name: «Минералого-геохимические особенности и условия формирования органоминеральных донных отложений малых озер юга Западной Сибири»
keyword_list: распределение естественных и искусственных радионуклидов карбонаты кальцит–доломитового ряда аутигенное минералообразование ландшафтные зоны юга Западной Сибири малые озера
abstract: Актуальность исследований обусловлена необходимостью детального
  изучения закономерностей распределения и концентрирования элементов в
  компонентах озер (донные отложения, вода, биота, почвы и почвообразующий
  субстрат) в процессе современного диагенеза под влиянием зональных и
  азональных факторов разного масштаба с помощью комплексного подхода.
  Комплексное изучение компонентов малых озер и их взаимосвязи позволяет
  специалистам разных областей науки более глубоко рассмотреть процессы
  преобразования вещества и энергии, протекающие на площади водосбора и
  внутри водоема, что отражается на формировании минерально-геохимического
  состава донных отложений. Изучение закономерностей формирования и
  диагенеза донных отложений малых озер важно не только с целью
  реконструкции истории озера и его водосборного бассейна, но и для решения
  серии геоэкологических и геохимических задач - разработки научных основ
  рационального использования, охраны и контроля водных ресурсов в условиях
  изменения природной среды под влиянием природных и антропогенных
  факторов.
  Цель работы: на основе минерально-геохимического состава
  компонентов малых озёр выявить особенности формирования
  органоминеральных донных отложений малых озёр ландшафтных зон юга
  Западной Сибири (подтайга, лесостепь, степь, ленточный бор) с учетом роли
  вклада биогенного вещества.
  Задачи:
  1. Комплексное изучение геохимии и минералогии компонентов озёр в
  зависимости от ландшафтных, гидрохимических и гидробиологических условий
  по апробированным методикам отбора проб и аналитических исследований;
  2. Оценка вклада биоты в образование аутигенных минералов в процессе
  формирования органоминеральных донных отложений малых озёр и выявление
  их особенностей;
  3. Оценка специфики распределения естественных (232Th, 238U(Ra), 40K) и
  искусственных (137Cs) радионуклидов в компонентах малых озёр;
  4. Поиск минералого-геохимических и биологических индикаторов в
  малых озёрах для использования адекватной методологии и соответствующих
  технологий при рациональном природопользовании органоминеральных
  залежей малых озёр.
  Объектами исследования являются малые озёра ландшафтных зон
  Васюганской равнины, Барабинской низменности, Кулундинской равнины юга
  Западной Сибири. Предмет исследования – компоненты озёр (донные
  отложения, вода, биота, почвы и почвообразующий субстрат площадей
  водосбора). В данной работе не обсуждается образование солей щелочных
  металлов в результате гидрохимического осаждения, которые образуются в
  соленых водах озёр степного ландшафта юга Западной Сибири.
  Озера, расположенные компактно в одинаковых ландшафтных и
  климатических условиях, имеющие единую или однотипную площадь водосбора
  2
  и источники поступления воды объединены в озерные системы. Это позволяет
  рассмотреть физико-химические, геохимические и минеральные особенности
  малых озёр, как в пределах одной ландшафтной зоны, так и провести сравнение
  между озёрами разных ландшафтов.
  Фактический материал и методы исследований. Работа базируется на
  результатах исследований, проводившихся лично автором совместно с
  сотрудниками ИГМ СО РАН, ИВЭП СО РАН, ИК СО РАН, ИПА СО РАН в
  период с 2012 по 2019гг. За это время проведено 7 комплексных экспедиций.
  Исследовано 46 озёр, объединенных в 14 озёрных систем. Отобрано 1364 пробы
  донных отложений, 295 - воды, биоты – 73, почв и почвообразующего субстрата
  – 252. Пробоотбор происходил по стандартным методикам ГОСТ (ГОСТ Р 54519,
  2011; ГОСТ 31861, 2012). Аналитические исследования проб проводились в ЦКП
  Многоэлементных и изотопных исследований СО РАН, г. Новосибирск.
  Методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) с использованием
  методов пламенной (пламя ацетилен-воздух и закись азота-ацетилен) и
  электротермической атомизации в пробах определялись валовые концентрации
  макро– (Ca, Na, K, Al, Fe, Mg, Mn) и микроэлементов (Sb, Sr, Ba, Be, Cd, Co, Ni,
  Cr, Zn, Pb и тд.); содержания естественных (232Th, 238U(Ra), 40K) и искусственных
  (
  137Cs) радионуклидов измерялись гамма-спектрометрическим методом (ГСМ)
  на колодезном коаксиальном детекторе из сверхчистого германия (HPGe) с
  предусилителем и низкофоновым криостатом EGPC 192-P21/SHF 00-30A-CLFFA («Eurysis Mesures», Франция); изучение морфологии, фазового и
  химического состава образцов проводилось с использованием сканирующего
  электронного микроскопа (СЭМ) «MIRA 3 TESCAN» (Tescan, Чехия),
  снабженного энергетическим спектрометром «OXFORD» (Oxford Instruments,
  Великобритания), позволяющим проводить количественный химический анализ
  в микрообъеме; методом рентгеновской дифрактометрии анализировался
  минеральный состав проб (дифрактометр «ARLX’TRA» (излучение CuKα)
  (Thermo Fisher Scientific (Ecublens) SARL, Швейцария); рентгеноспектральным
  флуоресцентным анализом изучен состав донных отложений; элементный
  анализ части образцов (донных отложений, воды) выполнен методом массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на масс-спектрометре
  высокого разрешения ELEMENT (Finnigan MAT) с пневматическим
  концентрическим распылителем Майнхарда; определение зольности
  производилось по стандартной методике ГОСТ (ГОСТ 27784-88).
  Научная новизна. Впервые установлено, что в малых озёрах юга
  Западной Сибири вне зависимости от ландшафтной зоны формируются
  органоминеральные донные отложения (сапропели), которые группируются по
  типам (по зольности), классам (по химическому составу) и видам (по
  доминирующей первичной продукции). Вид доминирующей первичной
  продукции является одним из главных факторов, определяющих геохимический
  состав донных отложений.
  Выявлено, что аутигенные минералы органоминеральных донных
  отложений представлены карбонатами кальцит-доломитового ряда и/или
  3
  арагонитом, аутигенным кремнеземом, пиритом и иллит-смектитами (редко).
  Установлено, что карбонаты разной степени магнезиальности (от
  низкомагнезиального кальцита до Ca-избыточного доломита), имея разный
  генезис могут образовываться и сохраняться одновременно в одном озере.
  Генезис органоминеральных отложений детально рассмотрен с учетом
  того, что биологическая составляющая озера рассматривается не только как
  источник углеродистого вещества, но и как основной фактор, участвующий в
  создании минеральной матрицы.
  Применен новый методологический принцип детального исследования
  отдельно взятого озера в тесной взаимосвязи со всей системой компактно
  расположенных озёр (озёрной системой).
  Положения, выносимые на защиту:
  1. В пределах одной озёрной системы формируются органоминеральные
  отложения разных типов, классов и видов во всех ландшафтных зонах юга
  Западной Сибири. Вне зависимости от ландшафтной зоны, вариабельность
  концентраций микроэлементов схожа в органоминеральных отложениях,
  относящихся к одному типу и классу. Уникальный компонентный состав малых
  озер юга Западной Сибири обеспечивается превалированием локальных
  факторов над глобальными.
  2. Формирование аутигенных карбонатных минералов малых озёр юга
  Западной Сибири происходит на геохимических барьерах: дрейфующая биотавода, вода – погруженная биота, вода-донные отложения. На всех геохимических
  барьерах формируются арагонит, кальцит, низкомагнезиальный кальцит в озёрах
  всего спектра значений общей минерализации воды вне зависимости от состава
  вод. На границе вода-донные отложения происходит хемогенное осаждение
  высокомагнезиального кальцита и Са-избыточного доломита при
  гидрокарбонатно-натриевом и хлоридно-гидрокарбонатно-натриевом составе
  вод при минерализации >3 г/л и pH>9 и в водах любого состава при
  минерализации >10 г/л и pH>8,2.
  3. Суммарная эффективная удельная активность (Ас) естественных
  радионуклидов сапропелевых отложений малых озёр юга Западной Сибири ниже
  нормы в соответствии с требованиями ГОСТа. В сапропелевых отложениях
  отдельных озёр выявлены маломощные горизонты с высоким уровнем
  площадной активности 137Cs с превышением глобального фона в 2-3 раза и более.
  Практическое значение полученных результатов. Сапропели являются
  комплексным удобрением и компонентом комбикормов в сельском хозяйстве.
  Сапропели используются в производстве косметических средств, в
  фармакологии, ветеринарии и как источник различных химических соединений.
  Детальные геохимические и минералогические исследования сапропелей,
  способствуют выделению наиболее перспективных малых озёр юга Западной
  Сибири для их разработки при рациональном природопользовании. Полученные
  результаты по стратиграфическому распределению геохимических и
  минералогических данных в кернах донных отложений малых озёр могут быть
  4
  использованы, как базовый предмет мониторинга геоэкологического состояния
  окружающей среды.
  Достоверность результатов работы обеспечена представительным
  набором образцов и массивом полученных аналитических данных (ААС – >7000
  определений, ГСМ – >1500 определений, СЭМ –>200 фото и >2000 определений
  и т.д.)., современной методикой пробоподготовки, высокоточными
  аттестованными аналитическими методами исследования.
  Апробация результатов и публикации. Материалы работы представлены
  в 7 статьях, входящих в международные реферативные базы данных ВАК, Web
  of Science и Scopus, 20 материалах конференций. Результаты исследований
  представлены в виде устных и стендовых докладов на 11 международных и
  всероссийских конференциях.
  Связь работы с научными программами и научноисследовательскими темами. Исследования, выполненные в ходе работы,
  поддержаны государственным заданием ИГМ СО РАН и грантами РФФИ (18-
  45-540002р_а; 18-05-00329А; 16-05-00132А; 14-05-00296А; 13-05-00341А), РНФ
  (15-17-10003) и Интеграционным проектом СО РАН. При решении
  методических вопросов, при сопоставлении данных из различных
  географических регионов положительное значение имела работа диссертанта в
  рамках проектов РНФ 18-17-00176 и РФФИ 19-05-50014.
  Личный вклад автора заключается в непосредственном участии в
  комплексных экспедициях, пробоподготовке для комплекса аналитических
  методов; изучении проб различных компонентов озёрных систем на СЭМ
  «MIRA 3 TESCAN»; обработке полученных аналитических данных, их
  интерпретация и сопоставление с реферативными материалами.
  Структура и объем работы. Работа общим объемом 149 страниц
  включает 12 таблиц, 55 рисунков и 1 приложение. Текст состоит из введения,
  шести глав, заключения и списка литературы, включающего 181 наименование.
  Благодарности. Работа выполнена в Лаборатории геохимии благородных
  и редких элементов ИГМ СО РАН под руководством доктора геологоминералогических наук, профессора Страховенко Веры Дмитриевны, которой
  автор выражает огромную признательность.
  Автор выражает благодарность сотрудникам лабораторий Геохимии
  благородных и редких элементов и Геохимии радиоактивных элементов и
  экогеохимии ИГМ СО РАН. В особенности Ивановой Л.Д., Букреевой Л.Н.,
  Лудиной Г.С., Мичуриной Л.П., Маликову Ю.И., Савиной О.А., Бадмаевой Ж.О.,
  Густайтис М.А., Малову Г.И., Малову В.И., Чернаковой Н.И., к.г.-м.н. Никитину
  И.А., к.г.-м.н. Мельгунову М.С. Сотрудникам ИВЭП СО РАН д.б.н. Ермолаевой
  Н.И., к.б.н. Зарубиной Е.Ю. и н.с. Салтыкову А.В., сотрудникам ИПА СО РАН
  д.б.н. Сысо А.И, к.б.н. Наумовой Н. Б., сотрудникам ИК СО РАН д.х.н. Таран
  О.П., Болтенкову В.В. Сотрудникам ИНГГ СО РАН д.г.-м.н. Бортниковой С.Б. и
  ИГМ СО РАН д.г.-м.н. Солотчиной Э.П., д.г.-м.н. Гаськовой О.Л., к.г-м.н.
  Лазаревой Е.В. за ценные советы в процессе подготовки диссертации.
chairman_dissertation_council.name: Николай
chairman_dissertation_council.surname: Похиленко
chairman_dissertation_council.patronymic: Петрович
chairman_dissertation_council.position: главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор геолого-минералогических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: B-3211-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6701785450
chairman_dissertation_council.rinc_id: 59032
chairman_dissertation_council.url: https://www.igm.nsc.ru/index.php/component/comprofiler/userprofile/chief
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Татьяна
organization_supervisor.surname: Дзюбенко
organization_supervisor.patronymic: Викторовна
organization_supervisor.position: ведущий инженер
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 38.33.23
rubrics.name: Биогеохимия
rubrics.code: 38.33.17
rubrics.name: Геохимия природных процессов
rubrics.code: 38.33.15
rubrics.name: Геохимия отдельных элементов
rubrics.code: 38.33.19
rubrics.name: Геохимия природных вод и рассолов
oecds.code: 01.05.ZR
oecds.name: WATER RESOURCES
oecds.code: 01.05.KY
oecds.name: GEOLOGY
oecds.code: 01.05.GC
oecds.name: GEOCHEMISTRY & GEOPHYSICS
speciality_codes.name: Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
speciality_codes.code: 25.00.09
supervisors.fio: Страховенко В.Д.
supervisors.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
supervisors.speciality_code: Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Харитонова Н.А.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Гидрогеология
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Борзенко С.В.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1065473055713
protection_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
protection_organization.supervisor_surname: КРУК
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1065473055713
author_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
author_organization.supervisor_surname: КРУК
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения