ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
На протяжении второй половины двадцатого века многие отечественные и зарубежные научные организации в рамках как международных, так и собственных программ ведут активные исследования, направленные на решение задач палеогеографии, палеоклимата и палеолимнологии арктических территорий. Предлагаемая работа имеет непосредственное отношение к ряду таких программ:
- международный проект «Система моря Лаптевых»
- международный проект «QUEEN» (Четвертичная среда Евразийского Севера)
- научно-техническая программа ГНЦ РФ ААНИИ «Исследовать реакцию арктической климатической системы на колебания глобального климата» (НТП-7)
Подход к исследованию озер как комплексных географических объектов имеет давнюю историю и отражен в работах таких ученых как Форель, Д.Н. Анучин, Л.С. Берг [8, 96], СВ. Калесник [44, 45], Л.Л. Россолимо [68, 69], М.А. Фортунатов [96, 97], А.В. Шнитников [101], Д.Д. Квасов [62], В.В. Дмитриев [38] и мн. др. В последние годы, ввиду развития системной методологии в науках о Земле, в научной литературе появился термин «водные геосистемы» [38]. Однако дискуссии о подходах к изучению и классификации водных, в частности озерных, геосистем не прекращаются. В этой связи, новые исследования в этом направлении не теряют своей актуальности. Так же хорошо известно мнение о том, что исследования донных озерных осадков, террасового комплекса озер, структуры гидрографической сети являются ключевыми для палеогеографических реконструкций во многих регионах. Что касается полуострова Таймыр, то накопленный к настоящему моменту богатейший материал по исследованию
4
озер нуждается во всесторонней обработке и обобщении. Таким образом, работа, посвященная этому вопросу, на наш взгляд, заслуживает внимания.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ явилось исследование современной структуры и истории развития озерных геосистем п-ова Таймыр.
Для достижения поставленной цели решались следующие ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ:
1-Выявление основных факторов, ответственных за формирование озерных геосистем п-ова Таймыр.
2-Выявление основных этапов развития озерных геосистем п-ова Таймыр.
З-Проведение лимнологического районирования и классификации озерных геосистем п-ова Таймыр.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ На защиту выносится:
1. Положение о том, что на территории современного полуострова Таймыр в позднем неоплейстоцене в периоды кислородно-изотопных стадий 5e,5d и 5Ь,5а преобладали обстановки морского осадконакопления, в периоды стадий 5с и 4 на Таймыре развивалось оледенение на фоне неглубокой регрессии моря, значительное понижение уровня моря ниже современного отмечается лишь во время стадии 2.
2. В так называемое «каргинское время» (стадия 3 кислородно-изотопной шкалы) отмечается не трансгрессивное развитие уровня моря, а лишь стабилизация на относительных отметках около 10-15 м выше современных на фоне общей регрессии Северного Ледовитого океана.
3. Выделено несколько главнейших факторов формирования поздненеоплейстоценовой озерной геосистемы п-ова Таймыр в порядке их значимости:
5
влияние развития новейших тектонических структур восток-северо-восточного простирания
влияние развития новейших тектонических структур север-северо-западного простирания
влияние процессов четвертичной седиментации, зависящих в первую очередь от колебания уровня моря и развития четвертичных оледенений
непрерывно действующие ландшафтообразующие процессы, ответственные за формирование низших звеньев ландшафтной структуры (склоновые, эрозионные, береговые и т.д.).
4. Классификация озерных геосистем полуострова Таймыр, основанная на географическом методе в лимнологии.
5. Крупнейший пресноводный водоем Арктики - озеро Таймыр является интегральным результатом развития двух различных систем новейших тектонических структур полуострова и процессов четвертичной седиментации в каргинское время, когда озеро впервые сформировалось как обособленный водоем. В силу наступания поднимающихся структур Восточного Таймыра и особенностей литодинамики на водосборном бассейне оз. Таймыр, оно как морфоструктура мигрирует в направлении с востока на запад.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
В работе впервые проводится обобщение богатейшего современного фактического материала по абсолютному датированию морских плейстоценовых отложений Таймыра.
Раскрыта новая точка зрения на характер и соотношение морских и ледниковых событий позднего неоплейстоцена Центральной Сибири.
Рассмотрены вопросы определения объекта и предмета лимнологической науки с позиций общенаучного системного подхода.
6
Проведена первая классификация всех озерных геосистем п-ова Таймыр.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Созданная классификация лимносистем необходима для разработки рекомендаций по использованию водных объектов, являющихся важнейшей составляющей частью экосистемы п-ова Таймыр.
Проведенные палеогеографические реконструкции являются необходимой базой для прогнозных оценок развития природной среды в будущем.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА: В основу работы положены материалы, полученные в период (1994-2002 годы) проведения ГНЦ РФ ААНИИ научно-исследовательских экспедиций, участником которых являлся автор, на территории полуострова Таймыр в рамках международных проектов «Система моря Лаптевых» и «QUEEN» (Четвертичная среда Евразийского Севера). Автор принимал участие в водно - и седементо-балансовых исследованиях, полевом геоморфологическом картировании, исследовании геологического строения четвертичных отложений, опробовании и сейсмоакустическом зондировании донных озерных отложений. Материалы всех этих исследований привлечены для решения задач поставленных в данной работе. Так же в работе использовались дистанционные материалы: аэро- и космофотоснимки масштабов от 1:1 000 000 до 1:50 000, топографические карты масштабов от 1:1 000 000 до 1:100 000. Кроме того, привлекался к всестороннему анализу весь доступный из публикаций материал по исследуемому вопросу.
МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
7
Для определения основных понятий автор опирался на общепринятую в науках о Земле системную методологию.
Первая и вторая задачи, определенные в начале работы, решались с помощью традиционного набора методов палеогеографических исследований (анализ коррелятных форм и отложений, морфоструктурный анализ, литологический и структурно-фациальный анализ толщ четвертичных отложений, интерпретации результатов палеоботанических анализов и методов абсолютного датирования четвертичных отложений, методы сейсмостратиграфии, варвометрический метод, метод расчета амплитуд и скоростей новейших тектонических движений по разнице в высотах датированных террас).
Третья задача решалась на основе, определенного СВ. Калесником [44], географического метода в лимнологии.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основные положения диссертационной работы докладывались на ряде международных и Российских конференций и совещаний:
1. Второе рабочее совещание по международному проекту «QUEEN», Санкт-Петербург, Россия, 5-8 февраля 1998 г.
2. Всероссийское совещание «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке», Санкт-Петербург, Россия, 14-19 сентября 1998 г.
3. Третье рабочее совещание по международному проекту «QUEEN»,. Ойстези, Норвегия 16-18 апреля 1999 г.
4. Пятое рабочее совещание по российско-германскому проекту «Система Моря Лаптевых» Санкт-Петербург, Россия, 25-29 ноября, 1999 г.
5. Всероссийская конференция «Геоморфология на рубеже XXI века» (IV Щукинские чтения), Москва, Россия, 2000 г.
8
6. Четвертое рабочее совещание по международному проекту «QUEEN», Лунд, Швеция 7-10 апреля, 2000 г.
7. XI международный конгресс Европейского Союза Наук о Земле, Страсбург, Франция, 8-12 апреля, 2001 г.
8. Всероссийское научно-методическое совещание «Таймыр (малочисленные народы, природные условия, фауна, выдающиеся ученые)», пос. Хатанга, Россия, 10-12 августа 2001 г.
9. Международная конференция «Изменения климата Севера», Киль, Германия, 8-11 мая, 2002 г.
10. Шестое рабочее совещание по международному проекту «QUEEN», Шпиц, Швецария, 25-28 мая, 2002 г.
11. Рабочее совещание по международному проекту «PAGES», Москва, Россия, 16-17 мая, 2002 г.
12. Всероссийская школа-семинар «Геоморфология гор и предгорий», Барнаул, Горно-Алтайск, Россия, 24-30 сентября 2002 г.
По результатам этих конференций по теме работы опубликовано 26 тезисов.
По теме работы опубликовано 8 научных работ.
Многие промежуточные и некоторые основные результаты работы отражены в 8 отчетах по научно-технической работе (фонды ААНИИ), в которых автор является соисполнителем.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения четырех глав и заключения, изложена на 145 страницах, включает 42 рисунка, 7 таблиц и библиографию из 117 наименований.
Первые две главы являются аналитическими и вводными в проблему.
9
В главе 1 рассматривается история исследования вопроса. В главе 2 дается определение и рассматривается специфика объекта исследований с позиций общенаучного системно-организационного подхода, а так же приводятся его основные физико-географические и гидрологические характеристики.
Последующее две главы составляют основную часть работы.
В третьей главе приводится ретроспективный взгляд на развитие лимносистемы Таймырского полуострова, и определяются основные этапы этого развития. В этой главе затрагиваются многие спорные вопросы палеогеографии позднего неоплейстоцена Таймыра, касающиеся колебаний уровня моря и масштабов, временных рамок и характера оледенений. Кроме того, в этой главе предложена и обоснована классификация озер Таймыра. В четвертой главе рассматривается история развития лимносистемы озера Таймыр последовательно для позднего неоплейстоцена, голоцена.
10
ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОПРОСА
Практически четыре века назад (1609 год) на русских картах уже были обозначены реки Енисей и Пясина.
Началом географических исследований Таймыра можно считать начало деятельности, так называемой, Великой Северной экспедиции под руководством Витуса Беринга. Отрядами этой экспедиции руководили такие люди как X. Лаптев, В. Прончищев, Ф.А. Минин, С. Челюскин. В результате десятилетней деятельности этой экспедиции (1733-1743 гг.) береговая линия всего п-ова Таймыр была полностью нанесена на карту.
Однако после завершения этих работ в исследовании Таймыра наступило столетнее затишье.
Только в 1842 году состоялась экспедиция под руководством А.Ф. Миддендорфа. Отряд под его руководством пересек весь п-ов в меридиональном направлении по рекам: Пясина, Боганида, Верхняя Таймыра и Нижняя Таймыра. Исследователи побывали на озере Таймыр и впервые закартировали его береговую линию. Тогда А.Ф. Миддендорф [60] определил площадь озера как 7000 км2.
В последующие годы 19-го столетия состоялись экспедиции знаменитых исследователей А.Э. Норденшельда (1878 г.) и Ф. Нансена (1893 г.). Но эти экспедиции были сугубо морскими и проводили исследования на суше лишь при кратких посещениях берегов.
Это же касается и экспедиции организованной Э.В. Толлем в 1900 году на яхте «Заря».
Следующей сухопутной экспедицией была экспедиция Русского географического общества под руководством И.П. Толмачева, проведенная в 1905 году. Эта экспедиция проводила топографическую съемку равнинной территории полуострова и значительно пополнила имеющийся картографический материал [83].
11
В 1919 году на Таймыре начал свою деятельность знаменитый исследователь Таймыро-Североземельской области - геолог Н.Н. Урванцев. В те годы он впервые руководил экспедицией в низовьях р. Енисея. Затем его путь продвигался в глубь п-ова на восток. В 1922 году его экспедиция работала на р. Пясине, а в 1929 году он посетил озеро Таймыр, практически повторив путь А.Ф. Миддендорфа. Н.Н. Урванцев тоже закартировал береговую линию озера и считал его площадь уже несколько меньшей, чем А.Ф. Миддендорф, а именно - 5500-5000 км2 [86].
В 1943 году экспедицией Главсевморпути, возглавляемой А.А. Левакиным, была основана полярная станция в бухте Ожидания оз. Таймыр. Эта станция просуществовала 52 года и в 1995 году ее постигла участь многих Российских полярных станций - она была закрыта. Все эти годы на полярной станции получали непрерывную гидрометеорологическую информацию.
В том же 1943 году на озере Таймыр осуществлялась работа еще одной экспедиции. Целью этой экспедиции было гидрологическое и гидробиологическое изучение озера. Руководил ею В.Н. Грезе. Результаты, полученные этой экспедицией, опубликованные В.Н. Грезе [31] сыграли важнейшую роль в исследовании этого водоема, и активно используются всеми исследователями этого озера, по сей день. Площадь зеркала озера Таймыр полученная В.Н. Грезе была уже близка к той цифре, которая дается в современной справочной литературе, и оказалась равной 4650 км2. Эта площадь в соответствии со справочниками [66] равна 4560 км .
В те же самые 30-е и 40-е годы 20-го века на водных объектах п-ова Таймыр проводились многочисленные гидрографические экспедиции Арктического института Главсевморпути. В эти годы были открыты полярные станции на мысе Челюскин, на р. Хатанге и др.
Результатом одной из таких экспедиций, проведенной в 1947-1949 и 1953 гг. Арктическим институтом, стал атлас навигационных карт р. Нижней
12
Таймыры и оз. Таймыр [7]. Это были первые батиметрические карты озера. В период этой экспедиции был проведен комплекс гидрологических исследований на р. Нижней Таймыре (створ р. Зеленые Яры), в результате которых был впервые оценен водный и твердый сток р. Н. Таймыры.
В то же самое время эта территория становится ареной активных геологических исследований, которые отражены в работах таких геологов как Н.Н. Урванцев [86, 87, 88, 89, 90], В.Д. Дибнер [18, 35, 36, 37], В.А. Вакар [17, 18], Л.А. Чайка [18], А.П. Пуминов [18, 64], П.С. Воронов [21, 22, 23, 24, 25].
Таким образом, первая половина 20-го века стала периодом активных полевых исследований на п-ове Таймыр в самых различных областях знаний.
Это обстоятельство не могло не повлиять на появление в 70-х-80-х годах крупных обобщающих работ.
В 1970 году свет увидела книга, подготовленная сотрудниками Арктического и Антарктического института - «Таймыро-Североземельская область» [81]. В этой книге впервые были обобщены материалы по физико-географическим особенностям, геологическому строению, палеогеографии четвертичного периода, современному оледенению, гидрологии, растительности и животному миру всей Таймыро-Североземельской области.
В 1971 году вышла монография Ю.Е. Погребицкого «Палеотектонический анализ Таймырской складчатой системы» [63], в которой была предложена новая точка зрения на тектонику этой территории.
В 1982 году была опубликована монография многих авторов -«Антропоген Таймыра» [3], обобщающая богатый собранный материал по стратиграфии четвертичных отложений и палеогеографии четвертичного периода.
В 1983 году вышла Государственная геологическая карта Таймыра масштаба 1: 500 000. Объяснительная записка к этой карте так же стоит в
13
ряду крупных обобщающих работ по геологическому строению и тектонике п-ова Таймыр.
В 1985 году появилась книга «География озер Таймыра» [26], ставшая результатом экспедиционных работ на п-ове Таймыр института Озероведения. В этой работе обобщены данный, полученные экспедицией и предшественниками [31], по исследованию водоемов п-ова Таймыр и в особенности самого оз. Таймыр.
В 90-е годы 20-го столетия п-ов Таймыр стал активно посещаться международными экспедициями, во многих из которых принимал участие автор настоящей работы.
Такими экспедициями стали, проведенные в период 1993-1997 годов совместные российско-германские экспедиции, в рамках международного проекта «Система Моря Лаптевых». В период этих экспедиций проводились комплексные исследования природной среды п-ова Таймыр специалистами в различных областях знаний.
В 1998-1999 и 2002 гг. Арктическим и Антарктическим НИИ совместно со Шведским Полярным Секретариатом были проведены экспедиции в рамках международного проекта «QUEEN» (Четвертичная • Среда Евразийского Севера). Задачами этих экспедиций были исследования стратиграфии четвертичных отложений и рельефа с целью охарактеризовать окружающую среду ледниковой эпохи.
Одним из результатов деятельности этих международных экспедиций и является данная работа.
14
ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА
2.1. Определение объекта и предмета исследований
Определение объекта и предмета является обязательной и неотъемлемой частью любого исследования.
Объект исследования данной работы является объектом исследования палеолимнологии.
Несмотря на то что, лимнология, как самостоятельная наука обособилась относительно давно, а именно на рубеже 19-го и 20-го столетий, в литературе до сих пор трудно найти четкие определения ее объекта и предмета исследований. Надо признать, что подобная ситуация свойственна не только одной лимнологии, но и многим наукам о Земле. В геоморфологии, например, на эту проблему и пути ее решения неоднократно указывается в работах А.Н. Ласточкина [57, 58].
Э. Е. Куусисто справедливо отмечает: «Единственно возможного определения озера не существует. Многие руководства по озерам начинаются даже без попытки определения объекта, которому они посвящаются» [56, стр. 197]. В литературе чаще всего встречаются такие формулировки: либо простое гидрологическое - водоемы замедленного водообмена, либо в большей степени геоморфологическое — котловина, заполненная водой и обладающая размерами не меньше определенной величины.
В связи с этим необходимо отметить, что в рамках современной лимнологии объект исследования давно вышел за пределы водоемов как таковых и даже их котловин. По сути, рассматривается не только сами озера, а озера в совокупности с их водосборными бассейнами. Термин «водосборный» здесь употребляется лишь для обозначения территориальных
15
границ, и не как не в функциональном смысле, так как в последнем случае этот термин сугубо гидрологический. Для смежных наук, таких как лимнология, геоморфология и ландшафтоведение точнее было бы говорить о бассейне обмена вещества и энергии.
Известно, что процесс научного познания, подчиняясь законам логики, прибегает к основным логическим приемам формирования понятий [28]. Двумя главнейшими такими приемами являются анализ и синтез. Всякое отдельно взятое исследование или научная дисциплина в целом последовательно проходят два основных этапа анализа и синтеза, но в истории науки эти этапы неоднократно чередуются. Лимнология не является исключением. Принципы тесной связи озера с ландшафтными особенностями своего водосбора, заложенные в конце 19-го, в начале 20-го столетий в работах Фореля, Д.Н. Анучина и Л.С. Берга [8, 96], были полностью снивелированы последующими работами и возродились с новой силой в шестидесятых годах 20-го века. Эти идеи отразились в многочисленных работах СВ. Калесника [44, 45], Л.Л. Россолимо [68, 69], М.А. Фортунатова [96, 97], А.В. Шнитникова [101], Д.Д. Квасова [62] и мн. др.-Возрожденные идеи получили названия географической лимнологии или географического метода [44], ландшафтного направления [96]. Общим во всех этих работах является положение о том, что озеро необходимо воспринимать как сложный целостный географический, природный объект.
В 20-м столетии после первых работ А.А. Богданова [9] и Л. Берталанфи [105] во все научные дисциплины стала активно внедряться методология, центральным понятием, в которой явилась - система. Этот подход не явился принципиально другим, чем принятые в большинстве наук. Его корни тянуться еще в древнеегипетскую и древнеевропейскую цивилизации, на что указывает автор термина «система»- Л. Берталанфи [105]. Однако столь четко основные понятия были сформулированы впервые. Подход, который, по сути, призван упорядочить систему знаний и дать
16
научным дисциплинам единый терминологический аппарат, не отбирая при этом их собственные, в науках о Земле награжден самыми различными названиями: системный подход, системная методология, системная парадигма и системно-организационный подход. Автору ближе последние из перечисленных определений, поскольку именно оно отражает единство общей теории организации А.А. Богданова и общей теории систем Л. Берталанфи, совокупность которых и составляет сейчас основу методологического подхода, используемого большинством специалистов.
Существует великое множество определений понятия - система. Родоначальник общей теории систем Л. фон Берталанфи понимал под системой функционирующую структуру, организмически связанную в целостность[105].
Основными атрибутами системы являются структура функция и история развития [27, 91]. Еще одним атрибутом или важнейшим понятием является внешняя среда [91] или другими словами надсистема (система более высокого ранга.).
Для структуры, как и для самой системы, существует много определений. В одном из наиболее полных структура определена как: «упорядоченное множество отношений и связей между элементами, которые обеспечивают цельность (связность) объекта и задают программу его последующих взаимодействий» [91 стр. 23].
Надо отметить, что в системных исследованиях структура воспринимается как понятие не статическое, а динамическое. Л. Бертоланфи писал: «То, что называют структурой, является медленным процессом большой продолжительности; то, что называют функцией, является быстрым процессом короткой продолжительности» [91 стр. 25].
Под термином функция в биологии, от куда он и пришел в системные исследования, понимается назначение органа в регуляции жизнедеятельности организма. Наиболее часто приводимым определением функции является
17
следующее: «совокупность реакций системы на изменения условий внутренней и внешней среды» [27, стр. 219].
Под историей развития понимаются: «длительные, как правило, необратимые изменения» [27, стр. 219].
Сегодня системная терминология крепко укоренилась в науках о Земле, но зачастую это всего лишь своеобразная дань научной моде.
Впервые понятие геосистема ввел В.Б. Сочава [79], и с тех пор вокруг этого термина не стихают споры. Огромное количество авторов пользуются этим термином, не пытаясь сослаться на какое либо определение, а между тем таких определений много и они крайне противоречивы.
Позднее стали употребляться производные от геосистемы термины для обозначения объектов более узкой специализации (геоморфологическая система, геологическая система, геохимическая система, геофизическая система и т.д. и т.п.).
Одно из наиболее полных определений геосистемы выглядит так: «Геосистемой называют открытую земную систему, состоящую из разнофазовых компонентов, которые объединяются в целостность субвертикальной иерархической структурой и автономной (полузамкнутой) циркуляцией массоэнергии.» [76 стр. 34].
В географических науках системные принципы лучше всего разработаны в ландшафтоведении и геоморфологии в работах В.Б. Сочавы [79], А.Г. Исаченко [41, 42], О.В. Кашменской [48], Б.Г. Федорова [91], А.Н. Ласточкина [57, 58], Ю.П. Селиверстова [75]. Понятие о геологической системе наиболее полно разработано в книгах Ю.А. Косыгина [53, 54].
В лимнологической литературе впервые заговорили о лимнической экосистеме [69]. В последствии в литературе появился и термин — лимническая система, но употребляется он как термин вольного пользования и чаще всего как синоним термина лимническая экосистема. Например, в работе [51] этот термин используется в названии, но ни где не фигурирует в |
