Оценка мощности мерзлых толщ острова Новая Сибирь по данным геотермии и численного моделирования
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.401Аннотация
Существующие представления о мощности мерзлых пород на о. Новая Сибирь весьма неоднозначны, как в отношении формирующих ее факторов, так и по величине (от 240 до 600 м и более), и в целом основываются на предположении о плиоценовом начале промерзания пород. В последние 20 лет получены новые данные по истории развития региона в неоплейстоцене. Они включают информацию о продолжительном существовании о. Новая Сибирь в морских условиях, что исключает промерзание пород в этот период, а также о развитии оледенения в среднем неоплейстоцене. Указанные данные свидетельствуют о существенно более позднем начале промерзания острова, которое коррелирует с нестационарностью температурного поля мерзлых толщ. Подлинность данных дискутируется. Статья посвящена оценке мощности мерзлоты в соответствии с тремя возможными сценариями, позволяющими учесть разные точки зрения на геологическое развитие региона. Оценка производится с помощью численного моделирования формирования мерзлых толщ в течение последних 200 тыс. лет. Один сценарий включает существование оледенения в среднем неоплейстоцене, в двух других - оно отсутствует. Различаются последние два сценария используемыми стратиграфическими схемами. Достоверность сценариев оценивается на основании итогов сопоставления результатов моделирования по каждому из них с данными геотермии в скважине на о. Новая Сибирь, полученными в 1970-х годах. Результаты сопоставления показывают, что только вариант с существованием ледника соответствует геотермическим данным. В соответствии с полученными данными промерзание острова началось под ледником, существовавшим в прибрежно-морских условиях, в конце среднего неоплейстоцена. А наиболее активно оно происходило в криохроны позднего неоплейстоцена в связи с осушением острова. Полученный результат соответствует новым данным о возрасте основных геологических тел региона, а также представлению о гляциотектонической природе дислокаций в породах верхнего мела - среднего неоплейстоцена.
Ключевые слова:
Новосибирские острова, сценарий геологического развития, оледенение, гляциоизостатические движения, многолетнемерзлые породы, палеотемпературный сценарий, численное моделирование
Скачивания
Библиографические ссылки
Анисимов, М. А., Тумской, В. Е., Иванова, В. В. (2006). Пластовые льды Новосибирских островов как реликт древнего оледенения. Материалы гляциологических исследований, 101, 143-145.
Басилян, А. Э., Анисимов, М. А., Никольский, П. А. (2009). Оледенение Новосибирских островов: определяющий фактор строения квартера. В: Труды XLII Тектонического совещания. Т. 1. М.: ГЕОС, 43-45.
Басилян, А. Э. и Никольский, П. А. (2007). Опорный разрез четвертичных отложений мыса Каменный (Новая Сибирь). Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода, 67, 76-84.
Басилян, А. Э., Никольский, П. А., Максимов, Ф. Е., Кузнецов, В. Ю. (2010). Возраст следов покровного оледенения Новосибирских островов по данным 230Th/U - датирования раковин моллюсков. В: Строение и история развития литосферы. М.: Paulsen, 506-514.
Гаврилов, А. В. (2008). Криолитозона арктического шельфа Восточной Сибири (современное состояние и история развития в среднем плейстоцене - голоцене). Автореф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. М.
Гаврильев, Р. Г. (2013). Каталог теплофизических свойств горных пород Северо-Востока России. Якутск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.
Геокриологическая карта СССР, масштаб 1:2 500 000 (1996). Винница: Гос. картограф. фабрика.
Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток (1989). М.: Недра.
Геологическая карта. Масштаб 1:200 000 (1981). Листы S-55-VII, VIII, IX; X, XI, XII. 1-е изд. Л.: Аэрогеология.
Голионко, Б. Г., Басилян, А. Э., Никольский, П. А., Костылева, В. В. (2019). Складчато-надвиговые деформации о. Новая Cибирь (Новосибирские острова, Россия): возраст, морфология и генезис структур. Геотектоника, 6, 46-64. https://doi.org/10.31857/S0016-853X2019646-64
Государственная геологическая карта Российской Федерации (новая серия). Масштаб 1:1 000 000 (1998). Лист S-53-55 (Новосибирские острова). СПб.: ВСЕГЕИ.
Государственная геологическая карта Российской Федерации (новая серия). Масштаб 1:1 000 000 (1999). Лист S-53-55 (Новосибирские острова). Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ.
Гусев, Е. А., Рыбалко, А. Е., Большиянов, Д. Ю., Макаров, А. С., Рябчук, Д. В., Жамойда, В. А., Сергеев, А. Ю., Бартова, А. В., Крылов, А. А., Яржембовский, Я. Д., Костромина, Н. А., Семенов, П. Б., Малышев, С. А., Горбунов, Д. А., Комаров, А. Ю. (2021). К вопросу о плейстоценовом оледенении Восточно-Арктического шельфа. В: Геология морей и океанов: мат-лы XXIV Междунар. науч. конф. (Школы) по морской геологии. Т. IV. М.: ИО РАН, 45-50. https://doi.org/10.29006/978-5-6045110-7-7
Девяткин, В. Н. (1993). Тепловой поток криолитозоны Сибири. Новосибирск: Наука.
Деревягин, А. Ю., Чижов, А. Б., Майер, Х. (2010). Температурные условия зим Лаптевоморского региона за последние 50 тыс. лет в изотопной записи повторно-жильных льдов. Криосфера Земли, XIV (1), 32-40.
Дортман Н. Б., ред. (1984). Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика): справочник геофизика. М.: Недра.
Ершов, Э. Д., ред. (1998). Основы геокриологии. Ч. 3. Региональная и историческая геокриология мира. М.: Изд-во МГУ.
Зайцев, В. Н. (1998). Криолитозона северной и северо-восточной Азии. Арктические Приморские низменности. В: Основы геокриологии. Ч. 3. Региональная и историческая геокриология мира. М.: Изд-во МГУ, 307-327.
Зайцев, В. Н., Соловьев, В. А., Плетнев, В. Е. (1989). Яно-Колымский регион. В: Э. Д. Ершов, ред., Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М.: Недра, 240-279.
Иванова, В. В. (2012). Геохимия пластовых льдов острова Новая Сибирь (Новосибирские острова, Российская Арктика) как отражение условий их генезиса. Криосфера Земли, XVI (1), 56-70.
Каплина, Т. Н. (1987). Закономерности развития криолитогенеза в позднем кайнозое на аккумулятивных равнинах северо-востока Азии. Автореф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. Якутск: ИМЗ СО АН СССР.
Каплина, Т. Н. и Кузнецова, И. Л. (1975). Геотемпературная и климатическая модель эпохи накопления осадков едомной свиты Приморской низменности Якутии. Проблемы палеогеографии лессовых и перигляциальных областей. М.: Ин-т географии АН СССР, 170-174.
Карта четвертичных образований масштаба 1:2 500 000 территории Российской Федерации. Пояснительная записка (2013). СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ.
Конищев, В. Н. (1999). Эволюция температуры пород арктической зоны России в верхнем кайнозое. Криосфера Земли, III (4), 39-47.
Лаврушин, Ю. А. (1976). Строение и формирование основных морен материковых оледенений. М.: Наука.
Павлова, Е. Ю., Анисимов, М. В., Дорожкина, М. В., Питулько, В. В. (2010). Следы древнего оледенения на о. Новая Сибирь (Новосибирские острова) и природные условия района в позднем неоплейстоцене. Лед и снег, 110 (2), 85-92.
Романовский, Н. Н., Гаврилов, А. В., Пустовойт, Г. В., Холодов, А. Л., Кассенс, Х., Хуббертен, Х.-И., Ниссен, Ф. (1997). Распространение субмариной мерзлоты на шельфе моря Лаптевых. Криосфера Земли, I (3), 9-18.
Соловьев, В. А. (1981). Прогноз распространения реликтовой субаквальной мерзлой зоны (на примере восточно-арктических морей). Криолитозона арктического шельфа. Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 28-38.
Соловьев, В. А., Гинсбург, Г. Д., Телепнев, Е. В., Михалюк, Ю. Н. (1987). Криогеотермия и гидраты природного газа в недрах Северного Ледовитого океана. Л.: ПГО «Севморгеология».
Стрелецкая, И. Д. (2021). Пластовые льды и проблема их генезиса. Методы изучения подземных льдов и мерзлых отложений. Лекция из цикла «Вечная мерзлота в пространстве и времени». [online] Доступно на: https://www.youtube.com/watch?v=O11z98PObRM [Дата доступа 15.02.2023].
Стрелецкая, И. Д., Васильев, А. А., Облогов, Г. Е., Матюхин, А. Г. (2013). Изотопный состав подземных льдов Западного Ямала (Марре-Сале). Лед и снег, 122 (2), 83-92. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-2-83-92
Тумской, В. Е. (2012). Особенности криолитогенеза отложений северной Якутии в среднем неоплейстоцене - голоцене. Криосфера Земли, XVI (1), 12-21.
Тумской, В. Е. (2023). Криостратиграфия и история геологического развития четвертичных отложений Арктической Якутии. Автореф. дис. … д-ра геол.-минерал. наук. Якутск.
Тумской, В. Е. и Басилян, А. Э. (2006). Опорный разрез четвертичных отложений о. Большой Ляховский (Новосибирские острова). Проблема корреляции плейстоценовых событий на Русском Севере. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ.
Ушаков, С. А. и Красс, М. С. (1972). Сила тяжести и вопросы механики недр Земли. М.: Недра.
Фотиев, С. М. (1997). Гидрохимический метод оценки палеотемпературы пород на Арктическом побережье. Криосфера Земли, I (2), 29-35.
Шер, А. В. (1997). Природная перестройка в Восточно-Сибирской Арктике на рубеже плейстоцена и голоцена и ее роль в вымирании млекопитающих и становлении современных экосистем (сообщение 1). Криосфера Земли, I (1), 21-29.
Шестакова, В. М. и Орлова, М. С. (1984). Гидрогеология. М.: Изд-во МГУ.
Andreev, A. A., Tarasov, P. E., Schwamborn, G., Ilyashuk, B., Ilyashuk, E., Bobrov, A. A., Klimanov, V. A., Rachold, V., Hubberten, H. W. (2004). Holocene paleoenvironmental records from Nicolay Lake, Arctic Russia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 209, 197-217. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2004.02.010
Bauch, H. A., Muller-Lupp, T., Taldenkova, E., Spielhagen, R. F., Kassens, H., Grootes, P. M., Thiede, J., Heinemeier, J., Petryashov, V. V. (2001). Chronology of the Holocene transgression at the North Siberian margin. Global and Planetary Change, 31, 125-139. https://doi.org/10.1016/S0921-8181(01)00116-3
Dаnsgaard, W., Johnsen, S. J., Clausen, H. B., Dahl-Jensen, D., Gundestrup, N. S., Hammer, C. U., Hvidberg, C. S., Steffensen, J. P., Sveinbjörnsdottir, A. E., Jouzel, J., Bond, G. (1993). Evidence for general instability of past climate from 250-kyr ice-core records. Nature, 364, 218-220. https://doi.org/10.1038/364218a0
Davies, J. H. (2013). Global map of solid Earth surface heat flow. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 14. https://doi.org/10.1002/ggge.20271
Gavrilov, A., Malakhova, V., Pizhankova, E., Popova, A.(2020). Permafrost and Gas Hydrate Stability Zone of the Glacial Part of the East-Siberian Shelf. Geosciences, 10 (12), 484. https://doi.org/10.3390/geosciences10120484
Malakhova, V. V. and Eliseev, A. V. (2020). Uncertainty in temperature and sea level datasets for the Pleistocene glacial cycles: Implications for thermal state of the subsea sediments. Global and Planetary Change, 192, 103249. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2020.103249
Opel, T., Wetterich, S., Meyer, H., Dereviagin, A. Y., Fuchs, M. C., Schirrmeister, L. (2017). Ground-ice stable isotopes and cryostratigraphy reflect late Quaternary palaeoclimate in the Northeast Siberian Arctic (Oyogos Yar coast, Dmitry Laptev Strait). Climate of the Past, 13, 587-611. https://doi.org/10.5194/cp-13-587-2017
Schirrmeister, L., Grosse, G., Schwamborn, G., Andreev, A., Meyer, H., Kunitsky, V. V., Kuznetsova, T. V., Dorozhkina, M. V., Pavlova, E. Y., Bobrov, A. A., Oezen, D. (2003). Late Quaternary History of the Accumulation Plain North of the Chekanovsky Ridge (Lena Delta, Russia): A Multidisciplinary Approach. Polar Geography, 27 (4), 277-319. https://doi.org/10.1080/789610225
Wetterich, S., Tumskoy, V., Rudaya, N., Kuznetsov, V., Maksimov, F., Opel, T., Meyer, H., Andreev, A., Schirrmeister, L. (2016). Ice complex permafrost of MIS5 age in the Dmitry Laptev Strait coastal region (East Siberian Arctic). Quarternary Science Reviews, 147, 298-311. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.11.016
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
