Геологическое направление

Работы в области геологии морей и океанов были начаты в Институте в 1947 году. Тогда их вела группа из 5 сотрудников во главе с профессорами П.Л.Безруковым и В.П.Зенкевичем. В настоящее время в геологическом секторе Института и его отделении работает около 350 специалистов, из них 42 доктора наук и 96 кандидатов наук, несколько академиков и членов-корреспондентов Академии Наук. В 17 научных лабораториях Института обеспечивается высокий уровень исследований по всем направлениям геологии Мирового Океана. Ведутся работы по тектонике, геоморфологии, литологии и минералогии, геохимии. Изучается водная, вооздушная и ледовая взвесь. Огромное внимание уделено геофизике, микропалеонтологии, стратиграфии и палеоокеанологии, а также исследованию твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых на дне морей, динамике берегов и шельфа, геоэкологии.

На сегодняшний день Институт располагает крупнейшей в нашей стране, да и во всем мире, базой для геологических исследований океана. За время существования Института проведено около 150 геологических экспедиций на крупных океанских судах. В каждом из рейсов участвует около 70 специалистов, разделенных на 10-12 отрядов и представляющих основные направления геологической науки. По сути дела, каждая экспедиция представляет собой научно-исследовательский институт на борту корабля. Такая стратегия специализированнных рейсов обеспечивает прекрасную практику в море для научного коллектива - 3 месяца плавания плюс время подготовки, - и позволяет вести оперативную обработку и анализ проб, полученных на борту судна. Этим осбеспечивается высокая эффективность рейсов, а также системный подход к проводимым исследованиям. Подобные приемы работы на крупных судах только начинают применяться за рубежом. Аналитическая обработка на судах обеспечивается использованием новых компьютеризованных комплексов - рентгеновского и рентген-флюоресцентного. Впервые в мире были проведены работы по определению абсолютного возраста пород на борту судна, - с применением радиоуглеродных методов, экспресс-микропалеонтологических определений, газовой хроматографии, лазерных методов.

По объему исследований наши экспедиции могут сравниться только с программой "Global Resolution" (океанское бурение). В ряде экспедиций проводится одновременная работа с нескольких судов в одном районе. Так, во время экспедиции ПИКАР в Красное море изучение гидротермальных руд и горячих рассолов на дне моря проводилось с трех судов и двух подводных аппаратов. Впервые в мировой практике внедрена система одновременной работы двумя подводными аппаратами с базовым надводным судном на на глубинах до 6 тыс. м. Эта система применяется при изучении сложных географических объектов, таких как рудные постройки или выходы гидротерм. К настоящему времени пять принадлежащих институту подводных аппаратов уже сделали более 1500 погружений. Геологические работы проводятся как на ходу судна - дистанционными методами, так и на геологических станциях, на полигонах в ключевых точках. Активно применяются автономные донные установки и буйковые станции - геологические обсерватории, действующие на протяжении года и более. Основная часть приборов и оборудоваения разработана в нашем Институте, многие из разработок нашли применение во всем мире.

За эти годы пройдено более 3 млн. миль - с непрерывным эхолотным промером и с геофизическими исследованиями. Получено несколько десятков тысяч проб морских осадков практически изо всех районов Мирового океана. Среди них - пробы из колонок длиной до 34 м, колонок большого диаметра, образцы коренных пород, конкреций и руд. Новыми методами получено около десяти тысяч проб взвеси - с глубин до 9 тысяч метров . Только в четырех рейсах в Антарктику с помощью уникальной системы сепараторов переработано 50 тысяч тонн морской воды, что позволило получить около 20 кг тончайшей сухой взвеси. В среднем, в океанской воде содержится примерно 0,1-1 мг взвеси на литр. Впервые в стране начаты систематические геологические исследования с помощью обитаемых и необитаемых подводных аппаратов. Разработана и описана новая методика и техника геологического картирования и опробования дна океана с борта подводных аппаратов на глубинах до 6 тысяч метров. Проведены детальные исследования рудных построек, отбор проб гидротермального флюида с температурой 350-400 градусов С, взяты анализы вещества гидротермальных факелов, металлоносных осадков, а также биота. Получены сотни часов виидеозаписей, а также записей основных гидрофизических и геофизических параметров в придонном слое.

Сочетание широкого спектра геологическизх исследований в рейсах дало возможность получить принципиально новые результаты для трех главных временных срезов: для современного океана, для океана четвертичного времени, и, наконец, для океана, существовавшего более 160 миллионов лет назад. С целью получения наиболее полной картины развития Мирового океана ученые Института эффективно сочетают морские исследования с сухопутными. Для современного Мирового океана построены многочисленные карты - батиметрические, геоморфологические, тектонические, магнитометрические. Они стали широко известными и вошли в крупнейшие атласы и пособия. В ходе экспедиций сотрудниками Института было сделано более сотни крупных географических открытий. Среди них - открытие самой глубокой точки Мирового океана на дне Марианской впадины - 11022 м, обнаружение и нанесение на карту подводного горного хребта Ширшова, восточно-Индийского хребта, крупных возвышенностей Шацкого, Академии Наук, Института океанологии, вала Зенкевича, подводных гор Объ, Лена,, подводных гор Богорова, Безрукова, Богоявленского, Петелина. Некоторые из открытых и изученных в последние годы объектов названы именами сотрудников Института. Постоянно публикуются научные могнографии по тектонике и геоморфологии отдельных морей и океанов.

Отчет 2008г. - Геология и химия океана

Уникальные материалы по изучению водной и воздушной взвеси - исходного вещества для донных осадков, - представлены на многочисленных картах и разрезах через океаны и моря. Определены количественно вертикальные и горизонтальные потоки осадочного материала в разных частях океана. Впервые для Мирового океана в целом и для большинства морей были составлены карты донных осадков. При составлении карт использовалась оригинальная методика, разработанная нашим Институтом. Ныне эти карты используются в атласах и пособиях во всем мире. Впервые в истории науки учеными Института на основе радиометрических определений в сочетании с микропалеонтологическими определениями, магнитной стратиграфией и хемостратиграфией построены карты скоростей седиментации для всех океанов и для ряда морей. Это позволило впервые провести количественный анализ процессов седиментации, определило переход от качественных методов седиментологии к количественным. Новые возможности были широко использованы при минералогических и геохимических исследованиях у нас в стране и за рубежом.

Новые горизонты для седиментологических и геохимических исследований открылись при внедрении в практику работ новых методов определения потоков осадочного вещества (аэрозолей, гидрозолей и криозолей, а также эндогенного вещества из гидротерм) и изменений его состава во времени. На этой количественной основе впервые детально изучены глубинные горизонтальные потоки близ гидротермальных источников и нефтелоидные потоки в придонных слоях океана. В этих работах постоянно сочеталось использование крупных кораблей и подводных аппаратов, а также длительных постановок приборов на буйковых станциях. Ученым удалось выполнить важные геохимические исследования по 50 химическим элементам для современного этапа развития океана. При этом использовались данные по взвеси, воде, донным осадкам. Были определены циклы элементов, вклад различных источников и значения потоков элементов.

После детальных исследований современного осадочного процесса геологам Института удалось перейти к исследованию более древних этапов истории океана. Вся колоссальная база данных по современным океанам была использована как основа для сравнительно-литологического и сравнительно-биологического анализов. Применение метода актуализма в современном его понимании позволило произвести наиболее обеспеченную реконструкцию условий среды и процессов протекавших в древних океанах. В том числе - ныне исчезнувших с лица Земли. Этот этап исследований палеоокеанов включал прежде всего реконструкцию услолвий среды во время оледенений и межледниковий четвертичного времени. Подобная работа была бы невозможной без развития в Институте микропалеонтологических и стратиграфических исследований. В настоящее время здесь создана одна из крупнейших в мире лабораторий, которая обеспечивает фораминиферовый, диатомовый, радиоляриевый, спорово-пыльцевой анализ и анализ кокколитофорид для временного интервала 0-65 миллионов лет. Работает в этой лаборатории 18 специалистов. Опубликовано более 15 фундаментальных монографий по микропалеонтологии Мирового океана. Крупными теоретическими достижениями являются разработка метода количественного определения палеотемпературы по планктонным фораминиферам, а также метод палеографических реконструкций высокого разрешения по радиоляриям . Наконец, на третьем этапе исследований развернулись работы по реконструкции палеоокеанов ворастом 65 миллионов лет и более древних. Сотрудники Института первыми из отечественных специалистов принимали участие в рейсах океанского бурения - в 1969 году, и с этого времени постоянно участвуют в обработке результатов подобных работ.

Таким образом, морская геология, изучавшая прежде лишь тонкую пленку донных осадков, превратилась в науку историческую. Огромный материал, накопленный геологами Института к сегодняшнему дню, послужил базой для дальнейшего проникновения в глубину истории океана. На этой основе системного геологического изучения современных и четвертичных осадков возникло новое направление океанологии - палеокеанология, исследование физики, химии, биологии и геологии древнего океана.

Сотрудниками Института впервые опубликована фундаментальная монография "Геологическая история океана" (1980), А также составлен атлас "Палеоокеанология" с палеобатиметрическими, литологическими, геохимическими картами, картами скоростей седиментации, абсолютных масс, палеотемператур, палеосоленостей и течений для 16 временных срезов. Изменения среды в океане сопоставлены с изменениями среды на окружающей суше. Эта работа послужила отправной базой для еще более глубокого проникновения вглубь истории - в исчезнувшие океаны. В настоящее время древнейшие породы океана имеют возраст до 160 млн лет. С помощью компьютерной техники составлена серия палеотектонических карт древних (до 1 млрд лет) ныне исчезнувших океанов. Разработаны основные положения глобальной эволюции Земли. На основе использования высшей технологии океанологических исследований выполнены многолетние - с 1972 года - исследования поступления эндогенного вещества на дне океана. Проведено более 10 крупных специализированных экспедиций с использованием 2 подводных аппаратов, а также буксируемых аппаратов и зондов.

Удалось установить, что масштабы подводного вулканизма ппревосходят приблизительно в десять раз масштабы вулканизма на суше, изученные уже давно. "Глубинное дыхание Земли" идет через дно океана, в значительной мере определяя химический состав воды и атмосферы. Вся вода Мирового океана проходит через гидротермическую стадию, нагреваясь до 300-400 градусов Цельсия, и вступает в реакцию с базальтами за 1,5 - 3 миллиона лет. Этот огромный срок с точки зрения палеогеологии - почти мгновение... Исследования подводной гидротермальной деятельности, как известно, начались с экспедиции Института на дизель-электроходе "Обь" в 1958 году. Тогда была открыта область аномальных обогащенных железом и марганцем осадков, которые получили название металлоносных. Это открытие привлекло внимание ученых многих стран, в этот район Восточно-Тихоокеанского поднятия были направлены несколько экспедиций .

В 1974 году побывал в этих водах исследовательский корабль нашего Института "Дмитрий Менделеев", и в районе Галапагосского поднятия был впервые закартирован крупный геотермальный факел в толще вод. Впоследствии в этом же районе с помощью подводных аппаратов были обнаружены и изучены выходы гидротерм. Геологам института в ходе экспедиций 1972 - 1974 годов удалось закартировать и исследовать гигантскую область распространения металлоносных осадков площадью более пяти территорий Франции. Открыты и закартированы крупные - до 10 млн. тонн - рудные постройки, а также рудопроявления с высокими содержаниями золота, серебра, платины и цветных металлов. Обширные материалы, полученные геологами Института, стали основой для крупных теоретических обобщений и построений . Среди них - плейт-тектонические построения, геодинамика и палеогеодинамека океана, вопросы глобальной эволюции Земли. Сделан большой вклад в теорию осадочного процесса в океане (концепция четырех видов зональности: климатической, циркумконтинентальной, вертикальной и тектонической).

Совместно с биологическим и микропалеонтологическим направлением удалось установить ведущую роль биоса в пелагическом осадкообразовании. Впервые построена количественная модель пелагической седиментации , основанная на величинах первичной продукции. Помимо непосредственных исследований первичнеой продукции, применяется метод анализа информации, получаемой со спутников. Спутниковая литология на сегодняшний день - одно из самых перспективных направлений в развитии геологической науки. Новыми направлениями в геологии океана являются также учения о лавинной (стремительной) седиментации со своими закономерностями, учение о маргинальных фильтрах на границе "река-море", учение об осадочных телах атмосферы , гидросферы и криосферы в их взаимодействии с седиментосферой и биосферой.

Выводы фундаментального значения получены в области геофизики. Проведены очень важные измерения теплового потока, геомагнитных полей. Проведены уникальные исследования глубинных слоев океанской коры с применением магнитогидродинамического генератора и других новейших приборов. Сейсмические исследования проводятся практически во всех районах Мирового океана. С помощью автономных донных сейсмических станций удалось получить уникальные данные о сейсмодинамике морского дна и провести его районирование. В Индийском океане сейсмическими станциями института обнаружена зона внутриплитовых деформаций, а исследования в Баренцевом море привели к обнаружению гигантских месторождений нефти и газа. Одно из них было названо Штокманским - в честь научно-исследовательского корабля "Профессор Штокман", который в ходе своей экспедиции детально изучил этот район моря.

Институт постоянно публикует монографии по сейсмике и магнитометрии океанского дна.
На основе литологических и комплекса геохимических и геофизических исследований выявлены закономерности распределения нефтяных и газовых месторождений в океане, установлкены их запасы и генезис. Опубликовано множество монографий и карт. Геологи Института лидируют в изучении железо-марганцевых конкреций и фосфоритов на дне океана. Замечательных успехов достигли наши геологи в изучении морских берегов и шельфа, включая и поиск полезных ископаемых. Создано новое научное направление - геоэкология шельфа, изучающее антропогенное воздействие на природные геологические процессы.

Общее число книг по всем ветвям геологического комплекса, опубликованнных за эти годы приближается к 200 , а количество статей - более 2 тысяч. Многие монографии переведены на различные иностранные языки - опыт ученых Института активно используется за рубежом. Огромная работа проведена Институтом по подготовке научных специалистов как для нашей страны, так и для зарубежных стран. Геологи Института приглашаются в зарубежные институты и лаборатории, ведут за рубежом совместную обработку материалов, выступают с лекциями и докладами.