ИСТИНА

Цель Проекта - выявление пространственно-временной изменчивости положения относительного уровня Баренцева, Белого и Карского морей в позднечетвертичное время, установление ее причин и факторов.

The Project is addressing a fundamental research problem of estimating spatio-temporal variability in the relative sea- level (RSL) position for the western segment of the Russian Arctic in Pleistocene and Holocene, along with its historical amplitudes and driving forces. Published long-term data on sea level variation in Russian Arctic seas currently remain virtually inaccessible for the international research community. These data differ in spatial extent, structure and quality, are scarcely published in international scientific press, and thus can hardly be integrated into current research. In 2018, the principal published the first data bank on changes in the relative sea level of the Russian Arctic in the Late Quaternary in English (Baranskaya et al., 2018). The project suggests processing the data bank, changing its structure, adding new literature data and expanding geographical coverage, along with enhanced quality control. The result will be a standardized geobase of literature data on changes in the relative level of the seas of the Russian Arctic in the Late Quaternary, developed in accordance with international protocols compiled as part of efforts to unify data and create a unified global database (IGCP, HOLSEA) and modified for the conditions of the Eurasian Arctic. Information about the sea level in the Arctic in the Pleistocene and Holocene is especially valuable in that it can be used to calibrate numerical models of glacioisostatic adjustment (GIA) developed using field data for other regions of the globe (North America, Barbados, etc.). The project proposes to compare the database with the leading recognized models of glacioisostatic compensation ICE-6G_C VM5a (Argus et al., 2014; Peltier et al., 2015) and ICE-7G_NA VM7 (Roy and Peltier, 2018), and new innovative models, including the spatial variability of the lithosphere and mantle parameters, the so-called 3D models (Li et al., 2018) for the first time. Such comparison will allow us to identify the areas of discrepancy between the model and field data and analyze their causes, including highlighting the tectonic vertical movements of the earth's crust and determining the areas most sensitive to lateral changes in the properties of the lithosphere and mantle. The Project will also permit to complement this database with field data collected both during previous expeditions, as well as projected fieldworks covered by this Project (ages, geological cross-sections, conclusions on origin and position of marine and continental sediments, palaeoreconstructions, structural and lineament mapping etc), uncovering RSL dynamics history for the Russian Arctic in the Pleisocene and Holocene in most problematic locations. Assembled data will allow an in-depth analysis of the spatio-temporal variability in relative role of natural drivers influencing the RSL position in the western segment of the Russian Arctic: glacioisostatic rebound and tectonics, eustatic sea level fluctuations, palaeogeography etc, as well as the history of their interaction in the late Quaternary. Modern changes in sea level will be analyzed, their forecast will be compiled, and the impact on coastal dynamics will be evaluated.

По итогам Проекта ожидаются следующие научные результаты: 1. Данные собственных исследований по итогам экспедиций прошлых лет на ключевых участках и результатам новых полевых работ в рамках Проекта. Результаты будут включать: - описания рельефа и четвертичных отложений всех ключевых участков (текст); - геологические разрезы и (или) геолого-геоморфологические профили (графика); - данные о строении и свойствах четвертичных отложений, особенностях их залегания и осадочных текстурах, схемы колонок, полученных при бурении (таблицы или текст, иллюстрации); - результаты датирования отложений: радиоуглеродного, уран-ториевого, ОСЛ; - результаты лабораторных анализов: гранулометрического, потерь при прокаливании, магнитной восприимчивости, химического состава водной вытяжки, изотопного состава подземных льдов, анализа состава микрофоссилий, в частности, диатомового, видового состава остракод и определения наличия формаинифер (таблицы, текст, графики и диаграммы); - оценка происхождения и возраста описанных и выделенных континентальных и морских отложений (текст); - оценка изменений уровня моря на ключевых участках в плейстоцене и голоцене (таблицы и/или текст); Для большей части ключевых участков подобные данные будут получены впервые. Данные о континентальных и морских отложениях, их залегании и абсолютной высоте существенно дополнят представления об изменениях относительного уровня моря в плейстоцене и голоцене. 2. Стандартизированная структура базы данных об изменениях относительного уровня моря в позднем плейстоцене и голоцене для Российской Арктики: - Универсальная структура базы данных, ранее разработанная согласно Международным Протоколам Геологической Корреляции (International Geological Correlation Projects) IGCP 61, 200, 495 и 588 (Gehrels and Long, 2007; Hijma et al., 2015), модифицированная для условий Российской Арктики (таблица); - Классификация индикаторов положения относительного уровня моря, встречающихся в Российской Арктике и оценка их высотного интервала по отношению к уровням прилива и ее обоснование (текст, таблица); - Структура базы данных для оценки погрешностей измерения возраста и высоты индикаторов уровня моря и ее обоснование (текст, таблицы); 3. Заполненная собственными (п.1) и литературными данными база данных об изменениях относительного уровня морей Российской Арктики в позднем плейстоцене и голоцене - заполненная база данных (таблица на английском языке; общедоступная база данных на английском языке также будет вывешена в сети Интернет); - геобаза данных, показывающая пространственное распространение точек массива данных (проект ArcGIS); - районирование побережий Белого, Баренцева и Карского моря с выделением областей c разными тектоническими, палеогеографическими, геологическими и геоморфологическими особенностями для анализа пространственной изменчивости историй хода относительного уровня моря и его обоснование (проект ArcGIS); 4. Результаты анализа базы данных об изменениях относительного уровня моря в позднем плейстоцене и голоцене - палеогеографические реконструкции (карты и/или графика); - визуализация изменений относительного уровня моря в различных районах Российской Арктики в позднем плейстоцене и голоцене (графики или диаграммы); 5. Результаты верификации моделей гляциоизостатической компенсации по данным из базы: - результаты сравнения графиков изменений относительного уровня моря в выделенных районах в позднем плейстоцене и голоцене (графики или диаграммы) с данными численного моделирования гляциоизостатической компенсации (1D и 3D модели); - карты чувствительности уровня морей Российской Арктики к различным параметрам литосферы и мантии; - рекомендации для будущих полевых исследований изменений относительного уровня моря в плейстоцене и голоцене: протокол с указанием обязательных данных для заполнения, обозначение "белых пятен", на которых необходимо сконцентрировать исследования в первую очередь (таблица, текст); - результаты анализа причин и факторов, влияющих на изменение относительного уровня моря в разных районах, их пространственно-временной неоднородности и взаимодействия (текст, графика); 6. Результаты анализа современных изменений уровня моря и влияния их на береговые процессы - база данных современных изменений уровня моря (ГИС проект, таблица); - результаты анализа современного строения и динамики берегов в условиях роста или снижения относительного уровня моря (схемы, текст); - прогноз развития берегов Российской Арктики в условиях будущих изменений уровня моря, рекомендации по хозяйственной деятельности (текст) Полученные результаты помогут сделать накопленные многолетние данные российских исследований изменения уровня арктических морей доступными для мирового научного сообщества; кроме того, они расширят существующие представления о факторах, влияющих на относительный уровень моря, их динамике и взаимодействии. Литература Gehrels, W.R., Long, A.J., 2007. Quaternary land-ocean interactions: sea-level change, sediments and tsunami. J. Mar. Geol., 242, 1-4. http://dx.doi.org/ 10.1016/J.Margeo.2007.05.005 Hijma, M.P., Engelhart, S.E., Tornqvist, T.E., Horton, B.P., Hu, P., Hill, D.F., 2015. A protocol for a geological sea-level database, in: Shennan, I., Long, A.J., Horton, B.P. (Eds.), Handbook of Sea-level Research. John Wiley & Sons, Ltd, New York, 536-553. Peltier, W.R., Argus, D.F., Drummond, R., 2015. Space geodesy constrains ice age terminal deglaciation: the global ICE-6G_C (VM5a) model. J. Geophys. Res. Solid Earth, 120. http://dx.doi.org/10.1002/2014JB011176, 2014JB011176

Коллектив проекта работает в Российской Арктике, уже более 10 лет. За это время был накоплен разнообразный и оригинальный материал. Сильная сторона коллектива - его сплоченность и опыт совместных работ, в том числе полевых. А.В. Баранская, О.С. Шилова и А.В. Новикова совместно работали на Кольском полуострове и в Карелии (2007, 2012-2014). Значительный задел получен во время комплексных экспедиций морского базирования "Ямал-Арктика-2012, 2013", где А.В. Баранская выступала в качестве руководителя группы по направлению "геоморфология, четвертичная геология и палеоклимат". Затем в 2017-2018 гг., А.В. Баранская и А.В. Новикова совместно выполняли работы на севере Западной Сибири (Ямал и Гыдан). Были составлены описания обнажений, банки данных отобранных образцов и свойств отложений, составлены предварительные геологические разрезы и схемы, которые должны быть впоследствии дополнены и исправлены после получения результатов еще не выполненных лабораторных исследований. В рамках совместной деятельности коллективом были опубликованы совместные статьи в журналах, результаты были доложены на ряде международных и всероссийских конференций. А.П. Вергун и А.В. Баранская уже 5 лет совместно работают в Лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ, имеют многочисленные совместные публикации. А.Л. Захаров, Н.Г. Константинова и А.В. Баранская совместно работали над изучением четвертичных отложений позднего плейстоцена и голоцена на Русской равнине. Часть исполнителей Проекта (А.В. Новикова, А.П. Вергун) работали под руководством А.В. Баранской над проектами РФФИ и в рамках Гранта Ученого Совета географического факультета МГУ в 2015-2019 г. Таким образом, исполнители Проекта составляют сплоченный коллектив с многолетним опытом экспедиционных и фундаментальных исследований в районе планируемых работ.

На сегодняшний день накопленные многолетние литературные данные об изменениях уровня морей России остаются закрытыми для значительной части мирового сообщества. Их использование затруднено нехваткой обобщающих работ и баз данных, в первую очередь, на английском языке, различиями в структуре и качестве самих данных, а также неоднородной изученностью территории. В 2018 году руководителем был впервые опубликован банк данных об изменениях относительного уровня морей Российской Арктики в позднечетвертичное время (Baranskaya et al., 2018). В рамках Проекта предлагается переработка банка данных, изменение структуры, дополнение новыми литературными данными и расширение географического охвата, усиленный контроль качества. Результатом станет стандартизированная геобаза литературных данных об изменениях относительного уровня морей Российской Арктики в позднечетвертичное время, разработанная согласно международным протоколам, составленным в рамках усилий по унификации данных и созданию единой общемировой базы данных (IGCP, HOLSEA) и модифицированная для условий евразийского Заполярья. Информация об уровне моря в Арктике в плейстоцене и голоцене особенно ценна тем, что она может быть использована для калибровки численных моделей гляциоизостатической компенсации, разработанных с использованием натурных данных по иным регионам земного шара (Северная Америка, Барбадос и др.). В рамках проекта предлагается впервые сравнить базу данных как с ведущими признанными моделями гляциоизостатической компенсации ICE-6G_C VM5a (Argus et al., 2014; Peltier et al., 2015) и ICE-7G_NA VM7 (Roy and Peltier, 2018), так и с новыми инновационными моделями, включающими пространственную изменчивость параметров литосферы и мантии, так называемыми, 3D моделями (Li et al., 2018). Такое сравнение позволит выявить области расхождения модели с натурными данными и проанализировать их причины, в том числе и выделить тектонические вертикальные движения земной коры и определить области, наиболее чувствительные к латеральным изменениям свойств литосферы и мантии. Кроме того, база данных будет дополнена материалами собственных исследований по итогам экспедиций прошлых лет и новых полевых работ в рамках Проекта (датировки, геологические разрезы, выводы о происхождении и залегании морских и континентальных отложений, палеогеографические реконструкции, линеаментные и морфоструктурные карты и др.), проливающими свет на изменения относительного уровня морей Российской Арктики в плейстоцене и голоцене на наиболее проблемных участках. Ключевым регионом станет побережье Карского моря – область предполагаемого приледникового компенсационного прогиба, важная для понимания процессов гляциоизостазии в Арктике. Полученные данные позволят провести анализ пространственно-временной изменчивости факторов, влияющих на положение относительного уровня морей западного сектора Российской Арктики: гляциоизостатических и тектонических вертикальных движений земной коры, изменений эвстатического уровня моря, палеогеографических особенностей, и др., а также истории их взаимодействия в позднечетвертичное время. Будут проанализированы современные изменения уровня моря, составлен их прогноз, оценено влияние на динамику берегов.