Geomorphological structure and several physico-chemical properties of soils in Western Spitsbergen maritime cryogenic landscapes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Spitsbergen is the territory with unique landscape, geological and biological diversity under threat of degradation as a consequence of air temperature dynamics and permafrost area and thickness decrease. Additionally, nowadays in Spitsbergen the mining activity continues (coal, metal ores, hydrocarbons) and the quantity of tourists rises yearly. These reasons unavoidably lead to ecosystem transformation processes. In 2024 field studies of soils and natural waters at Western Spitsbergen cryogenic landscapes took places around Green-Fjord (Barentsburg) and Colesbay (Polar station). 19 soil profiles were described and classified as 8 types. Soil were described according to classification and diagnostics of Russian soils. Soil peats studies were carried out by the landscape-geochemical (catenar) principle. In soil cover structure of the elevated geomorphological levels – I and II marine terraces (including those covered by deluvial shields), – gleyic cryozems and humified petrozems dominate. Soil surfaces on these levels are complicated by nano-polygonal cryogenic microrelief. Soil diversity of lower geomorphological levels – river floodplains and low (periodically flooding) accumulative sea coasts, – is presented by pelozems, petrozems, and sulfide solonchaks, developing in conditions of shallow dense rocky layer depth. Major part of studied natural waters is characterized by moderate oxidation-reduction potential around 100-250 mV, acidity rate vary within 6.5-9.5. Mineral-peaty gleezems developing in the lowlands with the periodical flooding by sea waters are characterized by the highest acidity rates and compose negative oxidation-reduction potential (down to -3 mV) and high mineralization (between 3-5 g L-1). Soils of these landscapes are most perspective from the point of lateral matter migration in catenas of the Spitsbergen maritime cryogenic landscapes for the reason that contrast lateral geochemical barriers are able to form here.

References

  1. Humlum O., Instanes A., Sollid J.L. Permafrost in Svalbard: a review of research history, climatic background and engineering challenges. Polar Research, 2003, vol. 22 (2), pp. 191-215.
  2. Втюрин Б.И. Подземные льды Шпицбергена // Материалы гляциологических исследований. Хроника, обсуждения, 1989. № 65. С. 69-75.
  3. Втюрин Б.И. Криогенное строение рыхлых отложений Шпицбергена // Материалы гляциологических исследований. Хроника, обсуждения, 1990. № 70. С. 43-49.
  4. Geologien på Svalbard (2007). S. Elvevold, W. Dallmann, D. Blomeier. Norge, Tromsø: Norsk Polarinstitutt, Polarmiljøsenteret. ISBN: 978-82-7666-239-9. (Норв.)
  5. Кротков В.Е., Письменюк А.А., Кизяков А.И. Территориальная дифференциация проявления криогенные процессов на Земле Норденшельда (о. Западный Шпицберген) // Рел. и четв. обр. Аркт., Субарк. и Сев.-Зап. России. 2019. Вып. 6. С. 66-70. URL: https://doi.org/10.24411/2687-1092-2019-10611
  6. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Накалов П.Р. и др. Климатические изменения и возможная динамика многолетнемёрзлых грунтов на архипелаге Шпицберген // Лёд и Снег, 2012. № 2 (118). С. 115-120.
  7. Schirrmeister L., Siegert C., Strauß J. (2012). Permafrost ein sensibles Klimaphänomen – Begriffe, Klassifikationen und Zusmmenhänge. Polarforschung, Vol. 81 (1), pp. 3-10. (Нем.)
  8. Таргульян В.О., Куликов А.В. Основные черты почв острова Западный Шпицберген // Биологические проблемы Севера. Тез. X Всесоюз. симпоз. Ч. 1. Магадан, 1983. С. 272-273.
  9. Добровольский В.В. Геохимия почв Шпицбергена // Почвоведение, 1990. № 2. С. 5-20.
  10. Переверзев В.Н., Литвинова Т.И. Почвы морских террас и коренных склонов на побережьях фьордов острова Западный Шпицберген // Почвоведение, 2010. № 3. С. 259-269.
  11. Кряучюнас В.В., Игловский С.А., Шахова Е.В., Малков А.В. Тяжёлые металлы в арктических почвах западного побережья архипелага Шпицберген // Экология человека, 2014. № 9. С. 8-13.
  12. Алексеев И.И., Абакумов Е.В. Таксономическое и морфологическое разнообразие почв окрестностей залива Гренфьорд (архипелаг Шпицберген) // Самар. Лука: пробл. регионал. и глобал. экологии, 2016. Т. 25. № 4. С. 156-161.
  13. Кашулина Г.М., Литвинова Т.И., Коробейникова Н.М. Почвы юго-западного побережья острова Западный Шпицберген // Тр. Кол. НЦ РАН. Прикл. экология Севера, 2021. Вып. 9. Т. 12. № 6. С. 271-275. URL: https://doi.org/10.37614/2307-5252.2021.6.12.9.040
  14. Walker D.A., Raynolds M.K., Daniels F.J.A. et al. The Circumpolar Arctic Vegetation Map // J. Veg. Sci., 2005, vol. 16, No. 3, pp. 267-282. URL: https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2005.tb02365.x
  15. Szymański W., Skiba S., Wojtun B. (2013). Distribution, genesis, and properties of Arctic soils: a case study from the Fuglebekken catchment, Spitsbergen. Polish Polar Research, Vol. 34, No. 3, pp. 289-304. URL: https://doi.org/10.2478/popore−2013−0017
  16. van der Meij W.M., Temme A.J.A.M., de Kleijn C.M.F.J.J. et al. (2016). Arctic soil development on a series of marine terraces on central Spitsbergen, Svalbard: a combined geochronology, fieldwork and modelling approach. SOIL, Vol. 2, pp. 221-240. URL: https://doi.org/10.5194/soil-2-221-2016
  17. Bartos A., Szymański W., Gus-Stolarczyk M. (2023). Morphology and properties of permafrost-affected soils under different tundra vegetation in central Spitsbergen. Polish Polar Research, Vol. 44, No. 1, pp. 1-20. URL: https://doi.org/10.24425/ppr.2022.143317
  18. Jones E.L., Hodson A.J., Thornton S.F., Redeker K.R., Rogers J., Wynn P.M., Dixon T.J., Bottrell S.H., O’Neill H.B. (2020). Biogeochemical Processes in the Active Layer and Permafrost of a High Arctic Fjord Valley. Front. Earth Sci., Vol. 8:342. URL: https://doi.org/10.3389/feart.2020.00342
  19. Шляхов С.А. Классификация почв морских побережий. Владивосток, 1996. 35 с.
  20. Черноусенко Г.И., Орешникова Н.В., Украинцева Н.Г. Засоление почв побережья северных и восточных морей России // Почвоведение, 2001. № 10. С. 1192-1206.
  21. Губин С.В., Лупачев А.В., Ходжаева А.К. Почвы аккумулятивных берегов морей восточного сектора Российской Арктики. Почвоведение, 2022. № 1. С. 1-8. URL: https://doi.org/10.31857/S0032180X22010051
  22. Lupachev A.V., Gubin S.V. The soil-cryogenic complex: Evidence of late Pleistocene-Holocene coevolution of permafrost and cryosols at the Kolyma Lowland. Permafrost and Periglac. Process., 2023. Pp. 1-14. URL: https://doi.org/10.1002/ppp.2191
  23. Шур Ю.Л. Верхний горизонт толщи мёрзлых пород и термокарст. Новосибирск: Изд-во АН СССР. Сиб. отд-ние, 1988. 214 с.
  24. Андреева Е.С., Липовицкая И.Н., Андреев С.С. Современные особенности погодно-климатического режима острова Западный Шпицберген и их вклад в рассеивание антропогенных примесей // Общество. Среда. Развитие, 2019. № 2. С. 68-72.
  25. Лаврентьев И.И., Кутузов С.С., Глазовский А.Ф. и др. Толщина снежного покрова на леднике Восточный Грёнфьорд (Шпицберген) по данным радарных измерений и стандартных снегомерных съёмок // Лёд и Снег, 2018. Т. 58. № 1. С. 5-20. URL: https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-1-5-20
  26. Tolgensbakk, L., Sørbel, J., Høgvard K., (2000). Adventdalen, Geomorphological and Quaternary Geological map, Svalbard 1:100 000, Spitsbergen sheet C9Q. Norsk Polarinstitut Temakart rr. 32.
  27. Шарин В.В., Гусев Е.А., Зыков Е.А. Карта четвертичных образований архипелага Шпицберген масштаба 1:1000 000 // Рел. и четв. образ. Аркт., Субаркт. и Сев.-Зап. России, 2022. Вып. 9. С. 291-295. URL: https://doi.org/10.24412/2687-1092-2022-9-291-295
  28. Bondevik S., Mangerud J, Ronnert L. et al. (1995). Postglacial sea-level history of Edgeoya and Barentsoya, eastern Svalbard. Polar Res., Vol. 14(2), pp. 153-180.
  29. Geoscience Atlas of Svalbard (2015). Ed. W.K. Dallmann. Norway, Tromsø: Norsk Polarinstitutt (Norge Polar Institute), Report Series No. 148.
  30. Терехов А.В. Изменчивость баланса массы ледников района Баренцбурга (архипелаг Шпицберген) в начале 21-го века / Дис. … канд. геогр. наук. СПб.: Аркт. и Антаркт. научн.-исслед. ин-т, 2024. 121 с.
  31. Landvik J., Mangerund J., Salvigsen О. (1988). Glacial history and permafrost in the Svalbard area. V Intern. on Permafrost. Trondheim, Norway, pp. 194-198.
  32. Оледенение Шпицбергена (Свальбарда). М.: Наука, 1975. 276 с.
  33. Brown, J., Ferrians Jr., Heginbottom O.J. et al. (1997). Circum-Arctic Map of Permafrost and Ground-Ice Conditions. US Geological Survey Reston.
  34. Etzemüller, B., Schuler, T.V., Isaksen, K., Christiansen, H.H., Farbrot, H., Benestad, R. (2011). Modeling the temperature evolution of Svalbard permafrost during the 20th and 21st century. Cryosphere, Vol. 5, pp. 67-79. URL: https://doi.org/10.5194/tc-5-67-2011
  35. Harris C., Kern-Luetschg M., Christiansen H.H. et al. (2011). The Role of Interannual Climate Variability in Controlling Solifluction Processes, Endalen, Svalbard. Perm. Periglac. Proc., Vol. 22(3), pp. 239-253. URL: https://doi.org/10.1002/ppp.727
  36. Romanovsky, V.E., Smith, S.L., Christiansen, H.H. (2010). Permafrost thermal state in the polar Northern Hemisphere during the international polar year 2007–2009: a synthesis. Perm. Periglac. Proc., Vol. 21, pp. 106-116.
  37. Демидов Н.Э., Караевская Е.С., Веркулич С.Р., Никулина А.Л., Саватюгин Л.М. Первые результаты мерзлотных наблюдений на криосферном полигоне Российского научного центра на архипелаге Шпицберген (РНЦШ) // Проблемы Арктики и Антарктики, 2016. №4 (110). С. 67-79.
  38. База данных международной программы циркумполярного мониторинга активного слоя (CALM), данные о результатах измерений на опытных площадках в северном полушарии [Электронный ресурс]. URL: https://www2.gwu.edu/~calm/data/north.htm (дата обращения 21.09.2024).
  39. A catalogue of Svalbard plants, fungi, algae and cyanobacteria. Oslo: Norsk Polarinstitutt, 1996.
  40. Полевой определитель почв России. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.
  41. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964.
  42. Богданова М.Д., Гаврилова И.П., Герасимова М.И. Элементарные ландшафты как объекты ландшафтно-геохимического картографирования // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География, 2012. № 1. С. 23-28.
  43. Hacquebord L. (2001). Three centuries of whaling and walrus hunting in Svalbard and its impact on the Arctic ecosystem. Environment and History, Vol. 7, No. 2, “Beyond Local, Natural Ecosystems” Sp. Iss. Pp. 169-185. URL: https://doi.org/10.3197/096734001129342441
  44. Grønfjord (Green Harbour): Finneset. [Электронный ресурс]. URL: https://www.spitsbergen-svalbard.com/photos-panoramas-videos-and-webcams/spitsbergen-panoramas/finneset.html (дата обращения 04.10.2024).
  45. Мавлюдов Б.Р., Кудинов А.В. Изменение ледника Альдегонда с начала XX века // Изв. Кол. НЦ РАН, 2018. №3 (10). С. 152-162. URL: https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5228.2018.10.3.152-164
  46. Кряучюнас В.В., Игловский С.А., Любас А.А. и др. Новые данные по палеогеографии восточного побережья залива Грён-Фьорд (остров Западный Шпицберген) на основании изучения голоценовых отложений на мысе Финнисет с применением изотопно-геохимических методов // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов, 2020. Т. 331. № 1. С. 171-183. https://doi.org/10.18799/24131830/2020/1/2458
  47. Rassmussen C.F., Christiansen H.H., Buylaert J.P. et al. (2023). High-resolution OSL dating of loess in Adventdalen, Svalbard: Late Holocene dust activity and permafrost development. Quatern. Sci. Rev., 310:108137. URL: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2023.108137
  48. Rouyet L., Laukens T.R., Christiansen H.H. et al. (2019). Seasonal dynamics of a permafrost landscape, Adventdalen, Svalbard, investigated by InSAR. Rem. Sens. of Environ. 231:111236. URL: https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.11123

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).