Криоморфогенез и литодинамика прибрежно-шельфовой зоны морей восточной сибири



жүктеу 0.79 Mb.
бет1/4
Дата17.04.2016
өлшемі0.79 Mb.
түріАвтореферат
  1   2   3   4
: common -> img -> uploaded -> files -> vak -> announcements
announcements -> История Вторжения кочевых племен Дашт-и Кипчака в Среднюю Азию (XVI в.)
announcements -> Исаевна внутриличностная конфликтность школьников и ее коррекция в педагогическом процессе. 19. 00. 07 педагогическая психология
announcements -> Медико-психологическая реабилитация инвалидов по зрению 19. 00. 10 коррекционная психология 19. 00. 04 медицинская психология
announcements -> Таджикско армянские литературные связи в новое время 10. 01. 03 Литература народов стран зарубежья
announcements -> Таджикская журналистика в период культурной революции (1929-1940 гг.) 10. 01. 10 журналистика
announcements -> Неспецифический остеомиелит позвоночника у взрослых (клиника, диагностика и лечение) 14. 00. 22 Травматология и ортопедия
announcements -> Пространственно-временная динамика биоразнообразия птиц алтай-саянского экорегиона и стратегия его сохранения
announcements -> Цитофизиологические основы взаимоотношений организмов в патосистеме «Puccinia triticina Erikss виды семейства p о aceae Barnh.»
announcements -> Закономерности сорбционного распределения тяжелых металлов в почвах центрального черноземья 06. 01. 03 Агропочвоведение, агрофизика
announcements -> Конкурентоспособность зерновых культур в управлении сорным компонентом агрофитоценозов в условиях Северного Зауралья и Казахстана 03. 00. 16 экология


На правах рукописи

Григорьев Михаил Николаевич


КРИОМОРФОГЕНЕЗ И ЛИТОДИНАМИКА ПРИБРЕЖНО-ШЕЛЬФОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
Специальность 25.00.08 – инженерная геология, мерзлотоведение

и грунтоведение
АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Якутск 2008
Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Институте мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской Академии Наук

Официальные оппоненты доктор географических наук, профессор

Владимир Романович Алексеев
доктор географических наук, профессор

Вячеслав Николаевич Конищев
доктор геолого-минералогических наук, профессор

Октавий Несторович Толстихин
Ведущая организация Геологический факультет Московского государственного университета им М.В. Ломоносова
Защита состоится «21» октября 2007 г. в 9.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 36, Институт мерзлотоведения.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН.
Оригиналы отзывов на автореферат (в 2-х экз.), заверенные печатью учреждения, просьба направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета Марку Михайловичу Шацу.
Копии отзывов для скорой доставки можно направлять по Факсу: 8-4112-334-476 или электронной почтой: mpi@ysn.ru

Автореферат разослан « » сентября 2008 г.



Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.г.н. М.М. Шац



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Предлагаемая тема исследований относится к фундаментальным проблемам эволюции Арктики в области взаимодействия криолитозоны, атмосферы и гидросферы. Эта тема входит в состав нескольких российских и международных программ и проектов, включая кластерные проекты Международного Полярного Года. Хотя арктическая прибрежно-шельфовая криолитозона изучается давно, влияние мерзлоты на эволюцию берегов и шельфовых систем арктической части Восточной Сибири до сих пор недостаточно оценивается в количественном и качественном отношениях. Льдистые берега чутко реагируют на происходящие в настоящее время климатические изменения во всем арктическом регионе. Поэтому мониторинг и прогноз динамики береговых линий, отступающий на отдельных участках этих морей со скоростью более 10 м в год, здесь являются первоочередными задачами. Их решение особенно важно для Восточной Сибири, теряющей более 10 кв. км прибрежной суши в год. Столь быстрое разрушение льдистых берегов обеспечивают процессы термической денудации, абразии и эрозии, термического карста и криогенные склоновые процессы в сочетании с другими процессами морфогенеза. Данная работа так же связана с оценкой баланса терригенных масс, поступающих в Северный Ледовитый океан (СЛО). В исследуемом регионе объем наносов, высвобождаемых вследствие разрушения берегов и выносимых на шельф, наибольший в Арктике. В потоке береговых наносов морей Восточной Сибири количество органического углерода превышает его суммарный вынос из берегов остальных арктических морей. Информация об объемах органики, ранее законсервированной в прибрежных многолетнемерзлых породах (ММП), и попадающей в море, важна для расчета дополнительных источников парниковых газов.

Субаквальные многолетнемерзлые породы (СММП) или подводная мерзлота – слабо исследованный объект шельфа Восточной Сибири. До сих пор неизвестно фазовое состояние грунтовых вод на огромных площадях под дном арктического шельфа, существуют ли реликтовые многолетнемерзлые породы в относительно глубоководной части шельфа арктических морей и даже вблизи отдельных типов побережья. Анализ материалов по прибрежной зоне шельфа, показывает, что динамика преобразования (в основном деградация) верхних горизонтов СММП весьма неоднородна вблизи разных типов побережья и при различных глубинах моря. Выявление закономерностей распространения и эволюции подводной мерзлоты на шельфе арктических морей – одна из актуальных проблем геокриологии.



Теоретические проблемы, рассматриваемые в работе, состоят в выяснении закономерностей криоморфогенеза в пределах, как наземной береговой системы, так и подводной, включающей верхние горизонты СММП на подводном береговом склоне. Для определения среднемноголетних скоростей отступания эрозионных берегов и подсчета минерального и органического материала, поступающего из береговой зоны на шельф в специфических природных условиях морей Восточной Сибири, разработана новая методика, включающая использование ГИС-технологий. Одной из теоретических задач являлось выяснение места и роли криогенных процессов в береговом морфогенезе морей Восточной Сибири. Современное потепление в Арктике поставило еще одну теоретическую проблему – оценку и прогноз реакции берегов на изменение климата. По предварительным данным, заметная активизация береговой эрозии отмечается лишь в период пиков потепления, в частности она четко выражена в 2004-2007 гг.

Не менее важной теоретической задачей является определение характера взаимодействия надводной (береговой) части криолитозоны с прилегающей подводной мерзлотой. Оказалось, что динамически они тесно связаны. Ускорение или замедление темпов разрушения ММП в пределах одной из этих частей закономерно сказывается на состоянии другой системы. Анализ морфологии кровли СММП в прибрежной части исследуемых морей показал, что уклоны поверхности деградирующей подводной мерзлоты имеют достаточно сложный характер и, в целом, зависят от специфики прибрежно-морских гидрологических процессов, особенностей динамического режима береговой зоны, типа и конфигурации побережья.



Объект исследований – побережье и мелководная шельфовая зона арктических морей Восточной Сибири. Наиболее подробно исследованы льдистые берега, преобладающие в этом регионе, и мерзлота на прилегающем подводном береговом склоне, по которому, в отличие от относительно глубоководного шельфа, имеется достаточный объем мерзлотно-геологической информации.

Предмет исследований – взаимодействие процессов криоморфогенеза и литодинамики, оценка их роли в эволюции подводной и береговой мерзлоты в прибрежно-шельфовой зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. Исследуются криогенные рельефообразующие процессы, их динамика и закономерности развития в береговой зоне и на прибрежном шельфе, формирование потоков наносов, попадающих на шельф из эрозионных берегов, а также эволюция СММП.

Методы исследований. Использовался комплекс мерзлотно-геологических методов в сочетании с методами морфогенетического анализа. Полевые методы исследований основывались на многолетних наблюдениях за береговыми сетями искусственных и природных реперов, теодолитной съемке для выяснения скоростей береговых процессов на ключевых участках; изучении естественных береговых разрезов (обнажений) и бурении профилей на побережье и прибрежном шельфе для определения состава, льдистости и других параметров пород. Дистанционные методы опирались на сравнительный анализ аэрофотоснимков (АФС), крупномасштабных топографических карт и космических снимков, а также на сравнение АФС с натурными данными. Для обработки дистанционных материалов использовалась ГИС-программа ENVI 3.4, 3.7. Методика лабораторных исследований включала ряд стандартных методов гранулометрического и минералогического анализа, определения содержания органики, льдистости-влажности пород, их возрастного датирования различными методами.

Для определения средних скоростей береговой эрозии и массы берегового материала, поступающего на шельф, была разработана методика, базирующаяся на детальном сегментировании побережий морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, описании и расчете их основных морфологических, геолого-геокриологических и динамических параметров. Для обобщения полученных данных и выявления различных динамических параметров береговой зоны, а также для современного информационного представления материалов исследований был использован ГИС-метод - создана береговая база данных исследуемых морей, включающая 13 основных мерзлотно-геологических и геоморфологических параметров для каждого из 123 береговых сегментов. База данных была организована с помощью ГИС-технологий (на основе пакета программ ArcInfo/ArcView 8.1).



Цель исследований – разработать современную концепцию формирования прибрежно-шельфовой криогенной геоморфологической системы в пределах морей Восточной Сибири, показать роль криоморфогенеза в ее эволюции и закономерные связи мерзлотно-геоморфологических и литодинамических процессов в пределах ее надводной и подводной подсистем.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:



  1. проанализировать имеющиеся научные представления о криоморфогенезе и литодинамике в прибрежно-шельфовой зоне арктических морей;

  2. классифицировать морфодинамические типы побережий;

  3. изучить закономерности проявления и развития процессов криоморфогенеза, показать их роль и место в ряду других процессов морфогенеза, участвующих в трансформации морских берегов Восточной Сибири;

  4. определить среднемноголетние скорости отступания эрозионных берегов морей Восточной Сибири;

  5. оценить объемы осадков, включая органический материал, поступающих из берегов на арктический шельф;

  6. проанализировать имеющиеся материалы о распространении и темпах деградации верхних горизонтов подводной мерзлоты (СММП) в исследуемом регионе на основе данных буровых профилей, пройденных на прибрежном шельфе, геофизического зондирования и математических моделей;

  7. изучить среднюю скорость понижения (деградации) кровли СММП в различных природных условиях в пределах подводного берегового склона;

  8. исследовать закономерности, определяющие уклоны кровли СММП на ключевых участках прибрежного шельфа;

  9. выявить связи динамических параметров надводной и подводной частей криогенной прибрежно-шельфовой системы.

Научная новизна работы.

  1. Впервые количественно обоснована ведущая роль комплекса криогенных процессов (термоабразия, термоденудация, термокарст, солифлюкция, термосуффозия, а также боковая, донная и регрессивная термоэрозия) в разрушении морских берегов Восточной Сибири.

  2. Впервые оценены средние многолетние скорости отступания всей береговой линии морей Лаптевых и Восточно-Сибирского и всех их береговых сегментов.

  3. Впервые выяснено, что процессы берегового морфогенеза в пределах побережий, сложенных дисперсными плейстоценовыми льдонасыщенными породами («ледовый комплекс», занимающий более 30% протяженности побережий исследуемых морей), продуцирует на шельф 3/4 суммарного берегового потока наносов.

  4. Впервые установлено, что поток наносов из разрушающихся берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского составляет более 150 млн. тонн в год (более половины всего арктического потока берегового материала в Северный Ледовитый океан), что почти в три раза превышает объем регионального твердого речного стока.

  5. Впервые количественно оценена величина потока органического углерода, поступающего на шельф морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, формирующегося, преимущественно, в процессе берегового криоморфогенеза. Этот поток намного превышает объем выноса берегового органического углерода в остальные моря СЛО.

  6. Установлены средние уклоны кровли и темпы деградации подводной криорлитозоны на прибрежном шельфе морей Восточной Сибири.

  7. Доказана связь уклонов кровли СММП, понижающейся от береговой линии в сторону моря, с динамическим режимом береговой зоны.

Защищаемые положения.

1. В силу высокой льдистости многолетнемерзлых пород береговой зоны морей Восточной Сибири, где доля ледового комплекса от длины побережья составляет боле трети, процессы криоморфогенеза играют ведущую роль в разрушении их берегов, формируя самые динамичные в Арктике геоморфологические и ландшафтные зоны. Скорость разрушения береговых секторов, содержащих ледовый комплекс, в 5-7 раз выше, чем секторов с малольдистыми толщами. При этом, темп теряемой площади суши этих морей составляет 10,7 км2 в год.

2. Разрушаемые берега морей Восточной Сибири продуцируют наибольшее количество берегового обломочного материала (152 млн. тонн/год) и органического углерода (4 млн. тонн/год), поступающих в арктический бассейн и превышающих суммарный береговой вынос всех остальных арктических морей (по обломочному материалу 55%, по органическому углероду 69%). Масса обломочного материала, поступающего из берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, почти в три раза превосходит региональный твердый сток рек.

3. Ледовый комплекс побережий морей Восточной Сибири является важнейшим источником берегового потока наносов, как в эти моря, так и в арктический бассейн в целом. Его доля в потоке наносов из берегов всех арктических морей составляет 42%, а по органическому выносу – 66%. Ведущим экзогенным фактором, определяющим объемы этих потоков, является криоморфогенез.

4. Скорость деградации реликтовых субаквальных многолетнемерзлых пород определяется их строением и мощностью залегающих на них осадков, а также температурой и соленостью придонного слоя воды и характером гидро-литодинамических процессов в прибрежной зоне шельфа. Эта скорость составляет первые десятки сантиметров в верхней части подводного берегового склона, а в нижней его части уменьшается до долей сантиметра в год. В связи с неравномерностью темпов протаивания СММП, их кровля, понижающаяся от берега в море, в большинстве случаев имеет вогнутый профиль.

5. Субаквальная мерзлота сохраняется на большей части подводного берегового склона морей Восточной Сибири и, являясь частью прибрежно-шельфовой криогенной системы, динамически связана с особенностями развития ее наземной части – многолетнемерзлых пород береговой зоны. Величина уклонов кровли СММП в пределах подводного берегового склона является функцией времени их нахождения в субаквальных условиях и определяется динамическим режимом прилегающего берегового сектора. Уклоны кровли подводной мерзлоты в прибрежно-шельфовой зоне этих морей варьируют в широких пределах, от 0,0002 до 0,1, составляя в среднем 0,011.



Практическое значение работы связано с освоением береговой и подводной мерзлоты. Деструктивные криогенные процессы на исследуемом побережье протекают значительно активнее в сравнении с другими арктическими побережьями. Более трети от общей протяженности береговой линии морей Лаптевых и Восточно-Сибирского занимают берега, сложенные ледовым комплексом, который является весьма неустойчивым к воздействию моря, климатическому потеплению и антропогенному воздействию. Быстрое отступание береговых уступов, активизация поверхностных криогенных явлений на прилегающих участках побережья часто приводят к разрушению домов, других инженерных сооружений и коммуникаций, береговых навигационных сооружений – маяков, к утере радиоактивных навигационных объектов (радиоизотопных термоэлектрических генераторов). Отмечающееся в Арктике потепление климата и сокращение площади паковых льдов будут способствовать активизации штормовых условий, увеличению мощности сезонно-талого слоя (СТС) и ускорению отступания берегов. Это усилит поступление из берегов на шельф эрозионного потока наносов, включая органический углерод, который является дополнительным источником парниковых газов, метана и углекислого газа. Научная оценка и прогнозирование отмеченных явлений позволяют минимизировать риски освоения изучаемых прибрежных территорий в отношении береговой эрозии и деструктивных криогенных процессов.

Толщи ММП шельфовой зоны оказались под водой из-за последней трансгрессии и быстрого отступания берегов морей Восточной Сибири. Доказано, что в пределах подводного берегового склона темпы деградации подводной мерзлоты (СММП) сверху достигают первых десятков сантиметров в год, что ведет к соответствующим просадкам дна, часто компенсирующимся наносами из берегов. Контроль изменения глубин - важнейшего навигационного параметра, с учетом влияния процессов деградации СММП, имеет существенное практическое значение. Мерзлотные особенности дна моря Лаптевых важны и как инженерная основа для любых видов работ на шельфе, например, в случае начала освоения углеводородных и других ресурсов на восточно-арктическом шельфе. Изучение СММП важно так же для поиска газоконденсатных месторождений на шельфе, поскольку само существование этой субстанции возможно лишь в относительно узком термодинамическом диапазоне: высокое давление и низкая температура. Подводная мерзлота может быть «хранителем» такого сырья.



Достоверность полученных результатов. Научные положения, выводы и рекомендации сформулированы на основе анализа фактического материала, полученного в результате многолетних наблюдений за развитием арктических берегов и изучения субаквальной криолитозоны буровыми методами. Для оценки средних многолетних скоростей разрушения берегов и объемов выноса из них обломочного и органического материала была создана база данных с информацией по 123-м береговым сегментам изучаемых морей. Для анализа эволюции и распространения подводной мерзлоты были привлечены все собственные и опубликованные материалы по буровым профилям.

Все полученные материалы методически обоснованы. Выводы и расчеты, касающиеся определения основных параметров развития криогенных процессов на берегах и в пределах подводного берегового склона, подкрепляются большим объемом фактического материала. Полученные данные ежегодно обсуждались автором с российскими и зарубежными коллегами, докладывались на сорока пяти конференциях, опубликованы в 62 статьях, а также цитировались в десятках научных изданиях.



Личный вклад автора. Диссертация выполнена автором в Институте мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН в рамках программ фундаментальных исследований РАН и СО РАН, проектов РФФИ, ряда региональных, российских и международных арктических программ и проектов. В работе использованы результаты исследований, проведенных в 1982-2007 гг. под руководством и непосредственном участии автора на арктическом побережье Якутии и шельфе морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в составе 23-х экспедиций.

Фактический материал по всем ключевым участкам побережья исследуемых морей собран, обработан и проанализирован непосредственно автором. Автор принимал участие в береговых исследованиях и бурении на шельфе, в том числе, в их организации. Идея и методика создания базы данных берегов морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского и их воплощение принадлежат автору, включая детальные оценки динамики берегов и потоков береговых наносов. Существенная активизация научно-экспедиционных исследований в прибрежно-шельфовой зоне морей Восточной Сибири в течение последних 10 лет (1998-2007 гг.) стала возможной благодаря Российско-Германскому сотрудничеству в рамках межправительственного проекта «Система моря Лаптевых». В ходе проекта были проведены дорогостоящие работы с соответствующим транспортным, буровым, современным приборным и аналитическим обеспечением, получен большой массив новых данных, в частности по мерзлоте, геологии и геоморфологии этого региона. Автор был в числе руководителей и организаторов всех десяти совместных экспедиций.



Апробация работы. Основные положения работы были доложены на следующих конференциях и совещаниях: «Рациональное природопользование в криолитозоне», Якутск (1990 г.); «Эволюционная геокриология. Процессы в Арктических районах на территории криолитозоны», Пущино (1995 г.); Первая конференция геокриологов России. МГУ, 1996; «Фундаментальные исследования криосферы Земли в Арктике и Субарктике», Пущино (1996 г.); 3rd QUEEN Workshop (Quaternary Environmental of the Eurasian North), Oystese, Norway (1999 г.); «Мониторинг Криосферы», Пущино (1999 г.); «Человечество и береговая зона Мирового океана в 21 веке», Москва, ИО РАН (2000 г.); 4th Workshop QUEEN (Quaternary Environment of the Eurasion North); International Workshop on Land-Ocean interactions in the Russian Arctic (LOIRA), Moscow (2000 г.); «Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли», Пущино, (2001 г.); ACIA Workshop «Russian climate research and monitoring in the Arctic», St Petersburg, Russia, (2001 г.); 2nd workshop «Siberian river run-off» (SIRRO), Bremerhaven, Germany (2001 г.); «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты», Пущино (2002 г.); «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения», Пущино (2003 г.); 8th International Conference on Permafrost, Zurich, Switzerland (2003 г.); 5th Workshop «Arctic Coastal Dynamics», MacGill University, Montreal, Canada (2004 г.); «Криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень (2004 г.); «Приоритетные направления в изучении криосферы Земли», Пущино (2005 г.); 2nd European Conference on Permafrost, Potsdam, Germany (2005 г.); «Россия в Международном Полярном Году 2007/08», Сочи (2006); «Проблемы корреляции плейстоценовых событий на Российском Севере» (COPERN), ВСЕГЕИ, C.-Петербург (2006 г.); 8th Workshop «Laptev Sea System, Process Studies on Permafrost Dynamics in the Laptev Sea», St. Petersburg, AARI (2006 г.); «Россия в Международном Полярном Году: первые результаты», Сочи (2007 г.).

  1. Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 статей, в том числе 14 статей в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК: «Криосфера Земли», «Океанология», «Наука и образование», «Вестник Московского университета» (серия География), «International Journal of Earth Sciences», «Permafrost and Periglacial Processes», «Quaternary International», «International Journal of Marine Geology. Geo-Marine Letters», «Transactions, American Geophysical Union», «Journal of Coastal Research», «Journal of Geophysical Research. Solid Earth», а также авторская и три коллективные монографии.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6-ти глав, заключения и приложения. Общий объем работы составляет 290 страниц, включая 33 таблицы, 100 рисунков и список литературы из 326 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам Института мерзлотоведения СО РАН, совместно с которыми проводились арктические исследования, – С.О. Разумову, С.Ю. Королеву, Е.А. Слагоде, А.Н. Курчатовой, Ю.В. Шумилову, А.К. Потибенко, К.Л. Киренскому, Н.И. Новикову, В.А. Николаеву, а также ведущим ученым института – Р.В. Чжану, В.В. Шепелеву, М.Н. Железняку, Р.М. Каменскому, В.Т. Балобаеву, В.Б. Спектору за советы и замечания.

Искренняя признательность сотрудникам других организаций, спутникам и помощникам в полярных экспедициях – Ю.Л. Шуру, Д.Ю. Большиянову, А.Ю. Деревягину, Т.В. Кузнецовой, Е.Н. Абрамовой и зарубежным ученым - Ф. Рахольду, Х.-В. Хуббертену, Е.-М. Пфайффер, Л. Ширрмайстеру, В. Шнайдеру, Г. Швамборну, Г. Гроссе, Р. Юнкеру, М. Фукуде, М. Алларду, Спасибо за поддержку наших арктических исследований Л.А. Тимохову, С.М. Прямикову, Х.-М. Кассенс, Й. Холлеману, Т. Остеркампу, Дж. Брауну, Н. Котре, П. Овердуину. Большая благодарность за помощь в организации полевых работ Ю.А. Бражникову, Д.В. Мельниченко, Н.А. Манько, В.А. Добробабе, Д.Н. Горохову, А.Ю. Гукову, И.Ф. Воробьеву, Я.В. Биллеру и В.М. Макагонову.

Особую благодарность хотелось бы выразить ведущим специалистам по береговым процессам и субаквальной криолитозоне Арктики Ф.Э. Арэ и Н.Н. Романовскому за постоянную научную и моральную поддержку, а также многолетнему (с 1982 г.) полевому спутнику и мудрому советнику В.В. Куницкому.

Хочется поблагодарить университетских (МГУ) научных руководителей автора в студенческие и «послестуденческие» годы Г.И. Рычагова и Е.И. Игнатова, которые направили интерес автора к познанию береговых и шельфовых процессов в начале его научного пути.

Автор всегда будет благодарен своим родителям - отцу, мерзлотоведу и полярнику, Н.Ф. Григорьеву и матери, тоже мерзлотоведу, Т.П. Кузнецовой за то, что, начиная еще со школьных лет, они привили мне тягу к полевым работам на севере Сибири и любовь к Арктике.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 «Аналитический обзор. Основные терминологические понятия и изученность» подробно рассматриваются терминологические понятия, которые используются в работе. Сделан обзор терминов по разным типам отрицательно-температурных пород, береговой и прибрежно-шельфовой зонам, лито- и морфодинамике, мерзлотной геоморфологии, а также, отдельно, по криогенным геоморфологическим процессам. Определено, почему те или иные термины используются в диссертационной работе. Проведен анализ подходов к предмету мерзлотной геоморфологии в тех рамках, в которых в последующих главах рассматриваются процессы криоморфогенеза и литодинамики.

Изучение береговой зоны морей Восточной Сибири проводили многие исследователи (Толь, 1897; Ермолаев, 1932; Вильнер, 1955; Гаккель, 1957, 1958; Митт, 1954; Н. Григорьев, 1966; Клюев, 1970; Каплин и др., 1971; Holmes, Creager, 1974; Молочушкин, 1975; Аре, 1980, 1985, 1987; Новиков, 1981, 1984; Арчиков и др., 1982; Коротаев, 1984; Григорьев, 1993, 1996, Reimnitz, et al. 1994; Разумов, 1996; Павлидис и др., 1998; Are, 1998; Каплин, Селиванов, 1999; Лопатин, 1999; Medkova, 1999; Semiletov, 1999, 2000; Григорьев, Куницкий, 2000, 2007; Rachold et al., 2000, 2002, 2007; Are et al., 2000, 2005, 2008; Романовский и др., 1999, 2006; Романкевич, Ветров, 2001; Слагода, 2002; Разумов, 2001, 2003, 2007; Grigoriev et al., 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007; Григорьев, 2004; Григорьев и др., 2006; Overduin et al., 2007; Grigoriev, 2007 и другие). Тем не менее, существует множество пробелов как в понимании закономерностей развития береговых процессов, так и в информации о скоростях развития берегового морфогенеза. Значительное число крупных береговых секторов побережья морей Лаптевых и Восточно-Сибирского до сих пор не изучалось ни полевыми, ни дистанционными методами. На рисунке 1 показаны все ключевые участки, где проводилось изучение берегов морей Восточной Сибири. Со второй половины ХХ века стали применяться методы сравнительного анализа аэрофотоснимков разных лет и повторных инструментальных (топографических) съемок. В 70-х – 90-х годах прошлого века и в начале этого проводился регулярный многолетний мониторинг за отступанием берегов с помощью реперных сетей. В изучаемом регионе такие наблюдения осуществляются лишь на нескольких ключевых участках. В изучаемом регионе такие наблюдения осуществляются лишь на нескольких ключевых участках. К ним относятся о-в Муостах и Быковский п-ов в море Лаптевых. Ключевые участки по берегам Восточно-Сибирского моря находятся в районе мыса Крестовского.


Рис. 1. Схема ключевых участков на побережье морей Восточной Сибири, изученных в отношении темпов береговых процессов (черный круг – участок полевых исследований автора).


Ключевых участков изучения подводной мерзлоты гораздо меньше, чем береговых (рис. 2). Впервые подводную мерзлоту, описанную в литературе, наблюдал в 1739 г. Х.П. Лаптев, в море же Лаптевых, вблизи восточного побережья п-ова Таймыр (Лаптев, 1851). Участники экспедиций: Э.В. Толль (1901), Ф.А. Маттисен (1903), М.И. Бруснев (1904), А.В. Колчак (1909) и Х.У. Свердруп (1930), исследуя моря Восточной Сибири, отмечали на отдельных участках мерзлое состояние донного грунта. Первые серьезные исследования подводной мерзлоты с получением буровых кернов, проведены в этом регионе В.М. Пономаревым (1940) в бухте Кожевникова, на дне которой установлены слоистые мерзлые породы. Во второй половине ХХ и в начале этого века буровые и геофизические работы проводились на шельфе изучаемых морей на 30-ти ключевых участках.

Рис 2. Схема ключевых участков изучения СММП Восточной Сибири (серый круг – участок, где имеются опубликованные материалы по буровым профилям, вскрывшим СММП).


К настоящему времени заметно увеличился объем информации об арктических толщах СМПП. Такая информация приводится в ряде изданных работ (Пономарев, 1950; Н. Григорьев, 1952, 1973, 1966, 1987; Иванов, 1969; Клюев 1970; Каплин и др., 1971; Катасонов, Пудов, 1972; Reimnitz et al., 1972, 1994; Mackay, 1972; Молочушкин, Гаврильев, 1970; Молочушкин, 1973; Schneider et al., 1975; Соломатин, Фишкин, 1975; Аре, 1976, 1980, 1987; Hum,, Schalk (1976); Macaulay et al., 1977; Rodgers, Morack, 1977; Данилов, Жигарев, 1977; Жигарев, Плахт, 1977; Фартышев, 1978, 1993; Chamberlain et al, 1978; Osterkamp, Garrisson, 1978; Данилов, 1978; Соловьев, 1981; Жигарев, 1981; Антипина и др., 1981; Куницкий, 1986; Taylor et al., 1989; Ним, 1989; Григорьев, 1993, 1996; Павлидис и др., 1998; Hinz et al., 1998; Bauch et al., 1999; Григорьев, Куницкий, 2000; Kassens., 2000, 2001; Gavrilov et al., 2001, Kholodov et al., 2001; Tipenko и al, 2001; Hubberten, Romanovskii, 2001, 2003; Romanovskii et al., 1998, 2000, 2003; Слагода, 2002; Куницкий, 2007; Разумов, 2007 и другие). Несмотря на довольно большой список приведенных публикаций, ряд важнейших параметров СММП практически не изучен. Это, прежде всего, связано с незначительным объемом фактического материала, полученного по результатам буровых работ, которые проведены лишь на некоторых прилегающих к берегам мелководьях и в весьма малых объемах.

В районах развития современных дельтовых образований, выдвигающихся в море, и в мелководных заливах часто происходит новообразование многолетнемерзлых толщ, мощность которых достигает 10-20 м. Зона их распространения обычно ограничена изобатой 2,5 м, а по горизонтали - до 20 км в море от края дельт. Изучением таких толщ в прибрежной зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского углубленно занимались Н.Ф. Григорьев, 1966; Е.Н. Молочушкин, 1975; М.С. Иванов, 1969; В.А. Соловьев, 1983; Л.А. Жигарев, 1981 и другие.

Наличие некоторого числа имеющихся в литературе карт и схем, приведенных в работе и показывающих особенности распространения и свойства арктической подводной криолитозоны, не говорит о достаточной изученности этого объекта. Такие материалы подготовлены на основе лишь косвенных (геофизическое зондирование, моделирование и т.д.), а не прямых фактических данных. Анализ изученности прибрежно-шельфовой зоны морей Лаптевых и Восточно-Сибирского показывает, что в целом этот регион в отношении береговых криогенных процессов до сегодняшнего дня исследован недостаточно. Территория шельфа Восточной Сибири в геокриологическом отношении крайне слабо изучена. Фактические (буровые) данные о развитии толщ СМПП в области относительно глубоководных частей этого шельфа отсутствуют. Лишь один буровой профиль, мерзлотные данные которого пока что не опубликованы, может характеризовать малую часть этой области, расположенную к северо-западу от о-ва Бельковский (фонды Российско-германской экспедиции, 2000 г.). Вместе с тем геокриологическая и геоморфологическая изученность морских берегов Восточной Сибири резко возросла в последние 10 лет, в результате работ ежегодных российско-германских экспедиций, в рамках межправительственного проекта «Система моря Лаптевых».

Следует подчеркнуть, что процессы развития береговой зоны, динамика криогенного рельефа и особенности СММП изучены в море Лаптевых существенно лучше, чем в Восточно-Сибирском.


В главе 2 «Общие физико-географические и мерзлотно-геологические сведения об изучаемом регионе» приводится анализ данных обобщающих публикаций, посвященных изучению геолого-географических условий берегов и шельфа, а также мерзлотно-геоморфологических исследований автора. Рассмотрены основные морфометрические параметры берегов и шельфа морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, особенности речного стока и основные гидрометеорологические условия этого региона. Отмечается большая роль ветрового режима и ледовых условий в динамике берегов. Кратко охарактеризован температурный и солевой режим придонных вод, имеющий значительные сезонные вариации и зависимость от батиметрических параметров. Подчеркивается значительное опреснение морских вод, особенно в центральном и восточном секторах моря Лаптевых и широкое распространение отрицательно-температурных вод в придонном слое.

Проанализированы мерзлотно-геологические и геоморфологические параметры побережья и прилегающего шельфа. Мощность ММП на побережье составляет от 400 до 700 м (Пономарев, 1937, Григорьев, 1960, 1966). Фактической информации о мощности криолитозоны на прилегающем шельфе на настоящий момент нет. Главной отличительной особенностью изучаемой области является самое широкое, по сравнению с другими арктическими регионами, распространение в ее пределах льдистых толщ (ледовый комплекс), объемное содержание льда в которых может превышать 80 %. Берега, содержащие ледовый комплекс, занимают 37 % протяженности побережья морей Лаптевых и Восточно-Сибирского и играют очень важную роль в формировании потоков терригенных наносов, уходящих на шельф. Имеется целый ряд концепций о происхождении ледового комплекса (Попов, 1953; Алексеев, 1970; Конищев, 1975; Лаврушин, 1963; Гравис, 1969, 1986; Томирдиаро, Черненький, 1987; Катасонов, 1963, 1973; Иванов, Катасонова, 1978; Куницкий, 1989). Автор придерживается мнения о полигенетическом генезисе ледового комплекса. Главная особенность отложений этого комплекса – наличие в них мощных повторно-жильных льдов, вертикальный размер которых достигает 50 м, а ширина – 7-8 м. Установлено, что льдистые толщи часто залегают ниже уровня моря.

Вдоль побережья арктического сектора Азии природная обстановка в плейстоцене и голоцене была крайне изменчива. В прибрежно-шельфовой зоне надежно устанавливаются следы нескольких регрессивно-трансгрессивных фаз. Они связываются с гляциоэвстатическими изменениями моря, уровень которого понижался 18-16 тыс. лет назад до изобат около 100 м, затем (11 тыс. лет назад) поднимался до изобаты 40 м и в середине голоцена достиг своего современного положения (Арэ, 1982). Уровень моря в послесартанскую трансгрессию поднимался со средней скоростью 9 м за 1 тыс. лет. Это вызвало отступание береговой линии в глубь суши со скоростью от 50 до 1200 м/год. После завершения подъема уровня моря за последние 5 тыс. лет полоса разрушенных термоабразией пород ледового комплекса могла достигать ширины 10-30, а местами 50 км (Арэ, 1980, 1983). Наиболее типичные скорости современного термоабразионного разрушения береговых уступов, сложенных льдистыми породами, по данным ряда авторов, составляют от 2 до 6 м/год (Хмызников, 1937; Н. Григорьев, 1966; Клюев, 1970; Сафьянов, 1978; Арэ, 1980).

Заключительная часть главы 2 содержит геологический очерк. Этот очерк базируется на изданных материалах (Никонов, 1977; Хаин, 1979; Геологическая..., 1978; Тектоническая..., 1979; Геологическая карта…, 1980; Геология.., 1981; Геология Якутской АССР, 1981; Геологическое строение, 1984; Структура..., 1985; Томирдиаро, Черненький, 1987; Гросвальд, Спектор, 1993; Имаев и др., 2000). Они излагаются автором с позиций проблем геоморфологического и геокриологического изучения территории прибрежно-шельфовой зоны Восточной Сибири.


В главе 3 «Методика исследований» рассматриваются методические подходы к изучению процессов криоморфогенеза, литодинамики и развития субаквальных многолетнемерзлых пород (СММП) в береговой зоне и на прибрежном шельфе исследуемых морей.


  1   2   3   4


©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет