Литолого-геохимическая индикация условий формирования мёрзлых отложений с пластовыми льдами в западном секторе Российской Арктики
РНФ 23-27-00218
Коллектив проекта
Аннотация
Пластовые залежи подземных льдов – уникальный феномен криолитозоны северного полушария. Пластовые льды встречаются преимущественно на приморских арктических низменностях и залегают по большей части в неоплейстоценовых, реже в голоценовых, отложениях. Основная часть залежей является реликтом плейстоценового времени, современного внутригрунтового формирования пластовых залежей до настоящего момента не зафиксировано, кроме случаев захоронения ледниковых и снежниковых льдов, образования льдов на дне моря в местах эмиссии газов [Мельников, Спесивцев, 1995; Баду, 2017, 2018 и др.]. Пластовые льды остаются камнем преткновения в палеогеографических построениях – одни и те же залежи исследователи относят к погребённым ледниковым льдам и говорят о наличии оледенения во время образования мёрзлой толщи, или же к внутригрунтовым льдам, утверждая об отсутствии масштабных оледенений на арктических приморских низменностях в среднем и позднем неоплейстоцене.
В рамках проекта пластовые льды и вмещающие их отложения будут рассмотрены и как единая система, и как результат деятельности отдельных процессов – осадконакопления и промерзания. Для обоснованного установления генезиса пластовых льдов необходимо применение комплекса современных аналитических методов, включающих совместное исследование состава и строения льда, включений во льду, вмещающих отложений и ледяных включений в них, характера взаимоотношений между льдами и вмещающими отложениями.
Для ключевого участка на севере западного сектора Российской Арктики будет проведено исследование разреза неоплейстоценовых отложений с пластовыми льдами. Помимо детального полевого описания льдов и вмещающих отложений, будут использованы литолого-минералогический, геохимический, макрофаунистический, геохронологический методы, исследованы строение и структура льдов в холодной лаборатории.
Применение комплексного подхода с опорой на критический анализ литературных данных, полевых материалов и блок лабораторных методов, позволит ответить на ряд существующих вопросов о природе развития систем пластовых залежей льдов в позднем неоплейстоцене и голоцене в западном секторе Российской Арктики. В рамках реализации проекта планируется расширить представления о динамике природной среды в период глобальных климатических изменений конца позднего неоплейстоцена и голоцена, а также провести корреляцию палеогеографического развития для северных и южных регионов нашей страны. Полученные данные расширят понимание истории развития природных систем, прилегающих к крупным морским бассейнам.
Данные о происхождении пластовых льдов позволят уточнить их пространственное распространение, что актуально для оценки влияния залежей на развитие современных экзогенных процессов в условиях как климатических изменений в Арктике, так и активного хозяйственного освоения Севера.
Результаты Этапа 2023
Выполнена первичная реконструкция истории формирования и промерзания отложений в районе полярной станции Марре-Сале. На основе изотопного, структурного анализа пластовых льдов, а также макростроения и условий залегания льдов, установлено, что верхние пластовые льды района Марре-Сале имеют внутригрунтовое происхождение и сформировались до начала роста синкриогенных поздненеоплейстоценовых повторно-жильных льдов верхней части разреза.
Получены новые изотопные данные по подземным льдам района Марре-Сале. В верхних пластовых льдах проанализирован вертикальный изотопный профиль, полученный в результате сплошного отбора образцов. Изотопный состав значительно облегчается снизу вверх (от -13,1 до -21,9‰ по δ18O, более чем на 8‰ по 18O в пределах 1,15 м вертикального профиля). Верхняя линза изотопически легче нижней, и обе линзы изотопически тяжелее сингенетической ледяной жилы (медианное значение -24,3‰ по δ18O), хвост которой рассекает нижнюю линзу. Пластовые льды сформировались при медленном промерзании вмещающих отложений до начала накопления вышележащих отложений с синкриогенными полигонально-жильными льдами, то есть, вероятнее всего, в MIS 3 и не позднее MIS 2 при промерзании вмещающих отложений после регрессии моря.
Часть результатов работ по ключевому участку Марре-Сале (без результатов изотопных и части геохимических исследований) были представлены в виде устного доклада на на 6-й европейской конференции по мерзлотоведению.