CC BY
42
МЕТОДЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
УДК 551.345:551.793:546.027
Д.В. Михалев1, В.И. Николаев2, Ф.А. Романенко3
РЕКОНСТРУКЦИЯ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЛЬДОВ
КОЛЫМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ В ПОЗДНЕМ ПЛЕЙСТОЦЕНЕ-ГОЛОЦЕНЕ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗОТОПНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Изотопные исследования (8Б и 5180) мерзлых толщ в ряде опорных разрезов Колымской низменности позволили выполнить их климатостратиграфическое расчленение. Выявлены вариации значений средней январской температуры в позднем плейстоцене—голоцене от -30 до -48 °С. Полигонально-жильные льды формировались из воды атмосферного генезиса. Льды, образующие массивные криотекстуры, видимо, представляют собой продукт морозного иссушения грунта. Подобные процессы массопереноса в мерзлых породах играли заметную роль в формировании текстурообразующих льдов всех типов (в том числе со шлировой, сетчатой и др. криотекстурами) преимущественно в холодные стадии плейстоцена. Льды из отложений, богатых органикой, подвержены изотопному обмену с продуктами их деструкции. Интенсивность этого обмена усиливалась в теплые эпохи.
Ключевые слова: многолетнемерзлые породы, изотопные методы, поздний плейстоцен, реконструкция, палеотемпература, Колымская низменность.
Введение. Возможность применения изотопно-кислородного анализа для изучения подземных льдов впервые обоснована И.А. Некрасовым в 1963 г. [11]. Сначала практический опыт таких работ получили канадские исследователи [17, 19], а первая отечественная публикация по этой теме появилась в 1978 г. [4]. Основные цели изотопных исследований разрезов мерзлых толщ — климатостратиграфия отложений, реконструкция значений палеотемпературы, выявление генезиса различных типов подземных льдов. Один из районов, где разрабатывались эти методы, — Колымская низменность, где многие опорные разрезы изучают уже более полувека [2, 3, 7, 9, 10, 15, 16]. При их исследовании использованы разные аналитические методы, в том числе изотопные, геохимические, ли-тологические, спорово-пыльцевой, распределения эн-зиматической активности и т.д. Установлены особенности фациального состава едомной толщи (ледового комплекса), криолитологическое строение, абсолютный возраст и условия формирования отложений, собрано и определено множество остатков позднеплей-стоценовой фауны. Однако за это время произошли существенные изменения мерзлотно-фациального строения разрезов, что обусловлено быстрым протаи-ванием и отступанием стенок обнажений. Таким образом, в разные годы изучены различные латеральные части толщи, что существенно обогатило представления об их формировании.
Постановка проблемы. Авторы статьи в 1981—1986 гг. также проводили работы в этом районе, в том числе были выполнены изотопно-кислородные анализы. Авторам снова удалось посетить эти разрезы в 2004— 2005 гг., когда доступные для изучения части обнажений заметно изменились.
Цель работы — обобщение результатов выполненных в разные годы изотопных исследований тексту-рообразующих и полигонально-жильных льдов (ПЖЛ) в указанных разрезах. Описание разрезов на момент посещения и частично результаты изотопных исследований опубликованы ранее в [12—14].
В результате массового опробования льдов мерзлых четвертичных отложений установлена зависимость изотопно-кислородного (следовательно, и дейтерие-вого) состава подземных льдов от палеоклиматических условий формирования различных стратиграфических горизонтов [1]. Сравнение полученных результатов изотопных исследований ПЖЛ и текстурообразующих льдов из изученных авторами разрезов с данными предшествующих работ показало их соответствие [12], поэтому ниже мы остановимся только на новых результатах.
Материалы и методы исследований. Детальные работы удалось провести на опорных разрезах в долинах Колымы (Дуванный и Плахинский Яры, Зеленый Мыс) из установленного на берегу полевого лагеря (отбор образцов осуществляли Ф.А. Романенко и ведущий инженер лаборатории геоэкологии Севера В.В. Архи-
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория геоэкологии Севера, ст. науч. с.; e-mail: [email protected]
2 Институт географии РАН, отдел гляциологии, вед. науч. с.; e-mail: [email protected]
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория геоэкологии Севера, ст. науч. с.; e-mail: [email protected]
пов). Разрезы на правом притоке Колымы Малом Анюе — Красивое, Станчиковский Яр и Молотков-ский Камень (рис. 1) — опробованы Д.В. Михалевым, Ф.А. Романенко и В.В. Архиповым в ходе сплава на лодке. При описании обнажений использован комплекс структурно-геологических методов, отбор образцов на изотопный анализ осуществляли по стандартной методике в химически чистую посуду.
Изотопные исследования выполнены в Институте географии РАН и в изотопной лаборатории Университета г. Парма (Италия) на измерительном комплексе "Finnigan Delta"; результаты представлены как относительные отклонения (8, %о) содержания тяжелого изотопа (кислорода или водорода) от стандарта V-SMOW (Венская стандартная средняя океаническая вода).
Климатостратиграфия изученных разрезов по изотопным данным. Во время посещения разреза Дуванный Яр в 2004 г. были хорошо обнажены высотные диапазоны 0—10 м (все значения высоты указаны от меженного уреза р. Колыма), где вскрыты сизо-голубоватые алевриты с ледяными жилами, и 16—35 м (бурые алевриты). Выше расположены либо отвесные ледяные стенки с небольшими и труднодоступными грунтовыми "карманами", либо системы заплывших разрушающихся байджерахов. Опробованные обнажения находятся в активно растущих термоцирках с интенсивным разрушением ледяных стен и непрерывным сползанием грунта, а также в выработанных водопадами высотой до 5—6 м эворзионных котлах с вертикальными стенками. Растущие термоцирки разделены заросшими участками, где вытаивание ПЖЛ проте-
кает менее интенсивно и отбор образцов практически исключен.
Анализ содержания изотопов кислорода и дейтерия выявил их существенные вариации (рис. 2, А). Наиболее "теплый" изотопный состав наблюдается на высоте 6—8 м и 51—53 м; наиболее "холодный" — на высоте от 19 до 45 м, видимо, происходило постепенное ухудшение климатических условий (похолодание?) после завершения формирования нижней толщи сизо-голубоватых алевритов. Существенно более тяжелый изотопный состав верхнего покровного горизонта Дуванного Яра подтверждает его периодическое протаивание—промерзание [10].
Для разреза Дуванный Яр к принципиально новым данным относится следующее (рис. 2, А): во-первых, полученные низкие значения 518О = -33,75%о и = -246,8% для образца на высоте 1 м над урезом воды однозначно свидетельствуют о холодных условиях (финальные стадии тазовской эпохи?) в период формирования базальных отложений разреза. Эти данные подтверждают вывод А.А. Архангелова с соавт. [2] о среднеплейстоценовом возрасте этих отложений.
Во-вторых, анализ вариаций ранее полученных значений 518О для текстурообразующих льдов отложений едомной свиты Дуванного Яра свидетельствует о сохранении суровой климатической обстановки в течение всего периода ее формирования. При этом климатические условия не были постоянными, на фоне в целом сурового климата происходило относительное потепление и похолодание — формирование пачки озерных алевритов в основании едомной свиты, которые венчаются торфяниками и соотносятся с мо-
Рис. 1. Местоположение изученных разрезов в долине Нижней Колымы: 1 — Дуванный Яр, 2 — Плахинский Яр, 3 — Зеленый Мыс; в долине р. Малый Анюй: 4 — Станчиковский Яр, 5 — Красивое, 6 — Молотковский Камень
Рис. 2. Результаты изотопных исследований: А — текстурообразующие льды в разрезе Дуванный Яр; Б — ПЖЛ в разрезе Зеленый Мыс;
В — текстурообразующие льды в разрезе Плахинский Яр
лотковским горизонтом ^ш3). Новые данные (значения 518О = -23,5%о и = -175%о сопоставимы с таковыми для современных грунтовых льдов) позволяют говорить не об относительном потеплении, а о теплых межстадиальных условиях в молотковское время. Максимальная стадия потепления отмечена для времени формирования отложений, вскрытых на одной высоте (20—22 м), как в 2004 г., так и в предшествующие годы.
В разрезе Зеленый Мыс темно-бурые неяснослои-стые оскольчатые алевриты и супеси с обильным растительным детритом разбиты системой ледяных жил
шириной до 4 м с вертикальной слоистостью, образованной затеками бурых алевритов шириной 1—2 мм. Здесь сформировалось несколько генераций термо-карстово-термоэрозионных амфитеатров (цирков) глубиной до 30—40 м. Овраг интенсивно врезается, льды тают, сползают блоки дернины шириной до 1 м, часто с живыми лиственницами. Высота вертикальных стенок до 20 м. Возраст толщи по данным радиоуглеродного анализа [8] составляет 28 600—40 000 лет. Изотопный состав верхних частей ПЖЛ, по нашим данным, изменяется незначительно (рис. 2, Б), т.е. они формировались в стабильных условиях.
В разрезе Плахинский Яр толщи льдистых тонкозернистых и пылеватых песков, супесей и бурых опес-чаненных алевритов слагают субгоризонтальную поверхность высотой около 20 м. Время накопления толщи по данным радиоуглеродного датирования [8] составляет 21 600—31 500 лет. Осадки пронизаны мощными (до 3—4 м) ледяными жилами, при протаивании которых сформировалась серия термоцирков диаметром до 100—150 м. Изотопный состав текстурообразу-ющих льдов в этом разрезе изучен впервые (рис. 2, В). В средней части толщи, сложенной пылеватыми песками с линзовидно-сетчатой криогенной текстурой (толщина шлиров до 1 см), изотопный состав заметно легче. Аналогичная закономерность отмечена [8] и по данным изотопно-кислородного анализа ПЖЛ.
В разрезе Станчиковский Яр в едомную толщу вложены аласные отложения. В результате предшествующих исследований сравнительно хорошо разработана стратиграфия разреза, выявлены его позднеплейсто-ценовый возраст и многоярусность ледяных образований различных генераций, выделено, в частности несколько ярусов полигонально-жильных льдов.
Анализ результатов изотопных исследований подземных льдов позволяет констатировать следующее:
1) в основании разреза вскрыта толща льдосодер-жащих отложений, формирование которых происходило в очень холодных климатических условиях Ю2П);
2) горизонт, содержащий линзы и прослои торфа, а также ярус "оплавленных" ледяных жил формировались в относительно теплых условиях (предположительно в межстадиале, возможно, каргинском/мо-лотковском);
3) собственно ледовый комплекс по данным изотопного состава как текстуробразующих льдов, так и ПЖЛ характеризуется крайне суровыми климатическими условиями (04п).
Венчает обнажение покровный слой, который, по-видимому, сформировался в голоцене в результате глубокого сезонного протаивания кровли едомных отложений, что сопровождалось трансформацией изотопного состава текстурообразующих льдов в сторону его утяжеления.
В обнажении Красивое вскрыты отложения двух речных террас и междуречья, сложенного едомными отложениями. Возраст отложений в основании разреза — сартанский [11]. Наряду с полигонально-жильными здесь обнаружены пластовые льды. Обнажение характеризуется весьма сложным мерзлотно-фаци-альным строением.
Разрез Молотковский Камень — высокое (до 40 м) обнажение ледового комплекса с несколькими горизонтами (до 4) озерно-болотных осадков и допоздне-плейстоценовым цоколем. Едомная толща формировалась в суровых климатических условиях с очень низкой зимней температурой, о чем свидетельствует изотопный состав кислорода во всех опробованных
ярусах ледяных жил, а также в текстурообразующих льдах. Период формирования горизонта серовато-сизых алевритов и венчающих его торфяников (молотковский горизонт, "второй" снизу торфяник) в нижней части разреза характеризуется относительно теплым климатом, близким к современному или даже несколько теплее. Вложенные озерно-аласные осадки ("четвертый" торфяник) формировались в период голоце-нового потепления, когда климат в этом регионе был несколько теплее современного.
Обсуждение результатов. Палеотемпературная реконструкция по изотопным данным. В предшествующих работах [8, 20] показана эмпирическая связь изотопного состава кислорода подземных льдов с значениями зимней температуры. Для средней январской температуры воздуха авторами получен градиент 8/T = = 0,6±0,06%о на 1 °С [20]. Региональный коэффициент в Северной Евразии для атмосферных осадков составляет 0,53±0,05% на 1 °С, для речных вод — 0,59±0,03% на 1 °С [6]. Таким образом, использование для расчетов значения 0,6% на 1 °С для средних значений январской температуры обосновано.
Опыт показывает, что рассчитанные для различных регионов уравнения связи изотопного состава кислорода подземных льдов и локальной температуры имели близкие значения 8/T, в то время как свободный член уравнения изменялся значительно. Поэтому, по мнению авторов, целесообразнее, вычислив разницу между значениями 518О льда из разных стратиграфических горизонтов (таблица), выразить ее в °С, используя приведенные выше величины изотопного градиента 8/Т. Другой аргумент в пользу подобной методики расчетов — связь изотопного состава кислорода подземных льдов с литологическим составом и генезисом вмещающих пород [11]. В этом случае расчет "абсолютных" значений палеотемпературы по уравнению связи (в отличие от относительных) дает большой разброс значений для льдов одного и того же возраста в рассматриваемом регионе.
При палеотемпературной интерпретации изотопных данных для подземных льдов также необходимо вводить поправки на изменение условий испарения в ходе климатического цикла оледенение — межледни-ковье, что детально уже описано [12, 20].
С учетом этих поправок амплитуда значений плейстоценовой палеотемпературы, рассчитываемая по градиенту 8/Т, должна быть увеличена на 2,5 °С для январских значений. Поправки могут быть использованы для ряда ледниковых стадий: сартанской (Q4II), зырянской (Q2n) и тазовской (Q^) (морские изотопные стадии MIS 2, MIS 4 и MIS 6). Для голоцена (QIV — MIS 1) и казанцевского межледниковья (QIII — MIS 5) поправки не вводятся, а для каргинского (Q3III) меж-стадиала (MIS 3) авторами приняты промежуточные значения поправок (примерно 1 °С).
Расчеты значений январской температуры по результатам изотопно-кислородных исследований тек-
Результаты климатостратиграфического расчленения многолетнемерзлых пород и палеотемпературные реконструкции по данным изотопно-кислородных исследований ПЖЛ опорных разрезов в низовьях рек Колыма и Малый Анюй
Разрез Станчиковский Яр 69°21'56'К, 161°31' 20' ' Е Красивое 68° 18' 34' ' К, 161°44'09''Е Молотковский Камень 68°14'31'К, 161°53'29''Е Плахинский Яр 68°41'04''К, 160°13'33''Е Зеленый Мыс 68°46'52''К, 161°24'13''Е Дуванный Яр 68°38'25'К, 159°07'Е
Стратиграфический объем Qlv—Q?п Qlv—Q?п Qш Q2ll Qlv—Q4l
Базальный горизонт зырянский каргинский каргинский каргинский зырянский тазовский
5180 (ПЖЛ), % -31.-25 -31.-23 -29.-23,5 -32.-22 -33.-31 -32,5.-22,5
А8180 (ПЖЛ), % (QIV—QII4) 6 8 5,5 10 — 10
А5180 (ПЖЛ), % (относительно голоцена) — 5 4 7,5 — 6,5
АТ, °С Ю^„4) 12—13 14—15 11—12 18—20 — 18—20
АТ, °С (относительно голоцена) — -10.-11 -9.-10 -15 — -13.-14
стурообразующих льдов показывают значительно больший разброс величин по сравнению с расчетами по данным, полученным при изучении ПЖЛ. Амплитуда вариаций значений январской температуры в позднем плейстоцене—голоцене в этом случае превышает 20 °С, что, по мнению авторов, завышено. Авторы предполагают, что в холодные эпохи роль осадков теплого сезона в формировании текстурообразующих льдов существенно уменьшалась, это приводило к дополнительному обогащению легким изотопом и к добавочному фиктивному похолоданию при расчетах по разработанной авторами методике. Кроме того, изотопный состав кислорода текстурообразующих льдов в большей степени — по сравнению с 518О ПЖЛ — зависит от геоморфологического положения разреза и генезиса вмещающих пород [11]. Таким образом, при изменении генезиса пород, вмещающих текстурообразующие льды, увеличивается амплитуда А518О и как следствие значения расчетной температуры. Следовательно, для расчетов палеотемпературы (таблица) целесообразно в первую очередь использовать изотопные данные, полученные для ПЖЛ.
Анализируя результаты изотопных исследований ПЖЛ, можно констатировать, что изученные разрезы разделяются на две группы. Первая (нижнеколымская) характеризуется большей амплитудой изотопных вариаций (А5180 до 10%о) в позднем плейстоцене— голоцене, что подтверждается и более ранними работами [7, 11]. В то же время в долине р. Малый Анюй изменения изотопного состава ПЖЛ находятся в пределах 5,5—8%. Эти изотопные результаты соответствуют вариациям значений январской температуры 18—20 и 12—13 °С соответственно. Учитывая современные значения январской температуры (-33...-35 °С) на ближайших метеостанциях (Островное, Черский и Колымская), можно оценить их январские значения в позднем плейстоцене—голоцене в -30.-48 °С на Нижней Колыме и -32.-45 °С в долине р. Малый
Анюй. При этом экстремальные значения температуры, вероятно, могли опускаться ниже -70 °С.
Идентификация процессов формирования подземных льдов изотопными методами. Совместное изучение изотопного состава кислорода (518О) и водорода (8Б) позволяет получить дополнительную информацию о формировании и эволюции подземных льдов. Для этого, как правило, используются диаграммы 518О—8Б. Отклонение изотопного состава льда от линии локальных метеорных вод при этом интерпретируется в терминах массопереноса в мерзлой толще. Причины использования линии локальных метеорных вод вместо глобальной линии метеорных вод описаны авторами ранее [12, 14]. Для расчета региональной линии метеорных вод на "сезонной" основе авторы использовали средневзвешенные изотопные данные о среднелетних и среднезимних осадках с метеостанций Якутск, Айон и Оленек [18]:
5Б = 7,845180 - 4,60. (1)
Параметры уравнений связи 8Б—5180 для грунтовых льдов изученных разрезов рассчитаны по рекомендациям МАГАТЭ [21] методом ортогональной регрессии.
Результаты изотопных исследований ПЖЛ (п = 39) из анюйских разрезов описываются уравнением
5Б = (7,93±0,27)5180 - (4,78±0,57); г2 = 0,956. (2)
В пределах точности расчетов полученное уравнение совпадает с уравнением (1), что свидетельствует о формировании ПЖЛ из изотопно не измененных атмосферных (видимо, зимних) осадков. Изотопные данные для ПЖЛ разреза Дуванный Яр также описываются уравнением, близким к (1) и (2).
Аналогичный вывод об атмосферном происхождении воды, питавшей полигонально-жильные льды в районе Дуванного Яра, сделан Ю.К. Васильчуком с коллегами [9]. Таким образом, можно констатировать, что все изученные ПЖЛ в восточной части Колым-
Рис. 3. Изотопный состав кислорода (518О) и водорода (8В) текстурообразующих льдов на севере Колымской низменности: А — льды со шлировой криотекстурой из разрезов Молотковский Камень и Станчиковский Яр (треугольники, уравнение (3)) и льды с массивной криотекстурой (ромбики, уравнение (4)) из разреза Дуванный Яр; Б — льды со шлировой криотекстурой из разреза Красивое (уравнение (5)); линия на рисунке — линия локальных метеорных вод (уравнение (1)); В — льды из торфа и обогащенных растительным детритом отложений разреза Дуванный Яр (ромбики, сплошная линия, уравнение (7)) и разреза Красивое (треугольники); штриховая линия — линия
локальных метеорных вод (уравнение (1))
ской низменности сформировались из изотопно не измененных атмосферных (видимо, зимних) осадков.
Более сложная ситуация с текстурообразующими льдами. На рис. 3, А приведены изотопные данные для текстурообразующих льдов со шлировой текстурой (п = 16) из верхнеплейстоценовых отложений разрезов Молотковский Камень и Станчиковский Яр (белые треугольники) и для грунтовымх льдов с массивной текстурой (п = 18) из разреза Дуванный Яр на Колыме (черные ромбики). Их угловые коэффициенты заметно отличаются от 8:
5Б = (6,33±0,21) 5180 - (37,1±6,3), г2 = 0,982 ; (3) 5Б = (6,11±0,85) 5180 - (34,4±2,1), г2 = 0,76. (4)
Значение г ~6 типично для процессов фракционирования в условиях закрытой системы [20].
Очевидно, что уравнения (3) и (4) в пределах точности расчетов идентичны. По мнению авторов, в закрытой системе процесс (один из процессов), который уменьшает содержание влаги в деятельном слое, т.е. создает поток влаги в атмосферу (в покрывающую грунт снежную толщу), — морозное иссушение грунта. Сублимация текстурообразующего льда происходит без изотопного фракционирования из-за малой скорости диффузии, поэтому эффект фракционирования достигается многократностью сублимации и конденсации ледяных кристаллов. О геохимической значимости этого процесса свидетельствует то, что в течение зимы значения 518О текстурообразующих льдов активного слоя изменяются (значения Л518О увеличиваются с 2—3 до 5—6%) [20]. При этом грунты с массивными криотекстурами служат источником для внутригрунтового переноса влаги, а шлиры льда — барьером на его пути.
Изотопный состав текстурообразующих льдов со шлировой криотекстурой (п = 9) из позднеплейстоце-новых отложений разреза Красивое описывается уравнением линейной регрессии
5Б = (9,29±0,96) 5180 - (14,4±19,8), г2 = 0,904. (5)
Заметим, что аналогичная закономерность отмечена для атмосферных осадков в р-не Ташкента [21]. Это, вероятно, указывает на то, что метеорные воды, из которых формировались изученные льды, подвергались интенсивному испарению. Например, это могли быть воды из мелких сезонных водоемов, питавших грунтовые воды и участвующих в формировании грунтовых льдов. Действительно, на севере Якутии такие водоемы глубиной менее 1 м, имеющие остаточно-тер-мокарстовое происхождение (челбаки), распространены очень широко. Угловой коэффициент уравнения (9,29) в пределах методических погрешностей совпадает с полученным для текстурообразующих льдов в районе оз. Лабаз на Таймыре [5]. Там же отмечаются высокие значения константы в аналогичных уравнениях для подземных льдов в озерных отложениях Таймыра (+30 ... +37).
На рис. 3, В приведены изотопные данные о текстурообразующих льдах из торфа и отложений, обогащенных растительным детритом, из опорных разрезов в нижнем течении р. Малый Анюй (n = 6, треугольники) и разреза Дуванный Яр (ромбики, n = 14):
SD = (7,17±0,57) S18O - (21,3±12,9), r2 = 0,962; (6) SD = (9,46±0,62) S18O - (56,0±2,1), r2 = 0,965. (7)
Авторами показано [13], что изотопный обмен грунтовых вод (исходных для формирования льдов) как с клеточной водой, так и с продуктами распада целлюлозы приводит к утяжелению этих вод; кроме того, изотопный обмен усиливается в более теплых климатических условиях. Новые изотопные данные для льдов из анюйских разрезов показали иную зависимость: на диаграмме SD—518О они тяготеют к региональной линии метеорных вод (уравнение 2), а не к линии, полученной для аналогичных льдов из разреза Дуванный Яр (уравнение 7). Это противоречие можно объяснить следующим образом.
Величина отклонения изотопных данных от региональной линии метеорных вод зависит от длительности контакта жидкой воды с вмещающими, богатыми органикой отложениями (период изотопного обмена). Изотопной диффузией в промерзших осадках, видимо, можно пренебречь. Несмотря на то что формирование торфяников in situ, очевидно, происходило во всех изученных разрезах в относительно небольшом регионе и в одном геологическом масштабе времени, в зависимости от геоморфологических (склон, депрессия и т.п.) и литологических (наличие и положение в разрезе водоупорных горизонтов) особенностей, скорости перемещения торфа по склону и т.п. контакт исходных для формирования текстуро-образующих льдов грунтовых вод с органикой имел разную продолжительность. На основе этого можно сделать вывод о том, что скорость промерзания органогенных отложений в нижнем течении р. Малый Анюй была существенно выше, чем в районе разреза Дуван-ный Яр. Это может быть связано и с разной скоростью осадконакопления.
Заключение. Совместное использование изотопных методов (518О и SD) показало, что изученные ПЖЛ сформировались из воды атмосферного генезиса. Тек-стурообразующие льды с массивной криотекстурой, видимо, представляют собой продукт морозного иссушения грунта (изотопное фракционирование в "закрытой системе"). При формировании текстурооб-разующих льдов всех типов в холодные эпохи роль процессов массопереноса (вымораживания?) резко возрастала по сравнению с таковыми в теплые периоды плейстоцена. Изотопные данные позволили оценить диапазон вариации средних значений январской температуры в позднем плейстоцене—голоцене от -30...-48 °С на Нижней Колыме и до -32...-45 °С в долине р. Малый Анюй.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Архангелов А.А., Вайкмяэ Р.А., Михалев Д.В. и др. Стратиграфия разрезов многолетнемерзлых пород Колымской низменности изотопно-кислородным методом // Новые данные по геохронологии четвертичного периода. М., 1987. С. 144—149.
2. Архангелов А.А., Рогов В.В., Льянос-Мас А.В. О мерз-лотно-фациальном строении едомной толщи Дуванного Яра Колымской низменности // Проблемы криолитологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. Вып. 8. С. 145—156.
3. Бискэ С.Ф. Четвертичные отложения Колымской низменности // Мат-лы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока СССР. Вып. 11. Магадан: Магадан. книжн. изд-во, 1957. С. 61—81.
4. Болиховская Н.С., Болиховский В.Ф., Втюрин Б.И. и др. Едомные отложения Воронцовского Яра в низовьях р. Индигирки // Палеогеография плейстоцена Дальнего Востока и его морей. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1978. С. 42—47.
5. Брезгунов В.С., Деревягин АЮ, Чижов А.Б. Использование природных стабильных изотопов водорода и кислорода для изучения условий формирования подземных льдов // Вод. ресурсы. 2001. Т. 28, № 6. С. 663—667.
6. Брезгунов В.С., Есиков А.Д., Ферронский В.И., Сально-ва Л.В. Пространственно-временные вариации изотопного состава кислорода атмосферных осадков и речных вод на территории северной части Евразии и их связь с изменением температуры // Вод. ресурсы. 1998. Т. 25, № 1. С. 99—104.
7. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеографических реконструкций). Т. 1. М.: ОТП РАН-МГУ, 1992. 420 с.
8. Васильчук Ю.К. Повторно-жильные льды: гетероцик-личность, гетерохронность, гетерогенность. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. 404 с.
9. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Сулержицкий Л.Д. и др. Возраст, изотопный состав и особенности формирования позднеплейстоценовых синкриогенных повторно-жильных льдов Дуванного Яра // Криосфера Земли. 2001. Т. 5, № 1. С. 24—36.
10. Каплина Т.Н., Гитерман Р.Е., Лахтина О.В. и др. Дуванный Яр — опорный разрез верхнеплейстоценовых отложений Колымской низменности // Бюл. Комиссии по изучению четвертичного периода. 1978. № 48. С. 49—65.
11. Коняхин М.А., Михалев Д.В., Соломатин В.И. Изотопно-кислородный состав подземных льдов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1996. 156 с.
12. Михалев Д.В., Николаев В.И., Романенко Ф.А. и др. Предварительные результаты изучения опорных разрезов многолетнемерзлых пород в нижнем течении р. Малый Анюй // Стабильные изотопы в палеоэкологических исследованиях. М.: ИГ РАН, 2006а. С. 100—124.
13. Михалев Д.В., Николаев В.И., Романенко Ф.А. и др. Эволюция подземного оледенения севера Колымской низменности в плейстоцене и голоцене (на примере разреза Дуванный Яр) // Стабильные изотопы в палеоэкологических исследованиях. М.: ИГ РАН, 20066. С. 125—157.
14. Николаев В.И., Михалев Д.В., Романенко ФА, Брилли М. Реконструкция условий формирования многолетнемерз-лых пород Северо-Востока России по результатам изотопных исследований (на примере опорных разрезов Колымской низменности) // Лед и снег 2010. № 4. С. 79—90.
15. Объяснительная записка к унифицированной региональной стратиграфической схеме четвертичных отложений Яно-Колымской низменности и ее горного обрамления // Решения Межведомственного регионального стратиграфического совещания по четвертичным отложениям Востока СССР (Магадан, 1982). Магадан: СВКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1987. С. 29—69.
16. Шер А.В. Млекопитающие и стратиграфия плейстоцена крайнего Северо-Востока и Северной Америки. М.: Наука, 1971. 312 с.
17. Krouse H.R., Mackay J.R. Application of H18O/H16O abundances to the problem of the lateral mixing in the Liard-Mackenzie River system // Canad. J. of Earth Sci. 1971. Vol. 8. P. 1550—1561.
18. Kurita N., Yoshida N., Inoue G., Chayanova E.A. Modern isotope climatology of Russia: A first assessment // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. P. 1—15. D03102.
19. Mackay J.R. Problems in the origin of massive ice beds, Western Arctic, Canada // Permafrost. The North American Contributions to the Second International Conference. Washington (DC): National Academy of Sciences, 1973. P. 222—228.
20. Nikolaev V.I., Mikhalev D. V. An Oxygen — Isotope Pa-leothermometer from Ice in Siberian Permafrost // Quaternary Res. 1995. Vol. 43, N 1. P. 14—21.
21. Statistical treatment of data on environmental isotopes in precipitation // IAEA Technical Reports Ser. N 331. Vienna: IAEA, 1992. 781 p.
Поступила в редакцию 16.06.2011
D.V. Mikhalev, V.I. Nikolayev, F.A. Romanenko
RECONSTRUCTION OF THE CONDITIONS OF UNDERGROUND ICE FORMATION WITHIN THE KOLYMA LOWLAND DURING THE LATE PLEISOCENE-HOLOCENE USING THE RESULTS OF ISOTOPE INVESTIGATIONS
Complex analysis of oxygen and hydrogen isotopes (SD and 818O) provided evidence that the ice wedges were formed of atmospheric water. The structure-forming ice showing massive cryostructure seems to be a product of the frost desiccation of soil during winter period. The same processes of water mass transfer were of particular importance for the formation of all types of structure-forming ice (with reticulate, schlieren and other cryostructures), mainly during the cold epochs of the Pleistocene. There was an isotope exchange between the ice enclosed in organic matter-rich sediments and the products of organic matter destruction. The exchange gained in intensity during warm epochs.
Key words: permafrost, stable isotope studies, reconstructions, palaeotemperatures, Late Pleistocene, Kolyma Lowland.
