Геофизические процессы и биосфера: статья

МЕРЗЛОТНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЗЕМЛИ НОРДЕНШЕЛЬДА (арх. ШПИЦБЕРГЕН)
Н.Э. ДЕМИДОВ1
А.Л. БОРИСИК1
С.Р. ВЕРКУЛИЧ1
С. ВЕТТЕРИХ2
А.Ю. ГУНАР3
В.Э. ДЕМИДОВ1
Н.В. ЖЕЛТЕНКОВА3
А.В.-. КОШУРНИКОВ3
В.М. МИХАЙЛОВА1
А.Л. НИКУЛИНА1
А.Л. НОВИКОВ1
Л.М. САВАТЮГИН1
А.Н. СИРОТКИН4
А.В. ТЕРЕХОВ1
Ю.В. УГРЮМОВ1
Л. ШИРРМЕЙСТЕР2
1 Государственный научный центр «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт»
2 Институт им. Альфреда Вегенера, Центр полярных и морских исследований им. Гельмгольца
3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
4 АО «Полярная морская геологоразведочная экспедиция»
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 19
Номер: 4
Год: 2020
Страницы: 68-93
УДК: 551.34, 556.3
DOI: 10.21455/GPB2020.4-6
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: Шпицберген, многолетнемерзлые породы, термометрическая скважина, зондирование становлением поля в ближней зоне, георадиолокация, криотекстуры, гидролакколит, подмерзлотные воды, теплый ледник, Западно-Шпицбергенский криоадартезианский бассейн
Аннотация: В работе обобщаются архивные данные о мерзлотно-гидрогеологических условиях западной части Земли Норденшельда (арх. Шпицберген), полученные в советское время при освоении угольных месторождений, и результаты собственных исследованиий авторов в рамках работ Российской научной арктической экспедиции на арх. Шпицберген (РАЭ-Ш) в 2016-2020 гг. В геокриологическом отношении район относится к зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород. Вблизи береговой зоны мощность отрицательно-температурных пород составляет около 100 м, увеличиваясь на водоразделах до 540 м. Среднегодовые температуры пород на подошве слоя годовых теплооборотов - от -3.6 до -2.2 °С. Ниже этого слоя температурные кривые в верхней части разреза имеют тенденцию отклоняться в сторону положительных температур, отражая цикл потепления климата, продолжающийся в наши дни. В гидрогеологическом отношении район исследования находится в краевой зоне Западно-Шпицбергенского криоадартезианского бассейна. Интрузии морских вод вблизи побережья отвечают за формирование соленых подмерзлотных вод морского состава, включая отрицательно-температурные, с уровнями, близкими к нулевой отметке. Питание подмерзлотных пресных и солоноватых вод с уровнями до 100 м над ур. моря (гидрокарбонатных натриевых на восточном побережье Грен-фьорда и сульфатных магниево-кальциевых на участках залегания загипсованных пород на западном побережье) осуществляется за счет водонасыщенного льда в низах разреза крупных ледников.
Список литературы: Анциферова А.Р. Аналитический обзор гидрометеорологических характеристик Западного Шпицбергена (по данным ГМО «Баренцбург»): Современное состояние природной среды архипелага Шпицберген / Отв. ред. Е.Д. Сиеккинен, О.М. Чаус. СПб.: Изд-во ААНИИ, 2020. С. 135-149.

Белоусов К.Н., Цурикова Н.М., Градин Б.Е., Шишлов С.Б. Роль рельефа в формировании современного облика природных ландшафтов архипелага Шпицберген (на примере о. Западный Шпицберген) // Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестного, Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. C. 34-40.

Василенко Е.В., Глазовский А.Ф., Мачерет Ю.Я., Наварро Ф.Х., Токарев М.Ю., Калашников А.Ю., Мирошниченко Д.Е., Резников Д.С. Радиофизические исследования ледника Альдегонда в 1999 г. // Материалы гляциологических исследований. 2001. Вып. 99. С. 86-99.

Верба М.Л. Проявления природных углеводородов в осадочном чехле Шпицбергена // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2007. Т. 2.

Верба М.Л. Коллекторные свойства пород осадочного чехла архипелага Шпицберген // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2013. Т. 8, № 1.

Втюрин Б.И. Подземные льды Шпицбергена // Материалы гляциологических исследований. 1989. № 65. С. 69-75.

Втюрин Б.И. Криогенное строение рыхлых отложений Шпицбергена // Материалы гляциологических исследований. 1990. № 70. С. 43-49.

Гляциология Шпицбергена / Под ред. В.М. Котлякова. М.: Наука, 1985. 200 с.

Грамберг И.С., Школа И.В., Бро Е.Г., Шеходанов В.А., Армишев А.М. Параметрические скважины на островах Баренцева и Карского морей // Сов. геология. 1985. № 1. С. 95-98.

Демидов В.Э., Демидов Н.Э. Криогенные процессы, явления и связанные с ними опасности в районе российского рудника Баренцбург на архипелаге Шпицберген // Геориск. 2019. Т. 8, № 4. С. 48-62.

Демидов Н.Э., Караевская Е.С., Веркулич С.Р., Никулина А.Л., Саватюгин Л.М. Первые результаты мерзлотных наблюдений на криосферном полигоне Российского научного центра на архипелаге Шпицберген (РНЦШ) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. Т. 1, № 4, вып. 110. С. 67-79.

Касаткин А.Д., Неизвестнов Я.В. Проблемы водоснабжения советских рудников на о. Западный Шпицберген // Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестного, Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. С. 67-82.

Кошурников А.В., Демидов Н.Э., Гунар А.Ю., Желтенкова Н.В., Кривошея К.В., Погорелов А.А., Зыков Ю.Д. Информативность геофизических методов разведки при решении геокриологических задач на суше и шельфе // Российские полярные исследования. 2019. № 2. С. 17-22.

Красильщиков А.А. Стратиграфия и палеотектоника докембрия - раннего палеозоя Шпицбергена / Под ред. В.Н. Соколова. Л.: Недра, 1973. 119 с.

Курков А.В., Неизвестнов Я.В. Водоносные комплексы архипелага Шпицберген // Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестного, Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. С. 41-53.

Лаврентьев И.И. Изменения структуры и динамики ледника Фритьоф на Шпицбергене за последние 70 лет по данным дистанционных исследований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5 «География». 2008. № 6. С. 45-50.

Лившиц Ю.Я. Палеогеновые отложения и платформенная структура Шпицбергена. Л.: Недра, 1973. 160 с. (Тр. НИИГА. Т. 174).

Лоция Баренцева моря. Ч. I. Острова Шпицберген и остров Медвежий. СПб.: Изд-во ГУНиО МО РФ, 2001. 264 с.

Мавлюдов Б.Р. Исследования ледника Тавле и его внутренних дренажных каналов, Земля Норденшельда, Шпицберген // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2007. Вып. 7. С. 187-201.

Мавлюдов Б.Р., Саватюгин Л.М., Соловьянова И.Ю. Реакция ледников Земли Норденшельда (арх. Шпицберген) на изменение климата // Проблемы Арктики и Антарк-тики. 2012. № 1. С. 67-77.

Мисник И.Ю., Белоусов К.Н. Особенности инженерно-геологических условий территории советских рудников на о. Западный Шпицберген // Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестного, Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. С. 16-33.

Обидин Н.И. Новые данные о подземных водах и вечной мерзлоте советских рудников острова Шпицберген по исследованиям 1952-1954 гг. // Тр. НИИГА. 1958. Т. 85, вып. 9. С. 129-140.

Общая геокриология / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 2002. Ч. 3. С. 182-203.

Оледенение Шпицбергена (Свальбарда) / Л.С. Троицкий, Е.М. Зингер, В.С. Корякин и др. М.: Наука, 1975. 276 с.

Постнов И.С. Минеральные воды Шпицбергена // Гидрогеология, инженерная геология, геоморфология архипелага Шпицберген / Под ред. Я.В. Неизвестного, Д.В. Семевского. Л.: Севморгеология, 1983. С. 5-15.

Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны / Под ред. В.А. Всеволожского. М.: Изд-во МГУ, 1983. 232 с.

Ромашова К.В., Чернов Р.А., Василевич И.И. Исследование ледникового стока рек в бассейне залива Грен-фьорд (Западный Шпицберген) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65, № 1. С. 34-45. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-1-34-45

Российские геологические исследования на Шпицбергене 1962-1996 гг. / Под ред. А.А. Красильщикова. СПб.: ВНИИ Океанология; ПМГРЭ, 1998. 228 с.

Сироткин А.Н., Марин Ю.Б., Кузнецов Н.Б., Коробова Г.А., Романюк Т.В. О возрасте формирования основания Шпицбергена: U-Pb-датирование детритного циркона из верхнедокембрийских и нижнекаменноугольных обломочных пород северо-западной части Земли Норденшельда // Докл. РАН. 2017. Т. 477, № 3. С. 1-6. https://doi.org/10.7868/S0869565217330143

Терехов А.В., Тарасов Г.В., Сидорова О.Р., Демидов В.Э., Анисимов М.А., Веркулич С.Р. Оценка баланса массы ледника Альдегонда (Западный Шпицберген) в 2015-2018 гг. на основе модели Arctic DEM, геодезических и гляциологических данных // Лед и Снег. 2020. Т. 60, № 2. С. 192-200. https://doi.org/10.31857/S207667342002003

Третьяков М.В. Особенности речного стока архипелага Шпицберген // Географические и экологические аспекты гидрологии: Тр. Науч. сессии, посв. 90-летию кафедры гидрологии суши СПбГУ, г. Санкт-Петербург, 26-27 марта 2008 г. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. С. 217-221.

Чернов Р.А., Муравьев А.Я. Современные изменения площади ледников западной части Земли Норденшельда (архипелаг Шпицберген) // Лед и Снег. 2018. Т. 58, № 4. С. 462-472. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-4-462-472

Шарин В.В., Окунев А.С., Лазарева Е.И. Геоморфологическая карта центральной части острова Западный Шпицберген (Земля Норденшельда, архипелаг Шпицберген) / Ред. Е.А. Гусев. М. 1:50 000. СПб.: Ренова, 2012.

Akerman J., Boardman J. Periglacial forms of Svalbard: A review // Periglacial processes and landforms in Britain and Ireland. Cambridge, UK: Camb. Univ. Press, 1987. P. 9-25.

Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J., Matthes H., Vieira G., Streletskiy D.A., Schoeneich P., Romanovsky V.E., Lewkowicz A.G., Abramov A., Allard M., Boike J., Cable W.L., Christiansen H.H., Delaloye R., Diekmann B., Drozdov D., Etzelmüller B., Grosse G., Guglielmin M., Ingeman-Nielsen T., Isaksen K., Ishikawa M., Johansson M. Permafrost is warming at a global scale // Nature Communications. 2019. V. 10, N 1. 264 p. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-4

Blott S.J., Pye K. GRADISTAT: A grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments // Earth Surface Processes and Landforms. 2001. V. 26, N 11. P. 1237-1248. https://doi.org/10.1002/esp.261

Brown J., Hinkel K.M., Nelson F.E. The circumpolar active layer monitoring (CALM) program: Historical perspectives and initial results // Polar Geography. 2000. V. 24, N 3. P. 165-258. https://doi.org/10.1080/10889370009377698

Demidov N., Wetterich S., Verkulich S., Ekaykin A., Meyer H., Anisimov M., Schirrmeister L., Demidov V., Hodson A.J. Geochemical signatures of pingo ice and its origin in Grøndalen, West Spitsbergen // The Cryosphere. 2019. V. 13, N 11. P. 3155-3169. https://doi.org/10.5194/tc-13-3155-2019

Førland E.J., Hanssen-Bauer I., Nordli P.Ø. Climate statistics and longterm series of temperature and precipitation at Svalbard and Jan Mayen. 1997. 97 p. (Det Norske Meteorol. Inst. Klima Rep. N 21).

Hodson A.J., Nowak A., Senger K., Redeker K.R., Christiansen H.H., Jessen S., Hornum T.M., Betlem P., Thornton S.F., Turchyn A., Olaussen S., Marca A. Open system pingos as hotspots for sub-permafrost methane emission in Svalbard // The Cryosphere Discus. 2020. P. 1-21. https://doi.org/10.5194/tc-2020-11

Humlum O., Instanes A., Sollid J.L. Permafrost in Svalbard: A review of research history, climatic background and engineering challenges // Polar Res. 2003. V. 22. P. 191-215. https://doi.org/10.3402/polar.v22i2.6455

Matsuoka N., Sawaguchi S., Yoshikawa K. Present-day periglacial environments in Central Spitsbergen, Svalbard // Geogr. Rev. of Japan. 2004. V. 77, N 5. P. 276-300. https://doi.org/10.4157/GRJ.77.276

Nelson F.E., Shiklomanov N.I, Christiansen H.H., Hinkel K.M. The Circumpolar-active-layer-monitoring (CALM) workshop: Introduction // Permafrost and Periglacial Processes. 2004. V. 15, is. 2. P. 99-101. https://doi.org/10.1002/ppp.488

Salvigsen O., Elgersma A. Large-scale karst features and open taliks at Vardeborgsletta, outer Isfjorden, Svalbard // Polar Res. 1985. V. 3, N 2. P. 145-153. https://doi.org/10.1111/j.1751-8369.1985.tb00503.x