Главная – Журналы – Криосфера Земли 2024 номер 6

Представлены результаты комплексного изучения ледового комплекса, вскрытого в пределах цокольно-аккумулятивной террасы в нижнем течении реки Вилюй. На основании химических, изотопных, гранулометрических, палинологических и радиоуглеродных данных установлено, что формирование ледового комплекса происходило с конца каргинской (МИС-3) и на протяжении сартанской (МИС-2) эпох позднего неоплейстоцена (от 29.0 до 11.7 тысяч лет назад) в криоаридных условиях, когда преобладали ландшафты сухих холодных степей с доминированием ксерофитных сообществ, местами разнотравно-злаковых лугов. Низкая минерализация сингенетических повторно-жильных льдов (0.07-0.29 г/дм³), преобладание гидрокарбоната кальция в химическом составе свидетельствуют, что основным источником формирования жил являлись зимние атмосферные осадки - талая снеговая вода. Повышенное содержание тяжелых металлов (Fe, Mn, Co, V, Sr) указывает на то, что в формировании льдов участвовали также воды мелких промерзающих озер, приуроченных к полигональному рельефу. Отмечен относительно легкий изотопный состав льдов (δ¹⁸О -(29.2 ± 0.3) и -(27.2 ± 1.4) ‰, δD -(226.6 ± 2.3) и -(215.8±8.5) ‰, d_exc (6.8 ± 0.51) и (1.7 ± 3.1) ‰), который схож с составом современных атмосферных осадков холодного сезона г. Якутска и весеннего снегозапаса. Такой изотопный состав свидетельствует о сухих и холодных условиях при формировании повторно-жильных льдов исследуемого участка.

Расчет водного баланса для водоемов, находящихся в горах, сложен ввиду недостаточности данных наблюдений и слабой изученности ряда процессов стокоформирования. Гидрологический режим высокогорных озер определяется, с одной стороны, климатическими факторами, а с другой - особенностями подстилающей поверхности водосборных бассейнов с различным соотношением ледниковых и неледниковых частей. В статье на основе данных полевых гидрологических, метеорологических и гляциологических наблюдений выполнен расчет водного баланса с суточным шагом для перигляциального озера, расположенного на территории Южно-Чуйского хребта (Центральный Алтай). Выполненный расчет позволил оценить вклад объемов талых ледниковых вод, таяния снежников и осадков в суммарный приток воды к водоему и выявить особенности поступления талых ледниковых вод в чашу озера. Выявлена преобладающая роль подповерхностного стока в приходной части водного баланса озера.

Криолитозона, как показывают исследования, аккумулирует значительные объемы природного газа как в свободной форме, так и в виде газогидратов. Изменение термобарических условий газосодержащей толщи мерзлых пород может сопровождаться различными газодинамическими процессами, которые приводят к активным газовыделениям из верхних горизонтов мерзлоты. Во время активизации этих процессов давление газа в газонасыщенных горизонтах может быть равным и даже превышать давление вышележащих пород, а градиенты давлений могут достигать значительной величины, которой будет достаточно для деформации льдо- и гидратосодержащих пород, возникновения фильтрации газа, его проникновения и прорыва в вышележащие слои пород. Для моделирования подобных природных условий авторами была разработана оригинальная технология, которая включала создание специального кернодержателя фильтрационной установки и разработку алгоритма проведения лабораторных испытаний на созданном оборудовании. В ходе методических опытов показано, что при фиксированном газовом давлении около 2 МПа в нагреваемом непроницаемом льдонасыщенном песчано-глинистом образце фильтрация газа может возникать в области высоких отрицательных температур. Методические эксперименты по изучению динамики газопроницаемости мерзлых и оттаивающих пород в условиях образования и диссоциации поровых гидратов метана показали закономерные изменения газопроницаемости, обусловленные фазовыми переходами лед(вода)-гидрат, а также структурными преобразованиями грунтов, вызванными фазовыми переходами.

По данным маршрутных снегосъемок определены средние многолетние значения плотности снега на момент максимальной высоты снежного покрова и плотность снега за отдельные месяцы для материковой части российской Арктики. Проведено сравнение плотности снега за климатические периоды 1966-1990, 1991-2020 и 2011-2020 гг. Сравнение с историческим климатическим периодом 1966-1990 гг. показало, что в среднем на территории российской Арктики изменения максимальной плотности снега незначимы - снижение около 1 %. Наибольшее снижение плотности снега отмечено на севере Якутии, а максимальный рост - на севере Западной Сибири. Анализ плотности снега за отдельные месяцы показал, что из-за более поздних сроков установления снежного покрова изменилась плотность снега в осенний период. В среднем в Арктике за период 1991-2020 гг. плотность снега уменьшилась по сравнению с 1966-1990 гг. в октябре и ноябре на 6 и 10 %, в январе и мае - на 2 и 5 % и увеличилась на 1 % в марте. Наряду с изменением плотности снега за отдельные месяцы изменилась динамика, т. е. отношение плотности снега за отдельные месяцы к максимальному значению. В ноябре 1991-2020 гг. это отношение уменьшилось по сравнению с периодом 1966-1990 гг. на 15-20 % в ряде арктических районов центра и северо-востока Европейской территории России и до 25 % на севере Якутии. Построены карты плотности снега и ее изменчивости.

Приведены результаты исследования, проведенного на геокриологическом стационаре “Туймаада” в Центральной Якутии. Проанализирована связь испарения с поверхности почв с жидкими осадками за теплый период 2015-2016 и 2019 гг. и изучен их химический состав. Средняя величина испарения, которая превысила количество осадков примерно на 40 %, составила 1.37 (0.33-3.13) мм/сут. Интенсивность испарения особенно велика в мае, что связано с оттаиванием мерзлых пород и просачиванием снеговой воды в сезонноталый слой. Химический состав атмосферных осадков в течение лета остается стабильным гидрокарбонатно-кальциевым, но минерализация понижается к осени на 20-40 %. Содержание большинства химических элементов меняется со временем, максимум приходится на май-июнь. Наибольшая контрастность для хлоридов, сульфатов, натрия и аммония характерна в периоды максимального и минимального испарения с поверхности почв.

Обосновано использование фито- и биоиндикаторов для интерпретации данных геоэлектрики при изучении мерзлотных разрезов. Исследования проводились с помощью методов электротомографии и георадиолокации в разных климатических и геокриологических условиях от Тянь-Шаня до Магаданской области. В каждом районе были выделены свои ландшафтные признаки геокриологических условий и сопоставлены с геоэлектрическими разрезами или данными георадиолокации. Показано, что в Центральной Якутии определенные виды лиственниц, а в Забайкалье берез в сочетании с высоким сопротивлением пород указывают на наличие мерзлых пород с пониженной температурой. На территории Северо-Востока России тополя и чозении растут в области развития таликовых зон, что дает основание интерпретировать участки низкого электрического сопротивления пород под ними как талики, а не как пиритизацию или повышенную глинистость. В Тянь-Шане установлена корреляционная связь электрического сопротивления каменного глетчера и его возраста, на который указывает размер лишайника рода Rhizocarpon sp. В условиях горной местности аномалии низкого сопротивления в местах скопления крупных гнезд муравьев означают глубокое залегание кровли мерзлых пород или наличие сквозных таликов в разломных зонах. Учет ландшафтных индикаторов геокриологических условий позволяет уменьшить неоднозначность геологической интерпретации данных геоэлектрики.