Королева Екатерина Сергеевна. Развитие многолетнемерзлых полигональных торфяников под воздействием изменений природных условий Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири

Краткое описание

Королева Екатерина Сергеевна. Развитие многолетнемерзлых полигональных торфяников под воздействием изменений природных условий Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири;[Место защиты: ФГБУН Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук], 2021

ИНСТИТУТ КРИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
- обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского
центра Тюменского научного центра Сибирского отделения
Российской академии наук
(ИКЗ ТюмНЦ СО РАН)
На правах рукописи
Королева Екатерина Сергеевна
РАЗВИТИЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОЛИГОНАЛЬНЫХ ТОРФЯНИКОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ПУР-ТАЗОВСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Специальность 1.6.7. Инженерная геология,
мерзлотоведение и грунтоведение
диссертация на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Слагода Елена Адольфовна
Иркутск 2022
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ПОНЯТИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ТОРФЯНИКИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 11
1.1. Г еолого-геоморфологическая приуроченность, мощность и типизация
торфяников 11
1.2. История исследований торфяников 16
1.3. Переходный и промежуточные слои верхней части многолетнемерзлых
пород 22
1.4. Минеральные и органические пятна-медальоны в полигональных
системах 24
ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЙ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СЛОИ В ТОРФЯНИКАХ ПУР-ТАЗОВСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ И ИХ РЕАКЦИЯ НА ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ 29
2.1. Г еокриологические условия Пур-Тазовского междуречья 29
2.2. Методы изучения торфяников 32
2.3. Криолитологическое строение торфяников ключевых участков Пур-
Тазовского междуречья Западной Сибири 35
2.4. Типы льдов в полигональных торфяниках 70
2.5. Признаки и образование переходного и промежуточных слоев в
полигональных торфяниках Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири под воздействием изменения природных условий 77
ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПЯТНА-МЕДАЛЬОНЫ - ЭЛЕМЕНТ СТРОЕНИЯ ПОЛИГОНАЛЬНЫХ ТОРФЯНИКОВ ПУР-ТАЗОВСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 87
3.1. Морфология и распространение органических пятен-медальонов 87
3.2. Строение и свойства органических пятен-медальонов в разрезах 92
3.3. Феноменологическая модель образования органических пятен-
медальонов 106
3.4. Влияние органических пятен-медальонов на рельеф полигональных
торфяников и экологичекие последствия 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118
ПРИЛОЖЕНИЕ 129

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования в торфяниках Пур-Тазовского междуречья позволили установить буферную зону ММП, которая включает промежуточный и переходный слои, криотурбации, образовавшиеся на фоне неравномерного снижения глубины СТС под воздействием колебаний природных условий. Предложен механизм образования органических пятен- медальонов в летний период без участия промерзания.
1) Формирование переходного и промежуточных слоев в полигональных торфяниках связано с изменениями природных условий в голоцене. Переходный слой в полигональных торфяниках на фоне потепления последних лет можно выделить в результате мониторинга глубины СТС. В мерзлом состоянии он визуально отличается желтовато-коричневым цветом.
2) Промежуточные слои в торфяниках характеризуются следующими
признаками: линзовидными и слоистыми криогенными текстурами,
льдистостью, включениями льдов: сегрегационных, термокарстово¬
полостных, инфильтрационно-сегрегационных и ростками ПЖЛ, повышенным содержанием газа в сегрегационных льдах и торфе. Также установлены различия строения слоя в полигонах и межполигональных понижениях, которые связаны с неровной кровлей ММП. Промежуточные слои в межполигональных понижениях отличаются большей льдистостью, размерами включений льда, наличием термокарстово-полостных льдов и криотурбаций, обусловленных неравномерными просадками. В промежуточных слоях полигонов выражены субгоризонтальные шлиры льда, параллельные рельефу кровли мерзлоты, образованные при переходе СТС в мерзлое состояние. По этим признакам в мерзлых голоценовых торфяниках можно выделять реликтовые промежуточные слои, которые служат показателем изменений природных условий: температуры воздуха,
увлажнения или затопления поверхности. Впервые выделены два промежуточных слоя в массиве голоценового полигонального торфяника, которые образовались в похолодания суббореального (4,87-3,84 т.л.н.) и субатлантического периода (1,4-1,2 т.л.н.).
3) Изменения в плотности торфа связаны с разным соотношением
содержания льда, степени дезинтеграции и плотности скелета органического материала. Плотность скелета торфа переходного слоя больше по сравнению с промежуточными слоями. Формирование вертикальной неоднородности плотности скелета грунта происходит за счет образования сегрегационных шлиров, увеличения объема льда, миграции влаги к фронту промерзания и диффузии газа из нижележащего торфа вследствие многократных циклов промерзания-протаивания.
4) Органические пятна-медальоны в торфяниках Пур-Тазовского
междуречья формируются в теплые периоды. Предложена
феноменологическая модель развития органических пятен-медальонов, которая предполагает следующую последовательность событий: увеличение мощности сезонноталого слоя; пучение, просадки с образованием криотурбаций; накопление газа в обводненном торфе в замкнутой полости между кровлей мерзлых пород и плотным талым торфом; при достижении критического давления - разрыв плотного торфа и излияние водно-газо¬торфонасыщенной смеси на поверхность.
5) Ведущим процессом образования органических пятен-медальонов в торфяниках является оттаивание переходного и промежуточного слоев в верхней части разреза мерзлых грунтов.
6) Органические пятна-медальоны могут служить индикатором
неравномерного локального понижения кровли многолетнемерзлых пород на фоне повышения летних температур в полигональных торфяниках.