ISSN 1560-7496

· Языки: ru / en

Статья: СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ 18O И D В ПЕЩЕРНЫХ ЛЬДАХ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА "ЛЕНСКИЕ СТОЛБЫ" (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ) (2020)

Читать

Читать онлайн

Исследованы особенности строения, оледенения и температурного режима пещер Сказка и Скалолазов, расположенных в пределах Национального природного парка “Ленские столбы” в бассейне среднего течения р. Лены (Якутия, Восточная Сибирь). Обсуждаются особенности геометрии “теплых” и “холодных” пещер, оказывающих влияние на характер воздушной циркуляции, тепловой режим и пещерное оледенение в разные сезоны года. Впервые приводятся данные об изотопном составе (18О и D) разных типов десублимационных льдов, позволяющие достаточно уверенно их отличить от других типов наземных и подземных льдов региона. Установлено, что источниками питания пещерных льдов являются осадки теплого времени года. Выявлена горизонтальная зональность в распределении десублимационных кристаллов льда и их изотопного состава. Установлено, что во внутренних зонах с температурой около -8 °С формируются столбчатые кристаллы крайне тяжелого состава (δ18О = -(12.2 ± 0.7) ‰, δD = -(99.2 ± 4.7) ‰, dexc = -2.0 ± 0.8). В транзитной зоне формируются пластинки со спиралевидной структурой следующего состава: δ18О = -(14.9 ± 1.6) ‰, δD = -(118.3 ± 12.0) ‰, dexc = 1.0 ± 0.9. Наиболее легкими (δ18О = = -(21.2 ± 0.8) ‰, δD = -(178.0 ± 4.7) ‰, dexc = -8.2 ± 1.5) являются десублимационные льды, формирующие пояс мелкокристаллической изморози вблизи входа в пещеру.

The structure, origin and temperature regime of caves located within the Lena Pillars National Nature Reserve in the middle stream of Lena River (Yakutia, Eastern Siberia), have been considered. Speciﬁ c features of the conﬁgurations of “warm” and “cold” caves largely inﬂuencing air circulation and seasonal changes in the thermal regime are discussed. The ﬁrst ever data are provided on the isotopic composition (18О and D) of various types of hoar ice, allowing to reliably discriminate them between the different types of surface and ground ice in the area. It has been established that the moisture of cave ice is sourced from the warm season precipitation. A horizontal zoning was revealed in distributions of hoar ice crystals and their isotopic composition. Columnar crystals of extremely heavy isotopic composition was found to form in the internal zones with temperature averaging about -8 °C (δ18О = -(12.2 ± 0.7) ‰, δD = -(99.2 ± 4.7) ‰, dexc = -2.0 ± 0.8), while plates with spiral structure formed in the transition zone have the following composition: δ18О = -(14.9±1.6) ‰, δD = = -(118.3 ± 12.0) ‰, dexc = 1.0 ± 0.9. The lightest composition (δ18О = -(21.2 ± 0.8) ‰, δD = = -(178.0 ± 4.7) ‰, dexc = -8.2 ± 1.5) has been established for hoar ice forming a belt of ﬁ ne-crystalline hoarfrost near a cave entrance.

Ключевые фразы: десублимация, десублимационный лед, подземный лед, пещеры, стабильные изотопы воды, криолито зона, "ленские cтолбы", Центральная Якутия, Восточная Сибирь, condensation, hoar ice, ground ice, caves, stable isotopes of water, cryolithozone, lena pillars, central yakutia, eastern siberia

Автор (ы): Галанин Алексей Александрович

Журнал: КРИОСФЕРА ЗЕМЛИ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 551.345. Многолетние мерзлые грунты. Многолетняя мерзлота

Для цитирования:

ГАЛАНИН А. А. СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ 18O И D В ПЕЩЕРНЫХ ЛЬДАХ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА "ЛЕНСКИЕ СТОЛБЫ" (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ) // КРИОСФЕРА ЗЕМЛИ. 2020. ТОМ 24, № 1

Текстовый фрагмент статьи

Список литературы

1. Арэ А.Л. Испарение и эволюция снежного покрова в окрестностях Якутска // Экспериментальные исследования процессов теплообмена в мерзлых горных породах. М., Наука, 1972, с. 160-167.
2. Базарова Е.П., Кононов А.М., Гутарева О.С., Нартова Н.В. Особенности криогенных минеральных образований пещеры Охотничья в Прибайкалье (Иркутская область) // Криосфера Земли, 2014, т. XVIII, № 3, с. 67-76. EDN: SITFQN

3. Болиховский В.Ф. Парагенетические комплексы подземных льдов в буграх пучения Центрального Ямала // Криогенные физико-геологические процессы и методы изучения их развития. М., ВСЕГИНГЕО, 1987, с. 135-141.
4. Буданцева Н.А., Васильчук Ю.К. Утяжеление изотопного состава повторно-жильных льдов Центральной Якутии вследствие активного испарения поверхностных вод // Арктика и Антарктика, 2017, № 3, с. 53-68. EDN: ZOVYSH

5. Буданцева Н.А., Мавлюдов Б.Р., Чижова Ю.Н., Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав льда ледника № 30 в горах Сунтар-Хаята // Лед и снег, 2016, т. 56, № 1, с. 20-28. EDN: VTOXAR

6. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав повторножильных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций): В 2 т. М., ОТП РАН, МГУ, ПНИИИС, 1992, т. 1, 420 с. EDN: VPHCSB

7. Васильчук Ю.К. Повторно-жильные льды: гетероцикличность, гетерохронность, гетерогенность. М., Изд-во Моск. ун-та, 2006, 404 с. EDN: VPDWDP

8. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К. Изотопные методы в географии. Часть 1: Геохимия стабильных изотопов природных льдов. М., Изд-во Моск. ун-та, 2011, 228 с. EDN: QKLAAH

9. Васильчук Ю.К., Шмелев Д.Г., Чербунина М.Ю. и др. Новые изотопно-кислородные диаграммы позднеплейстоценовых и голоценовых повторно-жильных льдов Мамонтовой Горы и Сырдаха, Центральная Якутия // Докл. РАН, 2019, т. 486, № 3, с. 365-370. EDN: EFJOEJ

10. Втюрин Б.И., Болиховская Н.С., Болиховский В.Ф., Гасанов Ш.Ш. Воронцовский разрез едомных отложений в низовьях р. Индигирки // Бюл. Комиссии по изучению четвертичного периода АН СССР, 1984, № 53, с. 12-21.
11. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. Якутск, Кн.изд-во, 1962, 63 с. EDN: WGMPLD

12. Галанин А.А., Павлова М.Р. Позднечетвертичные дюнные образования (дъолкуминская свита) в Центральной Якутии (Часть 2) // Криосфера Земли, 2019, т. XXIII, № 1, с. 3-16. EDN: YVJHLF

13. Галанин А.А., Павлова М.Р., Папина Т.С. и др. Стабильные изотопы O18 и D в ключевых компонентах водного стока и криолитозоны Центральной Якутии (Восточная Сибирь) // Лед и снег, 2019, т. 59, № 3, с. 333-354. EDN: ZMZHRA

14. Галанин А.А., Павлова М.Р., Шапошников Г.И., Лыткин В.М. Тукуланы: песчаные пустыни Якутии // Природа, 2016, № 11, с. 44-55. EDN: XCRRSH

15. Галанин А.А., Папина Т.С., Наказава Ф.З. и др. Соотношение стабильных изотопов гляциально-криогенного комплекса хр. Сунтар-Хаята и источник его питания в позднем голоцене // Климатология и гляциология Сибири. Томск, Изд-во Том. ун-та, 2015, с. 228-231.
16. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М., Недра, 1989, 414 с.
17. Голубев В.Н., Конищев В.Н., Сократов С.А., Гребенников П.Б. Влияние сублимации сезонного снежного покрова на формирование изотопного состава повторно-жильных льдов // Криосфера Земли, 2001, т. V, № 3, с. 71-77. EDN: VBZXGD

18. Горбунова К.А., Дорофеев Е.П., Максимович Н.Г. Кунгурская пещера как объект научных исследований // Пещеры. Итоги исследований. Пермь, 1993, вып. 23-24, с. 113-120. EDN: TOGAFP

19. Деревягин А.Ю., Чижов А.Б., Майер Х. Температурные условия зим Лаптевоморского региона за последние 50 тысяч лет в изотопной записи повторно-жильных льдов // Криосфера Земли, 2010, т. XIV, № 1, с. 32-40. EDN: KZYCVH

20. Дмитриев В.Е. Оледенение пещер как часть гляциосферы Земли // Карст Дальнего Востока и Сибири. Владивосток, ДВНЦ АН СССР, 1980, с. 47-53.
21. Игловский С.А. Формирование пещерно-карстовых льдов юго-востока Беломорско-Кулойского плато (Архангельская область) // География и природ. ресурсы, 2012, № 2, с. 56-62. EDN: OZPNUH

22. Колпаков В.В. Эоловые четвертичные отложения Приленской Якутии // Бюл. Комиссии по изучению четвертичного периода АН СССР, 1983, № 52, с. 123-131.
23. Кунгурская Ледяная пещера: опыт режимных наблюдений / Под ред. В.Н. Дублянского. Екатеринбург, УрО РАН, 2005, 376 с.
24. Мавлюдов Б.Р. Климатические системы пещер // Вопросы физической спелеологии. М., МФТИЮ, 1994, с. 6-24.
25. Мавлюдов Б.Р. О сублимационных льдах в пещерах // Северный спелеоальманах. Архангельск, 2001а, вып. 4, с. 14-20, http://www.nordspeleo.ru/cca/cca_4/index.htm.
26. Мавлюдов Б.Р. Классификация снежно-ледовых образований пещер // Пещеры. Пермь, Перм. гос. ун-т, 2001б, с. 97-107. EDN: TOGBNB

27. Максимович Г.А. Пещерные льды // Изв. ВГО СССР, 1947, т. 79, № 5, с. 537-543.
28. Основы геокриологии. Ч. 2. Литогенетическая геокриология / Э.Д. Ершов, Т.Н. Жесткова, Э.З. Кучуков и др. М., Изд-во Моск. ун-та, 1996, 399 с. EDN: UHDXYH

29. Папина Т.С., Малыгина Н.С., Эйрих А.Н. и др. Изотопный состав и источники атмосферных осадков в Центральной Якутии // Криосфера Земли, 2017, т. XXI, № 2, с. 60-69. EDN: YJKZWT

30. Скачков Ю.Б. Тенденции изменения климата Центральной Якутии на рубеже XX-XXI вв. // Материалы Междунар. науч. конф. “Региональный отклик окружающей среды на глобальные изменения в Северо-Восточной и Центральной Азии”. Иркутск, ИГ СО РАН, 2012, т. 1, с. 38-41.
31. Томирдиаро С.В. Криогенно-эоловые отложения Восточной Арктики и Субарктики / С.В. Томирдиаро, Б.И. Черненький. М., Наука, 1987, 198 с.
32. Трофимова Е.В. Оледенение пещер Байкала // Криосфера Земли, 2006, т. X, № 1, с. 14-21. EDN: HTVSQX

33. Трофимова Е.В. Карст природного парка “Ленские столбы” - уникальное природное явление // Изв. РГО, 2012, т. 144, № 3, с. 68-75. EDN: OYOKED

34. Шац М.М. Подземные льды: сублимационные льды в искусственных подземных пространствах (на примере подземных лабораторий Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН) // ИЛИН [Электрон. журн.], 2010, № 5-6, http://ilin-yakutsk.narod.ru/2010-56/06.htm.
35. Boereboom T., Samyn D., Meyer H., Tison J.L. Stable isotope and gas properties of two climatically contrasting (Pleistocene and Holocene) ice wedges from Cape Mamontov Klyk, Laptev Sea, Northern Siberia // The Cryosphere, 2013, vol. 7, p. 31-46.
36. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science,1961, vol. 133, p. 1702-1703. EDN: ICVJRR

37. Dansgaard W. Stable isotope in precipitation // Tellus, 1964, vol. XVI, No. 4, p. 436-468.
38. Kurita N., Sugimoto A., Fujii Y. et al. Isotopic composition and origin of snow over Siberia // J. Geophys. Res., 2005, vol. 110, D13102. EDN: LJHXCR

39. Lacelle D., Lauriol B., Clark I.D. Formation of seasonal ice bodies and associated cryogenic carbonates in Caverne de l’Ours, Que’bec, Canada: Kinetic isotope effects and pseudo-biogenic crystal structures // J. Cave and Karst Studies, 2009, vol. 71, No. 1, p. 48-62.
40. Meyer H., Opel T., Laepple T. et al. Long-term winter warming trend in the Siberian Arctic during the mid-to late Holocene // Nature Geoscience, 2015, vol. 8, No. 2, p. 122-125. EDN: UFKIMJ

41. Ohata T., Hiyama T., Tanaka H. et al. Seasonal variation in the energy and water exchanges above and below a larch forest in Eastern Siberia // Hydrol. Processes, 2001, vol. 15, p. 1459-1476. EDN: LGRRUD

42. Rozanski K., Araguas-Araguas L., Gonﬁ antini R. Isotopic patterns in modem global precipitation // Climate Change in Continental Isotopic Records, Geophys. Monogr., 1993, vol. 78,p. 1-36.
43. Souchez R.A., Jouzel J., Lorrain R. et al. A kinetic isotope effect during ice formation by water freezing // Geophys. Res. Lett., 2000, vol. 27, p. 1923-1926.
44. Yonge C.J., MacDonald W.D. The potential of perennial cave ice in isotope palaeoclimatology // Boreas, 1999, vol. 28, p. 357-362.

Выпуск

Том 24, № 1 (2020)

Кол-во страниц: 70 страниц

Другие статьи выпуска

СНЕЖНО-ЛЕДОВО-КАМЕННАЯ ЛАВИНА НА ЛЕДНИКЕ БАШКАРА В УЩЕЛЬЕ АДЫЛ-СУ (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАВКАЗ) 24 АПРЕЛЯ 2019 ГОДА (2020)

Авторы: Докукин Михаил Дмитриевич, Калов Руслан Хажбарович, Черноморец Сергей Семенович, ГЯУРГИЕВ А. В., Хаджиев Мухтар Махмутович

На основе сравнительного дешифрирования космических снимков Sentinel 2A 23 и 25 апреля 2019 г. выявлен факт обвала с горы Башкара (4162 м), расположенной в верховьях долины р. Адыл-Су (бассейн р. Баксан, Центральный Кавказ). Зона зарождения обвала находится на границе России и Грузии, зона аккумуляции - в России. По измерениям на космоснимке и карте определены параметры обвала. Ширина зоны отложений составила более 500 м, дальность выброса обломков - 3160 м (в проекции), площадь поражения 0.9 км2, приблизительный объем отложений 1.2-1.5 млн м3. По свидетельству очевидцев была уточнена дата обвала - 24 апреля 2019 г. По данным обследования и сравнения с материалами предыдущих экспедиций определено место отрыва скального блока на вершине горы Башкара и выявлено обрушение части висячего ледника со снежным покровом на площади около 40 000 м2, что превратило скальный обвал в снежно-ледово-каменную лавину. Основная зона отложения обвальных масс расположена на участке ледника в высотной зоне 2660-2800 м. Космический мониторинг обвальных процессов на Кавказе показал возросшую их активность в XXI в. Выявлены факты обвалов в высокогорной зоне северного и южного склонов Кавказа: в 2012 г. в цирке Белалакайского ледника в долине р. Аманауз, в 2013, 2015 и 2016 гг. в цирке ледника Джаловчат в долине р. Аксаут, в 2017 г. в долине р. Твибери, в 2018 г. в долинах рек Клыч и Ненскра. В будущем подобные обвалы могут произойти на других участках высокогорной зоны и представлять угрозу для населения, рекреационного и хозяйственного освоения горных районов.

Сохранить в закладках

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И ДАВЛЕНИЯ ГАЗА НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОНАСЫЩЕННОГО ПЕСЧАНОГО ГРУНТА В МЕРЗЛОМ И ТАЛОМ СОСТОЯНИЯХ (2020)

Авторы: Чувилин Дмитрий Юрьевич, Давлетшина Динара Анваровна, Буханов Борис Александрович, Гребенкин Сергей Игоревич, ОГИЕНКО М. В., БАДЕЦ К., СТАНИЛОВСКАЯ Юлия Викторовна

Представлены результаты экспериментального изучения влияния газового давления на теплопроводность и теплоемкость мерзлого и талого песчаного грунта, насыщенного различными газами: азотом, метаном, диоксидом углерода, a также смесью газов (50 % CH4 + 50 % CO2). В экспериментах максимальное давление газа в грунтовых средах задавалось ниже давления образования газовых гидратов. Эксперименты проводились на специальной установке - в барокамере, позволяющей измерять теплопроводность и теплоемкость грунта под давлением газа при положительных и отрицательных температурах. Впервые получены экспериментальные данные по влиянию газового давления на теплопроводность и теплоемкость в промерзающей песчаной породе, насыщенной различными газами. В ходе экспериментов выявлено, что теплофизические характеристики газонасыщенного песчаного образца в талом состоянии практически не зависят от состава и давления газа. Установлено, что в мерзлом песчаном образце с повышением давления газа в ряду: N2, CH4, смесь газов CH4 + CO2 и CO2 - теплопроводность снижается, а теплоемкость увеличивается. Наибольшее влияние на изменение теплофизических параметров оказывает диоксид углерода, что связано с достаточно высокой растворимостью данного газа в поровой воде и его влиянием на содержание незамерзшей воды в мерзлых породах.

Сохранить в закладках

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА НА МАЛЫХ ГОРНЫХ ВОДОСБОРАХ КРИОЛИТОЗОНЫ (ПО МАТЕРИАЛАМ КОЛЫМСКОЙ ВОДНО-БАЛАНСОВОЙ СТАНЦИИ) (2020)

Авторы: Макарьева Ольга Михайловна, Лебедева Людмила Сергеевна, Виноградова Татьяна Александровна

На основе анализа данных наблюдений за динамикой характеристик деятельного слоя, распределением снежного покрова, речным стоком и процессами испарения на малых водосборах Колымской воднобалансовой станции выделены пять основных стокоформирующих типов ландшафтов, репрезентативных для горных территорий Северо-Востока России: гольцы на водоразделах; горная тундра и заросли кедрового стланика на склонах южной экспозиции; мохово-лишайниковое редколесье на склонах северной экспозиции; лиственничный лес в долинах рек; лиственничный лес в долинах рек в условиях надмерзлотного талика. Для каждого типа ландшафта разработана схематизация почвенно-растительного покрова и оценены параметры распределенной детерминированной гидрологической модели “Гидрограф”. Проведено моделирование элементов водного баланса и гидрографов стока воды для водосбора руч. Контактовый (створ Нижний, площадь 21.3 км2) и трех входящих в него микроводосборов (ручьи Северный, Южный и Морозова), однородных по типам выделенных ландшафтов. Расчет проводился с суточным шагом за период 1951-1997 гг. На основе сравнения рассчитанных величин с данными наблюдений результаты моделирования оценены как удовлетворительные. Новизна исследования состоит в предложенном подходе априорной оценки параметров гидрологической модели без использования методов калибровки. Такой подход перспективен для анализа будущего развития процессов формирования стока и эволюции мерзлых пород в условиях изменений климата.

Сохранить в закладках

СДВИГОВЫЙ МЕХАНИЗМ РОСТА МНОГОЛЕТНИХ ИНЪЕКЦИОННЫХ БУГРОВ ПУЧЕНИЯ (2020)

Авторы: Марахтанов Вадим Петрович

С позиций механики мерзлых грунтов предложено строгое физическое объяснение условий формирования и морфологии многолетних инъекционных бугров пучения (булгунняхов, пинго). В рамках гипотезы сдвигового механизма разработано математическое описание условий зарождения и роста инъекционных бугров. Предложены формулы расчета диаметра вершинной поверхности и крутизны склонов бугров в зависимости от состава и температуры слагающих их грунтов. Приведены фактические данные, подтверждающие гипотезу сдвигового механизма формирования инъекционных бугров пучения.

Сохранить в закладках

ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЧВОГРУНТОВ НА УЧАСТКЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ БУГРИСТОГО ТОРФЯНИКА АВТОДОРОГОЙ НА ЮГЕ БОЛЬШЕЗЕМЕЛЬСКОЙ ТУНДРЫ (2020)

Авторы: Каверин Дмитрий Александрович, Пастухов Александр Валерьевич, Новаковский Александр Борисович

Исследованы особенности современного температурного режима антропогенно-трансформированных и ненарушенных многолетнемерзлых почвогрунтов на участке пересечения бугристого болота автодорогой Усинск-Харьяга с частично разрушенным цементно-бетонным покрытием. Для оценки характера температурного режима почвогрунтов исследования проводили на южном пределе криолитозоны в Большеземельской тундре в период относительно высоких температур воздуха (2015-2018 гг.). Для измерений температуры почвогрунтов бугристого болота и придорожного понижения пробурили две 10-метровые термоскважины. При исследовании температурной динамики тела дорожной насыпи в качестве ее модели использовали сходную по основным характеристикам насыпную песчаную площадку высотой 5 м. Исследования показали, что строительство насыпной автодороги на южном пределе европейского Северо-Востока России способствует существенной дифференциации температурных условий антропогенно-трансформированных почвогрунтов. Нарушение условий строительства и дальнейшая эксплуатация автодороги в условиях продолжающегося климатического потепления привели к значительному повышению температуры почвогрунтов и частичному разрушению дорожного полотна.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: СО РАН
Регион: Россия, Новосибирск
Почтовый адрес: 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
Юр. адрес: 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
ФИО: Пармон Валентин Николаевич (ПРЕДСЕДАТЕЛЬ СО РАН)
E-mail адрес: sbras@sb-ras.ru
Контактный телефон: +7 (495) 9381848
Сайт: https://www.sbras.ru/

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.

Автор

Галанин Алексей