Стабильные изотопы кислорода и водорода в сезонных буграх пучения в долине р. Чара, Забайкалье

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предметом исследования является распределение изотопного состава кислорода и водорода во льду сезонных бугров пучения в долине р. Чара. В центральной части Восточной Сибири распространены сплошные по вертикали и латерали многолетнемёрзлые породы, их свойства неоднократно изменяются на относительно небольших участках территории, особенно на территории Чарской котловины, расположенной в северном Забайкалье в окружении горных хребтов Кодар и Удокан. На территории котловины общей площадью не более 130 кв. км широко распространены криогенные процессы, оказывающие значительное влияние на мосты, дорожное полотно, ЛЭП и объекты горнодобывающей промышленности (ГМК «Удоканская медь» и др.). Одним из таких процессов является криогенное (морозное) пучение грунтов. Летом 2023 г. авторами были описаны два сезонных бугра пучения в заболоченных залесённых понижениях на периферии Чарских песков (в термосуффозионных воронках). Были отобраны образцы льда из ядер бугров, изучен изотопный состав кислорода и водорода во льду ядер сезонных бугров пучения. Установлено, что сезонные бугры пучения формируются преимущественно за счет промерзания переувлажненного сезонно-талого слоя сверху-вниз, иногда часть льда намерзает снизу-вверх при встречном промерзании пород на нижней границе СТС. Распределение значений изотопного состава по вертикали, его облегчение сверху-вниз, а также соотношение δ2H-δ18O во льду указывает на сравнительно быстрое промерзание воды, сверху-вниз, в условиях закрытой системы, в течение одного цикла. В слоях льда, отобранных по горизонтали, получены очень близкие значения изотопного состава (например в бугре 1 по значениям δ18О от –17,51 до –17,32‰), что указывает на последовательное горизонтальное намораживание слоев льда. Наклоны линий соотношения δ2H-δ18О для льда бугров составляют 5,82 (бугор 1) и 5,95 (бугор 2). Наклон линии соотношения δ2H-δ18О меньше 8-7,3 указывает на промерзание воды в условиях закрытой системы, в течение одного цикла, без подтока влаги. Распределение изотопных значений во льду бугра 2 может указывать на одновременное двустороннее промерзание объема воды.

Об авторах

Юрий Кириллович Васильчук

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: vasilch_geo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5847-5568
профессор; кафедра геохимии ландшафтов и географии почв;

Александр Павлович Гинзбург

ГАУ ЯНАО «Научный центр изучения Арктики» и Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: alexandrginzburg13154@yandex.ru
младший научный сотрудник;

Игорь Владимирович Токарев

Научный парк Санкт-Петербургского государственного университета

Email: tokarevigor@gmail.com
ведущий специалист;

Надежда Аркадьевна Буданцева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nadin.budanceva@mail.ru
старший научный сотрудник;

Алла Константиновна Васильчук

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Email: alla-vasilch@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1921-030X
ведущий научный сотрудник;

Валентина Анатольевна Паламарчук

Научный центр изучения Арктики и Институт криосферы Земли СО РАН

Email: VAPalamarchuk@yanao.ru
младший научный сотрудник;

Джессика Юрьевна Васильчук

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: jessica.vasilchuk@gmail.com
младший научный сотрудник;

Любовь Бахтияровна Блудушкина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: bludushkina19@mail.ru
младший научный сотрудник;

Елена Сергеевна Слышкина

Московский государственный университет имеи М.В. Ломоносова

Email: lena.slyshkina@gmail.com
младший научный сотрудник;

Список литературы

  1. Пономарёва О.Е. Мониторинг динамики поверхности бугров пучения вдоль трассы газопровода Надым-Пунга (северная тайга Западной Сибири) // Материалы третьей конференции геокриологов России. МГУ им. М.В. Ломоносова, 1–3 июня 2005 г. Т. 2. Ч. 3. Динамическая геокриология. Изд-во Моск. ун-та, 2005. С. 141–146.
  2. Москаленко Н.Г., Пономарёва О.Е., Устинова Е.В. Мониторинг экзогенных геологических процессов на трассе газопровода Надым-Пунга // Инженерные изыскания. 2007. №1. С. 34–36.
  3. Брушков А.В., Дроздов Д.С., Дубровин В.А., Железняк М.Н., Садуртдинов М.Р., Сергеев Д.О., Осокин А.Б. Принципы организации государственного мониторинга вечной мерзлоты // Материалы Шестой конф. геокриологов России «Мониторинг в криолитозоне» (14 – 17 июня 2022 г., г. Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, геол. ф-т). С. 5–11. М.: КДУ, 2022.
  4. Шестернев Д.М. Криолитозона, климат и экономическое развитие Забайкалья // Наука в Сибири. 2009. №45 (2730). 7 с.
  5. Шестернев Д.М., Шестернев Д.Д. Пучение крупнообломочных пород Читино-Ингондинской впадины в связи с потеплением климата // Криосфера Земли. 2007. Т. XI. №4. С. 80–92.
  6. Александров А.С., Железняк И.И., Мосенкис Ю.М. Инженерное освоение криолитозоны Забайкалья. Наука. Сиб. отд-ние. 1990. 104 с.
  7. Втюрина Е.А. Геокриологические явления и создаваемые ими формы рельефа в Юго-Восточном Забайкалье // Труды ин-та мерзлотоведения. Том 18. М.: 1962. С. 17–25.
  8. Баранов И.Я. Южная окраина области многолетней мерзлоты // Гидрогеология СССР. М. -Л., Госгеолтехиздат, 1940, Вып. 17, Вост. Сибирь. Кн. 2.
  9. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук А.К., Чижова Ю.Н., Станиловская Ю.В. Миграционные бугры пучения в криолитозоне Восточной Сибири и Дальнего Востока // Инженерная геология. 2014. №1. С. 40–64.
  10. Лапердин В.К., Качура Р.А. Криогенные опасности в зоне линейных природно-технических комплексов на юге Восточной Сибири // Криосфера Земли. 2009. Том XIII. №2. С. 27–34.
  11. Геологическая карта СССР масштаба 1:200 000. Сер. Бодайбинская. Лист O-50-XXIX. Объяснительная записка. – М.: Мингео СССР, Объед. «Аэрогеология». 1984. 117 с.
  12. Атлас Забайкалья (Бурятская АССР и Читинская область). М.-Иркутск: ГУГК, 1967. 176 с.
  13. Природные условия освоения севера Читинской области. М.: Изд-во АН СССР, 1962. №М-117В. 124 с.
  14. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток / Под ред. Э.Д. Ершова. – М.: Недра, 1989. 515 с.
  15. Сергеев Д.О., Чеснокова И.В. Выявление характера теплообмена в слое сезонного оттаивания по данным режимных термометрических наблюдений (Чара, северное Забайкалье) // Материалы пятой конференции геокриологов России (МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, 14–17 июня 2016 г.), 2016. 6 с.
  16. Железняк М.Н., Жидин В.И., Сериков С.И. Геокриологические условия Олекмо-Чарского поднятия в зоне проектируемых линейных сооружений на участке Икабъекан-Тарыннах // Современные проблемы науки и образования. 2014. №6. С. 1675.
  17. Калиничева С.В. Идентификация и картографирование вечной мерзлоты и таликов с использованием спутниковых изображений (на примере Олёкмо-Чарского нагорья в Южной Якутии) // Дистанционные методы исследования Земли. 2018. С. 71–82. doi: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-71-82
  18. Заболотник С.И., Климовский И.В. Сезонное протаивание и промерзание грунтов в Чарской котловине // Геокриологические условия Забайкальского севера. М.: Наука, 1966. С. 162–171.
  19. Сергеев Д.О. Формирование и эволюция курумов в гольцовом поясе гор (на примере хр. Удокан, Северное Забайкалье) / Автореф. дисс. … канд. геол.-минерал. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, геол. ф-т., 1991. 20 с.
  20. Алексеев В.Р. Курумы – феномен криосферы // Наука и техника в Якутии. 2018. №1 (34). С. 72–88.
  21. Рыжов Ю.В., Голубцов В.А. Экзогенные процессы и почвообразование в малом речном бассейне Западного Забайкалья во второй половине голоцена // География и природные ресурсы. 2017. №3. С. 87–96. doi: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-3(87-96)
  22. Коннов В.И. Наледеобразование и пучение грунтов на участках дорог в Забайкалье // Междунар. научн.-практ. конф. «Техносферная безопасность Байкальского региона» (1–18 сент., 2017 г., г. Чита – парк Алханай). Чита: Изд-во ЗабГУ, 2017. С. 37–43.
  23. Метеостанция Чара: климат Чары; Летопись погоды в Чаре. [Электронный ресурс]. База данных содержит данные метеонаблюдений на метеостанции в с. Чара. Режим доступа – открытый. Дата обращения 16.05.2024. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/climate/30372.htm
  24. Климатические параметры зоны освоения Байкало-Амурской магистрали. Справочное пособие. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 133 с.
  25. Забайкальский край // Национальный атлас почв Российской Федерации / под ред. чл.-корр. РАН С.А. Шобы. М.: Изд-во «Астрель». 2011. С. 550–553.
  26. Васильчук Ю.К., Гинзбург А.П., Буданцева Н.А., Васильчук Д.Ю. Криогенные почвы в долине реки Чара, Забайкалье // Арктика и Антарктика. 2022. № 3. С. 54-91. doi: 10.7256/2453-8922.2022.3.38689 EDN: JIVEUJ URL: https://e-notabene.ru/arctic/article_38689.html
  27. Васильчук Ю.К., Гинзбург А.П. Радиальная дифференциация химического состава криогенных почв долины реки Чары, Северное Забайкалье // Арктика и Антарктика. 2023. № 2. С. 115-128. doi: 10.7256/2453-8922.2023.2.40965 EDN: HGVJAS URL: https://e-notabene.ru/arctic/article_40965.html
  28. Гинзбург А.П., Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук Дж.Ю., Васильчук А.К. Геохимия мерзлотных почв постпирогенных лиственничников Чарской котловины (Северное Забайкалье) // Актуальные проблемы и перспективы развития геокриологии. Материалы VII Всероссийского научного молодежного геокриологического форума с международным участием, посвященного 150-летию и 100-летию со дня рождения ученых-мерзлотоведов Михаила Ивановича Сумгина и Кирилла Фабиановича Войтковского, Якутск, Россия, 27 июня – 07 июля 2023 г. Якутск. 2023. С. 52–55.
  29. Незнаева С.В. Эколого-геохимическая специфика миграции химических элементов в почвенных катенах Чарской котловины (Забайкальский край, Каларский район) // Материалы Международной научной конференции XXVII Докучаевские молодежные чтения «Традиции и инновации в почвоведении» / Под ред. Б.Ф. Апарина. СПб., 2024. С. 47–48.
  30. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // "em"Tellus"/em". 1964. V. 16. P. 436–468.
  31. Vasil’chuk Yu.K., Vasil’chuk A. C., Stanilovskaya Ju.V. Early Holocene climate signals from stable isotope composition of ice wedge in the Chara Basin, Northern Transbaikalia, Russia //"em" Geoscience Frontiers"/em". 2018. Vol. 9. Iss. 2. P. 471–483. doi: 10.1016/j.gsf.2017.04.008.
  32. Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Budantseva N. A., Ginzburg A.P., Tokarev I.V.,Vasil'chuk J.Yu. Early Holocene oxygen isotope chronologies (11,267-6420 cal BP) from ice wedge at Chara, Transbaikalia. "em"Radiocarbon"/em". 2024. Vol. 66. Iss. 2. P. 400-409. doi: 10.1017/RDC.2024.34.
  33. Васильчук Ю.К. Изотопные вариации во льду торфяных и ледо-минеральных бугров пучения - пальза и литальза // "em"Арктика и Антарктика"/em". 2018. № 1. С. 1-49.
  34. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). М.: Изд. Отдела теоретических проблем РАН. Геол. Ф-т МГУ, ПНИИИС. 1992. В 2-х томах. Том 1. 420 с. Т.2. 264 с. (Vasil'chuk Yu. K. 1992: Oxygen isotope composition of ground ice (application to paleogeocryological reconstructions). Volume 1, 420 pp., Volume 2, 264 pp. Theoretical Problems Department, Russian Academy of Sciences and Lomonosov Moscow University Publications, Moscow (in Russian with English contents section).
  35. Pollard W.Н., French Н.М. Seasonal frost mound occurrence, North Fork Pass, Ogilvie Mountains, northern Yukon, Canada // Permafrost. Fourth International Conference. Proceedings. Vol. 1. 1983. P. 1000–1004.
  36. Pollard W.Н., French Н.М. The groundwater hydraulics of seasonal frost mounds, North Fork Pass, Yukon Territory // Canadian Journal of Earth Sciences. 1984. Vol. 21. P. 1073–1081.
  37. Pollard W.Н., French Н.М. The internal structure and ice crystallography of seasonal frost mounds // Journal of Glaciology. 1985. Vol. 31. P. 157–162.
  38. van Everdingen, R.О. Frost blisters of the Bear Rock Spring area near Fort Norman, N.W.Т. // Arctic. 1982. Vol. 35. Р. 243–265.
  39. van Everdingen R.О. Frost mounds at Bear Rock. near Fort Norman, Northwest Territories 1975–1976 // Canadian Journal of Earth Sciences. 1978. Vol. 15. P. 263–276.
  40. Hinkel, K. M., Peterson, K. M., Eisner, W. R., Nelson, F. E., Turner, K. M., Miller, L. L., Outcalt, S. I. (1996). Formation of injection frost mounds over winter 1995–1996 at barrow, Alaska // Polar Geography, 1996. Vol. 20(4), 235–248. https://doi.org/10.1080/10889379609377605.
  41. Голубчиков М.Ю., Горлова Л.Г., Перминова Е.С. Исследование сезонного природно-техногенного гидролакколита в Норильском промышленном районе // Материалы третьей конференции геокриологов России. Том 2. Часть 3. Динамическая геокриология. М.: МГУ. 2005. С. 72–73.
  42. Гречищев С.Е., Шешин Ю.Б. Развитие некоторых криогенных физико-геологических процессов в основаниях северных аэродромов // Journal of Geocryology. 2000. Vol. 2.
  43. Morse P.D., Burn C.R. Perennial frost blisters of the outer Mackenzie Delta, western Arctic coast, Canada // Earth Surf. Process. Land. 2014. Vol. 39. Iss. 2. P. 200–213.
  44. Paquette M., Fortier D., Lamoureux S.F. Cryostratigraphical studies of ground ice formation and distribution in a High Arctic polar desert landscape, Resolute Bay, Nunavut // Canadian Journal of Earth Sciences. 2022. Vol. 59(11). P. 759–771. doi: 10.1139/cjes-2020-0134.
  45. Ponti S., Scipinotti R., Pierattini S., Guglielmin M. The Spatio-Temporal Variability of Frost Blisters in a Perennial Frozen Lake along the Antarctic Coast as Indicator of the Groundwater Supply // Remote Sensing. 2021. Vol. 13. N3. 435. doi: 10.3390/rs13030435.
  46. Mackay J.R. Oxygen isotope variations in permafrost, Tuktoyaktuk Peninsula area, Northwest Territories // Geological Survey of Canada. Current Research. Part B. Paper 83–1B. 1983. P. 67–74.
  47. Michel F.A. Isotope geochemistry of frost-blister ice, North Fork Pass, Yukon, Canada // Canadian Journal of Earth Sciences. 1986. Vol. 23. N 4. P. 543–549.
  48. Froehlich W., Slupik J. Frost mounds as indicators of water transmission zones in the active layer of permafrost during the winter season (Khangai Mts., Mongolia) // Permafrost. Third International Conference. Proceedings. National Research Council of Canada. Vol. 1. 1978. P. 189–193.
  49. Yoshikawa K. The groundwater hydraulics open system pingos // Permafrost. Seventh International Conference, Proceedings. Yellowknife, 23–27 June 1998, Eds. A.G. Lewkowicz and M. Allard. Universite Laval, Collection Nordicana. 1998. N 57. P. 1177–1184.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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).