CC BY
53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гольдштейн Р.И., Бровин К.Г., Каримов Х.К. и др. Металлогения артезианских бассейнов Средней Азии. - Ташкент: ФАН, 1992. - 272 с.
2. Каримов Х.К., Кушнеренко В.К., Щукин С.И. Региональная геохимия домезозойских формаций Центральных Кызылкумов. - Ташкент: ФАН, 1992. - 81 с.
3. Основы прогноза урановорудных провинций / под ред. Н.П. Лаврова. - М.: Недра, 1986. - 205 с.
4. Маракушев А.А. Метаморфическая петрология. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 256 с.
5. Маракушев А.А. Магматическое замещение и его петрогенети-ческая роль // Очерки физ-хим. петрологии. - Вып. 14. - М.: Наука, 1987. - С. 24-38.
6. Каримов Х.К. Ураноносные эпохи и важнейшие историко-эволюционные рубежи Земли // Узбекский геологический журнал. - 1988. - № 5. - С. 60-65.
7. Шаякубов Т., Далимов Т. Вулканизм Западного Тянь-Шаня. -Ташкент: ФАН, 1988. - 328 с.
8. Далимов Т., Троицкий В. Эволюционная геология. - Ташкент: ФАН, 2006. - 376 с.
9. Геология и полезные ископаемые Узбекистана / под ред. Т.Н. Далимова. - Ташкент: Университет, 1998. - 723 с.
10. Wallace Ch.A., Thorson J.P. Black Shale Source for Uranium in the Paradox Basin // Global Uranium Symposium U2009. - Keystone, CO USA, 2009. - P. 22-24.
Поступила 10.03.2010 г.
УДК 551.1/.4:551.583.13
ЦИКЛИЧНОСТЬ ТОРФООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА НА ЮГЕ ЛЕСНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В.А. Крутиков, Ю.И. Прейс, А.И. Кусков, Н.Н. Чередько
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск E-mail: [email protected]; [email protected]
Определены количественные характеристики цикличности торфообразовательного процессадетально изученных торфяных разрезов юга лесной зоны Западной Сибири. Выявлено, что на временных рядах скоростей прироста и аккумуляции торфа, а также индекса влажности ведущая гармоника относится к низкочастотному диапазону и выделяются циклы порядка 500, 1000, 1500...1800, 2400 лет, аналогичные циклам, установленным для водных режимов западно-европейских и северо-американских болот.
Ключевые слова:
Цикличность, торфяная залежь, Западная Сибирь, голоцен. Key words:
Cyclic, peat deposit, Western Siberia, Holocene.
В свете современного потепления климата актуально качественное прогнозирование водных режимов болот, определяющих скорость возобновления торфяных ресурсов и состояние окружающих природных объектов. Особенно это значимо для Западной Сибири, являющейся крупнейшим в мире торфяным бассейном. Прогнозирование состояния болот возможно на основе выявления цикличности их развития в голоцене.
Циклы различной длительности, накладываясь друг на друга, взаимодействуют, оказывая при этом резонансное либо тормозящее влияние на ход того или иного процесса, приводя к варьированию в пределах сотен лет дат наступления того или иного события даже в соседних районах. Поэтому, количественное измерение и математическое моделирование цикличности весьма затруднительно. Однако, бесспорно наличие некоторых общих черт, что позволяет выделять периодическую составляющую ландшафтно-климатических условий.
Главным в голоцене считают цикл длительностью около 1500...1800 лет [1]. Впервые периодичность такого порядка (1850 лет) установлена А.В. Шнитниковым [2] по закономерностям из-
менчивости общей увлажненности материков Северного полушария. Затем она неоднократно подтверждена в последующих исследованиях [3-10]. Этот цикл связывают с изменчивостью приливооб-разующих сил, открытой О. Петтерсеном [4] и имеющей подобную продолжительность. С так называемым «Парадом планет» разной конфигурации связывают 600- [11] и 179-летние [1, 12] циклы. Однако, вопрос о механизмах проявления этих циклических колебаний до настоящего времени остается открытым и требует дальнейших изучений.
Природная ритмика климата голоцена в Западной Сибири исследована для подзон средней тайги и лесостепи на основании его реконструкций по палинологическим данным 2-х торфяных разрезов (т.р.). Спектральным анализом палеоклиматических изменений в рядах июльских и январских температур продолжительностью в 2400 и 10000 лет выявлены гармонические составляющие с периодами продолжительностью в 3300, 1500...1800,1300...1400, 500 и 300 лет и на их основании составлены уравнения для прогноза климата [13]. Описаны 1000- и 500-летний ритмы изменения состава растительности в голоцене на юге Западной Сибири [14].
кращения торфонакопления датированы пары соседних образцов. Всего получены 23 14С-даты (аналитики: Л.А. Орлова - Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск; В.А. Скрипкин -Институт геохимии окружающей среды НАН Украины, г. Киев), которые были прокалиброваны с помощью программы CALIB3_4 [20]. На основании полученных данных выявлены особенности стратиграфии и развития этих разрезов, проведены расчеты скорости вертикального прироста торфа (Гпр) в мм/год и скорости его аккумуляции (Гж) в г/м2 в год, реконструированы водные режимы методом расчета индекса влажности (IW) в ступенях по ботаническому составу торфа [21].
Торфяные залежи разрезов Топь (500 см) и Гряда (260 см) - верховые сфагновые, а Еловка (550 см) -переходная топяная. Особенностью стратиграфии т.р. Топь и Гряда являются их двухслойное строение: нижние средне- и хорошоразложившиеся слои низинных и переходных травяных, травяно-гипно-вых, травяно-древесных торфов перекрыты слоем (2,6...3,0 м) слаборазложившихся верховых сфагновых. Для развития всех разрезов характерны частые, резкие смены растительных сообществ и водных режимов (рис. 1, IW), пульсирующий характер тор-фообразовательного процесса (рис. 1, Гпр и с неоднократными периодами прекращения аккумуляции торфа. Эти особенности являются нарушением эндогенного развития болот в условиях континентального климата. Следовательно, исследованные болота обладают чутким откликом на климатические изменения, что, с одной стороны, является оптимальным для выявления ритмики торфо-образовательного процесса и прогноза его состояния на ближайшие столетия, а, с другой стороны, возникает вопрос о правомерности использования объектов со столь сильными нарушениями эндогенного развития для подобных целей.
В поисках скрытых периодичностей торфооб-разовательного процесса нами были обработаны временные ряды послойных интегрированных характеристик водного палеорежима болот: Упр, Уак торфа и IW. Продолжительность временных рядов для указанных т.р. составляет: Еловка - 8060, Гряда - 4250, Топь - 7420 лет. Детальность исследования торфяных залежей позволила получить данные по IW и Гпр торфа с достаточно высоким разрешением. На т.р. Еловка для 86 % слоев оно составляет 5...30 лет, для верховых слаборазложившихся торфов т.р. Топь и всей залежи т.р. Гряда - преимущественно 20...90 лет, нижнего слоя более разложившихся торфов т.р. Топь - 60...240 лет, а для слоев с прекращениями торфонакопления - 180...425 лет.
В данной работе для получения количественных характеристик цикличности торфообразова-тельного процесса использован подход, основанный на методе наименьших квадратов. Временной ряд f(t) представляется в виде:
f (t) = Tr (t) + X gk (t) + err,
k=1
где p - количество учтенных гармоник, gk(t) - k-я гармоника, err - остаточная составляющая, Tr(t) -тренд, описанный полиномом третьей степени. В случае, если первая гармоника имеет продолжительность более половины длины временного ряда, то тренд представляет собой сумму полиномиальной составляющей и первой гармоники. Гармоники выбираются поэтапно по принципу максимальности ее амплитуды в спектре рядов детрендиро-ванных характеристик торфообразовательного процесса. На каждом этапе рассчитывается коэффициент корреляции. Окончание процедуры определяется по мере достижения коэффициента корреляции заданного уровня. Следует отметить, что гармоники продолжительностью более половины временного ряда нельзя с уверенностью считать полигармоническими, поскольку невозможно отследить их повторений. Поэтому применять их для прогноза следует осторожно, учитывая какую-либо физическую или биологическую гипотезу. В качестве аппроксимационных их применение, с нашей точки зрения, оправдано. В настоящем исследовании учитывались первые десять самых значимых гармоник. Значимость определялась по величине их амплитуды, а также по коэффициенту корреляции между исходным рядом и суммой учтенных гармоник.
Первые десять гармоник, выявленных в результате реализации предложенного метода, находятся в диапазоне от 190 до 7330 лет (таблица). На временных рядах всех показателей изученных болот ведущая гармоника относится к низкочастотному диапазону, изменяясь в интервале от 1620 до 3860 лет и выделяются циклы порядка 500, 1000, 1500...1800, 2400 лет. Для одного и того же болота для различных параметров диапазон продолжительности гармоник достаточно широк, хотя, циклы, в целом, близки по размеру. Выявленные нами периодичности аналогичны циклам динамики болот, установленным исследователями в других регионах, в частности, также имеющих континентальный климат. Для водных режимов, реконструированных по палеоинформации, содержащейся в торфяных отложениях западно-европейских и северо-американских болот, установлены циклы: 1500...2100, 1000...1100, 800, 400...600 лет [6, 7, 9, 22-26]. Кроме этого, выявленные периодичности сходны с основными циклами климата и состояния океана [8]. Это сходство свидетельствует о влиянии на развитие болот факторов планетарного масштаба.
Следует отметить высокую связь полиномиального тренда с фактическими рядами исследуемых параметров (таблица, r-tr). Наименьшим r-tr оказался на т.р. Еловка (таблица, IW). Для остальных болот для всех параметров, кроме IW, эта связь достаточно высокая (0,817...0,888). Для IW связь менее тесная. Однако, при учете только трех гармоник на т.р. Гряда r-tr достигает значения 0,836, на т.р. Топь - 0,941. Выше перечисленное свидетельствует о высокой роли вклада тренда в общую тен-
Геология и полезные ископаемые
18. Прейс Ю.И. Региональные особенности болотообразователь-ного процесса в лесной зоне Западной Сибири // Актуальные проблемы геоботаники: Тез. докл. III Всерос. школы-конф. -Петрозаводск, 24-29 сентября 2007 г. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. - Т. 2. - С. 132-136.
19. Прейс Ю.И., Бобров В.А., Будашкина В.В., Гавшин В.М. Оценка потоков минерального вещества по свойствам торфяных отложений Бакчарского болота (южная тайга Западной Сибири) // Известия Томского политехнического университета. - 2010. - Т. 316. - № 1. - С. 43-47.
20. Stuiver M., Reimer P.J., Bard E., et al. INTCAL98 radiocarbon age calibration 24.000-0 cal BP // Radiocarbon. - 1998. - V. 40. -P. 1041-1083.
21. Елина Г.А., Юрковская Т.К. Методы определения палеогидро-логического режима как основа объективизации причин сук-цессий растительности болот // Ботанический журнал. -1992.- Т. 77. - № 7. - С. 120-124.
22. Aaby B. Cyclic climatic variations in climate over the past 5500 years reflected in raised bogs // Nature. - 1976. - V. 263. - P. 281-284.
23. Barber K.E., Chambers F.M., Maddy D., Stoneman R., Brew J.S. A sensitive high-resolution record of Late Holocene climatic change from a raised bog in northern England // The Holocene. - 1994. -V. 4. - P. 198-205.
24. Hughes P.M., Mauquoy D., Barber K.E., Langdo P.G. Mire-development pathways and palaeoclimatic records from a full Holocene peat archive at Walton Moss, Cumbria, England // The Holocene. -2000. - V. 10. - P. 465-479.
25. Langdon P.G., Barber K.E., Hughes P.D.M. A 7500-year peat-based palaeoclimatic reconstruction and evidence for an 1100-year cyclici-ty in bog surface wetness from Temple Hill Moss, Peatland Hills, southeast Scotland // Quaternary Science Reviews. - 2003. -V. 22. - P. 259-274.
26. Blundell A., Barber K.A. A 2800-year palaeoclimatic record from Tore Hill Moss, Strathspey, Scotland: the need for a multi-proxy approach to peat-based climate reconstructions // Quaternary Science Reviews. - 2005. - V. 24. - P. 1261-1277.
Поступила 14.05.2010 г.
УДК 550.8.01
ПРОЕКТ НОВОЙ СТАДИЙНОСТИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА ТОРФ
П.В. Бернатонис
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Ныне действующая стадийность геологоразведочных работ на торф была принята в 1987 г. и с тех пор не пересматривалась. Предложена новая последовательность выполнения геолгоразведочных работ на торф по этапам и стадиям, отвечающая современной законодательно-нормативной базе в области недропользования и учитывающая состояние торфяной промышленности.
Ключевые слова:
Торф, геологоразведочные работы, стадийность. Key words:
Peat, geological exploration, stadiality.
Впервые методические указания о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям на твердые полезные ископаемые были приняты Министерством геологии и охраны недр бывшего СССР в 1961 г. Эта стадийность геологоразведочных работ в советский период развития нашей страны была переработана в 1975 и 1984 гг.
Несмотря на существенные различия в количестве этапов и стадий геологоразведочных работ, все эти нормативные документы имели много общих черт, определяя последовательность, полноту и конечные результаты изучения недр от региональных исследований до эксплуатационной разведки месторождений. Правда, в стадийности геологоразведочных работ 1975 г. отсутствовали региональные геологические исследования масштаба 1:500000 и мельче, т. к. к этому времени для всей территории страны уже были составлены геологические карты масштабов 1:1000000 и 1:500000.
В связи с широким внедрением в практику геологосъемочных работ дистанционных методов иссле-
дований, в 1984 г. региональные геолого-геофизические исследования масштабов 1:1000000 - 1:500000 опять были внесены в стадийность геологоразведочных работ на твердые полезные ископаемые.
Ныне действующая стадийность геологоразведочных работ на твердые полезные ископаемые, принятая в 1999 г. в соответствии с рыночной законодательно-нормативной базой, предусматривает следующий порядок их выполнения [1]:
Этап I. Работы общегеологического и минера-генического назначения:
Стадия 1. Региональное геологическое изучение недр и прогнозирование полезных ископаемых.
Этап II. Поиски и оценка месторождений: Стадия 2. Поисковые работы. Стадия 3. Оценочные работы.
Этап III. Разведка и освоение месторождения: Стадия 4. Разведка месторождения. Стадия 5. Эксплуатационная разведка.
