Криолитозона арктического шельфа Восточной Сибири

2. Разработаны представления о геокриологической цикличности на шельфе Восточной Сибири в среднем плейстоцене - голоцене. Геокриологическая цикличность обусловливалась 100-тысячелетними циклами колебаний климата и уровня моря, отражающими циклы эксцентриситета орбиты Земли. Холодный период циклов (при отрицательном знаке температурного тренда) характеризовался аградацией ММП и накоплением ЛК на осушавшемся шельфе. Смена знака температурного тренда вызывала смену аградационной направленности в развитии ММП деградационной, сменой накопления ЛК его денудацией. Автором с коллегами установлено, что тип и время проявления денудационных процессов по ЛК контролировались морфо- и неотектоническими структурами. В морфоструктурах грабенов смена знака температурного тренда приводила к развитию озерного термокарста по ЛК в заключительную фазу осушения шельфа, определявшего первоочередность затопления грабенов по сравнению с горстами. В морфоструктурах горстов ЛК разрушался преимущественно в заключительную фазу трансгрессии моря, т.е. спустя многие тысячи лет после начала термокарста. Верхние горизонты ЛК горстов разрушались под воздействием термоабразии берегов, а нижние после погружения останцов ЛК под уровень моря - донной термоабразией.

Показано, что морфо- и геоструктурный контроль развития термокарста и термоабразии по ЛК определил современное распределение суши и моря. В современном рельефе грабенам отвечают губы, заливы, проливы; горстам - острова, полуострова, мысы. Геоструктурные различия в очередности затопления и плотности геотермического потока обусловили основные закономерности современного распространения и мощности яруса ММП и шельфовой криолитозоны в целом.

Представления о цикличности криогенного морфолитогенеза и связи ее с морфо- и геоструктурами, позволили автору реконструировать ход позднеплейстоцен - голоценовой трансгрессии моря с учетом тектонического строения и изменений рельефа шельфа. Неотектоника слабо выражена в современном рельефе шельфа. Поэтому реконструкция с учетом палеорельефа дает более реалистичную картину хода трансгрессии и изменений температуры пород, чем сделанные ранее реконструкции, в которых современный рельеф принимается как существовавший в прошлом.

3. В работе получили развитие представления о существовании в регионе локальных холодных, преимущественно пассивных ледников. На островах Нов. Сибирь, Фаддеевский, Земля Бунге, Ляховские ледники имели распространение в плювиальные фазы криохронов (МИС-6, МИС-4), а преимущественно пассивные локальные ледники - в МИС-2 и похолодания голоцена. В Лено-Анабарском секторе мощная толща пресноводных песков к северу от кряжей Прончищева и Чекановского, а также многочисленные зандры на низменностях интерпретируются как показатели оледенения в МИС-4 не только горного обрамления, но и указанных кряжей. В МИС-2 на кряжах Чекановского, Прончищева и их подножьях формировались локальные пассивные ледники. В обрамлении ледников образовывались полигональные системы песчаных и песчано-ледяных жил.

Эти выводы сделаны на основании выделенного автором комплекса явлений (геотермических, геокриологических, геоморфологических, геодинамических, гидрогеохимических). Они территориально связаны с районами оледенений. Один из этих районов установлен (северо-восток Новосибирского архипелага), другой - дискутируется (Лено-Анабарский сектор приморских низменностей). Территориальная связь указанных явлений с районами оледенений позволяет толковать ее как генетическую и рассматривать эти явления в качестве признаков существования ледников.

4. Автором в сотрудничестве с коллегами разработаны и сформулированы принципиально новые представления о криолитозоне шельфа Восточной Сибири. Это - криолитозона со сплошным распространением яруса ММП до современных глубин моря 50-60 м, прерывистым и островным - от глубин 50-60 м до бровки шельфа (80-100 м). Выше и ниже яруса ММП существуют ярусы охлажденных пород мощностью соответственно 5-80, 50-100 м и более. Наибольшая мощность КЛЗ и яруса ММП по данным моделирования свойственна структурам горстов. Здесь на мелководьях высоких широт и на месте исчезнувших островов, слагавшихся ЛК, мощность КЛЗ может достигать 800-900, а мощность яруса ММП - 700 м. Грабенам свойственны меньшая мощность яруса ММП (300-100 м) и наличие надмерзлотных субмаринных таликов. Последние возникли в результате озерного термокарста по ЛК на этапе осушения шельфа и трансформировались в субмаринные после его затопления. В зоне сплошного распространения яруса ММП в сейсмоактивных разломных зонах проливов Санникова и Дм. Лаптева развиты талики, насыщенные как водами морского состава, так и почти пресными водами. Прогнозируется, что талики в разломах рифтовой системы моря Лаптевых являются сквозными, а насыщенные опресненными водами - связанными с разгрузкой артезианских подземных вод, питающихся в горном обрамлении низменностей.

5. Произведено районирование арктических шельфов по их географическому положению. Показано, что географическое положение является руководящим фактором в формировании шельфовой КЛЗ. Им обусловливались секториальные различия тепло- и влагообмена в плейстоцене - голоцене и в конечном итоге - различия в истории развития шельфов. Выделены следующие сектора: Приатлантический (Баренцевоморский шельф), Западно-Сибирский (Карский шельф), Восточно-Сибирский (шельф морей Лаптевых и Восточно-Сибирского), Притихоокеанский (Чукотский шельф), Северо-Американский (шельф моря Бофорта). Показано, что современное состояние криолитозоны Восточно-Сибирского сектора предопределялось последствиями господства в плейстоцене - голоцене Сибирского антициклона. Это - суровость перигляциальной обстановки в криохроны и отрицательная температура морской воды в течение всего трансгрессивного этапа, определявшая протаивание ММП только снизу. В других евразийских секторах формирование более мягких, чем на Восточно-Сибирском шельфе, геокриологических условий определялось комплексом факторов. Одни из них обеспечивали меньшую суровость условий промерзания в криохроны, другие - высокий темп деградации яруса ММП, осуществлявшейся не только снизу, но и сверху.

Весьма своеобразным, в корне отличным от Восточно-Сибирского и в целом от евразийских шельфов, явилось формирование КЛЗ шельфа моря Бофорта. Автором выдвинуты и обосновываются представления о руководящей роли в этом процессе компенсационных знакопеременных гляциоизостатических движений. Они обусловливались погружением ложа Лаврентийского ледникового щита в процессе его нарастания, поднятием ложа в процессе и после его таяния. Особенности формирования КЛЗ определили специфику ее современного состояния. Это - двухслойное строение яруса ММП, глубокое залегание подошвы нижнего слоя (600-780 м от дна моря) и независимость мощности мерзлой толщи от современных глубин моря.

Задачи дальнейших исследований. Выполненное исследование является первым опытом изучения КЛЗ на новом информационном и методическом уровне. В связи с крайне слабой изученностью шельфа Восточной Сибири (геологической, палеогеографической, геокриологической) и обусловленностью современного состояния шельфовой КЛЗ историей развития, первоочередными являются две задачи:

- получение опорного материала о геологическом строении, строении КЛЗ и мощности яруса ММП; проверка выдвинутых представлений;

- детализация представлений о динамике природной среды, особенно в последний климатический и гляциоэвстатический цикл (динамики уровня моря, осадконакопления, ландшафтов, криосферных процессов, температуры воздуха и пород).

Первоочередное значение, в связи с вовлечением Баренцевоморского и Карского шельфов в сферу хозяйственного использования, приобретает разработка вопросов методики геокриологических исследований и картирования шельфовой КЛЗ, в том числе - ретроспективного подхода к исследованиям.

Работы по теме диссертации, опубликованные в периодических изданиях, рекомендованных ВАК

1. Романовский Н.Н., Гаврилов А.В., Холодов А.Л. и др. Реконструкция палеогеографических условий шельфа моря Лаптевых для позднеплейстоцен-голоценового гляциоэвстатического цикла // Криосфера Земли, 1997, т.1, № 2, с. 42-49.

2. Романовский Н.Н., Гаврилов А.В., Пустовойт Г.В., Холодов А.Л. и др. Распространение субмариной мерзлоты на шельфе моря Лаптевых // Криосфера Земли, т. 1, № 3, 1997, с. 9-18.

3. Романовский Н.Н., Холодов А.Л., Гаврилов А.В., Тумской В.Е., Хуббертен Х.В., Кассенс Х. Мощность мерзлых толщ восточной части шельфа моря Лаптевых (результаты моделирования) // Криосфера Земли, 1999, т. III, № 2, с. 22-32.

4. Романовский Н.Н., Гаврилов А.В., Тумской В.Е., Григорьев М.Н., Хуббертен Х.В., Зигерт К. Термокарст и его роль в формировании прибрежной зоны шельфа моря Лаптевых // Криосфера Земли, 1999, т. III, № 3, с. 79 - 91.

5. Гаврилов А.В., Тумской В.Е., Романовский Н.Н. Реконструкция динамики среднегодовых температур пород на приморских низменностях Якутии и арктическом шельфе за последние 420 тыс. лет // Криосфера Земли, 2000, т. IV, №4, с. 3-14.

6. Холодов А.Л., Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Результаты моделирования динамики мерзлоты на приморских низменностях и на арктическом шельфе региона моря Лаптевых за последние 400 тыс. лет // Криосфера Земли, 2000, т. IV, №4, с.32-40.

7. Гаврилов А.В., Тумской В.Е. Современные процессы криолитогенеза восточного побережья моря Лаптевых // Криосфера Земли, 2002, т. VI, №1, с. 35-48.

8. Романовский Н.Н., Гаврилов А.В., Тумской В.Е., Холодов А.Л. Криолитозона Восточно-Сибирского арктического шельфа // Вестник МГУ, сер. геология, 2003, № 4. с. 51-56.

9. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.В., Романовский В.Е. Распространение островов - реликтов ледового комплекса - на Восточно-Сибирском арктическом шельфе // Криосфера Земли, 2003, т.VII, №1, с. 18-32.

10. Романовский Н.Н., Хуббертен Х.В., Гаврилов А.В. и др. Эволюция мерзлых толщ и зоны стабильности гидратов газов в среднем плейстоцене-голоцене на шельфе восточной части евразийской Арктики // Криосфера Земли, 2003, т. VII, № 4, с. 51-64.

11. Романовский Н.Н., Елисеева А.А., Гаврилов А.В. и др. Многолетняя динамика толщ мерзлых пород и зоны стабильности газовых гидратов в рифтовых структурах Арктического шельфа Восточной Сибири (Сообщение 1). Геолого-тектоническая модель и палеогеографический сценарий // Криосфера Земли, 2005, т. IХ, № 4 , с. 42-53.

12. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.В. Палеогеографический сценарий послеледниковой трансгрессии на шельфе моря Лаптевых // Криосфера Земли, 2006, т. Х, №1, с. 39-50.

13. Романовский Н.Н., Елисеева А.А., Гаврилов А.В., Типенко Г.С., Хуббертен Х.В. Многолетняя динамика толщ мерзлых пород и зоны стабильности газовых гидратов в рифтовых структурах Арктического шельфа Восточной Сибири (Сообщение 2). Результаты численного моделирования // Криосфера Земли, 2006, т. Х, № 1, с. 29-38.

14. Гаврилов А.В. Типизация арктических шельфов по условиям формирования мерзлых толщ // Криосфера Земли, 2008, т. ХII, №3, с. 69-79.

Работы по теме диссертации, опубликованные в монографиях.

15. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М., Недра, 1989: Гаврилов А.В., Замолотчикова С.А. Климат, с. 31-47. Гаврилов А.В. Геокриологическое районирование территории, с. 165-175. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Факторы, определяющие мощность криолитозоны, с. 113-125. Гаврилов А.В. Типы вертикального строения криолитозоны и закономерности их распространения, с. 126-132.

16. Геокриологическая карта СССР масштаба 1:2 500 000 (ред. Ершов Э.Д., Кондратьева К.А.), МГУ, Геологический факультет - Винница, 1996: Гаврилов А.В. Лист карты на территорию Восточной Якутии. Гаврилов А.В., Гарагуля Л.С., Ершов Э.Д., Кондратьева К.А. Карта районирования территории России и сопредельных государств по условиям существования мерзлых и талых пород.

17. Основы геокриологии, ч. 3. Региональная и историческая геокриология Мира. М., Изд-во МГУ, 1998: Гаврилов А.В. Планетарные, континентальные и региональные факторы и условия формирования криолитозоны Земли, с. 140-149. Гаврилов А.В. Районирование Земли по условиям существования многолетнемерзлых пород, с. 149-161.

18. Космические методы геоэкологии (атлас). Географический факультете МГУ, 1998: Гаврилов А.В., Кравцова В.И., Пижанкова Е.И. Антропогенное воздействие в тундровой и лесотундровой зоне. Проблема активизации неблагоприятных криогенных процессов (Восточная и Западная Сибирь)

Работы по теме диссертации, опубликованные в других изданиях.

19. Гаврилов А.В. К вопросу анализа температурного режима воздуха континентальных областей для целей составления мелкомасштабных мерзлотных карт (на примере Яно-Индигирского междуречья) // Мерзлотные исследования, 1972, вып. 12, с. 118-129.

20. Кондратьева К.А., Кудрявцев В.А., Хруцкий С.Ф., Гаврилов А.В. О зональности среднегодовых температур многолетнемерзлых пород Яно-Индигирского междуречья // Мерзлотные исследования, 1972, вып. 12, с. 68-84.

21. Гаврилов А.В., Тумской В.Е., Романовский Н.Н. Метод реконструкции температур пород по изотопным палеотемпературным данным // Материалы Второй конференции геокриологов России, т.3. М., Изд-во МГУ, 2001, с.46-52.

22. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Развитие представлений о распространении и мощности мерзлых толщ на шельфах морей восточного сектора Российской Арктики // Материалы Второй конференции геокриологов России, т.3. М., Изд-во МГУ, 2001, с.35-45.

23. Холодов А.Л., Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Распространение, мощность и состояние криолитозоны шельфа моря Лаптевых // Материалы Второй конференции геокриологов России, т.3. М., Изд-во МГУ, 2001, с. 236-242

24. Гаврилов А.В. Модель динамики температуры пород Восточно-Сибирской Арктики в плейстоцене // Мат-лы междунар. конф. «Криосфера нефтегазоносных провинций». Тюмень, 2004, с. 84-85.

25. Гаврилов А.В. Методика составления региональных моделей динамики температуры воздуха и пород // Материалы Третьей конференции геокриологов России, т.3. М., Изд-во МГУ, 2005, с. 57-65.

26. Гаврилов А.В. Роль термокарста в послеледниковой трансгрессии на шельфе моря Лаптевых // Материалы Третьей конференции геокриологов России, т.3. М., Изд-во МГУ, 2005, с. 50-57.

27. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н., Хуббертен Х.В. Модель позднеплейстоцен-голоценовой трансгрессии моря Лаптевых // Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений, т. 2. Тюмень, 2005, с. 23-26.

28. Елисеева А.А., Романовский Н.Н., Гаврилов А.В. и др. Эволюция и современное состояние мерзлоты и зоны стабильности газовых гидратов в рифтовых структурах арктического шельфа Восточной Сибири // Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений, т.1. Тюмень, 2005, с. 93-96.

29. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Геокриологические особенности и типы арктических шельфов // Криогенные ресурсы полярных регионов. Мат-лы междунар. конф. по геокриологии, т.1, Салехард, 2007, с. 52-58.

30. Гаврилов А.В., Пижанкова Е.И., Добрынин Д.В. и др. Роль термоабразии в послеледниковой трансгрессии моря Лаптевых // Проблемы управления и устойчивого развития прибрежной зоны моря. Материалы 22-ой междунар. береговой конф., Геленджик, 2007, с. 325-327.

31. Пижанкова Е.И., Гаврилов А.В., Добрынин Д.В. и др. Термоабразия на Новосибирских островах // 8-ая Междунар. конф. «Новые идеи в науках о Земле». Доклады, т.1, S-1, М., 2007, c. 258-261.

32. Гаврилов А.В., Романовский Н.Н. Признаки локальных ледников в Восточно-Сибирской Арктике // Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения. Тюмень, 2008, с. 288-290.

33. Romanovskii N.N., Gavrilov A.V., Kholodov A.L. et al. The Foresasting Map of Laptev Sea Shelf Off-shore Permafrost // Seventh International Conference on Permafrost, June 23-27, 1998, Yellowknife, Canada, Nordicana 57, University Laval, p. 967-972.

34. Romanovskii N.N., Gavrilov A.V., Tumskoy V.E. et al. Enviromental evolution in the Laptev Sea region during the Last Pleistocene-Holocene glacial-eustatic cycle // Polarforschung 68, 1998, (erschiehen 2000), p. 237-246.

35. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W., Gavrilov A.V. et al. Thermokarst and Land-Ocean Interactions, Laptev Sea region, Russia // Permafrost and Periglacial Processes, 2000, 11, p. 137-152.

36. Kholodov A.L., Romanovskii N.N., Gavrilov A.V. et al. Modelling of the offshore permafrost thicknеss on the Laptev Sea shelf // Polarforschung, 69, 1999 (erschiehen 2001), p. 221-228.

37. Gavrilov A.V. Geocryological mapping of Arctic shelfes // Permafrost Response on Economic Development, environmental Security and Natural Recources, 2001 Kluver Academic Publisters. Printed in the Nitherlands, p. 69-86.

38. Gavrilov A.V., Romanovskii N.N., Romanovsky V.E. and Hubberten H.-W. Offshore Permafrost Distribution and Thickness in the Eastern Region of Russian Arctic // Changes in the Atmosphere-Land-Sea System in the American Arctic. Proceedings of the Arctic Regional Centre. Volume 3. Edited by Igor P. Semiletov. Dalnauka, Vladivostok, 2001, p. 209-218.

39. Romanovskii N.N, Kholodov A.L., Gavrilov A.V. et al. Thickness of ice-bonded permafrost in the eastern part of the Laptev Sea shelf // Earth's sryosphere, special issue, 2003, p. 65-75.

40. Gavrilov A.V., Romanovskii N.N., Romanovsky V.E. et al. Reconstruction of Ice Complex Remnants on the Eastern Siberian Arctic Shelf // Permafrost and Periglacial Processes, 2003, 14, p. 187-198.

41. Gavrilov A.V., Tumskoy V.E. Model of mean annual temperature history for the Yakutian coastal lowlands and arctic shelf the last 400 thousand years. Volume 1 // Permafrost, Phillips, Springman & Arenson (eds), Swets & Zeitlinger, Lisse, 2003, p. 287-290.

42. Romanovskii N.N., Hubberten G.-W., Gavrilov A.V. et al. Permafrost of the east Siberian shelf and coastal lowlands // Quaternary Science Reviews, 2004, vol. 23, N 11-13, р. 1359-1369.

43. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W., Gavrilov A.V. et al. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas // Geo-Marine Letters, 2005, v. 25, N 2-3, р. 167-182.

Размещено на Allbest.ru