Научная деятельность

Основные направления научной деятельности кафедры:

  • Стратиграфия и палеонтология
  • Седиментология
  • Литология и палеоэкология
  • Геохимия и минерагения
  • Экология ископаемых организмов и тафономический анализ

Стратиграфия и палеонтология

Результаты стратиграфических и палеонтологических исследований лежат в основе большинства фундаментальных работ, относящихся к Наукам о Земле. Они позволяют выявить многочисленные факторы, контролирующие геологические и палеобиологические процессы в осадочных бассейнах и биосфере и дают представление о возможностях сохранения функционирования и стабильности прошлых экосистем в связи с изменением экологических условий.
Полученные данные широко применяются при составлении и использовании геологических карт, а также для палеогеографических и палеоэкологических характеристик бассейнов осадконакопления и большинства осадочных месторождений полезных ископаемых.
В настоящее время совершенствование качества исследований по данному направлению и приближение их к международным стандартам требует применения новейших комплексных методик исследований по литологии, геохимии и изотопии осадков, а также палеонтологии, включая изучения микроструктур скелетов фоссилий.

Научный руководитель: Елена Дмитриевна Михайлова – доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры исторической и динамической геологии.

Основные направления исследований:
Выявление в изучаемых разрезах глобальных стратиграфических и геохронологических реперов, позволяющих идентифицировать геологические события на территориях геодинамических платформенных и мобильных областей. Особенно важно использование методов событийной корреляции при циклостратиграфической интерпретации изучаемых разрезов.
Сотрудники кафедры ИДГ более 10 лет участвуют в научных исследованиях, координируемых Международной программой по геонаукам (IGCP - МПГК), одной из старейших программ ЮНЕСКО. Только Науки о Земле способны найти ключевые ответы на фундаментальный вопрос: как окружающая среда преодолевает и приспосабливается к катаклизмам природы для своего сохранения и устойчивого развития.
Исследования проводятся в рамках направления программы проектов международной геологической корреляции «Глобальные изменения: доказательства по геологическим данным». Целью этих исследований является: расширение понимания разного уровня геологических процессов, влияющих на глобальную среду, и совершенствование стандартов и методик проведения геологических исследований, включая передачу геологических и геотехнологических знаний между странами международного сообщества.
По этому направлению сотрудники кафедры принимали участие в исследованиях по следующим проектам - IGCP 499 и IGCP 591.
Работы проводились на территории Узбекистана в Китабском государственном геологическом заповеднике (КГГЗ), Кызылкумских возвышенностях и на хребте Северный Нуратау.

Проект IGCP 499 Devonian land-sea interaction: evolution of ecosystems and climate –Взаимодействие между сушей и морем в девоне: эволюция экосистем и климата (2004-2009).
Девон был критическим периодом с точки зрения диверсификации ранних наземных экосистем. Существовали обширные мелководные морские бассейны и континентальные низменности с широким спектром различных мест обитаний, которые сохраняются в большом количестве в осадках бассейнов по всему миру. Растительная жизнь на земле развивалась от крошечных сосудистых растений до деревьев значительных размеров, а позвоночные начали завоевывать земли.
В последние годы в работе Международной Подкомиссии по стратиграфии девона   (SDS) происходит ревизия границ ярусов, и в первую очередь она коснулась нижней границы эмсского яруса, эталон которой установлен согласно международным стандартам в Южном Тянь-Шане (КГГЗ, Узбекистан), далеко отстоящем от Арденно-Рейнской области, являющейся для девона топотипической местностью. Этому была посвящена Международная конференция «Глобальная корреляция нижнедевонских карбонатных и кластических разрезов» (SDS/IGCP 499, 2008), основной задачей которой являлось обсуждение валидности разреза глобального стратотипа границы эмсского яруса Международной и Общей стратиграфических шкал.

1_0.jpgУчастники Полевой сессии Международной подкомиссии по стратиграфии девона и Международной конференции «Глобальная корреляция нижнедевонских карбонатных и кластических разрезов» (SDS/IGCP 499 Project joint field meeting), 2008

Проект IGCP 591 The Early to Middle Paleozoic Revolution – Революционные изменения среды от раннего к среднему палеозою. (2011 – 2016).

Проект посвящен фундаментальным исследованиям одного из важнейших интервалов геологической истории Земли, определивший основные предпосылки для формирования позднепалеозойских осадочных полезных ископаемых - изучению палеобиологических изменений в промежутке времени между великой ордовикской вспышкой видообразования и девонской наземной эволюцией. Эти исследования сосредоточены на корреляции главных палеозойских возрастных рубежей, их стратиграфическом и геохронологическом обосновании, а также на анализе структурных особенностей и состава магматических и метаморфических комплексов.

stratigraf2_kuadro.jpg

 

stratigraf1_kuadro.jpg

Участники российско-английско-узбекской рабочей группы, хребет Северный Нуратау на фоне обнажений венлока, 2014Участники  российско-немецкой рабочей группы, хребет Зеравшанский, в точке глобального стратотипа границы пражского и эмского ярусов, 2015

В настоящее время рабочая группа кафедры по направлению стратиграфия и палеонтология проводит исследования в рамках программы проекта IGCP 652 Reading geologic time of Paleozoic sedimentary rocks - Чтение геологического времени в палеозойских осадочных породах (2017-2021).

К основными событиям, акцентирующим палеозой, относятся экологические кризисы и диверсификации, изменения в химии океана, климатические и палеогеографические перестройки. Одним из ключевых препятствий в понимании масштаба этих событий является сложность установления точных оценок их продолжительности. Отсутствие временной точности серьезно затрудняет оценку механизмов воздействия и темпов климатических, экологических или геохимических изменений в палеозое. Поэтому необходимо сначала улучшить палеозойское «время», чтобы затем "распутать" историю палеозойского периода на Земле.

Биосфера является живой оболочкой планеты Земля. Биотические агенты влияют на атмосферу, океаны, земную поверхность и даже состав пород. Совместная цель палеонтологов и биологов заключается в том, чтобы понять, посредством своих исследований, многочисленные факторы, контролирующие биосферные явления. Эти исследования дают представление о функционировании и стабильности прошлых экосистем в связи с изменением климата, а также понимание динамики биоразнообразия в течение длительного времени и прогноза жизнеспособности биосферы в будущем.

Изменения климата и биосферы запечатлены на Земле в осадках. Циклостратиграфия - мощный хронометр, основанный на обнаружении циклов в её осадочной записи. Эти циклы обусловлены периодическими изменениями в системе Земля - Солнце, влияющими на геодинамические процессы, распределение солнечной энергии по планете, определяющие изменения климата Земли.

На кафедре ИДГ существует совместная Российско-Британская исследовательская группа, работающая по теме «Обстановки осадконакопления в позднедевонском эпиконтинентальном бассейне с карбонатно-терригенной седиментацией на территории С-З Главного Девонского поля».

Исследования проходят в рамках Международной программы по Геонаукам (МПГК), программы подготовки к 11 Международной Балтийской стратиграфической конференции, проведение которой планируется в России, и проекта IGCP 652 и подготовки материалов для проекта создания Природного Геопарка «Ильменский глинт».

С российской стороны в рабочую группу входят сотрудники кафедры ИДГ – профессор И.В. Таловина, профессор Е.Д. Михайлова, доцент Р.А. Щеколдин, доцент М.Г. Цинкобурова, ассистент Д.В. Безгодова, аспирант К.В. Рязанов, а также вед. науч. сотр. ВСЕГЕИ И.О. Евдокимова, науч. сотр. ВНИГРИ Е.В. Сакеран, аспирант СПбГУ В. Глинский.

С английской стороны – председатель международной комиссии по девону профессор Дж. Маршалл (Центр океанологии, Саутгемптонский университет), профессор Д. Сиветер (Университет Лестера).

Основные задачи исследований совместной Российско-Британской исследовательской группы:

  • Создание методики сопоставления платформенных разрезов девона ГДП с международными стратиграфическими стандартами;
  • Выявление био- и литостратиграфических изменений, позволяющих привязать седиментационные, климатические и палеоэкологические процессы, а также изменения в составе биот к стандартам геологического времени;
  •  Прослеживание границ девонских трансгрессий и регрессий на ГДП и влияние их на формирование полезных ископаемых.
2.jpg3.jpg
Участники российско-английско-узбекской рабочей группы на Ильменском глинте
(Новгородская область), 2017

Одной из важных целей исследований по данной теме является улучшение профессионального образования и подготовки специалистов по специальности "Прикладная геология". Студенты, занятые в этом проекте имеют возможность изучать обнажения осадочных пород и собирать материал для научных исследований, курсовых и дипломных работ. Осенью 2017 г. состоялись поездки на полевые работы в южное Приильменье, в которых участвовала совместная Российско-Британская исследовательская группа, студенты и аспиранты. Характеристика девонских отложений Ильменского глинта рассматривалась на очередном семинаре «Наливкинские чтения», который регулярно проводится на кафедре.

В рамках проекта  IGCP 652 в музее Горного университета было проведено заседание Девонской стратиграфической комиссии Межведомственного Стратиграфического Комитета РФ, посвященное проблемам стратиграфии девона Главного Девонского поля, председателем на которой был профессор Дж. Маршалл.

Полевые работы на Главном Девонском поле

Сотрудники кафедры исторической и динамической геологии (профессор Е.Д. Михайлова, доцент М.Г. Цинкобурова, доцент В.П. Матвеев) совместно с сотрудниками Горного музея, кафедр минералогии, кристаллографии и петрографии, гидрогеологии и инженерной геологии разрабатывали маршрут полевых геологических экскурсий для участников 11 Балтийской Стратиграфической конференции. Балтийская Стратиграфическая конференция – это регулярно организуемая международная конференция, в которой принимают участие ведущие специалисты по вопросам региональной геологии и стратиграфии северо-запада Восточно-Европейской платформы. После конференций организуются серии полевых экскурсий, где приглашенным иностранным специалистам демонстрируются самые интересные геологические особенности региона. В августе 2022 года Россия планирует провести очередную международную конференцию. Экскурсии по Главному Девонскому полю − всемирно известной области широкого распространения девонских отложений (в России это территория юга Ленинградской, севера Новгородской областей и Псковской области) организует Горный университет.

В ходе работ по выбору наиболее информативных и эффектных обнажений верхнедевонских отложений на территории Псковской и Новгородской областей сотрудниками Горного университета была проведена ревизия ряда стратотипов (эталонных разрезов) местных и региональных стратиграфических подразделений. Результаты ревизии продемонстрировали, что часть стратотипов в настоящее время можно считать утраченными, однако были подобраны другие, эквивалентные утраченным, разрезы. Так, вместо утраченного карьера вблизи д. Изборск, был описан разрез в новом действующем карьере  в д. Коломно.

Контрслепок трещин усыхания в алевролите. Псковские слои, карьер Коломно

Ряд новых описанных разрезов можно рассматривать также как потенциально возможные объекты природного наследия.

 

Разрез псковских слоев, левый берег р. Великой,
д. Выбуты
Следы кишечнодышащих в известняках. Псковские слои. Левый берег р. Великой, д. Выбуты

Вместе с преподавателями в полевых выездах участвовали студенты геологоразведочного факультета. Ребятам представилась уникальная возможность на практике закрепить тот теоретический материал, который они проходят в университете.

Доцент кафедры ИДГ М.Г. Цинкобурова и старший научный сотрудник Горного музея Д.В. Безгодова совместно со студентами описывают разрез отложений бурегской свиты. Правый берег р. Кухва, ЛиновоСовременная орнитофауна Выбутских порогов, потенциального комплексного ООПТ

Седиментология

Научный руководитель: Роман Анатольевич Щеколдин – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры исторической и динамической геологии.

Научное направление: Региональные и локальные седиментологические модели месторождений углеводородов.

Главные объекты: юрские и меловые нефтегазоносные толщи Западной Сибири; девонские и каменноугольные отложения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции.

Цели и задачи:

  1. Изучение керна скважин и анализ результатов геологических исследований скважин.
  2. Корреляция отдельных участков по линии уровня моря.
  3. Разработка концептуальной седиментологической модели.
  4. Прогнозы структуры природного месторождения углеводородов.
sediment1_kuadro.jpgsediment2_kuadro.jpg

Литология и палеоэкология

Научный руководитель: Владимир Петрович Матвеев – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры исторической и динамической геологии.

Научное направление: Литология и палеоэкология нижне-среднекаменноугольного рифового массива острова Берха (архипелаг Новая Земля).

litologiya1.jpglitologiya2.jpg

Цель: реконструкция истории формирования нижне-среднекаменноугольного рифового массива на острове Берха и создание модели его строения.
Комплексный анализ фактического материала показал, что остров Берха – органогенная структура высокого ранга, сложенная каркасными водорослевыми и кораллово-водорослевыми известняками, микросгустковыми известняками с фенестрами. Межрифовые пространства выполнены органогенными и органогенно-обломочными известняками. По периферии располагаются карбонатные конгломерато-брекчии, биокалькарениты, калькарениты. Мощность рифового массива - 700 м. В его составе выделены фации: зариф, рифовое плато, ядро рифа, контрфорс и предриф. Породы, слагающие фации, отнесены к 12 литолого-генетическим типам. Для характеристики условий осадкообразования использованы альгофлора, брахиоподы, аммоноидеи, а для изучения геологической истории - и фораминиферы. В истории развития рифа прослеживаются стадии образования рифового ядра (раннее, начало позднего визе), рифового плато и крутого рифового склона (позднее визе-серпухов). Развитие органогенной постройки в башкирском, возможно, раннемосковском веке устанавливается по отдельным «башенковым рифам» - пинаклям на побережье острова. Латеральное замещение органогенной постройки черносланцевой толщей и перекрытие её карбонатно-глинистыми отложениями может являться признаком потенциальной нефтегазоносности геологической площади.

Использования результатов исследований на практике:

  • выявление пространственно-временных закономерностей размещения обломочных шлейфов органогенных построек для оценки потенциала территории на углеводородное сырье.
  • уточнение корреляции подразделений карбона региональной стратиграфической схемы, совершенствование легенд ГГК-200 и 1000 нового поколения.

Геохимия и минерагения

Научный руководитель: Ирина Владимировна Таловина – доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры исторической и динамической геологии.

Научное направление: геохимия, минералогия и оценка платиноносности силикатных никелевых руд Урала.

Цель: геолого-минералогическое изучение никелевых руд месторождений Урала и развитие альтернативных инновационных технологий их переработки.

Научно-техническое сотрудничество: Проект «Сырье для экологически чистых технологий: геолого-минералогическое исследование никелевых руд месторождений Урала и развитие альтернативных инновационных технологий их переработки» в рамках программы Министерства образования и науки Германии по развитию научно-технического сотрудничества с Россией. Руководители проекта с российской стороны - профессор И.В. Таловина, с германской – профессор Г. Хайде (Фрайбергская Горная академия, г. Фрайберг, Германия). В основу проекта легли исследования профессора И.В. Таловиной, показавшие, что гипергенные никелевые месторождения содержат благородные металлы в количестве n·101 - n·10-2 г/т, что позволяет рассматривать их как нетрадиционный источник платиноидов, а также золота и серебра. В результате исследований были получены геохимические и минералого-петрографические данные, обосновывающие возможность комплексного извлечения гипергенных никелевых руд с целью извлечения попутных компонентов (платиновых металлов, золота, серебра).

geohimiya1.jpg

geohimiya2_1.jpg

 

geohimiya3.jpg

Зональный профиль силикатных никелевых кор выветривания и распределение в них химических элементовУчастники проекта со стороны Горного университета: проф. И.В. Таловина, доц. Н.И. Воронцова, асс. А.М. Дурягина, асп. В.С. Никифорова, с германской - профессор Фрайбергской горной академии д-р Г. Хайде и д-р Х. Либервирт, асп. М. Хессе, представитель  фирмы «Геос» (Лейпциг) г-н У. Мюллер и сотрудник Биогидрометаллургического центра г. Дрезден, д-р Ф. Билек на борту Мраморного карьера г. Уфалея при проведении совместных полевых работ. Сентябрь 2014 г.

Планируемые результаты:

  • выделение основных промышленных типов гипергенных никелевых руд на основе изучения их минерально-геохимического состава с учетом требований новых проектируемых технологий их переработки;
  • получение заключения о целесообразности разработки определенного вида технологии обогащения и/или выщелачивания руд, в т.ч. с применением методов микробиологического выщелачивания.

Использование результатов: результаты исследований позволят вплотную подойти к разработке ресурсосберегающей экологически безопасной технологии комплексной переработки гипергенных никелевых руд, составляющих вторую по значению ресурсную базу никеля в нашей стране.

Экология ископаемых организмов и тафономический анализ

Научный руководитель: Мария Георгиевна Цинкобурова – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры исторической и динамической геологии, Дарья Викторовна Безгодова – кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник Горного музея.

Научное направление: выявление связи морфологических особенностей ископаемых брахиопод и пелеципод с палеоэкологическими условиями.

Главные объекты: комплексы брахиопод ордовикских отложений Балтоскандии и девонских отложений Новой Земли, комплексы брахиопод и пелеципод девонских отложений ГДП.

Цели и задачи:

  • установление характерных комплексов брахиопод ордовикских отложений Балтоскандии и девонских отложений Новой Земли, комплексов брахиопод и пелеципод девонских отложений ГДП;
  • установление наиболее значимых видовых критериев ордовикских и девонских брахиопод из рассматриваемых комплексов;
  • установление субавтохтонных, аллохтонных и по возможности  автохтонных ориктоценозов среди изучаемых комплексов;
  • выявление связи морфологических особенностей изучаемой биоты  с условиями обитания;
  • палеоэкологическое обоснование установленной стратиграфической последовательности комплексов изучаемой палеобиоты.

    

ecology1.jpgecology2_1.jpg

Результаты исследований опубликованы в серии статей в журналах, реферируемых Scopus, Web of science, ВАК и других научных изданиях. Результаты были доложены более чем на 10 конференциях, в т.ч. 20th International Senckenberg Conference & 2nd Geinitz Conference (Франкфурт-на-Майне, 2008); VIII и IX Baltic Stratigraphical Conference (Рига, 2011 и Вильнюс, 2014); LVIII сессия Палеонтологического общества (Санкт-Петербург, 2012) и опубликованы в соответствующих сборниках.

Использование результатов: уточнение биостратиграфических схем соответствующих регионов.

Использование в учебном процессе:

  • Публикация учебного пособия «Особенности фациального анализа морских отложений на примере геологических разрезов учебных полигонов ГРФ Горного университета (морские карбонатные отложения среднего ордовика Ленинградской области и морские терригенно-карбонатные отложения мела Горного Крыма)».
  • Привлечение современных методов палеоэкологических исследований к изучению раздела «Основы палеоэкологических исследований» в программе дисциплины «Историческая геология».
  • Включение преподавания основ направления «Основы палеоэкологических исследований» в программу курсов ФПК.