ИСТИНА

Основной научной проблемой, на решение которой направлен проект, является реконструкция палеогеографических условий формирования форм криогенного пучения разных типов (пальза, литальза, булгунняхов) и повторно-жильных льдов в голоцене и их современного состояния. В рамках Проекта поставлены задачи реконструкции условий роста в голоцене форм криогенного пучения – пальза, литальза и пинго, определение условий промерзания и формирования льдистого ядра (открытая или закрытая система), установление стадийности формирования пальза и литальза в пределах массива, установление источника воды, формирующей ледяное ядро. Радиоуглеродное датирование торфа позволяет установить хронологию развития форм криогенного пучения в голоцене, выявить начальную стадию пучения и оценить скорости роста. Также важно выявить цикличность развития пальза в голоцене – периодов роста и деградации, обусловленных, как правило, вариациями степени обводненности торфяных массивов и/или летних температур. Оценка скорости аккумуляции углерода в торфе является актуальной при прогнозе деградации пальза, которые являются потенциальными источниками поступления парниковых газов в атмосферу. На основе анализа стабильных изотопов в голоценовых повторно-жильных льдах будут выполнены палеотемпературные реконструкции зимнего периода, в частности для восточных районов криолитозоны России - острова Котельный, Восточной Чукотки. Будет выполнено сопоставление и обобщение полученных данных по голоцену с имеющимися данными по позднеплейстоценовым едомным толщам. Новым подходом к проблеме реконструкций условий формирования будет исследование зависимости изотопного состава влаги в грунтах сезонно-талого слоя от длительности испарения и температуры. Полученные данные позволят объяснить отличие изотопного состава текстурных льдов от изотопного состава повторно-жильных и пластовых льдов, а также объяснить существующие аномалии изотопного состава в повторно-жильных льдах. Материалы, полученные в ходе выполнения Проекта, будут опубликованы в 6 статьях в рецензируемых российских журналах, и в высокорейтинговых иностранных журналах.

The main scientific problem of the proposal is reconstruction the paleogeographical conditions of frozen mounds (palsa, lithalsa, pingo) and ice wedges formation in Holocene and their current state. The tasks of proposal are reconstruction of growth conditions of frozen mounds in Holocene - definition of freezing conditions and formation of an ice core (open or closed system), definition of stages of palsas and lithalas growth within the massif, genesis of water feeding the ice core. Radiocarbon dating of peat cover allows to establish chronology of palsa and pingo development during the Holocene, to reveal an incipient state of heaving and to estimate the growth rates. It is also important to reveal recurrence of palsa development in Holocene – the periods of heaving and subsidence caused, as a rule, by changes of area watering and/or summer temperatures. An assessment of carbon accumulation in peat is relevant at the forecast of palsa degradation as they are potential sources of greenhouse gases to the atmosphere. On the basis of stable isotope analysis of Holocene ice wedge ice winter paleotemperature reconstructions are expected, in particular for east regions of Russian permafrost - the Kotelny Island, East of Chukotka Peninsula. Comparison and synthesis of obtained Holocene data with the available data on Late Pleistocene edoma complexes will be carried out. The research of dependence of isotope composition of moisture within active layer from temperature and degree of evaporation will be a new approach to a problem of reconstruction of ice wedges formation conditions. The obtained data will allow to explain difference of isotope composition of texture ices and ice wedges and massive ice as well as to explain the existing anomalies of isotope values. The data obtained during proposal implementation will be published in 6 papers in the reviewed Russian journals, and in high-rating foreign journals.

В течение первого года выполнения проекта ожидаются следующие научные результаты: 1. Палеотемпературные реконструкции зимнего периода для голоцена острова Котельный по данным изотопно-кислородного анализа сингенетических повторно-жильных льдов. Будет проведено сравнение вариаций изотопного состава позднеплейстоценовых и голоценовых жил, сопоставление климатических условий голоцена о.Котельный и других островов российской Арктики. 2. Палеотемпературные реконструкции зимнего периода для голоцена Восточной Чукотки на основе изотопно-кислородного анализа сингенетических повторно-жильных льдов. Будет показана вариабельность зимних температур, выполнено сопоставление с зимними температурами позднего плейстоцена и современными. 3. Получение вертикальных профилей распределения изотопного состава углерода и азота в торфе пальза Большеземельской тундры, установление циклов развития, возрастная привязка циклов с помощью 14С датирования торфа. 4. Построение вертикальных профилей изотопного состава кислорода и водорода во льду пальза и литальза, расчет дейтериевого эксцесса, реконструкция условий роста ледяного ядра, установление источников влаги. 5. Экспериментальное изучение изменения изотопного состава воды деятельного слоя грунтов в процессе длительного испарения.

Пальза на северо-востоке Большеземельской тундры развивались в несколько этапов. Бугры высотой 3,5–5,0 м сформировались 7–6 тыс. лет назад. Высота, на которую поднялась в то время поверхность торфяников, составила 2,25–4 м. Бугры меньших размеров образовались 3,5–2,0 тыс. лет назад. Показано, что изотопный состав углерода торфа пальза фиксирует различные фазы развития бугристых ландшафтов Большеземельской тундры. Выполнено исследование изотопного состава булгунняха, долина р.Евояха, север Западной Сибири. Характер распределения изотопных данных по вертикали показал, что нижняя часть ледяного ядра сформировалась при постоянном пополнении линз воды под бугром, верхняя часть - при промерзании сверху замкнутого объема воды. Изучены ледоминеральные бугры пучения (литальза) в долине р. Сенца, Восточный Саян. Распределение данных изотопного состава во льду литальза показало, что в тех частях ледяных ядер, где зафиксированы несущественные вариации изотопного состава, формирование ледяных шлиров происходило в условиях открытой системы с подтоком воды извне, там, где вариации изотопного состава заметны, формирование ледяных шлиров происходило в условиях закрытой системы без подтока воды. Получены изотопно-кислородная и дейтериевая диаграммы для ледяной жилы из торфяника вблизи г.Воркуты. Период формирования ледяной жилы от 9 до 7-5,5 тыс. лет назад. Согласно полученным изотопным данным, зимние условия в период роста жилы были в целом стабильными. В 2018 планируется выполнить определения изотопного состава углерода и азота голоценового полигонального торфяника в устье р.Сеяха на Ямале, сравнить распределение значений в полигональных торфяниках и торфе бугров пучения; получить новые данные о динамике развития бугров пучения Большеземельской тундры на основе исследования изотопного состава углерода азота в торфе и изотопного состав кислорода и водорода в ледяном ядре; выполнить исследования химического состава голоценовых повторно-жильных льдов Гыданского полуострова.

Исследованы миграционные бугры пучения - пальза, расположенные в пределах обширной озерной котловины близ пос.Абезь, расположенного в Коми Республике, на северо-востоке Европейской части России. Прослежена динамика пальза с 2011 по 2017 гг. В 2001 г здесь отмечены как молодые бугры, растущие в центре осушающегося водоема, так и древние, признаками разрушения которых являются сползание блоков торфа в понижение, серпоообразная форма в плане. Вертикальные профили значений δ13С в торфе показывают, что проседание бугра пучения не сопровождалось существенной переработкой поверхности и перемешиванием торфа. На это особенно указывает характер распределения значений δ13С в шурфе на пьедестале бугра, где хорошо видна так называемая “поворотная точка” (пик в сторону более высоких значений δ13С на глубине 11-15 см), которая, скорее всего, указывает на начало пучения и формирования бугра. Более высокие значения δ13С в торфе межбугрового понижения отражают, что в основании понижения залегает моховой торф со значением δ13С −24.4 ‰, перекрытый торфом, сносимым со склонов расположенного рядом бугра пучения. По торфу, перекрывающему бугры пучения в районе ст.Елецкая и Никита получены значения δ13С в диапазоне от –28 до –30‰ [Буданцева и др., 2016]. Эти данные указывают на то, что торф бугров пучения, формировавшихся в голоцене, имеет близкие значения изотопного состава углерода. Впервые на территории криолитозоны северо-востоке Европейской части России непосредственными повторными наблюдениями - через 15 лет установлена практически полная деградация бугров пучения типа пальза. Высота бугров сократилась более чем на 2 м. Их высота в настоящее время не превышает 1,5 м. За период 1960-2015 гг. отмечен тренд повышения среднегодовой температуры воздуха на близрасположенных метеостанциях в среднем на 2°С. Также отмечен тренд повышения среднеянварской температуры воздуха за этот период примерно на 1°С. Наиболее вероятной причиной быстрой деградации бугров пучения в районе пос. Абезь стало сочетание положительного климатического тренда и существенное осушение озерно-болотной котловины в результате строительства газопровода Бованенково-Ухта, пересекающего южную часть массива. Отмечено, что бугры пучения в более южных районах Большеземельской тундры (ст. Бугры Полярные и Никита), часто не показывают признаков деградации. Исследованы позднеплейстоценовые и голоценовые сингенетические повторно-жильные льды разрезов Мамонтова Гора и Сырдах, выполнена реконструкция зимних температур периодов формирования жил. Позднеплейстоценовые ледяные жилы высотой более 5 м в верхней части 50-60-метровой террасы Мамонтовой Горы залегают в озерно-болотных суглинистых отложениях мощностью 9-12 м, венчающих ее разрез. В отложениях высокой поймы р.Алдан исследованы голоценовые и современные ледяные жилы. В голоценовых ледяных жилах в обнажении высокой поймы на правом берегу р.Алдан значения δ18O и δ2H заметно более высокие, по сравнению со значениями для льда позднеплейстоценовых ледяных жил: значения δ18O варьировали от –23 до –26 ‰, значения δ2H – от –177 до –195 ‰. Это даже несколько выше, чем в современных жилках на пойме р.Алдан, при этом отмечена тенденция повышения изотопных значений сверху-вниз. Коэффициент соотношения величин δ18O и δ2H равен 7,2, что близко соответствует атмосферному происхождению льда. Установлено, что в голоцене среднезимние температуры варьировали от –24 до –28 °С, а среднеянварские – от –36 до –42 °С. Среднезимние температуры воздуха большую часть периода формирования позднеплейстоценовых ледяных жил Мамонтовой Горы были намного ниже и находились в диапазоне от –28 до –31 °С, среднеянварские температуры достигали –42, –46 °С. Можно отметить, что вариации значений δ18O во льду как голоценовых, так и позднеплейстоценовых ледяных жил составили около 3‰, вариации значений δ2H – в диапазоне 10-12 ‰, что указывает на стабильность зимних температурных условий, при явном тренде повышения среднезимних температур воздуха от позднего плейстоцена к голоцену на 3-4оС.