Проект НИР VIII.69.2.1   Комплексные исследования эволюции криогенных ландшафтов Восточной Сибири в позднем плейстоцене и голоцене. Руководители д.г.-м.н. В.В.Шепелев, к.г.н. А.Н.Федоров.

1) Многолетний эксперимент на стационарах и мониторинговых полигонах Центральной Якутии по исследованию динамики криогенных ландшафтов позволил установить закономерности восстановительных сукцессий в таежных ландшафтах после антропогенных нарушений.

Выделено три этапа в динамике восстановления ландшафта. Первый этап (до 4-5 лет) можно охарактеризовать как стрессовый. Вне зависимости от климатических фаз происходит повышение температуры грунтов, увеличение мощности сезонно-талого слоя и переувлажнение грунтов с активизацией криогенных процессов. Второй (до 8-10 лет) – переходной, зависящий от положительных и отрицательных короткопериодных климатических фаз, определяющих тенденции развития нарушенных ландшафтов. В это время могут происходить существенные изменения, вплоть до деградации многолетнемерзлых пород или интенсивного развития биоты, способствующего к восстановлению криогенных ландшафтов. И третий (до 20-25 лет) - стабилизирующий, когда сукцессии лесной растительности становятся необратимыми и появляются тенденции к восстановлению мерзлотных условий.

1as

2qw

Изменчивость температуры грунтов и мощности сезонно-талого слоя в начальных сукцессиях в Центральной Якутии.

2) Активизация термосуффозионных процессов на участках разгрузки межмерзлотных подземных вод в Центральной Якутии, является следствием аномально влажных теплых периодов года.

Изучена годовая и многолетняя динамика термосуффозионных процессов в Центральной Якутии и образуемых ими провальных форм рельефа. Отмечено, что термосуффозионные процессы протекают наиболее интенсивно в зимний период по сравнению с летними месяцами. Это связано с тем, что сезонное промерзание горных пород и образование наледи способствуют росту гидравлического градиента подземных вод межмерзлотного водоносного горизонта на участках их разгрузки. Анализ результатов проведенных работ показал, что в современный период интенсивность термосуффозионных процессов по сравнению с 60-ми годами прошлого столетия повысилась в 1,6 раза.

3as

Интенсивность термосуффозионных процессов в районе источника подземных вод Улахан-Тарын (Центральная Якутия) в период 2009-2012 гг.

3) Дан прогноз о существовании полиметаллического оруденения под ледником хребта Сунтар-Хаята.

В результате геохимического изучения оледенения хребта Сунтар-Хаята на леднике № 31 установлена аномалия сульфатов кальция, магния и микроэлементов (F, Ba, Mn, Mo, Pb). Образование локальных геохимических полей на поверхности ледника происходит в результате восходящей криогенной миграции химических элементов и соединений в толще льда. Вода ручьев, вытекающих из-под ледника, отличается высокой кислотностью (рН=4,21), сульфатно-кальциевым составом и относительно повышенной минерализацией, что свидетельствует о присутствии под ледником зоны окисления сульфидов. Существование аномалии химических элементов типоморфных полиметаллической минерализации на поверхности ледника и в ледниковых водотоках указывает на значительные масштабы оруденения, скрытого под толщей ледника мощностью 60-80 м.

Проект VIII.75.1.1. Эволюция прибрежно-шельфовой криолитозоны восточно-арктических морей России в условиях меняющегося климата (с использованием новой НИС "Остров Самойловский").
Руководитель д.г.н. М.Н.Григорьев.

1) Составлена Инженерно-геологическая карта территории Республики Саха (Якутия) масштаба 1:1500000.

Выполненное оригинальное картографическое обобщение – это результат многолетних работ нескольких научных подразделений Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН, а также специалистов из Института геологии алмазов и благородных металлов СО РАН и Комитета по геологии и недропользованию РС (Я). На карте, составленной в формате ArcGis 10, впервые систематизированы современные данные по составу и криологическим особенностям грунтов, составу и свойствам надмерзлотных вод, экзогенным процессам. Одним из важных научных результатов является выделение и отражение на карте самостоятельного класса мерзлых грунтов в обзорном масштабе. Составленная карта найдет широкое применение при планировании и проектировании инженерных сооружений, при оценке их взаимодействия с окружающей средой, а также в системе образования. Работа получила одобрение ряда пользователей. Планируется издание карты и объяснительной записки к ней на бумажных носителях.

ser

Фрагмент Инженерно-геологической карты территории Республики Саха (Якутия) масштаба 1:1500000

2) Впервые инструментально определена скорость деградации подводной мерзлоты моря Лаптевых.

В апреле 2013 г. экспедицией в составе ТОИ ДВО РАН, ИМЗ СО РАН и МГУ в губе Буор-Хая моря Лаптевых проведено повторное бурение с поверхности морского льда двух скважин по профилю, пробуренному Институтом мерзлотоведения СО РАН, в апреле 1983 г. Сравнение данных по двум ключевым участкам показало, что средняя скорость понижения кровли подводной мерзлоты за последние 30 лет составила 18,5 см в год на расстоянии 0,6 км и около 6 см в год на расстоянии 2,5 км от береговой линии. Эти данные совпадают с расчетными темпами деградации подводной мерзлоты, которые были определены сотрудниками ИМЗ СО РАН ранее.

ser1
Буровые профили в губе Буор-Хая (море Лаптевых) севернее о-ва Муостах, показывающие темпы понижения кровли подводной мерзлоты за 30 лет (с апреля 1983 г. по апрель 2013 г.)

Проект VIII.77.2.1. Горные оледенения и криолитозона континентальных районов Центральной и Северо-Восточной Азии. Реакция гляциальных и криогенных формаций на современные климатические изменения. Руководитель д.г.н. А.А.Галанин.

1) В лаборатории радиоуглеродного анализа ИМЗ СО РАН успешно завершен эксперимент по синтезу бензола уникальным методом вакуумного пиролиза.

Данный метод повышает выход углерода из образца до 80-90% по сравнению со стандартной технологией, дающей 10%, что позволяет перейти на качественно новый уровень радиоуглеродного датирования, в том числе микрообразцов и образцов с рассеянной органикой.

2) Впервые выявлены особенности строения, изотопного состава и возраста ледников хребта Сунтар-Хаята (Северо-Восток Якутии), реконструированы размеры ледников для разных периодов их деградации.

На основе применения оригинальных приемов лихенометрии и теста остаточной прочности (SHT) установлены следующие временные интервалы ледниковых осцилляций: 5 века до н.э., XI-XIII, XVI-XVII, XVIII-XIX века. На основе разновременной аэрокосмической съемки с использованием ГИС-картографии установлено, что от последнего этапа наступления ледников, датированного XI- XVII веками, площади ледников сократились в среднем на 40%, причем наиболее интенсивное сокращение произошло во второй половине ХХ в. Установлено, что при сохранении современных темпов деградации ледники в Якутии полностью исчезнут, примерно, к середине следующего столетия.

1ds 2ds
Краевая часть ледника № 31 по данным разновременной аэрокосмической съемки (а) и прогноз сокращения группы ледников массива г. Мус-Хая, выполненный на основе ГИС-анализа материалов разновременной аэрокосмической съемки

Проект. VIII. 77.2.2. Геотемпературное поле и эволюция криолитозоны Северной Азии. Руководитель д.г.-м.н. М.Н.Железняк.  

1. На фоне повышения среднегодовой температуры воздуха с трендом 0,25 –0,33° С\10 лет в горных областях и предгорьях юга Сибирской платформы установлено, что в различных ландшафтных условиях Алданской антеклизы реакция температуры горных пород за последние 30 лет различна и варьирует от стабильного состояния до интенсивно изменяющегося. Наиболее ярко тенденция повышения температуры горных пород отмечена в подгольцовом (тренд + 0,6 – 0,7 С /10 лет) и в долинном типе ландшафта (тренд + 0,5 – 0,6 С /10 лет). Кроме того, установлена стабильность среднегодовой величины разгрузки подземных вод основных водоносных комплексов в многолетнем разрезе.

 1jel

Изменение температуры горных пород на подошве слоя годовых теплооборотов в скважинах, расположенных на разных элементах рельефа 

 2jel

Многолетние наблюдения за расходом одного из источников (ист.8) на р.Тимптон и объёмом формирующейся наледи на р. В.Нерюнгра

2) Разработана теоретическая модель расчета коэффициента теплопроводности мелко- и грубодисперсных грунтов в зависимости от влажности и объемного веса скелета во всем диапазоне их изменения. В основу расчета положены универсальные модели с изменяющейся формой частиц (песчаные грунты) и пленочное обволакивание влагой минеральных частиц (глинистые грунты). Предложенная модель дает вполне нормальное описание зависимости теплопроводности грунтов от влажности и обеспечивает удовлетворительное согласие расчетных данных с экспериментальными. Это открывает широкую возможность оперативной оценки теплофизических свойств грунтов различного генезиса в зависимости от основных факторов: влажности, плотности скелета и температуры в целях инженерных расчетов.

3jel

Зависимость теплопроводности λ мерзлых суглинков от влажности W в спектре отрицательных температур (различное содержание незамерзшей воды Wнв) при зафиксированном значении объемного веса скелета γск, равном 1,0 г/см3 (в качестве примера)

4jel
Зависимость теплопроводности λ талых (т) и мерзлых (м) песков от влажности W при зафиксированном значении объемного веса скелета γск, равном 1,60 г/см3 (в качестве примера)

Проект VIII.77.2.3. Воздействие криогенных геологических и физико-химических процессов на природно-технические системы криолитозоны в условиях изменения климата. Руководитель д.т.н. Д.М.Шестернев

1) Проведено районирование территории Российской Федерации по типам криогенных руслообразующих процессов.

Выделено 5 типов криогенного руслогенеза, вскрыты их причинно-следственные связи и закономерности географического развития в зависимости от степени прерывистости многолетнемерзлых горных пород, мощности ледового покрова на реках и глубины сезонного промерзания и протаивания грунтов Рис. 1). Показано, что русловая сеть в условиях криолитозоны в процессе изменений климата и мерзлотно-гидрогеологической обстановки проходит ряд стадий: 1) предгляциальную, 2) трансгрессивную, 3) стабилизационную, 4) регрессивную и 5) постгляциальную. Каждой стадии соответствует определенный гидрологический режим каналов стока, их форма, размеры и структура мерзлотно-гляциального комплекса.

Кумулятивный руслообразующий эффект криогенных процессов наиболее ярко проявляется на наледных участках речных долин, где отмечается активная трансформация русловой сети, переработка рыхлых отложений и формирование характерных долинных пенепленов (наледных полян) (табл. 1).

1shes

2shes

Actions blue arrow undo icon

 

Конференции в ИМЗ СО РАН:
Полезные интернет-ресурсы