Геохимический состав голоценовых повторно-жильных льдов северо-востока Чукотки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геохимический состав голоценовых повторно-жильных льдов северо-востока Чукотки

Буданцева Надежда Аркадьевна

кандидат географических наук,

Васильчук Джессика Юрьевна,

Маслаков Алексей Алексеевич

Васильчук Алла Константиновна

доктор географических наук,

Васильчук Юрий Кириллович

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Московский государственный университет

имени М.В. Ломоносова

Аннотация

Чукотский полуостров (около 66 ° северной широты 172 ° з. д.) является самым восточным полуостровом Азии. Его восточный край находится у мыса Дежнева у пос. Уэлен. Он омывается Чукотским морем на севере, Беринговым морем на юге и Беринговым проливом на востоке. Большая часть Чукотского полуострова занята нагорьями высотой до 1000 м. Низменности встречаются, как правило, вблизи крупных лагун. Основные черты района (от г. Анадырь до пос. Лаврентия) представлены слабоволнисто-бугристым рельефом, сформированным флювиальной эрозией и морской абразией мезозойских блоков. Для определений ионного состава повторно-жильного льда был произведен отбор проб льда как по горизонтали с интервалом 10-12 см, так и по вертикали с интервалом 10-15 см. Ионный состав льда определялся методом ионной хроматографии в лаборатории Эколого-геохимического научно-образовательного центра кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на ионном хроматографе «Стайер». Предел детектирования по хлорид-иону составил 0,02 мг/л. Гидрохимический состав снега, вод рек и озер, сегрегационного льда проводились в гидрохимической лаборатории ПНИИИС методом кислотно-щелочного титрования. Повсеместно распространены многолетнемерзлые породы. Несквозные (мощностью до 30-40 м) талики встречаются только в нижнем течении крупных рек и под самыми крупными термокарстовыми озёрами. Температура мёрзлых пород составляет в среднем -10 °С в осевых частях горных хребтов и -4…-6 °С в долинах рек и на побережьях. Мощность мерзлых толщ меняется от 500-700 м в самых высоких частях хребтов до 200-300 м во внутренних долинах.

Ключевые слова: сегрегационный лед, засоление, морское побережье, озерная пойма, ионы, минерализация, голоцен, повторно-жильные льды, торфяники, радиоуглеродный возраст

Abstract

The Chukchi Peninsula or Chukotka Peninsula at about 66° N 172° W, is the eastmost peninsula of Asia. Its eastern end is at Cape Dezhnev near the village of Uelen. It is bordered by the Chukchi Sea to the north, the Bering Sea to the south, and the Bering Strait to the east. Most of the Chukchi Peninsula is occupied by highlands up to 1000 m a.s.l height. Lowlands are found, as a rule, near large lagoons. The main features of the area (from Anadyr' town to Lavrentiya) are represented by a slightly hilly relief formed by fluvial erosion and marine abrasion of the Mesozoic blocks. For the determination of the ion composition of ice wedges, ice samples were taken both horizontally with an interval of 10-12 cm and vertically with an interval of 10-15 cm. The ion composition of the ice was analyzed by ion chromatography method in the geochemistry laboratory of the Department of Landscape Geochemistry and Soil Geography of the Faculty of Geography of Lomonosov Moscow State University on the ion chromatograph "Stayer". The detection limit for chloride ion was 0.02 mg / l. The hydrochemical composition of snow, rivers and lakes water, segregated ice and partly of ice wedges was carried out in the hydrochemical laboratory of PNIIIS by acid-base titration. Continuous permafrost occurs everywhere beneath the ground surface. Taliks (up to 30-40 m thick) often occur underneath the largest thermokarst lakes and in the and under the lower reaches of large rivers. The temperature of the permafrost averages -10 ° C in the axial parts of the mountain ridges and -4... -6 ° C in river valleys and on the coasts. The thickness of the permafrost varies from 500-700 m in the highest parts of the ridges to 200-300 m in the interior valleys.

Keywords: peatbogs, segregated ice, salinity, marine coast, lake floodplaine, ions, mineralization, the Holocene, ice wedge, radiocarbon age

Введение

Химический состав повторно-жильных льдов лишь отчасти отражает особенности гидрохимической обстановки времени их образования так как образование повторно-жильного льда происходит в морозобойных трещинах, чаше всего в результате их заполнения талой снеговой водой. Однако в отдельных случаях в трещины может попадать и вода иного генезиса - озерная, речная и даже морская. Это происходит тогда, когда к весеннему половодью трещины не полностью еще закрыты, а также редких случаях, когда трещины продолжаются под неглубокими водоемами. Выявлению этих ситуаций в основном и способствует изучение гидрохимического состава ледяных жил.

Районы исследований и методы измерений

Чукотский полуостров расположен на крайнем северо-востоке Евразии. Чукотка омывается Чукотским морем Северного Ледовитого океана с севера и Беринговым морем Тихого океана с юга. Большая часть Чукотского полуострова занята нагорьями высотой до 1000 м. Низменности встречаются, как правило, вблизи крупных лагун.

Основные черты района (от Анадыря до Лаврентия) представлены слабоволнисто-бугристым рельефом, сформированным преимущественно флювиальной эрозией и морской абразией мезозойских блоков ^[1].

Климат полуострова суровый, на побережьях - морской, во внутренних районах - резко континентальный. Зима длится до 10 месяцев в году. Средние температуры января от -15 до -40 °С, июля - от +5 до +10 °С. Среднегодовое количество осадков 200-500 мм.

Повсеместно распространены многолетнемерзлые породы. Несквозные (мощностью до 30-40 м) талики встречаются только в нижнем течении крупных рек и под самыми крупными термокарстовыми озёрами. Температура мёрзлых пород составляет в среднем -10 °С в осевых частях горных хребтов и -4…-6 °С в долинах рек и на побережьях. Мощность мерзлых толщ меняется от 500-700 м в самых высоких частях хребтов до 200-300 м во внутренних долинах.

Голоценовые повторно-жильные льды практически повсеместно распространены, особенно в северных и восточных районах ^[2]. Детально исследованы голоценовые повторно-жильные льды (ПЖЛ) в трех районах северо-востока Чукотского п-ова: а) в окрестностях оз.Коолень; б) близ пос. Лаврентия; в) близ с. Лорино (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения изученных голоценовых полигональных массивов с повторно-жильными льдами на северо-востоке Чукотского полуострова

Голоценовые ПЖЛ на оз. Коолень. Олиготрофное озеро Коолень расположено в отрогах хребта Айнан на востоке Чукотского полуострова, в 13 км от побережья Чукотского моря. На южном берегу оз.Коолень, в 1,2 км от истока реки Кооленьваам (65°59?04? с.ш., 170°58?47? з.д.), на озерной пойме был заложен шурф глубиной 2 м. В шурфе вскрыты: торф рыже-коричневый, слабоопесчаненный, талый (глубина 0-0,4 м), под ним залегает торф коричневый, мерзлый, среднельдистый, криотекстура сетчатая (0,4-0,7 м), ниже - супесь серая (0,7-2 м). В толще залегает повторно-жильный лед с современным ростком (рис. 2). Лед жилы прозрачный, вертикально-слоистый, состоит из элементарных жилок шириной 0,4-0,6 см с воздушными пузырьками, вертикально ориентированными.

Рис. 2. Голоценовые повторно-жильные льды на побережье оз.Коолень. Фото Ю.Васильчука

С датирование угля из культурного слоя из отложений поймы в районе древней стоянки охотников в восточной части котловины оз.Коолень ^[3] позволило определить примерный период формирования повторно-жильных льдов в этом районе - от 6 до 2 тыс. лет назад.

Голоценовые ПЖЛ у пос. Лаврентия. В 5 км к югу от пос. Лаврентия (65°35?02? с.ш., 170°59?20? з.д.) на морском побережье (высота 40 м над уровнем моря) в заросшем термоцирке описана ледяная жила (рис. 3).

Рис. 3. Ледяная жила в районе пос. Лаврентия. Фото А.Маслакова

Жила залегает в сильнольдистых суглинках с включениями гнезд и линз торфа мощностью 0,2 м, гальки и валунов. Криотекстура сетчатая, с линзами льда мощностью 2-3 см. Голова жилы залегает под сезонно-талым слоем (СТС) на глубине 50-80 см от поверхности. Вертикальная мощность обнажившегося фрагмента жилы 80-90 см, ширина 3,5 метра. Жила вытаяла снизу, на что указывает глубокая каверна под ней. Лёд жилы в основном чистый, иногда мутный серый, вертикально-слоистый, с вертикально ориентированными пузырьками воздуха длиной до 15 мм.

Голоценовые ПЖЛ у с. Лорино. Село Лорино расположено на берегу Мечигменского залива Берингова моря, в 40,5 км к западу от пос. Лаврентия (65°30?00? с.ш., 171°43?00? з.д.). В обнажении останца морской террасы высотой до 25 м вскрыт голоценовый торфяник видимой мощностью до 3 м, подстилаемый серой супесью с включениями гальки.

В 2015 г. были исследованы 3 фрагмента жил (рис. 4, а-в). Высота жил варьирует от 1 до 3 м, ширина - от 1,5 до 3,5 м. В следующем году исследовано соседнее обнажение. На глубине 0,5 м обнаружены ледяные жилы шириной в верхней части до 1,7-2 м. Одна из жил была вскрыта нефронтально и имела ширину в верхней части около 6 м и высоту более 3 м (рис. 4, г). Лёд жилы чистый, пузырчатый, с вертикальной структурой за счет пузырьков воздуха.

голоценовый жильный лед чукотка

Рис. 4. Повторно-жильные льды в районе с. Лорино, исследованные в 2015 (а-в) и 2016 (г) гг. Фото А.Маслакова

Из вмещающего жилы торфяника выполнены радиоуглеродные определения. По торфу, вмещающему жилу №1 (см. рис. 4, а), с глубины 1,2 м получена ¹⁴С датировка 11230 ± 100 лет (Ле-11262); торф, вмещающий жилу №2 (см. рис. 4, б), на глубине 0,9 м датирован в 9550 ± 170 лет (Ле-11260), на глубине 1,5 м - 8800 ± 80 (Ле-11259). Полученные датировки позволяют установить, что период наиболее активного роста торфяника и, скорее всего, интенсивного роста жил в нем приходится на начало голоцена, 11-8 тыс. лет назад.

Для определений ионного состава повторно-жильного льда был произведен отбор проб льда как по горизонтали с интервалом 10-12 см, так и по вертикали с интервалом 10-15 см. Ионный состав льда определялся методом ионной хроматографии в лаборатории геохимии ландшафтов кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова на ионном хроматографе «Стайер». Предел детектирования по хлорид-иону составил 0,02 мг/л. Гидрохимический состав снега, вод рек и озер, сегрегационного льда проводились в гидрохимической лаборатории ПНИИИС методом кислотно-щелочного титрования.

Результаты и обсуждение

Определение минерализации и содержания основных ионов в ледяной жиле на пойме оз.Коолень показало, что в составе анионов преобладает Cl^-, в составе катионов - Na⁺ (табл. 1, рис. 5), что может свидетельствовать об импульверизации солей с близ расположенных морских акваторий Берингова пролива и Чукотского моря. Минерализация льда не более 35 мг/л, рН нейтральный. По составу лед жилы близок к воде оз. Коолень (табл. 2).

Таблица 1. Минерализация (мг/л) и содержание основных ионов (мг-экв/л) во льду жилы в районе оз.Коолень (среднее по 6 образцам)

Рис. 5. Содержание основных ионов во льду жилы на пойме оз.Коолень

Минерализация льда жилы в районе пос. Лаврентия варьирует от 33 до 111 мг/л, рН изменяется в диапазоне от кислых (4.8) до нейтральных значений (6.4). Максимальные значения минерализации (84 и 111 мг/л), вероятно, свидетельствуют об участии речных вод в формировании жильного льда во время высокого половодья. В составе ионов доминируют гидрокарбонаты и кальций (табл. 3, рис. 6). Минерализация небольшого ручья в районе пос.Лаврентия составляет в среднем 120 мг/л, в составе ионов также преобладают гидрокарбонаты и кальций; соотношение Cl^-/SO₄^2-во льду жилы варьирует от 0.38 до 2.29, что близко к значениям в снеге и речной воде в этом районе (см. табл. 2), что говорит об их континентальном происхождении и минимальном влиянии воздушных масс со стороны моря. Концентрация иона NO₃^- во льду жилы варьировала от 0.05 до 0.25 мг-экв/л, составляя в среднем 0.08 мг-экв/л, что говорит об участии в формировании жилы вод, содержащих органические вещества, т.е. о возможном поступлении воды из заболоченной полигональной ванны.

Таблица 2. Минерализация (М., мг/л) и содержание основных ионов (мг-экв/л) в снеге, поверхностных водах и морской воде в районе пос. Лаврентия и оз. Коолень

Таблица 3. Минерализация (мг/л) и содержание основных ионов (мг-экв/л) во льду жилы в районе пос. Лаврентия

аб

Рис. 6. Содержание основных ионов во льду жилы в районе пос. Лаврентия: а - в центральной части жилы по вертикали, б - в верхней части жилы по горизонтали

Минерализация льда жил в районе с. Лорино в целом не более 90 мг/л, в составе ионов преобладают Na⁺, Cl^- и Сa²⁺. Во льду жилы №1 (рис. 4, а) в с. Лорино в вертикальном профиле наблюдается контрастное распределение хлорид-иона с максимумами на глубине 1.8 и 3.1 м и минимумами на глубине 1.2 и 2.5 м (рис. 7, а, табл. 4). В то же время распределение гидрокарбонат-иона имеет максимум на глубине 2.5 м, что может указывать на некоторую стадийность при формировании жилы. Содержание ионов натрия в профиле жилы возрастает с глубиной. Максимальное значение содержания ионов кальция совпадает по глубине с максимумом содержания гидрокарбонат-иона. Можно предположить, что лед на глубине 3.1 м формировался из атмосферных осадков при участии морских аэрозолей с Берингова моря, что обусловливает хлоридно-натриевый состав жильного льда и минерализацию 47 мг/л.

Таблица 4. Минерализация (мг/л) и содержание основных ионов (мг-экв/л) во льду жил в районе с. Лорино

Выше, на глубине 2.5 м, залегает лед гидрокарбонатно-кальциевого состава с еще более высокой минерализацией - 89 мг/л, что может указывать на участие в формировании жилы гидрокарбонатно-кальциевых поверхностных вод. На глубине 1.8 м при минерализации 58 мг/л в составе ионов доминируют хлориды, гидрокарбонаты и кальций, что может говорить о совместном влиянии морских солей и гидрокарбонатно-кальциевых поверхностных вод, либо осадков, принесенных с континента. На глубине 1.5 м состав льда хлоридно-натриевый, что указывает на привнос с осадками морских аэрозолей. На глубине 1.2 м состав солей снова гидрокарбонатно-хлоридно-кальциевый при пониженной минерализации 19 мг/л.

При горизонтальном опробовании льда жилы (рис. 7, б) выявлено преобладание хлоридов натрия в составе ионов, только в центральной части жилы отмечен гидрокарбонатно-кальциевый состав льда. Минерализация льда снижается от левого к правому краю жилы от 65 до 10 мг/л.

а б

Рис. 7. Содержание основных ионов во льду жилы №1 в районе с. Лорино: а - в центральной части жилы по вертикали, б - в верхней части жилы по горизонтали

Лед жилы №2 (см. рис. 4, б) характеризуется значениями минерализации не более 28 мг/л, в верхней части жилы в составе ионов преобладают Cl^- и Na⁺ (см. табл. 4, рис. 8). В центральной же части жилы лед имеет гидрокарбонатно-натриевый состав на глубине 0.6 м, что, вероятно, связано с формированием этого льда преимущественно из атмосферных осадков, при влиянии морских аэрозолей, поскольку соотношение хлоридов и сульфатов в анионном составе варьирует от 12 до 20. Общая минерализация увеличивается с глубиной от 14 до 27 мг/л. Также с глубиной увеличивается и концентрация ионов хлора в 10 раз и натрия в 2 раза. Концентрация гидрокарбонат-ионов с глубиной уменьшается от 0.14 до 0.03 мг-экв/л. При опробовании льда вдоль горизонтальной оси жилы отмечено преобладание гидрокарбонатов кальция и более низкая минерализация в центральной части жилы, что позволяет предположить, что эта часть жилы и была центром льдообразования, а соли подтягивались к периферии, где сформировался лед хлоридно-натриевого состава. Концентрация других ионов по вертикальному профилю остается стабильной.

а б

Рис. 8.Содержание основных ионов во льду жилы №2 в районе с. Лорино: а - в центральной части жилы по вертикали, б - в верхней части жилы по горизонтали

Лед жилы №3 (см. рис. 4, в) также оказался ультрапресным с минерализацией от 15 до 54 мг/л, в составе ионов преобладали НCO₃^-, Сa²⁺, в краевой части жилы лед характеризовался хлоридно-натриевым составом (см. табл. 3, рис. 9).

Рис. 9. Содержание основных ионов во льду жилы №3 в районе с. Лорино: а - в центральной части жилы по вертикали, б - в верхней части жилы по горизонтали

Лед жилы №4 (см. рис. 4, г) в целом характеризовался значениями минерализации от 24 до 50 мг/л, кроме нижней части жилы, где на глубине 3.2 м получено значение минерализации 225 мг/л. По вертикальному профилю отмечено преобладание ионов Cl^-, Na⁺ и Са²⁺. При горизонтальном опробовании не выявлено вариаций значений концентраций ионов: содержание Na+ составило 0.13 мг-экв/л, Cl^- - около 0.2 мг-экв/л, Са²⁺ - около 0.2 мг-экв/л. Вдоль вертикального профиля отмечено возрастание концентраций этих ионов с глубиной, наряду с возрастанием минерализации: Na⁺ - от 0.22 до 0.36 мг-экв/л, Cl^- - от 0.33 до 0.6 мг-экв/л и Са²⁺ - от 0.11 до 2.4 мг-экв/л. Определение концентрации иона NO₃^- показало, что в большинстве образцов жильного льда она ниже предела обнаружения. Однако в некоторых фрагментах льда отмечена концентрация нитратов от 0.01 до 0.25 мг-экв/л. Увеличение содержания нитратов в повторно-жильных льдах приурочено, в основном, к увеличению содержания хлоридов натрия, и может быть связано с затеканием в трещины засоленных вод сезонно-талого слоя с повышенным содержанием органических веществ. Лед современного жильного ростка в районе с. Лорино ультрапресный, с минерализацией не более 40-50 мг/л, в составе ионов преобладают Cl^-, Ca²⁺ и Na⁺ (см. табл. 3, рис. 10).

Рис. 10. Содержание основных ионов во льду современного ростка в районе с. Лорино

В составе ионов в жилах преобладают Na⁺, Cl^- и Сa²⁺, выявлены фрагменты льда с высокими значениями минерализации. Вероятно, это объясняется привносом морских аэрозолей со снегом, а также затеканием в морозобойные трещины засоленных вод сезонно-талого слоя.

Соотношение Cl^-/SO₄^2- во льду исследованных жил

Анализ соотношения иона хлора и сульфат иона (Cl^-/SO₄^2-) во льду исследованных жил показывает заметное отличие этого показателя для повторно-жильных льдов в районе с.Лорино, пос. Лаврентия и оз. Коолень, что очевидно связано с разным участием морских аэрозолей в составе льда. В повторно-жильных льдах, сформировавшихся на пойме оз. Коолень и в районе пос. Лаврентия соотношение этих ионов не превышает значение 2.3, минимальное значение 0.38, максимальное - 2.29, что примерно соответствует этому параметру в снегу снежника и речной воде из этого района, а также в воде озера Коолень (табл. 4). Подобные значения отмечены для снега и атмосферных осадков и для других районов криолитозоны ^{[4, 5, 6]}.

Повышенное содержание ионов кальция в повторно-жильном льду у пос. Лаврентия (от 0.18 до 1.26 мг-экв/л), никак не отразилось в соотношении Cl^-/SO₄^2- (0.38-2.29), что, скорее всего, указывает на участие речных вод в составе повторно-жильного льда в результате экстремального весеннего подъема уровня реки, поскольку вода ручья у пос. Лаврентия имеет близкую концентрацию ионов кальция (1.3 мг-экв/л). Данные химического состава повторно-жильного льда в районе оз. Коолень и пос. Лаврентия свидетельствуют об его преимущественно атмосферном происхождении, участие морских аэрозолей практически не прослеживается.

Соотношение Cl^-/SO₄^2- в повторно-жильных льдах в районе с. Лорино сильно варьирует от 2.4 до 34, при доминировании в составе ионов натрия и хлора. Наиболее высокие значения соотношения Cl^-/SO₄^2- отмечены там же, где наблюдается самая высокая концентрация ионов хлора - в центральной части жилы №1 на глубине 1.5-1.8 м и 3 м и в краевой части жилы на глубине 0.6 м (см. табл. 3). Во льду современного жильного ростка в районе с.Лорино это соотношение составляет 2-5.5. Следует отметить, что в морской воде значение соотношения Cl^-/SO₄^2- близок к 11, в криопэгах - 24-25 ^[4]. Скорее всего, жилы в районе с.Лорино начинали формироваться в засоленных грунтах, при некотором участии засоленных вод сезонно-талого слоя, поскольку наиболее высокие значения соотношения Cl^-/SO₄^2-, а также содержания ионов хлора и натрия отмечаются в нижней части жил. Основная часть жил формировалась из снега с участием морских аэрозолей, приносимых с акватории Берингова моря.

Дискуссия

При проведении геокриологических исследований на территории Чукотки лабораторией мерзлотоведения Отдела комплексных исследований Чукотки СВКНИИ составлен банк данных о химическом составе голоценовых и плейстоценовых повторно-жильных льдов ^[7], вмещающих отложений (водные вытяжки), талых снеговых и поверхностных вод, а также вод сезонно-талого слоя (СТС).

Химический состав повторно-жильных льдов во многом определяется составом исходных снеговых вод и их преобразованием в СТС при промерзании. Осредненные данные А.Н.Котова и С.Н.Бражник ^[7] по минерализации и химическому составу атмосферных осадков и вод СТС в соответствующих районах в период формирования повторно-жильных льдов показывают, что химический состав повторно-жильных льдов гидрокарбонатно-натриевый. Лед пресный, минерализация не превышает 180 мг/л (табл. 5).

Таблица 5. Химический состав и минерализация (М) атмосферных осадков (а) и вод СТС (б). По А.Н.Котову, С.Н.Бражник ^[7], значения отмеченные знаком «*» - данные Ленгидропроекта

Минимальная минерализация (20-37 мг/л) отмечена в современных повторно-жильных льдах первой надпойменной террасы р.Тавайваам (север Нижне-Анадырской низменности). Их химический состав хлоридный и гидрокарбонатно-хлоридный натриевый. Атмосферные осадки этого района ультрапресные (минерализация 14 мг/л), химический состав хлоридно-натриевый (натрия до 100% - экв.). В пределах СТС происходит незначительное насыщение вод гидрокарбонатами кальция и магния, минерализация при этом повышается незначительно (см. табл. 5), т.к. аллювиальные отложения хорошо промыты (до 0.02% на 100 г грунта), преобразование химического состава происходит при промерзании вод в морозобойных трещинах. А.Н.Котов и С.Н.Бражник отмечают, что при льдообразовании минерализация увеличивается как за счет гидрокарбонатов, так и за счет хлоридов ^[7]. В составе повторно-жильных льдов обнаружены ионы аммония, которые отсутствуют в водах СТС (рис. 11, а).

Подобные изменения химического состава, по мнению А.Н.Котова и С.Н.Бражник ^[7], возможны лишь в условиях "закрытой системы", т.е. при затрудненном оттоке воды. На первой стадии промерзания воды в морозобойных трещинах в этих условиях происходит криогенное концентрирование раствора, разложение органических веществ, вынесенных из СТС и образование аммония. На зафершающей фазе замерзания воды в трещине образуется лед с минерализацией большей, чем минерализация вод СТС. Обычно в аллювиальных отложениях формируются повторно-жильные льды, химический состав и минерализация которых незначительно отличается от атмосферных осадков и идентичных им вод СТС ^[7].

А.Н.Котов и С.Н.Бражник фиксируют, что химический состав голоценовых и современных повторно-жильных льдов на мысе Рогожном (залив Онемен, устье р. Анадырь) гидрокарбонатный натриевый (см. рис. 11, а), минерализация льда составляет 70-120 мг/л. Атмосферные осадки при поступлении в СТС насыщаются водорастворимыми солями в большей степени, чем в аллювиальных отложениях р.Тавайваам. Минерализация вод СТС в районе мыса Рогожного достигает 87 мг/л, что свидетельствует о большом содержании водорастворимых солей в делювиальных и покровных супесчаных отложениях (до 0.06% на 100 г грунта).

Рис. 11. Химический состав повторно-жильных льдов (ПЖЛ) в зависимости от их минерализации. Из А.Н.Котова и С.Н.Бражник ^[7]: а - голоценовые ПЖЛ, терраса р.Тавайваам; б - голоценовые ПЖЛ, мыс Рогожный. 1 - НСО₃^-; 2 - Cl^-; 3 - Ca²⁺; 4 - Mg²⁺; 5 - Na⁺ + K⁺; 6 - NH₄⁺

Сравнительный анализ химического состава вод СТС и голоценовых повторно-жильных льдов показал, что в процессе льдообразования повышается относительное содержание гидрокарбоната натрия, а минерализация существенно не изменяется. При повышении минерализации в отдельных пробах повторно-жильных льдов также отмечено увеличение содержания гидрокарбоната натрия (см. рис. 11, б).

Схема формирования вод СТС и повторно-жильных льдов такого гидрохимического типа описана Н.П.Анисимовой ^{[8, 9]}. Промерзание водонасыщенного песка в условиях открытой системы не приводит к значительному повышению минерализации воды. Изменения в соотношении ионов обусловлены образованием труднорастворимых карбонатов кальция и магния, а в химическом составе остаточного раствора увеличивается доля натрия гидрокарбоната. При полном промерзании СТС более засоленным оказывается слой, промерзший в последнюю очередь. Последующее протаивание СТС формирует талые воды с дешифрующими содержаниями гидрокарбоната и натрия, которые определяют химический состав повторно-жильных льдов.

Химический состав и минерализация повторно-жильных льдов в супесчаных отложениях определяется скорее всего содержанием водорастворимых солей в протаивающем слое, а затем криометаморфизмом вод СТС. Так Ю.В.Кузнецовым ^[10] получены данные о голоценовых повторно-жильных льдах хлоридно-натриевого состава с минерализацией до 300 мг/л. Эти повторно-жильные льды образовались в засоленных (до 1.5% на 100 г грунта) отложениях морской террасы в прибрежно-морских климатических условиях.

В условиях более континентального климата на локальных участках формируются повторно-жильные льды с различным катионным составом. Так, в долине р.Амгуэмы в делювиальных отложениях встречены как гидрокарбонатные магниевые, так и гидрокарбонатные натриевые (голоценовые и современные) повторно-жильные льды с минерализацией до 80 мг/л. Химический состав атмосферных осадков в этом районе гидрокарбонатный натриевый (см. табл. 5). Доминирующее содержание магния в повторно-жильных льдах определяется гидролитическим расщеплением минералов ультраосновных пород. В суровых климатических условиях этот процесс, происходящий при промерзании горных пород, усиливается их криогенной дезинтеграцией. В результате этих физико-химических процессов вода СТС насыщаются соответствующими химическими компонентами. Аналогичный процесс привел к возникновению гидрокарбонатных натриевых (натрия до 100%-экв) вод СТС и повторно-жильных льдов на локальном участке вблизи выхода на поверхность кислых зффузивов.

Химический состав голоценовых повторно-жильных льдов в верховьях р.Анадырь гидрокарбонатный кальциевый; минерализация 50-60 мг/л. Отсутствие данных о химическом составе атмосферных осадков в этом районе не позволяет нам проследить формирование химического состава повторно-жильных льдов. Предполагается ^[7], что оно протекало по вышеописанным схемам при незначительном участии водорастворимых солей СТС, т.к. их содержание во вмещающих отложениях, незначительно (до 0.03% на 100 г грунта).

Проведенный анализ химического состава голоценовых и современных повторно-жильных льдов на территории Чукотки привел А.Н.Котова и С.Н. Бражник ^[7] к выводу, что его формирование зависит от состава атмосферных осадков. При этом происходит преобразование первичных вод как в СТС, так и в морозобойных трещинах. Направленность и интенсивность этих процессов зависит от гидрохимических и литохимических особенностей пород СТС в различных климатических и ландшафтных условиях. Криометаморфизм исходных вод при льдообразовании в любом случае увеличивает относительные содержания гидрокарбонатов и натрия ^[7].

Нами получены данные по химическому составу сегрегационного льда бугров пучения в долине р. Чульхевеем в районе пос. Лаврентия. Сегрегационный лед формировался из вод СТС, поэтому можно говорить и о химическом составе вод СТС в данном районе. Показано, что минерализация вод СТС в среднем составляла 30-40 мг/л, состав вод преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый и натриевый, реже хлоридно-кальциевый и натриевый, рН варьирует от 4.6 до 6.0 (табл. 6).

Таблица 6. Минерализация (мг/л) и содержание основных ионов (мг-экв/л) в сегрегационном льду из бугров пучения в долине р.Чульхевеем, пос.Лаврентия. Из Ю.К.Васильчука ^[11]

Сравнение с химическим составом повторно-жильного льда показывает, что минерализация и рН льда в целом близки к таковым для вод СТС, в составе ионов также преобладают гидрокарбонаты и кальций, в нижней части жилы возрастает доля натрия и хлора (см. табл. 3). При этом концентрации ионов Mg²⁺, SO₄^2- во льду жилы заметно ниже, а Са²⁺ - выше, чем в воде СТС, что объясняется большим участием атмосферных осадков в формировании льда жил, а также возможным участием поверхностных вод.

Ю.К.Васильчуком <...