как индикатор для палеоклиматологии

• Автор: Прокопенко, Александр А.
• Шифр специальности: 04.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 172 с.

STABLE ISOTOPIC COMPOSITION OF TOTAL ORGANIC CARBON IN BOTTOM SEDIMENTS OF LAKE BAIKAL AS A PROXY FOR

Bachelor of Science in Geology Novosibirsk State University, 1991

Master of Science in Geochemistry and Petrology Novosibirsk State University, 1993

Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in the Department of Geological Sciences, University of South Carolina 1997

PALEOCLIMATOLOGY

Alexander A. Prokopenko

Dean of the Graduate School

БЛАГОДАРНОСТИ

Я хотел бы выразить самую глубокую благодарность моему научному руководителю профессору Д.Ф. Вильямсу за направление, непрерывную поддержку и возможность проводить исследования, которыми он обеспечил меня в течение моей работы в Университете Штата Южная Каролина в США, за его увлеченность изучением озера Байкал и за вдохновение, которое привело к жизни Проект Байкал-Бурение и представленную работу как его крошечную часть. Я благодарен профессору М.И. Кузьмину за его страстное лидерство техническими операциями Проекта Байкал -Бурение и руководство Российской научной партией в Проекте. Я хотел бы поблагодарить профессора P.C. Таннела за его комментарии относительно улучшения моей диссертации и за его желание всегда помочь советом и литературными источниками. Я также хотел бы поблагодарить Эрика Таппу и Дэйва Винтера за их готовность помочь с аналитической работой и обработкой данных. Я хотел бы благодарить профессора Ховарда Спиро за его гостеприимство и помощь с обработкой образцов воды в Университете Калифорнии UC Davis, а также за его ценные предложения по интерпретации данных. Лучшие пожелания Биллу Джонсону (Baruch Морская Лаборатория, USC), который помог с выбором процедур опробования и позже организовал аналитическую работу с образцами воды байкальского рейса весны 1994 г. Я очень благодарен Е. Б. Карабанову, чей опыт, знание и увлеченность наукой положительно на меня повлияли и во многом сформировали мои представления о климатической, геологической и седиментологической системах озера Байкал. Я хотел бы благодарить членов моего дипломного комитета профессоров К. Кендатла, Дж.В. Шервэя и Г. Карбоне за их искренний интерес к озеру Байкал и за хорошие отношения, которые мы установили в течение моей учебы в USC.
Моя глубокая благодарность моему научному руководителю первых студенческих работ В.М. Гавшину (Объединенный Институт Геологии, Геофизики и Минералогии, Новосибирск, Россия), за его непрерывный интерес к моей работе и полезные советы; Ю.С. Куснеру и Г.И. Поповской (Институт Геохимии, Иркутск, Россия) за гостеприимство и плодотворные обсуждения по гидродинамике, лимитации и биологической продукции в озере Байкал; А. Горину (Институт Теплофизики, Новосибирск, Россия) за полезные обсуждения по гидродинамике и стратификации; профессор Л.Р. Гарднеру за полезные обсуждения по химии естественных вод. Я хотел бы благодарить А. Гапона и П.В. Коваля за обеспечение обширных наборов образцов притоков озера Байкал и почв водосбора для стабильных изотопных исследований.
Моя благодарность также М.А. Грачеву, Н.Е. Гуссльниковой из Лимнологического Института и команде исследовательского судна Верещагин за организацию весеннего рейса на озере Байкал 1994 г., а также студентам BURG (Байкальская Группа Студенческих Исследований, Университет Штата Южная Каролина в США) за их работу в течение того рейса.
Я хотел бы специально поблагодарить людей, кто обеспечили неоценимую помощь в организации экспедиций на озере Байкал и решении многих проблем: О.М. Хлыстову (Лимнологический Институт, Иркутск, Россия) и Т.В. Бунаевой, А Н. Гвоздкову (Институт Геохимии, Иркутск, Россия). Я также хотел бы благодарить моих друзей И.В. Груздева, В.Е. Запесоцкого, A.B. Воронцова (Москва) за помощь с подготовкой международных путешествий и с отгрузкой образцов в течение многих лет, а также O.A. Матузова и М.А. Казаринова за перевозки на внутренних рейсах (Новосибирск - Москва), А.И. Андриевского (Новосибирск) за помощь с таможенным оформлением, М.Б. Санину, П. Пастухова. В. Студенкова, А. Сковитина, Е. Летникову и еще раз О.М. Хлыстова (Иркутск) за помощь всех видов, которую они обеспечивали по моей просьбе для целей Проекта Байкал-Бурение и работы, представленной в моей
диссертации. Я также с удовольствием отмечаю влияние моих родителей, их понимание моих целей и их веру в мой успех, которые стимулировали мою работу.
Это исследование было поддержано Национальной Фондом Науки США, грантами EAR 1-9119537 и EAR-93-1720401 на имя доктора Д.Ф. Вильямса, Объединенным Институтом Геологии, Геофизики и Минералогии Сибирского Отделения Российской Академии Наук, Факультетом Геологических Наук Университета Штата Южная Каролина, США, обеспечившим меня стипендией за осенние семестры, и Благотворительным Фондом Сэмюэля Фримэна, финансировавшим рейс весной 1994 г. на озере Байкал.
чем максимально возможное испарение. Причина этого различия в том, что холодный воздух с озера в весеннее - летний период создает дополнительный расход для радиационного баланса (Буфал и другие, 1977).
Чтобы охарактеризовать отношение теплового режима территории к широте, Александрова и другие (1977) предложили оценку поступления тепла, используя следующее уравнение:
K=[(E + /E-)/]L* 100 ГдеЕ+/Е- - отношение суммы средних ежемесячных температур к сумме отрицательных средних ежемесячных температур, и L - широта. Одна из наиболее заметных особенностей на карте на рис. 1.2.1 - относительно слабая корреляция между количеством поступление тепла и широтой. Например, в горах юго-запада поступление тепла такое же, как и в горах северной части региона. Закрытые линии контуров в Забайкалье соответствуют изолированным бассейнам и имеют приход тепла значительно ниже по сравнению с теми же широтами в Предбайкалье. Долины и равнины в Южном Забайкалье не получают большее количество тепла, чем равнины Предбайкалья на Западе. Однако, очень интересно обратить вниманиена то, что на несмотря на тепловое влияния вод озера, имеются широтные различия в приходе тепла между бассейнами Байкала. Таким образом можно отметить, что тепловые характеристики Восточной Сибири и Внутренней Азии зависят не только от инсоляции, но также от высот и морфологии.
Атмосферная циркуляция
Наиболее важные факторы, контролирующие атмосферную циркуляцию в Восточной Сибири - отдаленное местоположение от океанов и сложный рельеф. В северном полушарии главный атмосферный перенос - с запада на восток, и таким образом наиболее заметные климатические различия - между восточными частями континентов и западными частями океанов. В пределах Восточной Сибири степень континентальности также увеличивается в восточном направлении. Сезонное нагревание и охлаждение воздушных масс в обширных областям Центральной Азии и Восточной Сибири нарушает западный атмосферный перенос и приводит к значительным сезонным различиям, которые также усилены восточным местоположением этих областей (Лут и другие, 1977).
Атмосферная циркуляция в Восточной Сибири может быть кратко описана следующим образом. В течение летнего периода области низкого давления по Сибири не препятствуют распространению западных циклонов на Восток, и потому зональный западный атмосферный перенос доминирует. Осенью (переходный сезон) зональный перенос прерывается все более активно вторжениями холодного полярного воздуха, при этом из-за быстрой потери тепла Восточной Сибирью развивается сибирский антициклон. Когда он стабилизируется, западный перенос заканчивается. Однако, Западная Сибирь не формирует антициклон подобно Восточной, и зона низкого давления существует в ее северной части. В течение холодного сезона с октября по апрель, сибирский антициклон доминирует над Внутренней Азией и Восточной Сибирью. В мае происходит переход к летнему типу циркуляции с западным атмосферным переносом.
При обсуждении возможного влияния атмосферного переноса с Тихого океана в Восточную Сибирь, Лут и другие (1977) представили данные за 10-летний период в течение трех летних месяцев (июнь - август, когда муссоны из Тихого океана вторгаются на континент). На протяжении 920 дней наблюдения Тихоокеанские воздушные массы воздействовали на погоду в Хабаровске 26 % времени и только 1 %
(9 дней в 10 летних периодах) воздушные массы с Охотского моря были зарегистрированы в Прибайкалье. Кроме того, только два раза из девяти с этими вторжениями была связана дождливая погода. Таким образом авторы заключили, что