Система река-море и ее роль в геохимии океана




НазваниеСистема река-море и ее роль в геохимии океана
страница1/5
Дата11.12.2012
Размер0.57 Mb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4   5
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П. ШИРШОВА


На правах рукописи


ГОРДЕЕВ Вячеслав Владимирович


СИСТЕМА РЕКА-МОРЕ И ЕЕ РОЛЬ В ГЕОХИМИИ ОКЕАНА


25.00.28 - Океанология


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук


Москва 2009


Работа выполнена в Институте океанологии им. П.П.Ширшова

Российской Академии наук


Официальные оппоненты:


Доктор геолого-минералогических наук,

заведующий лабораторией литогенеза?

профессор О.В. Япаскурт

(Геологический Институт

РАН)


Доктор геолого-минералогических наук,

главный научный сотрудник А.Е. Рыбалко

(НПП СЕВМОРГЕО)


Доктор химических наук,

заведующий лабораторией А.В. Дубинин

геохимии океана (Институт океанологии РАН)


Ведущая организация – Московский государственный

университет, географический

факультет


Защита состоится «……» 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д002.239.03 при Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу: 117997 Москва, Нахимовский проспект, 36

Факс: (095) 124-59-83

E-mail: tkhusid@mail.ru


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН


Автореферат разослан «……» 2009 года


Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук Т.А. Хусид


ВВЕДЕНИЕ


Актуальность темы и цель работы.

Для решения одной из фундаментальных проблем морской геологии – построения общей теории океанского осадкообразования – необходимы детальные знания об основных источниках осадочного материала, поступающего в Мировой океан. Еще в монографии академика А.П. Лисицына «Осадкообразование в океанах» (1974) было показано, что более 3/4 всего осадочного материала поступает в океан с речным стоком.

Система «река-море» представляет собой в глобальном плане пограничную зону между континентом и океаном, которая контролирует континентальные природные и антропогенные потоки вещества и судьбу химических элементов и биопродукции в прилегающей части океана. Система река-море включает в себя область смешения речных и морских вод и небольшую прилегающую часть континента (условно до границы максимального проникновения соленых вод и приливов вверх по реке).

В данной работе использована концепция конечных членов, в которой области смешения речных и морских вод рассматриваются как осадители (фильтры), области транзита или источники материала. Система река-море включает в себя два конечных члена – речной и морской, а также собственно зону смешения речных и соленых вод, расположенную между ними.

Прибрежная зона океана играла и играет важнейшую роль в истории человечества.

По оценкам LOICZ (Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone), она занимает 18% поверхности Земли (около 8% площади океана), <0,5% объема океана, но при этом продуцирует около четверти глобальной первичной продукции, вылавливается около 90% мировой добычи рыбопродуктов. Здесь проживает около 60% населения Земли и сосредоточено 2/3 городов Мира с населением более 1,6 млн. жителей.

Как транспортные артерии и области добычи рыбопродуктов эти зоны издавна изучались в первую очередь с позиций гидрологии, морфологии и гидродинамики.

Изучению речного стока большое внимание уделялось в бывшем Советском Союзе. Была создана крупнейшая в Мире система гидрометеослужбы, отчасти занимавшаяся вопросами гидрохимии и геохимии. Особенно большой вклад был внесен в изучение объемов стока речной воды и взвеси в океан. Были опубликованы фундаментальные монографии: Лопатин Г.В.(1952), Самойлов Н.В. (1952), Шамов Г.И.(1954), Максимович Г.А.(1955), Симонов А.И. (1969), Алекин О.А. (1970), Будыко М.И., Соколов А.А. (1974), Львович М.И (1974) и другие. Глубокий теоретический анализ роли речного стока в питании океанов осадочным материалом был дан академиком Страховым Н.М. в его фундаментальной 3-х томной монографии «Основы теории литогенеза» (1961-1963).

С геохимических позиций зоны смешения река-море начали исследоваться сравнительно недавно. Первым важным обобщением была монография английских ученых Д. Бартона и П. Лиса «Эстуарная химия» (1976). В 1983г. опубликована первая в Советском Союзе на данную тему монография автора, в которой было представлено обобщение данных по геохимии системы река-море по состоянию на 1982 г. В 1991 г. появилась работа В.Д. Коржа, в которой автор на эмпирической основе попытался создать геохимическую систему гидросферы Земли, включающую речной сток. Однако переходная система река-море детально в работе не рассматривалась. Значительный вклад в изучение геохимии стока рек Дальнего Востока внесли В.В. Аникеев, Е.Н. Шумилин, В.А. Чудаева, В.М. Шулькин, О.В.Дударев. В.Е.Артемьев (1993) посвятил свою монографию геохимии органического вещества в системе река-море. В 1994 г. А.П.Лисицын опубликовал модель маргинального фильтра, в которой синтезировал все оcновные процессы и их результаты в переходной зоне река-море. В 2006 г. была опубликована работа В.С. Савенко «Химический состав взвешенных наносов рек», обобщившая все доступные на сегодня материалы по геохимии твердого речного стока. В том же году вышла из печати монография А.В.Дубинина, в которой дан обзор исследований по геохимии редкоземельных элементов в речном стоке и океане.

В настоящее время сложилась настоятельная необходимость обобщить накопленные материалы.

Таким образом, основная цель работы - дать современное представление об основных процессах качественной и количественной трансформации речного осадочного материала в системе река-море преимущественно с геохимических позиций и оценить ее роль в океанской геохимии и осадкообразовании.


Основные задачи:

  • дать геохимическую характеристику речного конечного члена (речной воды и взвеси), включая химический состав, минералогию и гранулометрию взвеси, оценки объемов выноса растворенных и взвешенных веществ в океан и их соотношение;

  • дать геохимическую характеристику морского конечного члена (морской воды и взвеси), включая химический состав океанской воды и взвеси и соотношения между ними;

  • дать характеристику наиболее важных биогеохимических и седиментационных процессов, приводящих к качественной и количественной трансформации речного осадочного материала в переходной зоне река-море;

  • установить наиболее распространенные типы поведения растворенных и взвешенных элементов и компонентов в зоне смешения речных и морских вод;

  • оценить потери большой группы химических элементов на геохимическом барьере река-море, установить их взаимосвязи с концентрациями элементов в реках и океане и типами распределения в толще океанских вод, а также определить чистый сток в океан (с учетом потерь);

  • установить взаимосвязи потерь материала в эстуариях и его накопления в пелагических донных осадках океана;

  • дать новые оценки времени пребывания химических элементов в океане.


Научная новизна

1. На огромном собственном фактическом материале и доступных литературных данных показано, что переходная между континентом и океаном зона река-море является в глобальном масштабе эффективной ловушкой речного осадочного материала как природного, так и антропогенного происхождения. Именно в этой зоне происходит переход от геохимии континентальной, пресноводной к геохимии морской и океанской.

2. Впервые показано, что установленные автором средние содержания более 50-ти химических элементов в речной взвеси - кларки элементов во взвеси - весьма близки к их средним содержаниям в осадочных породах верхней континентальной коры (глинах и сланцах), что прямо указывает на генезис речных взвесей.

3. В речном стоке в глобальном масштабе для подавляющего числа химических элементов взвешенная форма резко преобладает над растворенной, тогда как в океанских водах в резком контрасте с речным стоком явно превалирует их растворенная форма. Это означает, что в океане по сравнению с речным стоком радикально возрастает геохимическая подвижность всех химических элементов.

4. Впервые получены количественные оценки средних потерь более чем 30-ти химических элементов в растворенном и взвешенном состоянии на геохимическом барьере река-море. Показано, что величины отношений концентраций растворенных элементов в реках и океане, потери этих элементов в зоне река-море, а также разбиение элементов по типам их распределения в океанской толще находятся в генетической взаимосвязи. Иначе говоря, все совокупность химических элементов в их взаимодействии представляет собой геохимическую систему элементов в гидросфере.


Практическая значимость и рекомендации к применению

Работа имеет не только научную значимость, но и большое практическое значение. Установлен, по сути, глобальный естественный (природный) фон для речного стока. Кларки химических элементов во взвеси рек и океанов, включая тяжелые металлы, могут использоваться в мониторинговых работах на реках, морях и океанах. Биогеохимические и седиментационные процессы в эстуарных областях, рассмотренные в работе, в равной мере воздействуют как на природные, так и на загрязняющие природу вещества.

Знания об основных процессах и особенностях поведения тех или иных химических элементов в зонах эстуариев рек можно применять в работах по экологии речных бассейнов и прибрежной зоны морей и океанов. При этом может оказаться весьма полезным опыт проведения экспедиционных работ и подходы к оценке получаемых данных, разработанные и использованные автором за 40-летний период.

Некоторые опубликованные материалы автора вошли в отечественные геохимические справочники.


Защищаемые положения

Главное защищаемое положение: переходная между континентом и океаном зона река-море является эффективной ловушкой речного осадочного материала глобального масштаба.

Конкретизация его заключается в следующем:

1. Главным источником происхождения речных взвесей являются осадочные породы верхней континентальной коры, на что однозначно указывает почти полная идентичность химического состава речных взвесей и среднего состава древних осадочных пород (глин и сланцев), что свидетельствует об унаследовании главных особенностей терригенного осадочного процесса во времени.

2. Все химические элементы, независимо от распределения их в гранулометрическом спектре речных взвесей, выносятся в море преимущественно в составе тонкозернистого материала.

3. В глобальном масштабе в речном стоке взвешенные формы подавляющего числа химических элементов резко преобладают над их растворенными формами: речной сток – «царство» взвешенных форм элементов.

4. В океане растворенные формы элементов резко превалируют над взвешенными формами: океанские воды – «царство» растворенных форм элементов.

5. Утверждается, что концентрации растворенных элементов в реках и океанах и их соотношения, потери элементов в геохимической барьерной зоне река-море и типы элементов по их распределению в толще океанских вод находятся в генетической взаимосвязи. Иными словами, вся совокупность химических элементов в их взаимодействии реально представляет собой геохимическую систему элементов в гидросфере.

6. Утверждается, что для более корректных оценок времени пребывания элементов в океане необходимо учитывать потери растворенных и взвешенных элементов в зоне река-море. Показано, что такой учет приводит к более низким оценкам времени пребывания элементов в океане, чем существовавшие ранее.


Личный вклад автора

Автор лично участвовал в экспедициях в устьевые участки многих рек морских бассейнов бывшего СССР и крупнейшей реки Мира Амазонки, а также в 18-ти крупных морских экспедициях. Подавляющее число химических анализов выполнено автором по разработанным им методикам методами пламенной и беспламенной атомной абсорбции, эмиссионного спектрального анализа, рентгено-флуоресцентной спектроскопии. Результаты обрабатывались, интерпретировались и публиковались самостоятельно или в соавторстве с российскими и иностранными коллегами.

Основные идеи, которые привели к формулировке защищаемых положений, разработаны автором диссертации под влиянием основополагающих принципов научной школы академика А.П. Лисицына.


Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 107 работ, в том числе 48 статей в рецензируемых российских и международных журналах и двух монографиях из списка ВАК, рекомендованных для докторских диссертаций (Доклады РАН, Океанология, Геохимия, Литология и полезные ископаемые, Водные ресурсы, книги издательства «Наука», Marine Chemistry, American Journal of Science, Applied Geochemistry, Colloids and Surfaces, Water Resources Research, Global Biogeochemical Cуcles и др.).

Материалы диссертации докладывались на многочисленных российских и международных конференциях: на большинстве из 17-ти Международных школ морской геологии и 8-ми Международных совещаний по взаимодействию суши и океана в Российской Арктике (ЛОИРА), на Всероссийских Литологических Совещаниях в Москве (2003 г.) и Екатеринбурге (2008 г.), на Международной конференции по геохимии биосферы в 2006 г. (МГУ, Москва), на Международной конференции по проблемам экологии в 2008 г. (г. Минск, Белоруссия), на 2-ом, 3-ем и 6-ом Симпозиумах по модельным эстуариям в 1991 г. (г. Саваннах, Джорджия, США), в 1993 г. (г. Светлогорск, РФ), в 2001 г. (г. Испра, Италия), на 3-ей и 6-ой Международных конференциях по проекту «Крупнейшие реки Мира и вынос органического углерода» в 1984 г. (г. Каракас, Венесуэла) и в 1988 г. (пос. Листвянка на Байкале, СССР), на конференциях по проекту SPASIBA (Scientific Programm on Arctic and Siberian Aquatorium) в 1989-1995 гг. в г. Париже (Франция) и г. Москве (РФ), на Международной конференции по геохимии кремнезема в 2001 г. (г. Нячанг, Вьетнам), на конференциях по проекту «Потоки осадочного материала в регионах холодного климата Европы» в 2004 г. (г. Саударкрокур, Исландия) и в 2005 г. (г. Дюрхэм, Великобритания), на 40-ом Международном коллоквиуме по динамике океана и Симпозиуме Россия-НАТО по климатическим изменениям в Арктике в 2008 г. (г. Льеж, Бельгия) и других конференциях.

Материалы диссертации и диссертация в целом докладывались на коллоквиуме Лаборатории физико-геологических исследований, Ученом Совете геологического направления ИО РАН и на Ученом Совете ИО РАН.


Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, содержащего основные выводы. Общий объем работы - 240 страниц, в том числе 47 таблиц и 98 рисунков. Список литературы включает около 500 наименований, из них более 300 на английском языке.

Работа выполнена в Лаборатории физико-геологических исследований Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.


Благодарности

Автор выражает глубокую признательность всем, кто содействовал выполнению данной работы и участвовал в обсуждении ее содержания. Прежде всего, автор искренне признателен своему учителю и главе научной школы по геологии океана академику А.П. Лисицыну, без поддержки и участия которого данная работа не могла бы появиться. Плодотворной работе во многом содействовал коллектив возглавляемой им Лаборатории физико-геологических исследований ИО РАН.

Большую помощь оказали советы и обсуждения с учеными других лабораторий ИО РАН, его отделений и других научных организаций нашей страны и зарубежных стран.

Всем коллегам автор выражает искреннюю признательность за поддержку и помощь.


  1   2   3   4   5

Похожие:

Система река-море и ее роль в геохимии океана iconФинляндия. Наиболее посещаемые города, природные и культурные объекты страны, столица, этнический состав, язык, религия
Границы: по Уралу; Казахстан – граница река эмба, на востоке – по Каспийскому морю, Юольшой Кавказ – вос граница, южная – Черное...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconВолны Россби Мирового океана. А. Л. Бондаренко, доктор географических наук, океанолог
Описание волн Россби Мирового океана и показана их важная роль в формировании термогидродинамики океана и атмосферы, погоды и климата...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconВнеклассное занятие
На территории России расположены равнины: Восточно – Европейская, Западно -сибирская и Среднесибирское плоскогорье. Каменным поясом...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconПрограмма вступительных экзаменов в аспирантуру
Ф. У. Кларка, В. М. Гольдшмидта до Х. Барнса, П. Бартона, Б. Место геохимии среди наук о Земле и роль геохимии в разработке как фундаментальных...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconКнига океана неделю грудью своей атлетической то работяга, то в стельку пьян вздыхает и гремит Атлантический океан. Владимир Маяковский «Море Мрака»
Но загадки Атлантики — это не только и не столько загадки Атлантиды. С изучением Атлантического океана, его подводного рельефа и...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconСодержание учебной дисциплины предмет и история геохимии. Определение геохимии как науки о распространенности и
Определение геохимии как науки о распространенности и закономерностях миграции, концентрации и рассеяния химических элементов. Объекты...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconСодержание учебной дисциплины предмет и история геохимии. Определение геохимии как науки о распространенности и
Определение геохимии как науки о распространенности и закономерностях миграции, концентрации и рассеяния химических элементов. Объекты...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconСодержание учебной дисциплины предмет и история геохимии. Определение геохимии как науки о распространенности и
Определение геохимии как науки о распространенности и закономерностях миграции, концентрации и рассеяния химических элементов. Объекты...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconСодержание учебной дисциплины предмет и история геохимии. Определение геохимии как науки о распространенности и
Определение геохимии как науки о распространенности и закономерностях миграции, концентрации и рассеяния химических элементов. Объекты...
Система река-море и ее роль в геохимии океана iconТ. А. Айзатулин и проблема эволюции элементного состава океана фундаментальная проблема формирования и эволюции элементного состава океана является одной из
Фундаментальная проблема формирования и эволюции элементного состава океана является одной из наиболее трудноразрешимых. Большая...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница