Палиноспектры пластовой ледяной залежи в долине реки Еркутаяха, Южный Ямал

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Палиноспектры пластовой ледяной залежи в долине реки Еркутаяха, Южный Ямал

Изученный пластовый лёд (рис. 1) располагается на Южном Ямале, на левом берегу р. Еркутаяха (68°11?18? с.ш., 68°51?39? в.д.). Это самое южное из изученных на Ямале местонахождений пластовых льдов (рис. 1). Растительность на окружающей территории представлена кустарничково-мохово-лишайниковыми, осоково-кустарничково-мохово-лишайниковыми с ивой и ерником пятнисто-бугорковатыми тундрами. Краевые части горизонтальных речных террас заняты кустарничково-злаково-лишайниковыми, кустарничково-лишайниковыми и кустарничково-лишайниково-ракомитриевыми пятнисто-полигональными тундровыми сообществами ^[1].

Климатические условия

Климат субарктический. Средняя годовая температура воздуха не превышает -9… - 8°С. Средние январские изотермы имеют меридиональное направление изменяясь от -22 на западе до -25°С на востоке Ямала. Средняя июльская температура воздуха возрастает с северо-запада (7°С) на юго-восток (14°С). Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха за зиму составляет -49… - 43°С. Продолжительность безморозного периода колеблется в пределах 57-84 дней, сумма положительных температур 500-1000° (а выше 5°С - 400-900°), что является существенным ограничением прироста биомассы в теплый период года. Температуры воздуха выше 10°С (в сумме менее 600°) указывают на возможность произрастания древесных растений ^[2].

Рис. 1. Расположение пластового льда на левом берегу р. Еркутаяха: а - поперечный ракурс, б - продольный ракурс течения реки

Строение пластовой ледяной залежи

В обнажении высотой 15-18 м вскрывается дислоцированная пластовая залежь общей протяженностью около 100 м, которую вмещают преимущественно слоистые пески. Пластовые льды вскрыты на момент исследования в нескольких цирках и вдоль русла реки (рис. 2).

Рис. 2. Расположение точек опробования пластового льда на левом берегу р. Еркутаяха

Наиболее полно ледяная залежь вскрыта в цирке, здесь её мощность достигает 7-10 м (рис. 2). По обе стороны от центральной части залежи ледяные слои круто наклонно падают и уже через 15 м кровля ледяной залежи оказывается на глубине 8 м. В прирусловой части обнажения лучше обнажены горизонтальные прослои льда (рис. 3), в то время как в цирке прослеживается центральный шток ^[3].

а б

в

Рис. 3. Характер залегания пластового льда на левом берегу р. Еркутаяха: а - контакт сегрегационного (справа) и инъекционного (слева) пластов льда; б - отбор льда из инъекционного пласта; в-сегрегационный (справа) пласт льда, вскрывающийся в прирусловой части

Лед внутри залежи характеризуется существенно различной криотекстурой (рис. 4), это преимущественно лёд четырёх типов: 1) лёд чистый матовый белый с большим количеством газовых ксеногенных включений; 2) лёд «хрустальный» прозрачный, иногда с включениями грунта; 3) лёд серый со стальным отливом, слоистый, слоистость параллельна наклону верхней поверхности ледяной залежи; 4) лед серый блочный, залегает в виде черепицы (рис. 4, 5). Возраст этого гетерогенного пластового комплекса пока точно определить трудно, но OSL датировки, выполненные ^[4] из вмещающих пласт отложений - от 59 ± 4 до 72 ± 5 тыс. лет - позволяют утверждать, что лёд сформировался не ранее 60 тыс. лет назад.

Рис. 4. Структурно-текстурные особенности сегрегационного пластового льда на левом берегу р. Еркутаяха: а - горизонтально-слоистый периферийный лед; б - лед серый блочный, залегающий в виде черепицы

Рис. 5. Структурно-текстурные особенности пластового льда, р. Еркутаяха: а - лёд чистый матовый белый с большим количеством газовых ксеногенных включений; б - лёд «хрустальный» прозрачный

Споры и пыльца во льду

Для палинологических определений было отобрано 10 образцов пластового льда из разных фрагментов обнажения и изо льда разных типов.

В обнажении, вскрывающемся вдоль реки, проанализирован молочно-белый, хрустальный и серый лед с включениями грунта. Почти весь проанализированный пластовый лед характеризуется высоким содержанием переотложенных доплейстоценовых палиноморф (15-35%). Такие значения содержания переотложенных палиноморф характерны для пляжевых фаций п-ва Ямал ^[5]. Кроме того, в образце серого льда отмечены обломки спикул губок, что также характерно для отложений морского генезиса. Отмечены также споры грибов, встречающихся в тундровых болотах и мелкие диатомеи рода Melosira. Кварцевые обломки в основном очень мелкие и не окатанные за исключением одного образца серого льда, где кварцевые зерна округлые, их преобладающий размер 25-30 мкм. В этой части обнажения пластовых льдов в палиноспектрах доминирует пыльца кустарников (40-59%). В сером льду преобладает пыльца трав (39%), это в основном пыльца осок (24%).

В цирке, где также вскрыт пластовый лед, проанализирован хрустальный и серый лед. Полученные палиноспектры характеризуются отсутствием переотложенных доплейстоценовых палиноморф, очень высоким содержанием пыльцы кустарников (57-75%) при доминировании пыльцы ольховника (до 41%). В хрустальном льду отмечено значительное количество спор зеленых мхов (25%), в то время как в сером льду споры зеленых мхов не встречены. Однако в сером льду содержание пыльцы верескоцветных - типично тундрового компонента - составляет 10%. Ниже по течению р. Еркутаяха палинологически охарактеризован серый, залегающий в виде черепицы лед. По своей характеристике он близок к палиноспектрам из обнажения вдоль реки. Обращает на себя внимание заметное отличие спорово-пыльцевых спектров вертикально-слоистого льда центрального штока (который, скорее всего, инъекционного генезиса) и горизонтально-слоистого периферийного льда (который, скорее всего, сегрегационного или инфильтрационно-сегрегационного генезиса). Особо заметно это различие при анализе переотложенных пыльцы и спор, которых во льду центрального штока нет, а в периферийной горизонтально-слоистой залежи переотложение очень велико и достигает 35% (табл. 3).

Таблица 1. Палинологическая характеристика ледяной залежи на левом берегу р. Еркутаяха (%), южный Ямал (точка 10-YuV-Yerk)

Это же можно сказать о диатомовых водорослях, обломках спикул губок и остатках грибов - их нет во льду штока и много в периферийном льду. Выявлены различия и в степени окатанности кварцевых частиц - во льду штока они не окатанные, а в горизонтально-слоистом периферийном льду - окатанность кварцевых частиц хорошая. Это указывает на различные источники поступления воды для питания вертикально-слоистого льда центрального штока и горизонтально-слоистого периферийного льда.

Палиноспектры, изученные в разных типах льда вскрытой залежи, точнее сочетания пластовых ледяных тел разной текстуры свидетельствуют о внутригрунтовом происхождении льда. На это указывает типично тундровый характер палиноспектров, доминирование пыльцы карликовой березки (14-35%), ольховника (21-41%), злаков (до 18%), осок (до 7-24%) и спор зеленых мхов (14-25%), участие пыльцы верескоцветных (3-10%), практически полное отсутствие пыльцы древесных пород, наличие спор хвощей, пыльцы водных растений, таких как Thalictrum, Sparganium, а также заметное (20-28%) содержание доплейстоценовых палиноморф (15-35%).

Обсуждение

Сопоставление палиноспектров этого комплекса со спектрами, изученными нами ранее в тундровой зоне Ямало-Гыданской провинции, продемонстрировали существенное сходство с палиноспектрами, выделенными в ряде пластовых залежей льда в пределах Бованенковского месторождения ^[6] ледяных пластах в отложениях первой террасы в устье р. Гыда и в низовьях р. Юрибей ^[7]. Общими для выделенных палиноспектров являются «тундровый» характер палиноспектров: доминирование пыльцы карликовой березки, осок и спор зеленых мхов с заметным содержанием пыльцы водных растений, и спор хвощей, участие пыльцы верескоцветных, а также присутствие переотложенных дочетвертичных пыльцы и спор (до 17%), полное отсутствие экзотической пыльцы деревьев широколиственных пород. В пластовом льду Бованенковского месторождения и ледяной залежи в низовьях р. Юрибей также, как и во льдах на р. Еркутаяха встречены остатки диатомей. Преобладание спор зеленых мхов (22-27%) наряду с пыльцой полярной ивы (14%) также характерно как для палиноспектров из серого льда в обнажении на р. Еркутаяха, так и для самого нижнего пласта льда в обнажении пластовых льдов на р. Гыда.

Для сопоставления с палиноспектрами в пластовых ледяных залежах на побережье Обской губы и Карского моря нами были получены палинологические профили длиной несколько километров, при этом были отобраны образцы различных фаций пляжа (табл. 2). Это позволило проследить существенное сходство с общим характером палиноспектров, накапливающихся в прибрежном режиме в тундровой зоне и палиноспектров из пластовых залежей в отложениях морского генезиса. Осадки пляжа разделены на две группы: первая - мелкие пески и супеси и вторая - крупные и средние пески с гравием и галькой. Для иллюстрации выделены пары образцов, расстояние между которыми не превышает одного метра, с контрастным составом палиноспектров. Если условно представить, что эти пары образцов рассматривались бы в разрезах, то очевидно, что они были бы отнесены даже к разным палинозонам (и их возрастные оценки могли бы различаться в тысячи и даже десятки тысяч лет, а палеоландшафтные реконструкции от тундрововой до таёжной - сравним, например, 3,7% и 52% пыльцы деревьев на пляже Карского моря на севере п-ова Мамонта у факт. Матюйсале). Содержание пыльцы и спор (%) в отложениях пляжа Карского моря и Обской губы показывает, что гидродинамические процессы и режим осадконакопления в первую очередь определяют особенности палиноспектров пляжевых фаций, а информация о составе окружающей растительности содержится или в неявном виде или вообще искажена.

Таблица 2. Содержание пыльцы и спор (%) в отложениях пляжа Карского моря и Обской губы

В большинстве случаев в крупных и средних песках на самом севере Гыданского п-ова на побережье Карского моря содержание пыльцы древесных пород значительно выше, чем, например, в палиноспектрах из лесотундры. Разница в содержании пыльцы деревьев в образцах с разным гранулометрическим составом в Матюйсале на побережье Карского моря достигает 48,3% (до ближайшего современного дерева расстояние на юг более 600 км). Вполне вероятно, что часть пыльцы древесных переотложена из более древних пород, но отличить ее принесенной ветром и течениями с юга, т.е. от синхронной осадку практически невозможно. Как правило, в этих же образцах переотложенные доплейстоценовые формы содержатся в большем количестве. Содержание переотложенных палиноморф колеблется от 2,7% до 37,0%. Интересно, что максимальное содержание (37%) переотложенных форм наблюдается в мелких песках, обогащенных органикой в зоне арктических тундр. Это связано с тем, что в этом палиноспектре отсутствуют те спорные формы, которые можно отнести как к синхронным осадку, так и к переотложенным, поэтому переотложенные пыльца и споры выделены достаточно полно. Наибольшее сходство с палиноспектрами, выделенными из субгоризонтальных слоев льда в обнажении на р. Еркутаяха имеют палиноспектры из отложений Обской губы в зоне кустарниковых тундр.

Если сравнить палиноспектры, выделенные нами во льду обнажения на р. Еркутаяха и палиноспектры изо льда и снежного покрова полярных ледников, то очевидны существенные различия. В толще льда полярных ледников содержание экзотической дальнезаносной пыльцы Acer, Fraxinus, Quercus, Ulmus, Populus, Abies колеблется от 3 до 23%. В изученной пластовой залежи пыльца экзотических для полярных районов видов древесных пород не встречена, пыльца сосны встречена единично (1 пыльцевое зерно). Во-вторых, в ледниковом льду переотложенные дочетвертичные палиноморфы практически не встречаются, в то время как в пластовом льду в большинстве образцов переотложенные дочетвертичные пыльца и споры отмечены в количестве 15-35%. В толще ледников и в снежном покрове преобладает легко переносимая по воздуху пыльца сосен ^{[8, 9, 10]}. Например, палиноспектры над куполом Вавилова ^[8] характеризуются преобладанием пыльцы древесных пород с участием пыльцы злаков, маревых полыни и розоцветных. На куполе Академии Наук (о. Комсомолец) в снежном покрове также абсолютными доминантами являются легко переносимые ветром пыльцевые зерна сосны (40 экз./л) при максимальной концентрации достигая 97% от общего состава ^[9]. Во льду и снежном покрове ледников Полярного Урала также доминирует пыльца сосен Pinus sylvestris (26-36%), P. sibirica (9-16%) ^[5].

Палинологический анализ пластовых залежей позволяет отнести изученную ледяную залежь к внутригрунтовым пластовым льдам. Очевидно, что залежь неоднородна. Отмечены существенные различия между отдельными элементами залежи. Так лед из вертикального штока характеризуется очень низкой концентрацией пыльцы и спор и обедненным составом, в то время как горизонтальные прослои содержат заметное количество пыльцы и спор (концентрация 300-350 экз./л). По структуре и содержанию отдельных компонентов палиноспектры из пластового льда в долине р. Еркутаяха близки к палиноспектрам из отложений пляжа Обской губы. Вероятно, пластовая залежь сформировалась как внутригрунтовая (автохтонная) гетерогенная пластовая залежь, согласно классификации Ю.К. Васильчука. Вначале сформировался горизонтальный пласт льда в результате инфильтрационно-сегрегационного льдовыделения при промерзании осушающегося пляжа. В результате дальнейшего промерзания под залежью сформировался замкнутый талик. Его дальнейшее промерзание привело к инъекции напорной воды вверх, образованию штока инъекционного льда и деформации вышезалегающей ранее горизонтальной ледяной залежи.

Автор благодарит профессора, действительного члена РАЕН Ю.К. Васильчука и ст. н.с. Н.А. Буданцеву за обсуждение и помощь

Библиография

палиноспектр лед палинологический

1. Ребристая О.В., Хитун О.В. Флора центрального Ямала // Ботан. журн. 1998. Том 83, №7. С. 37-52.

2. http://www.activestudy.info/klimat-subarkticheskoj-tundry/

3. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук А.К. Вариации д18О, дD и содержание пыльцы и спор в автохтонной гетерогенной пластовой ледяной залежи на реке Еркутаяха на Южном Ямале // Доклады Российской Академии Наук. 2011 Том 438. №3. С. 400-405.

4. Astakhov V.I. Evidence of Late Pleistocene ice-damed lakes in West Siberia // Boreas. 2006. Vol. 35. N1. P. 607-621.

5. Васильчук А.К. Особенности формирования палиноспектров в криолитозоне России. М.: Изд-во Моск ун-та. 2005. 245 с.

6. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н., Папеш В., Подборный Е.Е., Сулержицкий Л.Д. Изотопно-кислородная и дейтериевая индикация генезиса пластовых льдов и их 14С возраст, Бованенково, Центральный Ямал // Доклады Российской Академии Наук. 2009. Том 428. №5. С. 675-681

7. Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Палинологическая индикация неглетчерного происхождения пластовых льдов // Инженерная геология. 2010. №1. С. 24-38.

8. Andreev A.A., Nikolaev V.I., Bol'sheiyanov D. Yu., Petrov V.N. Pollen and isotope investigations of an ice core from Vavilov Ice Cap, October Revolution Island, Severnaya Zemlya Archipelago, Russia // Geographie Physique et Quaternaire. 1997. Vol. 51. N3. P. 379-389.

9. Bourgeois J.C. Seasonal and annual variation of pollen content in the snow of a Canadian High Arctic ice cap // Boreas. 1990. Vol. 19. N4. P. 313-322.

10. Bourgeois J.C. Seasonal and interannual pollen variability in snow layers of arctic ice caps // Review of Palaeobotany and Palynology. 2000. Vol. 108. Iss. 1-2. P. 17-36.

11. Васильчук Ю.К. Классификация пластовых ледяных залежей // Десятая Международная конференция по мерзлотоведению (TICOP): Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой в меняющемся мире, 2012. Печатник Тюмень, Россия, том 3. С. 69-73

Размещено на Allbest.ru