Криосфера Земли. Том VII, №1 (январь-март, 2003).

Содержание

УДК 511. 311. 21. (234. 9)

ГЛЯЦИАЛЬНАЯ КАТАСТРОФА 2002 ГОДА В СЕВЕРНОЙ ОСЕТИИ

В.В. Поповнин¹, Д.А. Петраков^1,2, О.В. Тутубалина^1,2, С.С. Черноморец²

Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы125252, Москва, ул. Куусинена, д. 25

Проведен анализ гляциальной катастрофы, происшедшей 20 сентября 2002 г. в долине р. Геналдон в Северной Осетии и повлекшей жертвы и разрушения. По результатам полевых исследований 2001 и 2002 гг. с применением аэро- и космических снимков, выделены 4 основных этапа катастрофы: ледовый обвал со склонов г.Джимарай-хох и удар в тыловую часть ледника Колка, начальное движение части ледника вниз по долине, ледово-водно-каменный поток и грязекаменный сель. Составлена карта зоны Геналдонской катастрофы. Выявлены морфометрические характеристики изменений ледников и рельефа на пути движения. Рассчитан объем аккумуляции льда, составивший около 115 млн. м³. Измерены площади и оценена динамика 13 временных озер, образовавшихся после катастрофы. Составлена карта изменений наиболее крупного подпрудного озера, затопившего с. Горная Саниба, в течение первого месяца после его образования. Рассмотрены сейсмическая, вулканическая и метеорологическая гипотезы причин катастрофы. Проинтерпретированы данные о механизмах и скоростях движения. Приведены аргументы, что события 2002 г. не следует считать пульсацией ледника. Оценены возможные темпы деградации ледового тела и динамики озер в ближайшем будущем.

This study analyses the 20 September 2002 glacial catastrophe in the Genaldon River Valley, North Ossetia, which led to human casualties and destruction of settlements. Four main stages of the catastrophe have been identified on the basis of field observations in 2001 and 2002, aerial and satellite imagery: collapse of glaciers from the slope of the Dzhimarai-Khokh Mt. onto the rear part of Kolka Glacier; initial movement of Kolka Glacier parts down the valley; ice-water-rock flow; mud and debris flow. A map of the Genaldon catastrophe has been compiled. We have characterised the morphology of the changed glaciers and terrain on the way of the catastrophic movement and calculated the volume of ice, accumulated down the valley, which amounts to ca. 115,000,000 m³. We have also measured areas and characterised the dynamics of 13 temporary lakes, formed after the catastrophe, and compiled a map of changes for the largest dammed lake, which flooded the Gornaya Saniba settlement. The map covers a period of one month after the catastrophe. We then consider the three main hypotheses of what caused the event, namely the seismic, volcanic and meteorological factors, interpret the data about mechanisms and velocities of the catastrophic movement, and argue that the 2002 events should not be classified as a glacier surge. In conclusion, we estimate the likely speeds of the ice melt for the accummulated ice body in the Genaldon River valley and possible trends for the development of temporary lakes.

УДК 551.89

На основании анализа исторических, мерзлотно-геологических  палеогеграфических данных реконструируется местоположение островов на шельфе морей Лаптевых и Восточно-Сибирского (западная часть), исчезнувших предположительно в последнее тысячелетие. Острова являлись останцами позднеплейстоценового ледового комплекса и были разрушены береговой термоабразией. На месте размытых островов образовались песчаные банки и мели, подверженные донной термоабразии. Сделан приближенный расчет скорости донной термоабразии и дана ориентировочная оценка времени разрушения указанных островов. Приводятся схематические карты их распространения в прошлом.

Based on analysis of seafloor topography and on historical, geological and paleo-geographical data, both published and archived, authors reconstructed position of former ice complex (IC) islands. Most of these islands were destroyed by the shore thermal erosion (abrasion) on the western part of the East Siberian and Laptev Sea shelves during the last thousand years or so. IC islands were the remnants of the ice-rich syncryogenic freshwater terrestrial deposits, which covered coastal plains and emerged arctic shelf during the Late Pleistocene. At present time, the sandbanks exist at the places of former IC islands. These sandbanks are subjected to seafloor thermal abrasion. The approximate rates of seafloor thermal abrasion and the timing of complete destruction of IC islands during the last thousand years were calculated. Schematic maps of the former IC islands were also created.

 УДК 551.311.33:551.311.234.5:551.345.3:551.8

*Институт истории, археологии и этнографии Таджикской АН, Душанбе 734025, ул.Рудаки, 33, Республика Таджикистан

**Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень 625000, а/я 1230, Россия

В ходе изучения верхней части разреза лессово-почвенной формации Хонако-3, расположенного на абсолютных отметках около 2000 м, в традиционно “неслоистых” лессах был обнаружен участок лессов с видимой слоистостью. Слоистость деформирована. Деформации интерпретируются как посткриогенные текстуры. Обсуждается возможность развития многолетней мерзлоты и формирования криогенных структур на высотах около 2000 м в Южном Таджикистане. Исследованная авторами часть разреза изучена палеомагнитными методами, сделано радиотермолюминесцентное датирование. Результаты имеют хорошую сходимость и показывают, что криогенные текстуры в лессах разреза Хонако-3 были образованы в позднем плейстоцене.

Parcel with visible stratification has been discovered in traditional “massive” loess during studying of the upper part of section of the loess-soil formation Khonako-3, situated on absolute height near 2000 m. This stratification was deformed. The deformations are interpreted as palaeocryogenesis textures. The possibility of permafrost development and cryogenic textures forming on heights about 2000 m in Southern Tafjikistan is discussed. Discussing part of section has been investigated by paleomagnetic methods and the radiothremoluminescentic dating has been made. Results have good precision and show that cryogenic textures in loess of Khonako-3 section has been formed in Late Pleistocene.

УДК 631.436/551.34

Т. А. Архангельская

Температуропроводность различных горизонтов серых лесных почв Владимирского ополья, определенная методом регулярного режима, оказалась наименьшей для горизонта A_h (не более 3.4´ 10^-7 м²/с) и наибольшей – для горизонта ЕВ (до 5.9´ 10^-7 м²/с). Температурный режим серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом (ВГГ) отличается от температурного режима окружающих участков большей инерционностью и меньшей амплитудой годовых колебаний. В пределах ВГГ и под ним почва летом холоднее, чем на тех же глубинах на участках без ВГГ. Зимой почвы с ВГГ промерзают медленнее, чем почвы без ВГГ.

Предложена гипотеза. Почвы с ВГГ образовались на пологих участках склонов и в микропонижениях в результате солифлюкционного перемещения органоминеральной массы. Последующее развитие почвенного покрова было связано с сезонным промерзанием и протаиванием почвы. При промерзании происходил латеральный перенос влаги из не успевших промерзнуть языков ВГГ к уже промерзшим участкам, и в дальнейшем ВГГ промерзали относительно обезвоженными, а значит, в мерзлом состоянии оказывались более водопроницаемыми. Поэтому сброс талых вод в течение многих лет происходил преимущественно через языки ВГГ, что привело к оподзоливанию нижней части ВГГ и подстилающих горизонтов и обескарбоначиванию профиля в области языков ВГГ, а также к продолжающемуся по сей день иллювиальному накоплению гумуса в нижней части ВГГ.

The thermal diffusivity of different horizons within the Vladimirskoe opolye complex soil cover was measured with the regular regime method. The horizon A_h is characterized with a reduced thermal diffusivity (not more than 3.4´ 10^-7 m²/s), and the horizon ЕВ – with an increased one (up to 5.9´ 10^-7 m²/s). The temperature regime of grey forest soils with second humus horizon (SHH) differs from that of the surrounding sites with the higher inertia and the lower amplitude of annual variations. In summer soil within SHH and under it is cooler than that at the same depth at the sites without SHH. In winter soils with SHH freeze slower than soils without SHH.

The hypothesis is suggested. Soils with SHH were formed at the gently sloping sites and in the microdepressions as a result of organomineral masses solifluction. The subsequent soil cover development was determined by the processes of seasonal freezing and thawing of soil. When freezing, the sites with SHH, which had not frozen yet, were surrounded with already frozen soils. Due to lateral water transfer towards frozen areas the tongues of second humus horizons were relatively dry when freezing and consequently were more permeable for water flow during snow melting. In spring the second humus horizon tongues served as ways of preferable flowdown for melted water, which resulted in podzolization of the lower parts of SHH and underlying horizons, profile decarbonatation in the area of SHH tongues and also in the up-to-date illuvial accumulation of humus within the lower part of SHH.

 УДК 551.340+631.4/665.6

В июле 2000 г в устье реки Печоры была оборудована опытная площадка для проведения полевого эксперимента по изучению поведения нефти в деятельном слое и оценке ее проникновения в верхние горизонты многолетнемерзлых пород после поверхностных заливок. Последовательное вскрытие и изучение разрезов пород деятельного слоя через 5 дней, два месяца и 15 месяцев после поверхностного нефтяного загрязнения позволили изучить скорость проникновения нефти в поверхностные отложения при наличии близко залегающего криогенного водоупора, определить конфигурацию нефтяного пятна и концентрацию нефтепродуктов в различных горизонтах СТС и ММП и их изменение во времени, оценить влияния нефтяного загрязнения на глубину сезонного протаивания.

In July 2000 an experimental site was equipped at the Pechora River mouth in order to carry out the field experiment on the oil behavior in the active layer and to estimate the oil penetration into the upper permafrost horizons after the surface oil injection.

Active layer profiles were sequentially exposed and investigated 5 days, 2 months and 15 months after the experiment. It made possible to study the rate of oil penetration into surface sediments in the presence of an adjacent permafrost aquiclude, to determine oil spot configuration and oil concentration in different horizons of seasonally thawed and permafrost layers and their temporal changes, to evaluate the influence of oil contamination on the seasonally thawed layer thickness.

УДК 54.12

Предложена математическая модель, позволяющая определить параметры критического зародыша льда в переохлажденной воде в присутствии постоянного однородного электрического поля. Показано, что при достаточно сильных электрических полях, критическому зародышу термодинамически выгоднее иметь форму вытянутого эллипсоида вращения. На основе полученных аналитических выражений рассчитана степень асимметрии критического зародыша льда в зависимости от величины электрического поля.

A mathematical model allowing to define the parameters of critical ice germ in overcooled water in homogeneous electric field environment is suggested. It is demonstrated, that it’s more convenient for the critical germ to have stretched rotation ellipsoid form, providing electric fields are strong enough. Degree of critical ice germ asymmetry depending on electric field’s intensity is calculated basing on obtained analytical equations.

 УДК 551. 328. 2

Приведен детальный анализ ионно-солевого состава поровых растворов, текстурообразующих и пластовых льдов в обнажениях на берегу озера Ней-то. Рассмотрены геологические, гидрогеологические и гидрологические различия условий формирования двух наиболее распространенных типов криогенной толщи: толщи мерзлых засоленных песчано-глинистых отложений с линзами криопэгов и толщи мерзлых засоленных песчано-глинистых отложений с пластом ультрапресного льда и линзами криопэгов. Установлено активное участие озерных вод в формировании пластов ультрапресного льда в засоленных песчано-глинистых отложениях. Показана возможность формирования горизонтально слоистых пластов льда на таких участках равнины, в пределах которых водоносные горизонты в морских песках имели гидравлическую связь с озерными водами.

Fotiev S.M.

The detailed analysis of the ion-salt composition of the pore solutions, structure-forming ices and massive ice beds in the outcrops of the Ney-Taw Lake bank are carried out. Examined are the geological, hydrogeological and hydrological differences of the forming conditions of the two mostly widespread types of the cryogenic strata: the strata of the frozen salt sandy-argillaceous deposits with the cryopeg’s lenses and the strata of the frozen salt sandy-argillaceous deposits with the ultra-fresh ice bed and cryopeg’s lenses. An active participation of the lake waters in the ultra-fresh ice bed formation in the salt sandy-argillaceous deposits is determined. Revealed is the possibility of forming of the vertically stratified ice beds within such zones of the plain, where the aquifer in the marine sands have had the hydraulic connection with the lake waters.

УДК 624.131.25

Разработана методика долгосрочного прогноза (десятки, сотни лет и более) дезинтеграции крупнообломочных грунтов, основанная на экспериментально выявленных закономерностях при исследованиях образцов пород различного минерального состава, испытавших более 3500 циклов температурно-влажностных воздействий (ТВВ): замораживания-оттаивания, водонасыщения-высушивания, охлаждения-нагревания. Методика предполагает наличие ограниченной информации об объекте исследований и ожидаемых ТВВ за период прогноза. Рассмотрены пределы применимости и достоверность методики. Приведен пример долгосрочного прогноза дезинтеграции горной массы песчанико-сланцевого состава из полезных выемок участка строящейся Усть-Среднеканской ГЭС на р. Колыме.

Создано компьютерное приложение “Физическое выветривание”, позволяющее по программе реализовать долгосрочный прогноз дезинтеграции крупнообломочных, скальных и полускальных пород.

PROXIMATE PROCEDURE FOR LONG-TERM PREDICTION OF DISINTEGRATION OF COARSE FRAGMENTARY ROCK UNDER NATURAL AND TECHNOGENIC TEMPERATURE AND MOISTURE EFFECTS

Vedeneev National Research Institute of Hydraulic Engineering, 195220, St.-Petersburg, Gzatskaya St. 21, Russia

* St.-Petersburg State University, 199034, St.-Petersburg, Universitetskaya embankment 7/9, Russia

Presented is a procedure of long-term predictions (tens, hundreds years and more) of grain-size composition of coarse fragmentary rock based on the experimentally disclosed regularities of analysis of rock samples subjected to 3500 cycles of temperature-moisture effects (TME): freezing - thawing, saturation - drying, cooling - warming. The procedure presupposes the availability of the limited information about object of studies, given forecast interval, and the number of expected TME is calculated on that basis. Considered are the applicability and confidence limits of the procedure in question and an example of long-term prediction of disintegration of a rock mass of sand-sale composition from useful excavations of the construction site of Ust-Srednekanskaya hydropower plant on Kolyma river.

The software application “Physical weathering” is developed. It allows to make a long-term prediction of disintegration of clastic, rocky and half-rocky grounds.

УДК 551.34

Рассматриваются геокриологические и горнотехнические условия подземной разработки россыпных месторождений Арктической зоны Якутии. Выделены основные криолитологические комплексы пород, характерные для проходческих забоев россыпей данного региона. Определены их физико-механические и деформационные свойства.

Обсуждены результаты опыта эксплуатации проходческих комбайнов в условиях россыпных шахт Северо-Востока РФ и определены рациональные области их применения.

Geocryological, mining and technical conditions of the placer underground mining in the Arctic zone of Yakutia are considered. The basic cryolithological complexes of the rocks, typical for driving faces of placers of the given region, have been highlighted.

Their physical, mechanical and deformation properties have been determined.

The results of the experiment of using of driving cutter-loader in placer mines of North-East of Russian Federation have been discussed and the rational spheres of their using have been determined.

O.K. Voronkov , L.F. Ushakova , V.O. Voronkov *

2

Университетский центр инженерной геодинамики и мониторинга,