|
DOI: 10.7256/2453-8922.2020.4.34659
Дата направления статьи в редакцию:
14-12-2020
Дата публикации:
21-12-2020
Аннотация:
Выполнено исследование голоценовых повторно-жильных льдов, вскрытых в обнажении первой морской террасы вблизи г.Анадырь, на востоке Чукотского полуострова, на побережье залива Онемен. Полигональный рельеф четко прослеживается на поверхности первой морской террасы в районе исследований, размеры полигонов около 8х12 м. В обнажении террасы вскрыт торф мощностью около 1.5 м, подстилаемый супесью мощностью до 2 м, ниже залегает песок горизонтально-слоистый. Повторно-жильные льды залегают в торфе (головы жил) и в подстилающей супеси. Лед жил вертикально-слоистый, желтовато-серый. Ледяные жилы вскрыты также в обнажении торфяника мощностью до 2.5 м, вложенного в виде линзы с поверхности террасы. Для гидрохимического анализа отобраны образцы из трех наиболее полно вскрытых ледяных жил. Всего было отобрано 20 образцов льда из голоценовых жил, а также лед из современного жильного ростка и вода залива Онемен. Основным выводом проведенного исследования является установление преимущественно атмосферного питания льда жил в первой половине голоцена. Показано, что минерализация исследованных жил низкая, не превышает 80 мг/л, в составе ионов преобладают Na+ , Ca2+ и Cl-. Близкие значения минерализации и ионного состава получены по современному жильному ростку. Полученные данные хорошо согласуются с данными по повторно-жильным льдам, исследованным в других районах Чукотки, как континентальным, так и прибрежным. Для большинства ранее опробованных жил значения минерализации не превышали 150 мг/л. Низкие значения минерализации жил в районе г.Анадырь демонстрируют их преимущественное формирование из зимних осадков, преобладание натрия и хлора в составе солей указывает на захват морских аэрозолей осадками или ветровой привнос капель с акватории залива Онемен на поверхность снежного покрова.
Ключевые слова:
повторно-жильный лед, восточная Чукотка, минерализация, катионы, анионы, источник питания жил, торфяник, морская терраса, голоцен, морские аэрозоли
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 20-05-00782
Abstract: The research is conducted on the Holocene ice wedges exposed in the outcrop of the first marine terrace near the town of Anadyr, on the east of the Chukchi Peninsula, on the coast of Onemen Bay. Polygonal Relief is clearly traced on the surface of the first sea terrace in the area of explorations, the size of the polygons is about 8x12 m. In the exposed terrace, turf with a capacity of about 1.5 m is striped, underlied with sand clay with capacity up to 2 m; below is the horizontally-stratified and. Ice wedges are embedded the turf (head of wedges) and in the underlying clay sand. The ice of wedges is vertically stratifies, yellowish gray. Ice wedges are also striped in turf outcrops with capacity of up to 2.5 m, embedded in form of a lens from the terrace surface. Ice from three most fully exposed ice wedges was sampled for hydrochemical analysis. A total of 20 ice samples were collected from Holocene ice wedges, as well as ice from modern ice veinlet and water from Onemen Bay. It was found that mineralization of the studied Holocene ice wedges is low, does not exceed 80 mg/L, Na+, Ca2+, and Cl- dominate. Similar values of mineralization and ionic composition were obtained for modern ice veinlet. The obtained data correspond with data on ice wedges studied in other regions of Chukotka, both continental and coastal. Mineralization of most of the previously studied ice wedges did not exceed 150 mg/L. Low values of mineralization of ice wedges near Anadyr demonstrate mainly meteoric source of water forming ice, i.e. winter precipitation, prevalence of sodium and chlorine indicates the capture of sea aerosols by precipitation or wind introduction of droplets from the water area of the Onemen Bay to the surface of the snow cover.
Keywords: ice wedge, east of the Chukchi Peninsula, mineralization, cations, anions, water source for ice growth, peatland, marine terrace, Holocene, sea aerosols
Введение
Образование повторно-жильного льда происходит в морозобойных трещинах, чаще всего в результате их заполнения талой снеговой водой. Однако, в отдельных случаях в трещины может попадать и вода иного генезиса – озерная, речная и даже морская. Химический состав подземных льдов отражает особенности гидрохимической обстановки времени их образования или промерзания и может быть важным критерием для реконструкции палеофациальных условий. Химический состав подземных льдов, в том числе повторно-жильных, имеет неоднозначную зависимость от их местоположения. Несмотря на преобладание толщ морского генезиса в прибрежных районах Чукотских низменностей, анализ полученных к настоящему времени данных показывает, что более 50% ледяных жил, опробованных на Чукотке, имеет минерализацию менее 50 мг/л, и почти 100% жил характеризуются минерализацией менее 150 мг/л [1]. Сопоставление данных химического и изотопного состава повторно-жильных льдов позволяет более уверенно говорить об основном источнике питания жил.
Районы исследований и методы измерений
Выполнено исследование голоценовых повторно-жильных льдов, вскрытых в обнажении первой морской террасы вблизи г.Анадырь (64°44′19″ с.ш.,177°26′45″ в.д.) в июле 2017 г. Район исследований расположен на востоке Чукотского полуострова, на побережье залива Онемен (рис. 1).
Рис. 1. Расположение исследованных голоценовых повторно-жильных льдов в районе г.Анадырь, ранее исследованных авторами голоценовых повторно-жильных льдов на п-ове Дауркина (1 – У - пос.Уэлен, К – оз.Коолень, Лор. – с.Лорино, Лав. – пос.Лаврентия), а также позднеплейстоценовых и голоценовых повторно-жильных льдов в разных районах Чукотки и на о.Айон (2 – Ам. – р. Амгуэма, Тав. – р. Тавайваам, Р – мыс. Рогожный, М – р. Майн, А – р. Анадырь). По данным из [1,2].
Рис. 2. Обнажение I морской террасы на побережье залива Онемен, в 2 км от г. Анадырь. Июль, 2017 г. Фото Ю.Васильчука
Климат полуострова суровый, резко континентальный во внутренних районах, морской на побережье. Продолжительность зимнего периода составляет до 10 месяцев в году. Средние температуры января варьируют от –15 до –40°С (среднемноголетнее значение –21°C), июля – от +5 до +12°С (среднемноголетнее значение +10°C), среднегодовое количество осадков составляет 200–500 мм. Многолетнемерзлые породы здесь широко распространены, их температура варьирует от –10°С в осевых частях горных хребтов и –4…–6°С в долинах рек и на побережьях; мощность мерзлых толщ варьирует от 200 до 700 м. Голоценовые повторно-жильные льды практически повсеместно распространены, особенно в северных и восточных районах [3].
Полигональный рельеф четко прослеживается на поверхности первой морской террасы в районе исследований, размеры полигонов около 8х12 м. В обнажении террасы вскрыт торф мощностью около 1.5 м, подстилаемый супесью мощностью до 2 м, ниже залегает песок горизонтально-слоистый. Повторно-жильные льды залегают в торфе (головы жил) и в подстилающей супеси. Лед жил вертикально-слоистый, желтовато-серый. Ледяные жилы вскрыты также в обнажении торфяника мощностью до 2,5 м, вложенного в виде линзы с поверхности террасы.
Для гидрохимического анализа отобраны образцы из трех наиболее полно вскрытых ледяных жил. Жила 1 залегала на глубине около 2 м, ширина жилы в верхней части около 0.9 м, вскрытая вертикальная мощность не более 1.5 м.
Рис. 3. ПЖЛ 1. Фото Ю.Васильчука.
Жила 2 вскрыта в супеси под торфяником в обнажении озерно-болотной вкладки, ширина жилы около 1 м, вскрытая мощность около 0.5 м.
Рис. 4. ПЖЛ 2. Фото Ю.Васильчука.
Опробована также узкая ледяная жила (ширина 0.2 м), залегающая в торфянике на глубине 0.4 м.
Рис. 5. ПЖЛ 3. Фото Ю.Васильчука.
Отбор образцов льда в жиле 1 проводился вдоль трех вертикальных профилей, в жиле 2 – вдоль горизонтальной оси на глубине 0.1 м, в жиле 3 – вдоль вертикальной оси в центре жилы. Также был отобран образец льда из современного ростка ледяной жилы (рис. 6) и вода из залива Онемен.
Всего для химического анализа было отобрано 20 образцов льда из голоценовых жил (13 образцов из ПЖЛ №1, 5 образцов из ПЖЛ №2 и 2 образца из ПЖЛ №3, рис. 7), также отобран лед из современного жильного ростка и вода залива Онемен.
Рис. 6. Жильный росток (показан стрелкой). Фото Ю.Васильчука
Рис. 7. Схема отбора проб льда из жил в районе г.Анадырь.
Ионный состав льда определялся на ионном хроматографе «Стайер» методом ионной хроматографии в лаборатории Эколого-геохимического научно-образовательного центра кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. Предел детектирования по хлорид-иону составил 0.02 мг/л. В пробах была определена общая минерализация и концентрация 7 ионов – Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42- и NO3-.
Результаты
Минерализация льда жил варьирует от 12.3 до 78.8 мг/л (таблица), составляя в среднем 33 мг/л. Ионный состав немного варьирует в разных жилах. В жиле, вскрытой в обнажении первой морской террасы (ПЖЛ №1) в составе ионов преобладает Na+ (от 3.1 до 6.7 мг/л, среднее значение 5.4 мг/л) и Cl- (от 3.3 до 10.7 мг/л, среднее значение 6.4 мг/л). Содержание остальных ионов было достаточно низким (K+ не более 3.6 мг/л, Mg2+ не более 1 мг/л), содержание Ca2+ также в целом оказалось довольно низким (от 0.8 до 3.1 мг/л), только в двух образцах его содержание составило 8.3 и 9 мг/л, содержание SO42- в целом варьировало между 0.8 и 1.5 мг/л, в одном образце с наиболее высокой минерализацией (64.5 мг/л) содержание этого иона составило 19.7 мг/л. В нижней части жилы отмечено очень высокое содержание иона NO3- – 82 мг/л, в остальных пробах льда его содержание варьировало от 0.5 до 5.6 мг/л (рис. 8).
Рис. 8. Концентрация катионов (а) и анионов (б) и средние значения концентрации ионов и минерализации (в) ПЖЛ №1
В жиле, вскрытой в торфянике, вложенном в первую морскую террасу (ПЖЛ №2), в ионном составе отмечено преобладание Ca2+ (от 0.9 до 17.6 мг/л, среднее значение 7.5 мг/л) и Cl- (от 2.6 до 7.9 мг/л, среднее значение 4.5 мг/л), содержание остальных ионов было достаточно низким (Na+ – не более 6.7 мг/л, K+ не более 1.4 мг/л, Mg2+ не более 0.5 мг/л, SO42- не более 0.3 мг/л). В двух образцах отмечено высокое содержание иона NO3- – 23 и 27 мг/л, одно из них получено для грунтово-торфяной жилки, внедряющейся в ледяную жилу. В правой краевой части жилы отмечено заметное возрастание содержания Ca2+ (рис. 9, а, б), здесь же отмечена и максимальная минерализация (67.5-78.7 мг/л), в 3 раза превышающая значения минерализации льда жилы в левой части.
Рис. 9. Концентрация катионов (а) и анионов (б) и средние значения концентрации ионов и минерализации (в) ПЖЛ №2
Ограниченное количество данных по узкой жиле из торфяника (ПЖЛ №3) не позволяют рассматривать вариации значений содержания ионов, можно только отметить преобладание Na+ и Cl- в ионном составе, однако их содержание довольно низкое и не превышает 5 мг/л. Минерализация льда этой жилы наиболее низкая из всех изученных жил и составляет 12.3-18.3 мг/л (см. таблицу).
Современный ледяной росток также характеризуется низким значением минерализации (22.3 мг/л) и преобладанием в составе ионов Na+ (4.4 мг/л) и Cl- (5 мг/л), содержание остальных ионов менее 2 мг/л. Вода залива Онемен имеет минерализацию 123 мг/л, в составе ионов преобладают Na+ (24 мг/л) и Cl- (27.5 мг/л).
Таблица. Минерализация и содержание основных ионов во льду жил в районе г.Анадырь
|
Полевой номер
|
Глубина отбора/ расстояние от левого края, м
|
Концентрация ионов, мг/л
|
Минерализа-ция, мг/л
|
Cl-/ SO42-
|
|
Na+
|
K+
|
Mg2+
|
Ca2+
|
Cl-
|
NO3-
|
SO42-
|
|
Обнажение I террасы. ПЖЛ №1
|
|
Отбор по вертикали на расстоянии 0,2 м от левого края жилы
|
|
17 An-13
|
0,5
|
6,22
|
1,57
|
0,53
|
8,29
|
5,42
|
0,78
|
0,83
|
59,3
|
6,5
|
|
17 An-7
|
0,8
|
6,22
|
1,44
|
0,43
|
0,97
|
7,06
|
0,61
|
0,74
|
27,52
|
9,5
|
|
17 An-6
|
0,9
|
7,17
|
3,61
|
1,02
|
8,9
|
10,67
|
5,62
|
19,7
|
64,52
|
0,5
|
|
17 An-1
|
1,0
|
6,68
|
1,92
|
0,37
|
0,91
|
7,58
|
0,46
|
0,96
|
29,37
|
7,9
|
|
Отбор по вертикали на расстоянии 0,4 м от левого края жилы
|
|
17 An-22
|
0,1
|
3,14
|
1,35
|
0,38
|
1,26
|
3,27
|
0,65
|
0,63
|
19,75
|
5,2
|
|
17 An-17
|
0,3
|
3,95
|
0,7
|
0,32
|
0,8
|
6,76
|
1,93
|
1,46
|
16,02
|
4,6
|
|
17 An-14
|
0,5
|
6,23
|
2,03
|
0,43
|
2,03
|
4,13
|
0,55
|
0,81
|
35,52
|
5,1
|
|
17 An-11
|
0,6
|
5,62
|
2,12
|
0,35
|
3,09
|
7,28
|
0,71
|
0,84
|
34,98
|
8,7
|
|
17 An-5
|
0,9
|
4,54
|
0,94
|
0,27
|
1,11
|
4,36
|
0,42
|
0,6
|
21,73
|
7,3
|
|
17 An-21
|
1,1
|
6,13
|
1,63
|
0,48
|
2,37
|
6,72
|
0,8
|
0,81
|
33,89
|
8,3
|
|
Отбор по вертикали на расстоянии 0,7 м от левого края жилы
|
|
17 An-25
|
0,1
|
3,8
|
1,7
|
0,48
|
1,80
|
8,05
|
1,2
|
0,81
|
22,27
|
9,9
|
|
17 An-18
|
0,3
|
5,84
|
1,45
|
0,38
|
1,57
|
6,15
|
0,91
|
0,81
|
28,94
|
7,6
|
|
17 An-3
|
1,0
|
4,72
|
1,49
|
0,46
|
1,47
|
5,21
|
82,0
|
0,83
|
22,32
|
6,3
|
|
Обнажение торфяника на поверхности I морской террасы
|
|
ПЖЛ №2. Отбор по горизонтали на глубине 0,1 м от кровли жилы
|
|
17 An-58
|
0,2
|
2,28
|
0,92
|
0,33
|
3,15
|
4,48
|
0,56
|
0,11
|
22,1
|
40,7
|
|
17 An-49
|
0,3
|
3,31
|
1,41
|
0,38
|
1,16
|
3,92
|
27,0
|
0,15
|
20,2
|
26,1
|
|
17 An-53*
|
0,7
|
6,67
|
0,91
|
0,49
|
0,9
|
7,91
|
23,0
|
0,33
|
27,72
|
24
|
|
17 An-54
|
0,8
|
1,73
|
0,8
|
0,25
|
14,94
|
3,87
|
0,3
|
0,12
|
67,49
|
32,3
|
|
17 An-55
|
0,9
|
1,57
|
1,01
|
0,2
|
17,56
|
2,56
|
0,56
|
0,21
|
78,71
|
12,2
|
|
ПЖЛ №3. Узкая жила, отбор по вертикали
|
|
17 An-61
|
0,15
|
4,17
|
1,47
|
0,43
|
0,11
|
5,01
|
0,57
|
0,21
|
18,29
|
23,9
|
|
17 An-63
|
0,4
|
3,48
|
0,6
|
0,17
|
0,1
|
4,47
|
0,4
|
0,17
|
12,33
|
26,3
|
|
Современный ледяной росток
|
|
17 An-56
|
0,3
|
4,41
|
0,72
|
0,52
|
1,32
|
4,97
|
0,14
|
1,89
|
22,26
|
2,6
|
|
Вода залива Онемен
|
|
|
|
24,07
|
2,01
|
3,47
|
8,09
|
27,48
|
3,02
|
12,65
|
123,1
|
2,2
|
* - внедрение грунтово-ледяной жилы (лед и супесь)
Соотношение иона хлора и сульфат иона (Cl-/SO42-) во льду жил в районе г.Анадырь варьирует от 0.5 до 40.7 (см.таблицу). В ПЖЛ №1 значение соотношения Cl-/SO42- варьирует от 0.5 до 9.9; низкие значения этого соотношения получены по современному ростку и воде залива Онемен (2.6 и 2.2, соответственно). В жилах из торфяника значения соотношения Cl-/SO42- наиболее высокие и варьируют от 12.2 до 40.7.
Сопоставление гидрохимического состава голоценовых повторно-жильных льдов в районе г. Анадырь и других районов Чукотки
Ранее нами был исследован гидрохимический состав голоценовых повторно-жильных льдов на п-ве Дауркина, расположенном в северо-восточной части Чукотки. Исследованные жильные массивы расположены вблизи морских акваторий (Чукотское и Берингово моря). Было установлено, что минерализация льда жил варьирует от 14 до 221 мг/л, но в большинстве случаев она не превышала 100 мг/л. В составе ионов во льду исследованных жил отмечено преобладание Na+, Сa2+и Cl- и (с. Лорино, оз. Коолень, пос. Уэлен), Са2+ и НСО3- (пос. Лаврентия) [4, 5]. Сравнение гидрохимического состава голоценовых повторно-жильных льдов в районе г.Анадырь и других районов Чукотки показывает близкие значения по минерализации и преобладающим ионам.
По соотношению Cl-/SO42- жилы в районе г.Анадырь близки к жилам в районе с.Лорино, для которых получены значения от 1.7 до 25.6 (при доминировании в составе ионов натрия и хлора). При этом во льду современного жильного ростка в районе с.Лорино это соотношение составляет 2-5.5. для сравнения можно отметить, что в морской воде значение соотношения Cl-/SO42- близко к 11, более высокие значения (до 25) отмечены в криопэгах [6].
Однако участие морской воды непосредственно в формировании жил в районе г.Анадырь почти исключается, на что указывает низкая минерализация льда (менее 100 мг/л), а также изотопный состав кислорода и водорода льда жил: линия наклона соотношения δ2Н–δ18О для льда составляет 7.53, что близко к наклону для Глобальной Линии Метеорных Вод (ГЛМВ), для которой он равен 8 [7]. Эти данные свидетельствуют о преимущественно атмосферном питании льда жил, за счет талого зимнего снега. Большая доля Na+ и Cl- в составе ионов обусловлена формированием жил вблизи морской акватории и захватом осадками морских аэрозолей.
Преимущественно атмосферное питание (на основе данных по минерализации, ионному и изотопному составу) было установлено для большинства повторно-жильных льдов, формировавшихся в голоцене на востоке Чукотки. Только для некоторых жил в районе с.Лорино показано возможное участие засоленных вод сезонно-талого слоя, на что могут указывать высокие значения Cl-/SO42- и наклон линии соотношения δ2Н–δ18О жилы, равный 5.58 [5, 8].
Говоря о возрасте жил, исследованных на востоке Чукотки, можно отметить, что они формировались в разные периоды голоцена. Ранее нами было показано [5, 7, 8], что начало формирования жил в торфяниках близ пос. Уэлен и с.Лорино датируется около 11 тыс. калиб. лет назад. (гренландский период голоцена); в районе оз.Коолень процесс формирования ледяных жил начался около 6 тыс. калиб.лет назад (северогриппианский период голоцена). В районе пос. Лаврентия 14С датирование вмещающих жилы отложений показало возраст от 4.8 до 2.5 тыс. калиб. лет назад (конец северогриппианского - первая половина мегхалайского периода голоцена).
Формирование исследованных нами повторно-жильных льдов в районе г. Анадыря происходило в между 9 и 6 тыс. лет назад (конец гренландского – первая половина северогриппианского периодов голоцена). Наличие торфяно-грунтовых жил в пределах торфяника, скорее всего, свидетельствуют о субаквальном протаивании ледяных жил в результате избыточного увлажнения поверхности торфяника. В дальнейшем, на стадии заболачивания и возобновления аккумуляции торфа, началась следующая стадия формирования ледяных жил. О росте жил в обстановке с высокой степенью биологической активности (формирующийся торфяник), может говорить также содержание нитратов (NO3-) во льду исследованных жил – в некоторых образцах льда из ПЖЛ №1 и №2 получены весьма высокие значения (от 23 до 82 мг/л).
Исследования гидрохимического состава повторно-жильных льдов Чукотки, выполненное авторами и другими исследователями, показало, что по минерализации лед позднеплейстоценовых, голоценовых и современных жил в основном, пресный (минерализация не превышает 150 мг/л). Повторно-жильные льды позднеплейстоценового возраста, изученные на Чукотке в долинах рек Майн и Анадырь, а также на о. Айон, характеризовались довольно низкими значениями минерализации. На о.Айон, со всех сторон окруженном морем, минерализация жильного льда составила 40-110 мг/л, при этом преобладающим компонентом оказались гидрокарбонаты. В жилах в долине р. Майн, удаленных от побережья на сотни километров, минерализация льда позднеплейстоценового возраста в большинстве образцов не превышала 60 мг/л, состав преимущественно гидрокарбонатно-натриевый, хотя в отдельных образцах с более высокой минерализацией (до 150 мг/л) отмечено заметное содержание хлоридов [1, 9]. Позднеплейстоценовые жилы вблизи г. Анадырь также оказались пресными, минерализация не превышала 70 мг/л, в составе преобладали ионы Na+ и НCO3-, при повышенном содержании иона Cl- (25% от общего ионного состава).
Минерализация льда голоценовых жил, исследованных на Чукотке, не превышала 100 мг/л. Даже на морской лайде о. Айон минерализация голоценовых повторно-жильных льдов не превысила 60-70 мг/л, несмотря на преобладание хлоридов – более 30% от общего содержания легкорастворимых солей. В этом случае близость моря в какой-то мере сказалась на составе повторно-жильных льдов, но все же морское влияние проявилось лишь косвенно; вода, формирующая жилы, несомненно, атмосферно-метеорного происхождения. Минерализация льда голоценовой жилы в районе г.Анадырь варьировала от 30 до 58 мг/л, в составе ионов преобладали Na+ и K+, SO42- и HCO3- [1]. По данным А.Н.Котова и С.Н.Бражник [2] химический состав голоценовых повторно-жильных льдов, исследованных в верховьях р.Анадырь, гидрокарбонатно-кальциевый, минерализация составила 50-60 мг/л. Химический состав голоценовых и современных повторно-жильных льдов на мысе Рогожном (залив Онемен, устье р.Анадырь) гидрокарбонатный натриевый, минерализация льда составляет 70-120 мг/л. Эти данные близки к полученным нами данным по жилам в районе Анадыря, и еще раз подтверждает преимущественно атмосферный источник питания жил.
Анализ химического состава голоценовых и современных повторно-жильных льдов на территории Чукотки показал, что его формирование зависит от состава атмосферных осадков. При этом происходит преобразование первичных вод как в сезонно-талом слое (СТС), так и в морозобойных трещинах. Криометаморфизм исходных вод при льдообразовании увеличивает относительные содержания гидрокарбонатов и натрия [2]. Осредненные данные А.Н.Котова и С.Н.Бражник [2] по минерализации и химическому составу атмосферных осадков и вод СТС Чукотки в различных районах в период формирования повторно-жильных льдов показывают, что химический состав повторно-жильных льдов гидрокарбонатно-натриевый, по типу минерализации они преимущественно пресные (минерализация не превышает 180 мг/л).
Минимальная минерализация (20-37 мг/л) отмечена в современных повторно-жильных льдах первой надпойменной террасы р.Тавайваам (север Нижне-Анадырской низменности). Их химический состав хлоридный и гидрокарбонатно-хлоридный натриевый. Атмосферные осадки этого района ультрапресные (минерализация 14 мг/л), химический состав хлоридно-натриевый. В пределах СТС происходит незначительное насыщение вод гидрокарбонатами кальция и магния, преобразование химического состава происходит при промерзании вод в морозобойных трещинах, минерализация формирующегося льда увеличивается как за счет гидрокарбонатов, так и за счет хлоридов [2]. В условиях более континентального климата на локальных участках формируются повторно-жильные льды с различным катионным составом. Так, в долине р.Амгуэмы в делювиальных отложениях встречены как гидрокарбонатные магниевые, так и гидрокарбонатные натриевые (голоценовые и современные) повторно-жильные льды с минерализацией до 80 мг/л. Химический состав атмосферных осадков в этом районе гидрокарбонатный натриевый, и доминирующее содержание магния в повторно-жильных льдах определяется гидролитическим расщеплением минералов ультраосновных пород [2].
Для сравнения можно привести данные гидрохимического состава жильного льда, показывающие явное участие засоленных морских или поверхностных вод в формировании жил. Авторами было показано, что в Центральной Якутии в формировании повторно-жильных льдов принимали участие воды аласов, в которых происходило континентальное засоление в результате летнего испарения и концентрации солей. В жилах ледового комплекса Мамонтовой Горы было минерализация льда повышается сверху-вниз от 80 до 476 мг/л, химический состав льда в основном гидрокарбонатно-кальциевый, значения рН колеблются в широком диапазоне от 4.4 до 7.6. В образцах с наибольшей минерализацией (свыше 300 мг/л) количество органического вещества колеблется от 53 до 102 мг/л, много закисного железа (часто более 40 мг/л). Содержание фтора достигает 17.7 мг/л, хотя обычное содержание его в жильных льдах не более 0.1 мг/л. Также установлена и повышенная засоленность вмещающих жилы отложений: величина сухого остатка варьирует от 0.05 до 0.1%, преобладают гидрокарбонаты. Участие вод неатмосферного происхождения подтверждается и результатами изотопно-кислородного анализа льда: по одной из жил в интервале глубин 2.6-6.7 м были получены значения δ18О от –25.9 до –29.4‰, а в хвостовой части жилы на глубине 6.9-7.5 м получены значительно более высокие значения δ18О – от –22.7 до –16.5‰. Наклон линии соотношения δ2Н-δ18О в образцах льда с более низкими значениями изотопного состава составил около 8, что соответствует наклону для ГЛМВ, в образцах льда с более тяжелым изотопным составом наклон линии соотношения δ2Н-δ18О составил 4.7, что заметно ниже ГЛМВ. Формирование в жильном массиве зон с высокими значениями изотопного состава и повышенной минерализацией, скорее свидетельствует о локальных процессах в пределах одного ландшафта, т.е. о затекании в морозобойные трещины минерализованной воды из очень небольшого испаряющегося водоема [10].
Исследование химического состава и минерализации голоценовых повторно-жильных льдов в низовьях р. Монгаталянгъяха на севере Гыданского п-ова показало участие лагунно-морских вод Гыданской губы в формировании жил на пойме и лайде [10]. Пойменные и лагунно-морские отложения формировались под воздействием осолоненных вод северной части Гыданской губы, на что указывает преобладание ионов хлора и натрия. При этом засоленность отложений не превышает 0.2%, что позволяет их отнести к незасоленным. Для жил в целом получена низкая минерализация (не более 130 мг/л), что обусловлено их преимущественным формированием из талого снега. Однако, отдельные фрагменты жил характеризовались заметно более высокими значениями минерализации (для жил на пойме – до 260 мг/л, для жил на лайде – более 600 мг/л) и высокими значениями содержания хлора и натрия (для жил на лайде – более 300 и 150 мг/л, соответственно). Формирование таких зон высокой минерализации в теле жил указывает на смену фациальной обстановки при развитии полигональных массивов и прямом участии засоленных лагунно-морских вод в формировании жильного льда [11].
Заключение
Минерализация голоценовых повторно-жильных льдов, вскрытых в толще морской террасы на побережье залива Онемен вблизи г.Анадырь, восточная Чукотка, варьирует от 12.3 до 78.8 мг/л, среднее значение составляет 33 мг/л. Среди катионов отмечено преобладание Na+ (от 3.1 до 6.7 мг/л, среднее значение 5.4 мг/л), Ca2+ (от 0.8 до 17.6 мг/л, среднее значение 3.6 мг/л) и Cl- (от 2.6 до 10.7 мг/л, среднее значение 5.7 мг/л).
Низкие значения минерализации демонстрируют преимущественно атмосферный источник питания льда, т.е. зимние осадки, преобладание натрия и хлора в составе солей указывает на захват морских аэрозолей осадками или ветровой привнос капель с акватории залива Онемен на поверхность снежного покрова. Однако, формирование жил в пределах торфяников не исключает вероятности участия болотных вод в их питании.
Авторы благодарны Л.В.Добрыдневой за гидрохимические анализы образцов льда.
Библиография
1. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). М.: Изд. Отдел. Теоретических проблем РАН. МГУ, ПНИИИС. 1992. В 2–х томах. Т.1. 420 с. Т.2 264 с.
2. Котов, А.Н., Бражник С.Н. Химический состав повторно-жильных льдов Чукотки // Комплексные геокриологические исследования Чукотки. Магадан, СВК НИИ ДВО АН СССР, 1991. C. 39–48.
3. Колесников С.Ф., Плахт И.Р. Чукотский район // Региональная криолитология / под ред. А. И. Попова. М.:, изд-во МГУ, 1989. С. 201-217.
4. Буданцева Н.А., Васильчук Дж.Ю., Маслаков А.А., Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Геохимический состав голоценовых повторно-жильных льдов северо-востока Чукотки // Арктика и Антарктика. 2017. № 2. С.34-53. DOI: 10.7256/2453-8922.2017.2.22980.
5. Буданцева Н.А., Маслаков А.А., Васильчук Ю.К., Баранская А.В., Белова Н.В., Васильчук А.К., Романенко Ф.А. Реконструкция зимней температуры воздуха раннего и среднего голоцена по изотопному составу ледяных жил восточного побережья полуострова Дауркина, Чукотка // Лёд и Снег. 2020. Т. 60. № 2. С. 251-262. doi: 10.31857/S2076673420020038
6. Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Инженерно-геологические и геохимические условия полигональных ландшафтов острова Белый (Карское море) // Инженерная геология. 2015. №1. С. 50–65.
7. Буданцева Н.А., Васильчук Ю.К. Реконструкция зимней температуры воздуха в голоцене по стабильным изотопам из ледяных жил в районе города Анадырь// Лёд и Снег. 2019. Т. 59. № 1. С. 93-102. doi: 10.15356/2076-6734-2019-1-93-102
8. Vasil'chuk Yu.K., Budantseva N.A., Farquharson L.V., Maslakov A.A., Vasil'chuk A.C., Chizhova Ju.N. Isotopic evidence for Holocene January air temperature variability on the East Chukotka Peninsula // Permafrost and Periglacial Processes. 2018. Vol. 29. Iss. 4. P. 283–297. doi: 10.1002/ppp.1991
9. Котов А.Н., Рябчун В.К. Криогенный комплекс позднеплейстоценовых отложений долины р.Майн. Препринт. Магадан: СВКНИИ. 1986. Часть I. Ледовый обрыв. 54 с. Часть II. Усть-Алганское обнажение и Мамонтов обрыв. 46 с.
10. 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. doi: 10.7256/2453-8922.2017.3.24541.
11. Буданцева Н.А., Васильчук Ю.К. Засоленность голоценовых отложений и повторно-жильных льдов в низовьях р.Монгаталянгъяха, полуостров Явай // Арктика и Антарктика. 2018. № 3. С. 66-83. doi: 10.7256/2453-8922.2018.3.27776.
References
1. Vasil'chuk Yu.K. Izotopno-kislorodnyi sostav podzemnykh l'dov (opyt paleogeokriologicheskikh rekonstruktsii). M.: Izd. Otdel. Teoreticheskikh problem RAN. MGU, PNIIIS. 1992. V 2–kh tomakh. T.1. 420 s. T.2 264 s.
2. Kotov, A.N., Brazhnik S.N. Khimicheskii sostav povtorno-zhil'nykh l'dov Chukotki // Kompleksnye geokriologicheskie issledovaniya Chukotki. Magadan, SVK NII DVO AN SSSR, 1991. C. 39–48.
3. Kolesnikov S.F., Plakht I.R. Chukotskii raion // Regional'naya kriolitologiya / pod red. A. I. Popova. M.:, izd-vo MGU, 1989. S. 201-217.
4. Budantseva N.A., Vasil'chuk Dzh.Yu., Maslakov A.A., Vasil'chuk A.K., Vasil'chuk Yu.K. Geokhimicheskii sostav golotsenovykh povtorno-zhil'nykh l'dov severo-vostoka Chukotki // Arktika i Antarktika. 2017. № 2. S.34-53. DOI: 10.7256/2453-8922.2017.2.22980.
5. Budantseva N.A., Maslakov A.A., Vasil'chuk Yu.K., Baranskaya A.V., Belova N.V., Vasil'chuk A.K., Romanenko F.A. Rekonstruktsiya zimnei temperatury vozdukha rannego i srednego golotsena po izotopnomu sostavu ledyanykh zhil vostochnogo poberezh'ya poluostrova Daurkina, Chukotka // Led i Sneg. 2020. T. 60. № 2. S. 251-262. doi: 10.31857/S2076673420020038
6. Vasil'chuk A.K., Vasil'chuk Yu.K. Inzhenerno-geologicheskie i geokhimicheskie usloviya poligonal'nykh landshaftov ostrova Belyi (Karskoe more) // Inzhenernaya geologiya. 2015. №1. S. 50–65.
7. Budantseva N.A., Vasil'chuk Yu.K. Rekonstruktsiya zimnei temperatury vozdukha v golotsene po stabil'nym izotopam iz ledyanykh zhil v raione goroda Anadyr'// Led i Sneg. 2019. T. 59. № 1. S. 93-102. doi: 10.15356/2076-6734-2019-1-93-102
8. Vasil'chuk Yu.K., Budantseva N.A., Farquharson L.V., Maslakov A.A., Vasil'chuk A.C., Chizhova Ju.N. Isotopic evidence for Holocene January air temperature variability on the East Chukotka Peninsula // Permafrost and Periglacial Processes. 2018. Vol. 29. Iss. 4. P. 283–297. doi: 10.1002/ppp.1991
9. Kotov A.N., Ryabchun V.K. Kriogennyi kompleks pozdnepleistotsenovykh otlozhenii doliny r.Main. Preprint. Magadan: SVKNII. 1986. Chast' I. Ledovyi obryv. 54 s. Chast' II. Ust'-Alganskoe obnazhenie i Mamontov obryv. 46 s.
10. Budantseva N.A., Vasil'chuk Yu.K. Utyazhelenie izotopnogo sostava povtorno-zhil'nykh l'dov Tsentral'noi Yakutii vsledstvie aktivnogo ispareniya poverkhnostnykh vod // Arktika i Antarktika. 2017. № 3. S. 53–68. doi: 10.7256/2453-8922.2017.3.24541.
11. Budantseva N.A., Vasil'chuk Yu.K. Zasolennost' golotsenovykh otlozhenii i povtorno-zhil'nykh l'dov v nizov'yakh r.Mongatalyang''yakha, poluostrov Yavai // Arktika i Antarktika. 2018. № 3. S. 66-83. doi: 10.7256/2453-8922.2018.3.27776.
Результаты процедуры рецензирования статьи
В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.
Предметом исследования статьи является [имический состав подземных льдов голоценовых повторно-жильных льдов, вскрытых в обнажении первой морской террасы вблизи г.Анадырь.
Основным методом исследования является гидрохимический анализ образцов, отобраных из трех наиболее полно вскрытых ледяных жил. Отбор образцов льда в жиле 1 проводился вдоль трех вертикальных профилей, в жиле 2 – вдоль горизонтальной оси на глубине 0.1 м, в жиле 3 – вдоль вертикальной оси в центре жилы. Также был отобран образец льда из современного ростка ледяной жилы (рис. 6) и вода из залива Онемен. Ионный состав льда определялся на ионном хроматографе «Стайер» методом ионной хроматографии. Методом сравнительного анализа проводилось сопоставление гидрохимического состава голоценовых повторно-жильных льдов в районе г. Анадырь и других районов Чукотки.
Глобальное потепление климата, наблюдаемое в последние десятилетия, определяют значительные изменения в криолитозоне. Химический состав подземных льдов отражает особенности гидрохимической обстановки времени их образования или промерзания и может быть важным критерием для реконструкции палеогеографических условий.
Статья содержит новые данные об особенностях химического состава жильных льдов на различных территориях. Несмотря на преобладание толщ морского генезиса в прибрежных районах Чукотских низменностей, анализ полученных данных показывает, что химический состав повторно-жильных, имеет неоднозначную зависимость от их местоположения. Минерализация голоценовых повторно-жильных льдов, вскрытых в толще морской террасы на побережье залива Онемен вблизи г.Анадырь, восточная Чукотка, варьирует от 12.3 до 78.8 мг/л, среднее значение составляет 33 мг/л. Среди катионов отмечено преобладание Na+ (от 3.1 до 6.7 мг/л, среднее значение 5.4 мг/л), Ca2+ (от 0.8 до 17.6 мг/л, среднее значение 3.6 мг/л) и Cl- (от 2.6 до 10.7 мг/л, среднее значение 5.7 мг/л).
Материал изложен хорошим научным языком, структура и содержание работы позволили полностью раскрыть заявленную тему.
Библиография включает 11 источников, что позволяет рассмотреть аргументацию различных авторов по рассматриваемой в статье теме.
Основным выводом статьи является утверждение, что низкие значения минерализации демонстрируют преимущественно атмосферный источник питания льда, т.е. зимние осадки, преобладание натрия и хлора в составе солей указывает на захват морских аэрозолей осадками или ветровой привнос капель с акватории залива Онемен на поверхность снежного покрова. Однако, формирование жил в пределах торфяников не исключает вероятности участия болотных вод в их питании. Рассматриваемая в статье тема представляет интерес для палеогеографов, геокриологов, климатологов, а также широкому кругу читателей, интересующихся северной проблематикой. Работа имеет научную и практическую ценность, поэтому может быть опубликована в журнале «Арктика и Антарктика».
|
Перевести страницу на:
Статья опубликована с лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0) – Лицензия «С указанием авторства – Некоммерческая».
© 1998 – 2024 Nota Bene. Publishing Technologies. NB-Media Ltd.
