CC BY
13
Котловины, в которой располагаются ГМС Усть-Кокса и Катанда характеризуется меньшей площадью, меньшей аридностью, по сравнению с Чуйской котловиной, где расположена ГМС Кош-Агач. Это определяется физико-географическими условиями и приводит к тому, что число проявлений сильного ветра в Уймонской котловине меньше, чем в Чуйской.
Дальнейшее изучение проявлений опасных и неблагоприятных явлений природы, таких как сильный ветер и другие, остаются актуальной задачей современных исследований состояния окружающей среды, так как обеспечивают данными по их генезису, и характеру развития. Эти сведения необходимы для эффективной борьбы и минимизации возможных ущербов.
Работа выполняется в рамках Госзадания Минобрнауки РФ №440, а также гранта РФФИ 16-45-040266 р_а.
Литература:
1. Катцов В. М., Порфирьев Б. Н. Оценка макроэкономических последствий изменений климата на территории Российской Федерации на период до 2030 г. и дальнейшую перспективу //М.: Д'АРТ, Главная геофизическая обсерватория, 2011. - 84.
2. Научно-прикладной справочник Климат России, ВНИИГМИ-МЦД, 2007 -http://aisori.meteo.ru/aspR (дата обращения 20.03.2016)
РАЗНОНАПРАВЛЕННЫЕ КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ БЕРЕГОВОЙ
к»
ЗОНЫ МОРЕЙ ЛАПТЕВЫХ И ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО
Бакулин Алексей Александрович
аспирант, Гаврилов Анатолий Васильевич Ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
геологический факультет
Пижанкова Елена Ивановна
Старший научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
геологический факультет
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются закономерности развития криогенных процессов в береговой зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. Подавляющая их часть - термоабразия и термоденудация, приводящие к отступанию льдистых берегов, а также деградация погружающихся под море мерзлых пород - носит деструктивный характер. Меньшая же часть - многолетнее промерзание пород в ходе прибрежно-морского осадконакопления - ведет, наоборот, к наращиванию площадей мерзлых толщ.
ABSTRACT
We consider regularities of cryogenic processes in the coastal zone of the Laptev and Eastern Siberian seas. The largest part of these processes is destructive. There are thermal abrasion, thermal denudation and the degradation of submarine permafrost. The smaller part of these processes - the coastal-marine sedimentation - leads to perennial freezing of rocks and increasing of permafrost areas.
Ключевые слова: термоабразия, термоденудация, деградация субмаринных мерзлых толщ, прибрежно-морское осадконакопление, сезонное и многолетнее промерзание пород
Keywords: thermal abrasion, thermal denudation, the degradation of submarine permafrost, coastal sedimentation, seasonal and perennial freezing of rocks
Береговая зона арктических морей Лаптевых и Восточно-Сибирского является местом проявления разнонаправленных криогенных процессов. Наиболее масштабными процессами являются отступание льдистых берегов под действием термоабразии и термоденудации, а также трансформация субаэральных мерзлых пород в деградирующие субмаринные. Существенно менее распространен процесс аккумуляции и промерзания прибрежно-морских осадков.
Результаты изучения деструктивных криогенных процессов обобщены Ф.Э. Арэ [2]. Однако их связь с многими важными факторами, а также новейшие методы исследований остались вне поля зрения автора. Наиболее полное выявление закономерностей развития рассматриваемых процессов возможно только с помощью современных программных пакетов анализа разновременной аэрокосмиче-
ской информации, а также математического моделирования эволюции мерзлых пород. Указанные вопросы освещаются в настоящей публикации.
Для изучения динамики протяженных берегов использовался метод топографически точного совмещения разновременных и разномасштабных дистанционных данных с помощью программного пакета ScanEx Image Processor. Измерение величин отступания берегов и дешифрирование ландшафтов береговой зоны проводилось в ГИС-среде MapInfo Professional. Деградация субмаринных ММП изучалась в ходе математического моделирования их эволюции и обобщения фактических данных о распространении и глубине залегания кровли субмаринных мерзлых пород.
Геокриологические условия. В береговой зоне морей и на суше развиты мерзлые толщи сплошного распространения.
Среднегодовые температуры береговых отложений составляют -1К-15°С, а мощность - 500-700 м [2, с. 249-257; 263270]. Мощность субмаринных мерзлых пород варьирует от 150-200 до 500-700 м [7, с. 33-35].
На побережьях обнажаются синкриогенные сильнольдистые алевриты ледового комплекса позднего неоплейстоцена с мощными полигонально-жильными льдами в верхней (30-40 м) части разреза. Ледяные жилы имеют ширину 5-8 м и пронизывают всю толщу ледового комплекса. Объемная льдистость отложений достигает 80-90% [2, с. 266]. Высокие (до 25-40 м) берега, сложенные ЛК, часто представляют собой два уступа. Нижний подвержен термоабразии. Верхний разрушается под действием термоденудации, он отделен от нижнего термотеррасой шириной 30-300 м. Термоабразия и термоденудация находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, активизируя попеременное отступание обоих уступов.
Не менее льдистыми оказываются берега, сложенные отложениями аласного комплекса голоцена. Высота берегов составляет 8-12 м. Для морских и аллювиально-морских террас высота берега не превышает 3-4 м.
Строение клифов зависит от распределения тектонических структур, имеющих прямое выражение в рельефе. В рифтовой системе моря Лаптевых в морфоструктурах ме-жрифтовых горстов в зоне заплеска волн развиты, как правило, малольдистые отложения. Клифы в рифтовых грабенах сложены целиком ледовым или аласным комплексами. Подошва льдистых отложений здесь уходит под уровень моря на 3,5-10 м [2, с. 50].
Отступание берегов. По скорости отступания берегов Восточная Сибирь первенствует в Северном полушарии. В последние годы в связи с сокращением ледовитости морей Северного Ледовитого океана и ростом температур воздуха скорости отступания льдистых берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского возросли в 1,3-2,9 раза [6, с. 58-64].
Наиболее быстро берега отступают в пределах отрицательных морфоструктур. Так, в областях устойчивых поднятий (п-ов Кигилях, м. Шалаурова, м. Святой Нос), сложенных нельдистыми дочетвертичными породами, скорость отступания составляет 0-0,5 м/год, а на участках опусканий 5-7 м/год за 1951-2000 гг. и 10-13 м/год за 2001-2013 гг. м/год. Среди других факторов важнейшим является льдистость отложений. Берега, сложенные ледовым и аласным комплексами, разрушаются быстрее всех. В ряде случаев берега аласов отступают скорее. Это связано с тем, что объем призмы размываемого грунта для аласного комплекса меньше, чем - для ледового. Для террасированных берегов, сложенных ледовым комплексом, в разрушении которых задействована термоденудация, наибольшее значение имеют суммы положительных температур воздуха, солнечная радиация, характер снегонакопления и экспозиция берега. Среди других факторов наиболее действенными являются волновые процессы при штормах и нагонах, вдольберего-вые течения.
Деградация субмаринных мерзлых толщ сверху. Размыв берегов подготавливается деградацией мерзлых пород. Оттаиванию мерзлых донных пород способствуют их засоление и летний прогрев придонных вод, достигающий 10-12°С. Результатом этих процессов является сезонное и многолетнее оттаивание донных пород в интервалах глубин моря 0-2 и 2-7 м соответственно. Периодический вынос оттаявших отложений волнением обусловливает углубление моря на подводном береговом склоне, что стимулирует тер-
моабразию. Волнением выносится меньшая часть оттаявших пород. На подводном береговом склоне оседает от 2/3 до 1/2 от их содержания на клифе, сложенном ЛК. Поэтому мощность деградировавших пород на подводном береговом склоне по мере удаления от берега увеличивается от 1-2 в ста-двухстах метрах от него до 30-40 м в 3-10 км от берега.
Деградация ММП снизу начинается на одно-два тысячелетия позже деградации сверху. Она происходит под действием геотермического потока. Активизация этого процесса происходит, когда температурный профиль мерзлых толщ, ушедших под море при отступании берегов, приходит в соответствие с температурой придонной воды. Для мерзлых толщ мощностью 500-700 м по данным математического моделирования такое время составляет 1500-2000 лет при геотермическом потоке 40-50 мВт/м2 [7, с. 29-38]. Деградация выражается в сокращении мощности мерзлых толщ снизу и трансформации твердомерзлых пород (т.е. сцементированных льдом) в пластично-мерзлые, в которых содержатся как лед, так и незамерзшая вода.
Скорость деградации, также как и отступание берегов, зависит от гео- и морфоструктурного положения. В Усть-Ленском грабене, где подошва ЛК уходит под уровень моря на 10 м, слой оттаявших отложений на подводном береговом склоне у о. Муостах составил за 30 лет (с 1983- по 2013/2014 гг.) 14-18,5 см/год. Оттаивание же малольдистого подстилания, происходило в три раза медленнее (6 см/год) [8]. По нашим представлениям такие условия можно смело приравнять к условиям горстов. Это - деградация сверху. Деградация снизу также зависит от геоструктурного положения, поскольку в рифтовых грабенах геотермический поток в полтора-два раза выше, нежели в горстах.
Вклад деструктивных криогенных процессов в динамику мерзлых толщ оценивался шириной полосы суши, затопленной в последние 5 тыс. лет в ходе отступания берегов. Оценка производилась с учетом палеогеографических данных на основе данных о скорости деградации, рассчитанной для периодов, измеряемых первыми тысячелетиями. Расчеты показали, что береговая линия 5000 лет назад находилась в 25 км от ее современного положения. Более ранние оценки, полученные на основании наблюдаемых ныне скоростей отступания берегов, составляют 30-36 км [1, с. 122-131].
Прибрежно-морское осадконакопление. Процесс современного образования и промерзания прибрежно-морских отложений развит на участках современных поднятий и там, где осадконакоплению способствуют очертания береговой линии. Повышающееся по мере накопления осадков дно моря, попадая в интервал глубин моря менее 2 м, становится объектом сначала сезонного, а затем - и многолетнего промерзания пород. Промерзание осуществляется через припайный морской лед.
Прибрежно-морское осадконакопление развито также на мелководье в открытом море. Роль берега в этом случае выполняют стамухи - торосистые ледяные образования, смерзающиеся с донными осадками и приобретающие неподвижность. На мелководьях прогреваемая придонная вода приводит к протаиванию донных осадков, которые приобретают подвижность. Подвижность реализуется при ветровых нагонах и штормах, когда оттаявшие осадки складируются у ледяных образований, как у береговой черты. Образуется своеобразный сначала подводный, затем - островной бар, который промерзает. Предполагается, что таким путем в 2013 г. образовался остров примерно на том месте, где до
1936 г. существовал о. Васильевский, слагавшийся ледовым комплексом [5, с. 70-73]. Почти такую же специфическую форму имеют многие острова на мелководьях моря Лаптевых. Это свидетельствует об идентичном их генезисе.
Выводы.
1. Высокие скорости отступания берегов Восточной Сибири обусловлены преобладанием в их строении высокольдистых четвертичных отложений.
2. Основными факторами, влияющими на скорость отступания берегов, являются: неотектоника и морфострукту-ра, мерзлотно-геологическое строение берегового разреза; продолжительность безледного периода, ориентация берега относительно направления преобладающих нагонов, штормов и течений, воздействие солнечной радиации. Потепление климата и сокращение ледовитости морей с 1990-х гг. увеличили скорости отступания берегов в 1,3-2,9 раза по сравнению со второй половиной ХХ в.
3. Деградация субмаринных мерзлых породзависит от положение в гео- и морфоструктуре. Средняя скорость деградации сверху для периодов в первые тысячи лет не превышает 1-2, снизу - 1,5-3 см/год. Наибольшая зафиксированная мощность пород, оттаявших сверху, составляет около 40 м. Снизу за последние 5 тыс. лет мощность ММП могла сократиться на 45-90 м. За этот период берег отступил на 25-30 км.
4. Современная аккумуляция и синкриогенное промерзание прибрежно-морских осадков выражается в наращивании берегов и формировании на мелководьях островов, сложенных мерзлыми породами.
Список литературы
1. Арэ Ф.Э. Термоабразия морских берегов. М., Наука. 1980, с. 122-131.
2. Арэ Ф.Э. Разрушение берегов арктических приморских низменностей. Новосибирск, Гео, 2012, 291 с.
3. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток (ред. Э.Д.Ершов). М., Недра, 1989. 515 с.
4. Григорьев М.Н. Криоморфогенез и литодинамика при-брежно-шельфовой зоны морей Восточной Сибири. Авто-реф....дис. д.г.н., Якутск, 2008, 38 с.
5. Гуков А.Ю. Возрождение острова Васильевского. Природа. 2014, № 5, с. 70-73.
6. Пижанкова Е.И. Современные изменения климата высоких широт и их влияние на динамику берегов района пролива Дмитрия Лаптева // Криосфера Земли, 2016, Том XX, № 1, с. 51-64.
7. Романовский Н.Н., Елисеева А.А., Гаврилов А.В., Ти-пенко 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.
8. Günther F., Overduin P.P., Yakshina I.A., Opel T., Baranskaya A.V. and Grigoriev M.N. Observing Muostakh disappear: permafrost thaw subsidence and erosion of a ground-ice-rich island in response to arctic summer warming and sea ice reduction // The Cryosphere, 9, 2015, р. 151-178.
ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ
Коробейников Павел Александрович
Студент -4го курса кафедры информационных систем, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Молокова Наталья Викторовна
Доцент, канд. техн. наук, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Иголкин Виктор Иванович
Ответственный исполнитель работ, ООО НПК «Фаза», г. Красноярск
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена разработке экспертной системы для решения задачи по интерпретации геофизических данных, рассматривается частный случай электроразведки - метод электромагнитного зондирования.
ABSTRACT
This work is dedicated to the development of an expert system to solve the problem for interpretation of geophysical data is considered a particular case of electrical exploration - method of electromagnetic sounding.
Ключевые слова: Экспертная система; электромагнитное зондирование; геофизика; программирование; интерпретация данных.
Keywords: Expert system; electromagnetic sounding; geophysics; programming; interpretation of the data.
В настоящее время, активно разрабатываются новые аппаратные комплексы, способные проводить разведочные работы полезных ископаемых в труднодоступных местах.
В современных комплексах применяются как новые методы геофизической, геологической разведки, так и мо-
дернизированные методы, зарекомендовавшие себя на протяжении десятилетий. Одним из таких устройств является разработка кафедры радиоэлектронных систем Сибирского федерального университета - комплекс низкочастотной аппаратуры КАН-ЭММ (рисунок 1).
