Особенности осадконакопления в Азовском море во второй половине ХХ века


   ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»





О. В. ИВЛИЕВА







                ОСОБЕННОСТИ ОСАДНАКОПЛЕНИЯ В АЗОВСКОМ МОРЕ
                ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ХХ ВЕКА















Ростов-на-Дону Издательство Южного федерального университета 2009

УДК 551.46
ББК 26.38
     И 17
Печатается по решению редакционно-издательского совета Южного федерального университета

Рецензенты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор Бессонов О. А., доктор географических наук, гл. ученый секретарь ЮНЦ РАН
Бердников С. В.

Монография подготовлена и издана в рамках национального проекта «Образование» по «Программе развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Южный федеральный университет” на 2007—2010 годы»






      Ивлиева О. В.
И 17 Особенности осадконакопления в Азовском море во второй половине XX века: монография / О. В. Ивлиева. — Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2009. - 320 с.
         ISBN 978-5-9275-0677-4
          В монографии рассмотрены основные пространственно-временные закономерности терригенного, биогенного и техногенного осадконакопления в Азовском море в период интенсивной антропогенной деятельности и климатических изменений второй половины XX века.
          Монография представляет интерес для океанологов, геоэкологов, преподавателей, студентов данных специальностей, работников природоохранных организаций.

ISBN 978-5-9275-0677-4                                   УДК 551.46
ББК 26.38




                                       © Ивлиева О. В., 2009
                                       © Южный федеральный университет, 2009
                                       © Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2009

            ВВЕДЕНИЕ



    В настоящее время воздействие техногенеза на природные комплексы достигло колоссальной величины и сопоставимо со многими естественными процессами. Азовское море, в прошлом отличавшееся уникальной биологической продуктивностью, в настоящее время претерпело значительные изменения под влиянием как климатических флуктуаций, так и хозяйственной деятельности в акватории и на водосборных площадях. К числу традиционных экологических проблем, требующих безотлагательного решения, следует отнести проблему сохранения и восстановления биологических ресурсов водоема. Поэтому выявление степени трансформации осадочного процесса, являющегося средой обитания гидробионтов, является одной из актуальных задач как геоэкологии, так и теории седиментогенеза.
    Под антропогенной морской седиментологией следует подразумевать не только загрязнение донных отложений техногенными примесями, но и трансформацию условий осадконакопления в результате основных антропогенных воздействий (зарегулирование рек, изменение гидробиологических условий водоема, судоходство, дампинг). Малая инерционность Азовского моря и чуткая реакция на изменение физико-географической обстановки определяют чрезвычайную динамичность и большую пространственную изменчивость параметров процесса осадконакопления, в свою очередь в значительной степени влияющих на биоту.
    Объектом исследования является Азовское море. В основу работы положены материалы полевых и камеральных работ, выполненных нами в экспедициях Ростовского государственного университета с 1988 по 2002 г. и экспедициях ЮНЦ РАН 2002—2007 гг., также использованы результаты обработки фондовых материалов РГУ и литературных источников.
    В работе использованы как стандартные, так и оригинальные методы исследований: полевые работы предусматривали проведение серии детальных комплексных береговых съемок и морских экспедиций, включающих применение геолого-геоморфологических, литологических, гидрологических и гидробиологических методов.

3

Работы проводились в соответствии с действующими наставлениями, руководствами и методическими указаниями.
    Общий объем исследований составил: 480 проб донных осадков, 250 — водной взвеси, 20 проб снега, 36 — эоловой взвеси, более 300 проб пляжевых отложений. В лабораторных условиях проводились: определения концентрации взвеси и аэрозолей способом фильтрации с последующим высушиванием и взвешиванием; фракционный анализ донных осадков и пляжевых отложений методом стандартной гранулометрии и дробным ситовым разделением, а также микроскопические определения антропогенных и минеральных компонентов в донных отложениях, гидрозолях, аэрозолях и в желудках наиболее широко распространенных видов моллюсков.
    Для изучения вещественного состава техногенного материала отобранные пробы подвергались разделению на песчано-алевритовые и пелитовые фракции методом отмучивания, в соответствии с рекомендациями М. С. Викуловой (1958, 1984). В дальнейшем песчано-алевритовые частицы изучались под бинокуляром в порошке и иммерсионных препаратах под микроскопом ПОЛАМ-Л-211. Для пелитовых фракций был использован прием приготовления препарата насыпью и ориентированных препаратов из глинистой суспензии, высушенной на предметном стекле при температуре 35 °С. Приготовленные препараты просматривались в иммерсионных жидкостях под тем же микроскопом и дополнительно в воде под покровным стеклом в отраженном свете (под бинокуляром) для выявления морфоструктурных особенностей углисто-графитового, рудного материала и др. Ряд проб выполнялся в Институте полярных морских исследований (г. Бремерхафен, Германия) с помощью электронно-микроскопического анализа с ренгеновским микроанализатором.
    Для выявления пространственно-временных закономерностей осадконакопления терригенного и техногенного материала использовался комплекс апробированных математических моделей количественного описания процессов формирования пространственно-временной изменчивости абиотических характеристик экосистемы Азовского моря, включающий оригинальный подход к параметризации процессов оседания взвеси и взмучивания донных отложений с учетом размеров частиц.

4

    Впервые произведена оценка объемов поступления (более чем за 30-летний период) терригенного (твердый сток рек, абразия и эоловые выпадения) и биогенного седиментационного материала в Азовское море. Выявлены характерные периоды смены условий осадконакопления с учетом значительных природно-климатических и антропогенных флуктуаций второй половины XX в. Выявлена трансформация структуры основных статей приходной части баланса седиментационного вещества, его гранулометрического состава за последние 50 лет. Дан анализ динамики основных типов донных отложений моря за исследуемый период.
    Дана оценка роли биогенного карбонатонакопления как ведущего фактора осадконакопления в последний 30-летний период, проанализированы особенности аккумуляции биогенного материала в осадках моря и пляжевой зоне. Установлены причинно-следственные связи между изменением видового состава бентосных сообществ и карбонатностью донных отложений, а также биогенным питанием пляжевой зоны, установлены причины современной деградации, размыва аккумулятивных тел моря (кос и пляжей).
    Выявлены источники антропогенного материала поступающего на акваторию Азовского моря в период значительной антропогенной нагрузки второй половины XX в., проведена его классификация в зависимости от происхождения. Предложена методика выявления твердых техногенных микрочастиц и описан вещественный состав техногенной компоненты в аэрозолях, атмосферных осадках, взвешенном веществе, донных отложениях, пляжевых накоплениях, в желудках моллюсков Азовского моря.
    В пляжевых отложениях моря выделено пять вещественногенетических антропогенных провинций и 15 районов, характеризующихся определенным набором техногенных компонентов. В распределении техногенных микрочастиц в донных отложениях выявлены ареалы загрязнения, контролируемые как источниками поступления загрязняющих веществ, так и природными факторами: стоковыми течениями, потоками наносов, преобладающими ветрами.
    На основе методов математического моделирования предложен оригинальный подход для изучения пространственных закономерностей скоростей осадконакопления терригенного и техногенного

5

материала в Азовском море. Работа завершается кратким заключением, в котором подводятся некоторые общие итоги всего изложенного материала.
    Мы выражаем глубокую признательность и благодарность Председателю ЮНЦ РАН, академику РАН Г. Г. Матишову за содействие в проведении экспедиций по изучению процессов современной абразии, сотруднику Центральной лаборатории ПО «Южгеология» К. X. Зеленщиковой, кандидату биологических наук Л. Н. Фроленко за проведение аналитических работ, консультации и совместную работу.

            Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В АЗОВСКОМ МОРЕ



    Многофакторность и изменчивость осадочного процесса в Азовском море предопределены сочетанием уникальных природных условий: географическим положением, особенностями геологического строения, морфометрии, гидрологии, гидродинамических, гидробиологических и гидрохимических факторов, каждому из которых свойственны значительные флуктуации в пространстве и во времени.
    По своему положению море представляет почти изолированный шельфовый водоем, что способствует аккумуляции практически всего поступающего материала. Благодаря мелководности и малым размерам водоем обладает интенсивной формой взаимодействия атмо-, гидро-, лито-, и биосферы. Эти особенности придают черты своеобразия процессу осадконакопления, отличающие его от других морских водоемов.
    На акватории Азовского моря перерабатывается огромная масса осадочного материала. Следует отметить, что накопление донных отложений происходит в основном за счет осадочных веществ, поступающих из береговых обрывов, сложенных рыхлыми четвертичными породами, с речным стоком, эоловыми наносами, доля которых значительно возрастает в годы эпизодических пыльных бурь. Большое значение в осадконакоплении имеет биогенный материал.
    Особенностью терригенного материала является чрезмерная его тонкозернистость, так как источники поставляют преимущественно глинистый и мелкоалевритовый материал. Песчаные фракции составляют менее 10 % от всего объема обломочных веществ, ежегодно осаждающихся на дне моря (Мамыкина, Хрусталев, 1980). Преобладание в источниках питания мелкозернистых частиц способствует образованию в основном мелкоалевритовых и глинистых илов и интенсивной аккумуляции в центральной, наиболее глубоководной, части.

7

            1.1. Геолого-геоморфологические и литодинамические условия формирования структуры донных отложений



    Акватория Азовского моря расположена в Причерноморской впадине, сформировавшейся в конце мезозоя — начале кайнозоя на разнородном и разновозрастном платформенном основании в тектонически активной зоне сочленения докембрийской Восточно-Европейской платформы с эпигерцинской Скифской плитой. Граница между ними проходит по северному берегу Азовского моря от Сиваша до Таганрогского залива, огибает Ейский полуостров и прослеживается в направлении Сальска. В геологическом строении региона принимают участие породы докембрийского — четвертичного возраста (Шнюков и др., 1974) (рис. 1.1).
    В пределах окраинной части Восточно-Европейской платформы на территории моря в качестве структурного элемента первого порядка выделяется южный склон Украинского щита. Он заходит в пределы моря только в его крайней северной части. В структурном отношении — это моноклиналь, погружающаяся в южном направлении. Глубина погружения докембрийского фундамента достигает 1000—1200 м (Хрусталев, Щербаков, 1974). Осадочный чехол северной части побережья представлен меловыми, палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными породами. Блоковая структура кристаллического фундамента обусловила разнонаправленные неотекто-нические движения, в результате чего возникли морфоструктуры современного рельефа. Для области характерна приуроченность гидрографической сети к линиям субмеридиональных тектонических нарушений, кос — к грабенам, а выходов неогеновых отложений — к горстам. Средняя скорость голоценовых движений от 0 до —2,0 мм/год (рис. 1.1). Современные вертикальные колебания в районе Таганрогского залива характеризуются опусканием земной поверхности с интенсивностью от —0,5 до —1,1 мм/год. Блоки Североазовского района моря испытывали дифференцированные движения в неоген-четвертичное время со скоростью от + 2,0 мм/год до — 2,0 мм/год. Наиболее приподнят Обиточный горст.
    Современные тектонические движения характеризуются опусканиями в г. Бердянске до — 0,5 мм/год, в г. Гениченске до — 2,0 мм/год (Мамыкина, Хрусталев, 1980).

8

Рис. 1.1. Схема тектонического районирования акватории Азовского моря (Шнюков и др., 1974)

9

    Северо-восточная область моря расположена в тектонически активной зоне сочленения докембрийской Восточно-Европейской платформы с эпигерцинской Скифской плитой. На протяжении четвертичного времени территория испытывала поднятие.
    В восточной части моря наблюдается Азовский выступ, который является частью структуры первого порядка — погруженным восточным окончанием Украинского щита. Поверхность кристаллического фундамента залегает на глубине от 0,4 до 0,5 км.
    Большая часть дна Азовского моря располагается в пределах эпипалеозойской Скифской плиты. На севере она отделена от допа-леозойской платформы погребенным глубинным разломом, на юге переходит в Индоло-Кубанский передовой прогиб. На территории Скифской плиты наблюдается ряд структур второго порядка: Северо-Азовская депрессионная зона, Азовский вал, южный склон эпигерцинской платформы и Сивашская депрессия.
    Кубанская область расположена в пределах Азово-Кубанской впадины, интенсивно погружавшейся в течение всего новейшего периода. Максимальные (до —5 мм/год) для Азовского моря скорости голоценовых движений приурочены к этой области. Прибрежная зона дельты Кубани погружается со скоростью — 2,0 ... —2,6 мм/год (рис. 1.2).
    Южная часть Азовского моря находится на территории Индоло-Кубанского прогиба. Этот прогиб протягивается от Темрюкского залива до южного основания Арабатской стрелки. Глубина залегания фундамента достигает здесь 10—12 км. Индоло-Кубанский прогиб — молодая структура. Наиболее активное развитие ее совпадает с эпохой поднятия Большого Кавказа и относится к неогену. Керченско-Таманская область тектонически соответствует Керченко-Таманской зоне диапировой складчатости, отличающейся высокой степенью дислокации пород.
    К геологическим особенностям следует отнести осложнение диапирами большинства брахиантиклинальных складок, широкое развитие на Керченском полуострове грязевулканической деятельности. Брахиантиклинальные складки выражены в рельефе возвышенностями (грядами). Плоские низменные равнины, разделяющие возвышенности, представляют мульды, выполненные четвертичными отложениями.

10