Научная деятельность

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАФЕДРЫ

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.

Участники 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

Публикации:

1. Михайлова Е.Д. Раннедевонские остракодовые ассоциации Южного Тянь-Шаня (Центральная Азия), Жур. Новости палеонтологии и стратиграфии, №10-11, 2008, С.143-147.

2. Michailova E.D. The Early Devonian ostracod association of the southen Tien-Shan (Central Asia).

3. Михайлова Е.Д. Роль тафономических исследований в установлении биотопов и эколого-фациальных сообществ силурийских и раннедевонских остракод Южного Тянь-Шаня.// Зап. СПГГУ,вып. 183,  СПб, 2009, изд. СПГГИ(ТУ), С. 32-39

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.

Публикации

1. Михайлова Е.Д. Остракоды венлока Туркестано-Нуратинской горной области (Южный Тянь-Шань). Современная микропалеонтология, Труды XVI Всероссийского Микропалеонтологического совещания, Калининград 2015, стр. 94-96
2. Михайлова Е.Д., Тарасенко А.Б. Литолого-генетические особенности и ассоциации остракод (ракообразные) хатынбулакской, курбулакской и чалташской свит силура в Меришкорской синформе (Узбекистан) // Материалы IV Международной конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского, СПб. 2015. с. 60-65.
3. Михайлова Е.Д., Тарасенко А.Б., Рахмонов У.Ж., Ерина М.В., Ремизова С.Т. Строение и условия образования пограничных отложений силура и девона на западе Зеравшано-Гиссарской горной области (разрез Оби-Сафит, Китабский государственный геологический заповедник, Узбекистан) // Литосфера, 2017, т. 17, № 6, с. 40–61.
4. Perrie V., Willams M., Siveter D. J., Goodall R.,  Mikhailova E., Tarasenko A., Salimova, F. & Kim, I. A.  Quantifying the origins of a pelagic lifestyle in ostracods, Abstracts 8th European Ostracodologists’ Meeting. Tartu, 2015 . s. 60.
5. Williams M., Siveter D.J., Perrier V., Mikhailova E., Tarasenko A., Salimova F., Kim I.A. In the footsteps of Alexander the Great: searching for the origins of ancient zooplankton on the wild steppe of Central Asia // Geology today, 2015, vol. 31, № 2, p. 68-73.

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.

Участники российско-английско-узбекской рабочей группы на Ильменском глинте (Новгородская область), 2017

Публикации

1. Михайлова Е.Д., Щеколдин Р.А., Тарасенко А.Б. Следы жизнедеятельности древних организмов (ихнофоссилии) из отложений верхнего девона южного берега оз. Ильмень. В сб. «Изучение и охрана природного и исторического наследия Валдайской возвышенности и сопредельных регионов», 2015.
2. Русецкая Г.А., Тарасенко А.Б., Вербицкий В.Р., Храмов А.Н., Журавлев А.В., Евдокимова И.О., Иосифиди А.Г., Томша В.А., Сокиран Е.В. Стратотип бурегских слоев (франский ярус, Главное девонское поле) // Литосфера. 2013. № 5. С. 42–56.
3. Тарасенко А.Б., Темпеститовые слои в ильменских глинах франского яруса Главного Девонского поля (северо-запад Русской плиты). Уч. Зап.  Каз. Ун-та. 2011, т. 153, кн. 4, С.
4. Тарасенко А.Б., Шишлов С.Б. Литолого-генетические особенности ильменских и бурегских слоев франского яруса в районе южного берега озера Ильмень // Региональная геология и металлогения. 2012. Вып. 49. С. 47–55.

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.

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.

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).

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.

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).

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

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.

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.