Том 2, № 2 (Апрель-Июнь 1998)
выпуск целиком (.pdf)

СОДЕРЖАНИЕ

ПАЛЕОГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

  • Горбунов А.П., Марченко С.С., Северский Э.В., Титков С.Н. Палеогеокриологические исследования на равнинах и в горах Казахстана (с.  3-8).АННОТАЦИЯ
    Прямые и косвенные факты (древние криогенные структуры, реликтовые мерзлые массивы различного возраста, моренные отложения, древние каменные глетчеры и эволюция современных, палинологические и палеоклиматические материалы) свидетельствуют о значительном изменении геокриологических условий на равнинах и в горах Казахстана в течение плейстоцена и голоцена. Наличие следов плиоценового горного оледенения на Тянь-Шане позволяет высказать предположение о появлении первых массивов многолетнемерзлых пород вблизи ледников еще в плиоцене. В среднем и позднем плейстоцене область вечной мерзлоты охватила большую часть равнинного Казахстана. В эпохи максимального похолодания южная граница этой области смещалась до 44 с. ш., возможно, и до 43° с. ш. Одновременно происходило снижение границы пояса вечной мерзлоты в горах на 1200—1500 м по сравнению с современным ее положением. Это приводило к слиянию на предгорных равнинах Казахстанского Алтая, Саур-Тарбагатая и Джунгарского Алатау альпийской криолитозоны с равнинной областью вечной мерзлоты. Не исключено, что такая же картина наблюдалась и в предгорьях Северного и Западного Тянь-Шаня. Присутствуют прямые и косвенные свидетельства о заметных изменениях геокриологических условий и в течение голоцена. Так, положение концов неактивных каменных глетчеров голоценового возраста Северного Тянь-Шаня свидетельствует о снижении многолетней мерзлоты в раннем голоцене на 400— 500 м, что соответствует понижению средних годовых температур воздуха на 2,5—3 °С по сравнению с современными. В Малом ледниковом периоде высотная граница распространения альпийской криолитозоны на Тянь-Шане смещалась вниз на 150—200 м, а в Центральном Казахстане в это время происходило формирование небольших массивов вечной мерзлоты в межсопочных котловинах Казахской складчатой страны, где и в наши дни в отдельные годы образуются перелетки мерзлых почв.
  • Розенбаум Г.Э., Шполянская Н.А. История развития криолитозоны американской Арктики в позднем кайнозое (с. 9-17).АННОТАЦИЯ
    Реконструирована история развития американской Арктики. Разработаны палеогеографические и палеоклиматические сценарии экстремальных климатических этапов, имевших место на протяжении среднего-позднего плейстоцена и голоцена. На их основе созданы пространственные модели криолитозоны для каждого этапа, которые демонстрируют распространение, температуру и мощность разных ее типов (субаэральной, субгляциальной и субмаринной), полученные путем многочисленных расчетов. Модели отражают влияние на криолитозону Арктики ряда природных факторов и их естественную эволюцию. На основе моделей составлены палеомерзлотные карты трех этапов: 1) сангамон 125 тыс. лет назад, 2) поздний висконсин 18—20 тыс. лет назад и 3) голоценовый климатический оптимум 6—5 тыс. лет назад. Модель эволюции криолитозоны американской Арктики, дополняя ранее разработанную авторами модель эволюции российской Арктики, позволит создать циркумарктическую модель развития криолитозоны Арктики в целом.

    РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КРИОЛОГИИ ЗЕМЛИ

  • Кривощёков В.С. Естественная устойчивость пологих тундровых склонов при нарушении покрова под действием тепловой мелиорации (с. 18-25).АННОТАЦИЯ
    В связи с активизацией практики северного земледелия проявляется большой научный и практический интерес к разработке новых эффективных технологий по тепловой мелиорации мерзлотных почв. Такие технологии позволяют увеличить биопродуктивный теплооборот и улучшить почвенный климат при сохранении устойчивости ММП к тепловым воздействиям в виде дозированных техногенных нагрузок. Особенно эффективно действие тепловой мелиорации на пологих тундровых склонах. В течение четырех лет на полигоне Озерный НИЦ Чукотка, в пригороде г. Анадырь проводился научно-производственный эксперимент по освоению тундровых склонов по новой технологии тепловой мелиорации [Кривощёков, 1996]. По результатам исследований мощность СТС на опытных полях увеличилась в среднем на 30—40 %, изотерма активных температур более 5 °С понижалась до 40 см в течение 45 дней, коэффициент эффективности теплооборота улучшился на 30—40 % за указанный период. Пологий склон (2—12°) рассматривается как один из факторов устойчивости, препятствующий аккумуляции влаги на поверхности поля и активизации криогенных процессов.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КРИОЛИТОЗОНЫ

  • Максимович С.В. Экология степных почв и растительности на крайнем Северо-Востоке Якутии (зоны тундры и лесотундры) (с. 26-32).АННОТАЦИЯ
    Степные растения проникают на Север по нарушенным местообитаниям. Процесс этот современный. Нарушенные местообитания (береговые откосы, байджерахи, карьеры, грунтовые дороги, улицы поселков) — удобные объекты для изучения направленности современных природных процессов: сукцессий и флуктуаций растительности, почвообразовательных процессов и т.д. Изучение нарушенных местообитаний на Колымской низменности (тундра, лесотундра) показало, что в условиях сухого и холодного климата, но с нередкими жаркими летними днями, процесс освоения этих нарушений идет по единой схеме. В начале нарушения заселяются растениями окрестных местообитаний и растениями-эрозиофилами: трехреберником Гуккера (ромашкой темноголовой) Tripleurospermum hookeri Sch. Bip. (Matricaria phaeocephala (Rupr.) Stefanss.), дескурайнией гулявниковой Descurainia sophioides (Fisch. ex Hook.) O.E.Schulz, латуком сибирским Lactuca sibirica (L.) Maxim, и др., которые принято считать сорняками или рудералами, но они выполняют здесь роль пионеров. Затем на наиболее выпуклых и сухих элементах нарушений поселяются степные растения: полынь эстрагон Artemisia dracunculus L., овсяница ленская Festuca lenensis Drob., мятлик кистевидныйРоа botryoides (Trin. ex Griseb.) Кот., мятлик оттянутый P. attenuataTrin. и т. п. Формируются и почвы, близкие к степным: накапливается гумус, а не торф, реакция среды приближается к нейтральной, возрастает доля поглощенных кальция и магния.

КРИОГЕННЫЕ И ГЛЯЦИАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

  • Северский Э.В. Курумы Тянь-Шаня (с. 33-37).АННОТАЦИЯ
    До настоящего времени курумы в горах Средней Азии и Юго-Восточного Казахстана практически не изучались. Распространены они на Тянь-Шане и Памире в районах развития многолетнемерзлых пород и глубокого (более 1,5 м) сезонного промерзания. В целом, с продвижением с севера на юг, от гор юга Сибири (Саяны, Алтай) к горам Средней Азии (Джунгарский Алатау, Тянь-Шань и Памиро-Алай), широта распространения курумов в высокогорных районах существенно сокращается. На основе материалов многолетних исследований выявлены основные закономерности распространения и строения и проведена систематизация курумов Тянь-Шаня. По источникам питания курумы делятся на две группы. В первую объединяются курумы с внутренним питанием, в которые обломочный материал поступает со стороны ложа за счет выветривания скальных пород, выноса мелкозема, выпучивания обломков и других процессов. Во вторую группу входят курумы, питание которых происходит за счет поступления грубообломочного материала извне вследствие обвалов, осыпей, камнепадов, снежных лавин. По форме курумы подразделяются на линейные, сетчатые и площадные. Линейные формы объединяются в группу курумных потоков, в которой выделяются три фациальные разновидности: курумной полосы, курумной ложбины и курумного вала-потока. Группа сетчатых курумов представлена двумя видами — сетчатые и потоково-сетчатые курумы. Площадные курумы наиболее широко распространены в Тянь-Шане. Эта группа включает курумы в виде отдельных и серии пятен, а также обширных покровных полей. На пологих склонах с близким залеганием скальных пород и их выходами на поверхность, развиваются курумы „распученной скалы». На крутых (более 30 ) незадернованных склонах часто формируются курумоосыпи, как переходная форма от осыпей к курумам, реже от курумов к осыпям. Такой парагенетический ряд трансформации крупнообломочных отложений часто наблюдается в пределах одного склона. На пологих вогнутых частях склонов и у их подножий формируются курумные покровы накопления, а когда их мощность превышает 3—5 м они, как правило, трансформируются в курумоглетчеры.
  • Гребенец В.И., Керимов А.Г.-о. Изменения характера движения крупнейшего техногенного каменного глетчера (c. 38-42).АННОТАЦИЯ
    В Норильске на склоне г. Рудная расположен крупнейший в Заполярье техногенный отвал породы объемом около 62 млн м3. В 1991—92 гг. около 60 % отвальной массы фронтом в 1,0—1,2 км начали движение в сторону промзоны Норильска, угрожая важнейшим объектом. Средняя скорость движения возрастала от 5—10 мм/сут (1992 г.) до 30—40 мм/сут (1996 г.). Движением отвальной массы уничтожена дорога на рудник „Медвежий ручей», две нитки трубопроводов, снабжающих Норильск водой. В 1996 г. продолжены натурные наблюдения, а также получены в результате глубокого бурения данные о мерзлотно-геологическом строении отвала. Установлено, что произошли существенные изменения в характере движения отвала. Усилилась дифференциация в скоростях движения по отсекам, произошло существенное растрескивание бывшего единого каменного техногенного глетчера. По результатам реконструкции геоморфологических элементов (по состоянию на 1940 г., до отсыпки отвала) с выделением на склоне участков с разной мощностью четвертичных рыхлых отложений установлено, что границы между отсеками (при раздроблении) движущегося глетчера, в основном, совпадают с границами элементов существовавшего ранее ландшафта. Смещения техногенных каменных глетчеров является одной из наиболее серьезных проблем для горнодобывающих районов криолитозоны.
    +
  • Тетельбаум А.С., Фельдман Г.М., Шендер Н.И. Особенности численной (конечно-разностной) реализации одномерной математической модели термокарстового процесса (с. 43-47).АННОТАЦИЯ
    Разработана специальная методика перестройки пространственной сетки для конечно-разностной схемы эволюционного решения одномерной задачи Стефана, позволяющая воспроизводить последовательные этапы термокарста — выход на периодически установившийся режим для нетронутого массива; удаление напочвенного покрова и залитие (в общем случае) оголенной поверхности слоем воды; постепенное с течением лет увеличение глубины сезонного либо многолетнего протаивания (возможный переход первого во второе), сопровождающееся просадкой оттаявшего грунта и ростом глубины водоема. Для учета деформаций просевшего грунта введена виртуальная сетка, жестко связанная не с пространством, а с заполняющим его веществом (грунтом). До подсчета просадок за очередной модельный год она совпадает с постоянной сеткой (на которой идет счет), а после подсчета деформируется вместе с грунтом, причем, сформировавшееся на этот момент в ее узлах температурное поле сохраняется и „проецируется» (т. е. специальным образом пересчитывается) на постоянную сетку. Предложенная методика позволяет учесть сколь угодно большие просадки вплоть до исчезновения прослойки чистого льда.
  • Поповнин В.В., Федоров В.М. Гравитационный фактор динамики гляциальных процессов (с. 48-52).АННОТАЦИЯ
    Предпринята попытка описания колебательных гляциальных процессов с использованием астрономической системы отсчета, физическую основу которой составляет гравитационное взаимодействие. Спектральному анализу подвергнуты временные ряды прямых измерений баланса массы избранных горных ледников Земли, а также палеобалансовая реконструкция репрезентативного для Кавказа ледника Джан-куат. На основе сравнения результатов с планетарной ритмикой, определены астрономические аналоги колебательных гляциальных процессов, отражающие проявление гравитационных факторов в гляциосфере Земли и представляющие основу для моделирования колебаний баланса массы горных ледников.

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

  • Шавлов А.В. Механизм накопления ориентационных дефектов на фронте кристаллизации воды. Разделение заряда на фазовом фронте (с. 58-64).АННОТАЦИЯ
    Предложена математическая модель, описывающая накопление ориентационных дефектов на фронте кристаллизации воды и внедрение их в образующийся лед в неравновесном количестве. Модель основана на различии энергии дефектов во льду и в воде, учитывает их диффузию, тепловую генерацию и релаксацию. Найдено приближенное решение, показывающее, что при увеличении скорости кристаллизации плотность ориентационных дефектов, входящих в лед, вначале возрастает пропорционально скорости роста льда, затем достигает значения, равного плотности дефектов в воде и остается постоянной при дальнейшем увеличении скорости. Часть ориентационных дефектов отторгается в жидкую фазу и накапливается перед фронтом кристаллизации. Последнее может служить причиной концентрационного переохлаждения и роста поликристаллического льда с плоскостными дефектами в виде межзеренных границ. Построена математическая модель разделения заряда на фронте кристаллизации воды при участии ориентационных дефектов. Достигнуто удовлетворительное согласие вычисленных аналитически и известных экспериментальных параметров потенциалов кристаллизации: величины и знака потенциалов, экстремальной их зависимости от скорости кристаллизации, значения скорости в точке экстремума потенциала, толщины заряженного слоя льда, времени нарастания потенциала после начала кристаллизации.

СВОЙСТВА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

  • Власов А.Н., Лисин Л.Д., Мерзляков В.П., Талонов А.В. К возможности фильтрационной консолидации пластично-мерзлой супеси (с. 65-68).АННОТАЦИЯ
    В результате роста областей плавления льда, обусловленного локальными давлениями между соседними частицами грунта, может возникнуть перемычка (межзеренный канал). Фильтрация жидкости из данных областей на поверхность образца будет возможна, если множество межзеренных каналов будут образовывать открытую систему. Показано, что при определенной нагрузке размеры зон плавления становятся достаточными, чтобы по образовавшемуся множеству межзеренных каналов, вода просачивалась на поверхность породы.

МИКРОБИОЛОГИЯ КРИОСФЕРЫ

  • Карасев С.Г., Гурина Л.В., Гавриш Е.Ю., Аданин В.М., Гиличинский Д.А., Евтушенко Л.И. Жизнеспособные актинобактерии из древних вечномерзлых отложений Сибири (с. 69-75).АННОТАЦИЯ
    Проведено таксономическое изучение мезофильных актиномицетов и близких грам-положительных бактерий с высоким содержанием Г+Ц пар в ДНК, доминирующих в высевах из мерзлых позднеплиоценовых образцов томус-ярской и олерской свит Колымской низменности. В соответствии с культуральными, морфологическими и хемотаксономическими признаками, изученные к настоящему времени аэробные бактерии отнесены к родам Arthrobacter, Kocuria, Aureobacterium, Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Mycobacterium, Nocardioides, Streptomyces. Анаэробные бактерии идентифицированы как Propionibacterium sp. Ряд выделенных бактерий отличается от представителей известных таксонов по химическому составу клеточных стенок и относится к новым видам или родам. Результаты свидетельствуют о таксономическом многообразии жизнеспособных актинобактерий в исследованных субстратах.
  • Сулержицкий Л.Д. Микробное загрязнение органического вещества из вечной мерзлоты, наблюдаемое при радиоуглеродном датировании (с. 76-80).АННОТАЦИЯ
    Традиционно считается, что пробы растительных остатков из постоянно мерзлых отложений свободны от загрязнения — проникновения в них современного углерода. Однако практика датирования показывает, что это не так: образцы органики из заведомо запредельных по возрасту отложений (в которых радиоуглерод должен был распасться) показывают конечный возраст, иногда соответствующий наличию нескольких процентов проникшего в них современного углерода. Видимо, следует предположить, что загрязняющее органическое вещество новообразовано за счет трофического взаимодействия всегда присутствующих в рассматриваемых материалах автотрофных бактерий и диффундирующей в вещество пробы атмосферной углекислоты. Приводится множество примеров, для которых только подобный механизм (работающий как до, так и после отбора проб в поле) может объяснить реально существующие аномалии радиоуглеродного возраста.