Лаборатория физико-геологических исследований

Лаборатория физико-геологических исследований образована 8 декабря 1968 г. С момента образования до февраля 2020 года лабораторией руководил академик РАН А.П. Лисицын. В лаборатории работают 5 докторов наук и 7 кандидатов наук.

Сотрудниками лаборатории проведены уникальные пионерные работы в области изучения процессов современного и древнего осадконакопления в Мировом океане (исследование аэрозолей, водной взвеси, донных осадков, гидротермальных руд, процессов в маргинальных фильтрах, биоаккумуляции, диагенеза).

За прошедшие годы сотрудники Лаборатории опубликовали более 1000 научных работ, в том числе более 30 монографий. Защищено 25 кандидатских и 8 докторских диссертаций.

В настоящее время Лаборатория активно работает по госзаданию, проектам фундаментальных исследований Президиума РАН, Отделения наук о Земле РАН и крупным грантам РНФ, РФФИ.

Для более глубокого понимания процесса осадконакопления, изменения климата, а также переноса и накопления в Мировом океане загрязняющих веществ Лаборатория активно развивает новую наблюдательную систему для Мирового океана – непрерывную во времени, охватывающую не только всю толщу вод океана, но и взаимосвязанные с океаном геосферы (атмо-, крио-, био-, лито-, антропосферы), с численными характеристиками важнейших параметров в 4D системе. Эта система не отрицает, а развивает измерительную программу прошлого на уровне науки и технологий XXI века.

Основные части новой измерительной системы:

1. Спутниковые наблюдения (только для поверхностных вод) с глобальным охватом и непрерывностью наблюдений (5–7 параметров).
2. Подспутниковые наблюдения для получения сезонных и региональных алгоритмов.
3. Работа на океанологических станциях в рейсах с применением зондов и дискретным отбором проб.
   Сотрудникам лаборатории впервые удаётся изучать гранулометрический состав, сортировку частиц и площадь их поверхности в толще вод, а также проводить исследования химического состава живого и биокосного вещества с целью количественной оценки роли биологических процессов в седиментогенезе. На основании единой методики изучается комплекс процессов извлечения микроэлементов из воды биосообществами фито- и зоопланктона, зообентоса (биоаккумуляция), преобразования их состава при оседании микрочастиц в толще вод (вертикальные потоки осадочного вещества) и трансформации в донных осадках (диагенез). При работе на океанологических станциях специальное внимание уделяется изучению процессов в пограничных слоях (атмосфера–гидросфера, лед–вода, вода–донный осадок и вода–базальты ложа океана, река–море и др.).
4. Постановка автоматических глубоководных седиментологических обсерваторий (АГОС) на 0.5–1 год для изучения потоков вещества и энергии insitu на разных горизонтах водной толщи (мг/м²/год).
   Каждая обсерватория оснащена седиментационными ловушками, измерителями течений АDСР, гидрофизичесими зондами и др. Процессы осадконакопления изучают во времени с шагом от суток и часов до месяцев, сезонов, лет.
5. Прецизионные исследования верхнего слоя донных осадков, как природного самописца всех геосфер, взаимодействующих с океаном, специальными приборами (мультикорер, трубка Неймисто и др.) с шагом по колонке 5–10 мм, т.е. с максимальным разрешением во времени.

Использование новой наблюдательной системы для Мирового океана позволяет определять не только скорости накопления осадков (в мм/год), их состав и свойства, но и потоки накапливающегося вещества, в том числе поступление разнообразных загрязнений (в мг/м²/год). Для изучения более древних этапов истории морей и океанов используются колонки донных осадков, полученные с помощью гравитационных трубок большого диаметра (ТБД) и кернов бурения.

В 2012–2017 гг. проведены работы в морях России (Каспийское, Черное, Балтийское, Белое, Баренцево, Карское, Лаптевых), в Северном Ледовитом и Атлантическом океанах – длительное экспонирование автономных глубоководных седиментологических обсерваторий, морские экспедиции на судах, исследования на аэрозольных и устьевых обсерваториях (в маргинальных фильтрах), аналитическая обработка собранных проб и материалов. Выявлены основные пути и механизмы переноса рассеянного осадочного вещества (включая загрязняющие вещества – тяжелые металлы и углеводороды) во всех океанских внешних сферах: (атмо-, крио-, био-, гидро-, литосфере). Проведена подробная инвентаризация источников поступления антропогенных и природных углеводородов и тяжелых металлов. На основании биогеохимического подхода описаны закономерности количественного и качественного распределения углеводородов: алифатических (в том числе алкановых) и полициклических ароматических – ПАУ. Выявлены особенности сезонных биогеохимических процессов в маргинальных фильтрах рек, впадающих в Белое, Балтийское и Каспийское моря. Выявлена специфика гидролого-гидрофизических процессов в устьях малых рек, впадающих в Белое море. Показано важное значение биоаккумуляции тяжелых металлов морскими организмами. Реконструирована история постледникового развития бассейна Белого моря и прилегающих территорий на основании комплексных литоголо-геохимических  и микропалеонтологических методов исследований.

Стратегией развития лаборатории предусмотрено проведение экспедиционных исследований в морях России (арктические моря, Балтийское, Черное, Каспийское моря), в Атлантическом океане, включая пролив Фрама, в Центральной Арктике (особенно на активном подводном хребте Гаккеля). Необходимо расширение сети аэрозольных обсерваторий на морских побережьях и обсерваторий маргинальных фильтров в устьевых зонах крупных рек.

В настоящее время в лаборатории имеется современное оборудование для проведения экспедиционных работ и лабораторного анализа собранного материала, включая оборудование для оснащения АГОС, масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой, атомно-абсорбционные спектрометры, рентгено-флуоресцентный анализатор, CHNS-анализатор, флуориметр, анализатор частиц и др.