Статья: Изотопно-геохимический состав пластовых ледяных залежей на междуречье рек Мордыяха и Сеяха (Мутная), Центральный Ямал

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таблица 3

Значения д18O, д2Н и dexc в голоценовой ледяной жиле из супеси под торфяником, Центральный Ямал

Номер образца

д18O,‰

д2Н, ‰

dexc, ‰

Отбор образцов льда по горизонтали на глубине 60 см

11-YuV-1/1

-16,8

-121,8

12,6

11-YuV-1/4

-16,9

-122,2

13

11-YuV-1/6

-17,3

-123,9

14,5

11-YuV-1/9

-16,4

-119,4

11,8

11-YuV-1/11

-16,2

-121,8

7,8

11-YuV-1/21

-16,4

-126,4

4,8

По пластовому льду в долине р.Сеяха (Мутная) на берегу оз.Ханикосито получены более высокие значения д18O, варьирующие от -17,9 до -20,5‰ и д2Н, варьирующие от -137,5 до -150,2‰. Еще более высокие значения изотопного состава получены по перекрывающему пластовый лед ледогрунту: д18O от -12,6 до -14‰ и д2Н от -97,5 до -105,1‰. (табл. 4). По повторно-жильному льду, вскрытому в обнажении торфяника на террасе р.Сеяха (Мутная), получены значения д18O от -14,1 до -18,1‰ и д2Н от -137,5 до -150,2‰ (табл. 5).

Таблица 4

Значения д18O, д2Н и dexc в позднеплейстоценовом пластовом льду, вскрытом в северной части оз. Ханикосито, Бованенковское НГКМ

Номер образца

Описание льда

Глу-бина, м

д18O,‰

д2Н, ‰

dexc, ‰

Ледогрунт, перекрывающий пластовый лед

5 л

Суглинок со льдом, лед прозрачный с пузырьками воздуха

1,5-1,7

-12,79

-100,6

1,72

6 л

Суглинок с песком, крупносетчатая криотекстура

1,6-1,8

-13,62

-100,3

8,36

7 л

Песок с тонкими шлирами льда

1,8-1,9

-13,97

-105,1

6,66

9 л

Песок с линзами суглинка с тонкошлировой криотекстурой

1,9-2,0

-12,60

-97,5

3,3

10 л

Песок сильно оглиненный со среднешлировой криотекстурой. Линзы льда мощностью 1-1,5 см

2,1-2,2

-12,78

-98,2

4,04

Пластовый лед (отбор по горизонтали)

11 л

Лед прозрачный, крупнокристаллический

3,0

-18,25

-138,4

7,4

12 л

Лед, мутный, серовато-белесый с примесью тонких глинистых частиц и осколков грунта

3,0

-18,16

-139,1

6,18

13 л

Лед, мутный, сероватого цвета, кристаллы до 5 см

3,0

-18,26

-140,4

5,68

14 л

Лед прозрачный, крупнокристаллический, с удлиненными пузырьками воздуха

3,0

-17,91

-137,5

5,78

15 л

Мутный полосчатый лед с осколками суглинка размером до 5 мм и редкими пузырьками воздуха

3,0

-17,89

-139,5

3,6

16 л

Сильно мутный серый лед с большим количеством включений суглинка и линзами ледогрунта шириной 3-4 см

3,0

-18,39

-139,7

7,42

17 л

Лед прозрачный, местами мутноватый, слабослоистый, крупнокристаллический

3,0

-18,11

-140,4

4,48

18 л

Лед мутный, светло-серый тонкослоистый с мелкими включениями суглинка, со скоплениями пузырьков воздуха

3,0

-18,17

-141,2

4,16

19 л

Лед темно-серый тонкослоистый, мутный с большим количеством включений суглинка размером до 1 см

3,0

-18,25

-139,7

6,3

20 л

Лед мутный с крупными включениями суглинка до 4 см

3,0

-17,94

-141,9

1,62

21 л

Лед темно-серый тонкослоистый, с мелкими включениями суглинка размером до 4 мм.

3,0

-18,24

-140,1

5,82

22 л

Лед светло-серый, мутный с полосами более прозрачного льда

3,0

-18,22

-140,8

4,96

23 л

Лед мутный, серый с редкими крупными включениями суглинка

3,0

-17,86

-140,4

2,48

24 л

Лед светло-серый, мутный, крупнослоистый

3,0

-18,91

-141,5

9,78

24б л

Лед прозрачный лед с включениями опесчаненого суглинка

3,0

-18,47

-142,2

5,56

26 л

Лед светло-серый мутный лед с редкими мелкими пузырьками и включениями суглинка 0,5-4 мм

3,0

-18,50

-141,8

6,2

28 л

Лед прозрачный из замка складки с небольшим включениям суглинка

3,0

-18,76

-141,5

8,58

29 л

Тот же лед, нижний контакт. Лед прозрачный, с редкими мелкими пузырьками воздуха

3,0

-18,79

-141,5

8,82

30 л

Лед прозрачный, крупнокристаллический, с редкими мелкими пузырьками воздуха

3,0

-18,20

-140,1

5,5

31 л

Лед мутный, серый, с включениями суглинка и пузырьками воздуха

3,0

-18,79

-141,8

8,52

32 л

Лед слоистый в виде складки

3,0

-18,61

-142,3

6,58

33 л

Лед слоистый в виде складки, там же, где образец 32 л

3,0

-18,71

-142,6

7,08

35 л

Лед мутный, темно-серый лед с прозрачными прожилками

3,0

-18,47

-142,2

5,56

37 л

Лед прозрачный пузырчатый с включениями суглинка

3,0

-18,36

-141,5

5,38

38 л

Лед прозрачный чистый

3,0

-18,38

-140,4

6,64

39 л

Лед прозрачный пузырчатый

3,0

-18,03

-141,2

3,04

40 л

Лед прозрачный пузырчатый

3,0

-18,61

-143,2

5,68

41 л

Лед прозрачный пузырчатый, светло-серый, с включениями суглинка

3,0

-18,18

-140,8

4,64

42 л

Лед мутный светло-серый

3,0

-18,49

-138,7

9,22

43 л

Лед мутный светло-серый

3,0

-19,02

-146,6

5,56

44 л

Лед прозрачный пузырчатый

3,0

-20,45

-149,2

14,4

45 л

Лед мутный, серый, мелкопузырчатый

3,0

-18,96

-142,5

9,18

46 л

Лед сильнопузырчатый, прозрачный, крупнокристаллический

3,0

-20,31

-150,2

12,28

47 л

Лед темно-серый мутный

3,0

-19,32

-146,0

8,56

48 л

Лед слоистый, мутный с обилием включений суглинка

3,0

-18,21

-142,2

3,48

49 л

Лед мутный лед, светло-серый с крупными включениями суглинка до 1 см

3,0

-18,55

-142,6

5,8

50 л

Лед прозрачный, с редкими пузырьками воздуха

3,0

-18,55

-142,5

5,9

51 л

Лед белесый, очень мутный лед с мелкими пузырьками воздуха

3,0

-18,12

-143,7

1,26

52 л

Лед серый, слоистый, очень пузырчатый

3,0

-18,3

-140,4

6,0

53 л

Лед белесый, с редкими пузырьками воздуха

3,0

-18,74

-142,2

7,72

54л

Лед серый мутноватый, с включениями суглинка 2-5 см диаметром

3,0

-18,79

-143,7

6,62

55л

Лед прозрачный чистый

3,0

-18,71

-142,6

7,08

56 л

Лед мутный серый слоистый

3,0

-18,54

-142,6

5,72

Пластовый лед (отбор по вертикали)

25 л

Лед очень мутный, темно-серый, слоистый, с включениями суглинка 3-7 мм

3,2

-18,02

-142,4

1,76

27 л

Лед слоистый, мутный с ясно выраженными слоями прозрачного льда

3,5

-18,20

-140,4

5,2

62 л

Лед мутный серый, слоистый, с включениями суглинка до 1 см диаметром

4,0

-18,43

-141,9

5,54

63 л

Лед слоистый, в виде складок

4,2

-17,88

-142,0

1,0

64 л

Лед слоистый, в виде складок

4,5

-18,1

-141,5

3,3

61 л

Лед мелкопузырчатый мутный светло-серый

4,5

-18,81

-143,8

6,68

60 л

Лед мелкопузырчатый мутный светло-серый

5,0

-18,47

-143

4,76

59 л

Лед серый мутный с мелкими пузырьками воздуха

5,5

-18,03

-144,5

-0,26

58 л

Лед мутный серый

5,7

-18,16

-140,8

4,48

57 л

Лед мутный серый

6,0

-18,27

-139,7

6,46

Таблица 5

Значения д18O, д2Н и dexc в голоценовом повторно-жильном льду, вскрытом обнажении террасы р.Сеяха (Мутная), Бованенковское НГКМ

Номер образца

д18O,‰

д2Н, ‰

dexc, ‰

Отбор образцов льда по горизонтали на глубине 100-110 см

ж 1

-16,43

-126,4

5,04

ж 2

-17,23

-130,8

7,04

ж 3

-17,53

-132,9

7,34

ж 4

-18,14

-135,1

10,02

ж 5

-17,35

-126,8

12

ж 6

-16,90

-124,3

10,9

ж 7

-17,49

-129,7

10,22

ж 8

-17,99

-118,5

25,4

ж 10

-17,26

-129,7

8,38

ж 11

-17,00

-127,2

8,8

ж 12

-16,91

-129,0

6,28

ж 13

-16,73

-127,2

6,64

ж 14

-16,99

-121,0

14,92

ж 15

-17,09

-124,6

12,72

ж 16

-17,85

-133,3

9,5

ж 17

-17,82

-131,5

11,06

ж 18

-18,08

-133,7

10,9

ж 19

-17,20

-124,3

13,3

ж 20

-17,14

-131,1

6,02

ж 21

-17,13

-122,8

14,2

ж 22

-16,93

-123,2

12,2

ж 23

-16,91

-122,8

12,5

ж 24

-14,14

-101,6

11,5

Определение химического состава пластового льда в районе Бованенковского НГКМ показало, что в составе ионов преобладают Na+, Ca2+ и HCO3-. Концентрация натрия варьирует от 1,6 до 9,4 мг/л, в некоторых образцах достигая значений 12,7-16,8 мг/л, кальция - от 6,9 до 11,2 мг/л, концентрация гидрокарбонатов варьирует от 13,4 до 25,5 мг/л. Общая минерализация льда изменяется от 9,7 до 70,4 мг/л, составляя в среднем 33 мг/л. Лед, содержащий включения суглинка, как правило, характеризуется наиболее высокими значениями преобладающих ионов и минерализации, в образце льда с крупными включениями суглинка содержание Na+, Ca2+ и HCO3- составило 39, 34,5 и 62 мг/л, соответственно, а минерализация достигла 168 мг/л. Соотношение Cl/SO4 в большинстве образцов льда составило 2-4, в трех образцах достигало значений до 100. Значения соотношение Cl/SO4 выше 20-40 нами отмечено в солоноватоводных подрусловых таликах рек бассейна Обской губы и в соленых водах крипэгов Центрального Ямала [2].

Таблица 6

Концентрация основных ионов и минерализация позднеплейстоценового пластового льда, вскрытого в северной части оз. Ханикосито, Бованенковское НГКМ

Полевой номер образца

Na+, мг/л

K+, мг/л

Mg2+, мг/л

Ca2+, мг/л

Cl-, мг/л

NO3-, мг/л

SO42-, мг/л

HCO3-

М, мг/л

Cl/SO4

М, ‰

л 11

3,01

1,81

1,6

2,47

1,9

0,1

0,7

6,29

17,78

2,71

0,018

л 12

5,78

2,15

1,37

2,05

4,92

0,1

1,28

5,15

22,7

3,84

0,023

л 13

4,42

1,47

1,84

3,52

3,06

0,1

0,74

7,45

22,5

4,14

0,023

л 14

2,97

0,91

0,74

1,44

1,89

0,1

0,44

3,73

12,12

4,30

0,012

л 15

3,8

0,86

0,9

2,16

2,44

0,1

0,6

4,68

15,44

4,07

0,015

л 16

9,2

3,16

3,44

7,66

3,76

0,1

1,56

18,14

46,92

2,41

0,047

л 17

3,13

1,23

1,29

2,9

1,76

0,1

0,62

6,17

17,1

2,84

0,017

л 19

13,07

2,9

4,09

9,41

2,9

0,1

1,32

25,25

58,94

2,20

0,059

л 20

9,4

2,24

3,47

6,77

4,56

0,1

1,32

16

43,76

3,45

0,044

л 18

2,87

1,03

0,91

8,97

1,63

0,1

0,48

11,67

27,56

3,40

0,028

л 21

16,78

3,05

4,15

11,2

7,83

0,1

1,88

25,51

70,44

4,16

0,070

л 22

3,71

1,54

1,98

4,61

1,86

0,1

0,76

9,22

23,68

2,45

0,024

л 23

3,55

1,41

1,23

3,23

1,86

0,28

1,29

6,27

18,84

1,44

0,019

л 24

9,3

2,32

2,89

6,51

3,8

0,1

1,9

15,32

42,04

2

0,042

л 25

4,35

1,2

1,15

2,67

2,14

0,13

0,75

6,48

18,74

2,85

0,019

л 26

12,7

2,32

2,91

6,89

4,17

0,1

1,22

19,43

49,64

3,42

0,050

л 27

5,99

2,01

1,8

4,06

2,75

0,1

0,91

10,2

27,72

3,02

0,028

л 28

9,74

2,17

2,74

7,51

4,33

0,1

1,52

16,31

44,32

2,85

0,044

л 29

2,86

0,76

0,78

1,6

1,76

0,1

0,57

3,67

12

3,09

0,012

л 30

1,57

3,04

0,11

0,15

3,28

0,1

0,22

1,37

9,74

14,91

0,010

л 46

5,01

21,76

0,61

1,98

27,02

0,1

0,27

2,07

58,72

100,07

0,059

л 49

38,95

8,54

12,48

24,5

19,3

0,57

3,07

62,01

168,8

6,30

0,169

л 50

12,9

3,83

5,32

10,4

14,9

0,51

4,1

13,44

64,86

3,63

0,065

Лед голоценовый ледяной жилы в торфянике [3] характеризовался в целом низкой минерализацией (в большинстве образцов она не превышала 15-22 мг/л), и преимущественно хлоридно-натриевым составом: концентрация Na+варьировала, как правило, в диапазоне 1,4-3,7 мг/л, Cl- - в диапазоне 2,2-6,3 мг/л, концентрация остальных основных ионов в основном не превышала 2 мг/л. Однако в некоторых образцах льда отмечена намного более высокая минерализация - от 70 до 196 мг/л и высокая концентрация всех ионов, при преобладании натрия и хлора (табл. 7). Соотношение Cl/SO4 в большинстве образцов льда составило 3-7, что нормально для жил, формирующихся из талого снега [2].

Таблица 7

Концентрация основных ионов и минерализация голоценового повторно-жильного льда, вскрытого в обнажении террасы р.Сеяха (Мутная), Бованенковское НГКМ

Полевой номер образца

Na+, мг/л

K+, мг/л

Mg2+, мг/л

Ca2+, мг/л

Cl-, мг/л

NO3-, мг/л

SO42-, мг/л

HCO3-

М, мг/л

Cl/SO4

М, ‰

ж 1

2,76

1,12

1,19

1,35

3,11

0,1

2,17

1,14

12,84

1,43

0,013

ж 2

2,14

1,22

0,36

1,73

4,1

0,1

0,72

0,63

10,9

5,69

0,011

ж 3

1,74

0,9

0,5

0,5

3,07

0,1

0,68

0,1

7,28

4,51

0,007

ж 4

1,41

0,96

0,18

0,58

2,2

0,1

0,44

0,49

6,26

5

0,006

ж 5

1,74

0,78

0,25

0,23

2,92

0,1

0,58

0,1

6

5,03

0,006

ж 6

1,79

1,21

0,25

0,57

3,09

0,1

0,96

0,1

7,64

3,22

0,007

ж 7

1,53

0,89

0,29

0,21

2,43

0,11

0,4

0,09

5,84

6,08

0,006

ж 8

2,95

1,94

0,4

0,15

4,54

0,12

0,59

0,31

10,88

7,69

0,011

ж10

1,62

0,94

0,53

0,43

2,96

0,13

0,65

0,1

7,04

4,55

0,007

ж11

2,58

1,16

0,53

0,4

3,29

0,1

0,97

0,41

9,34

3,39

0,009

ж 12

29,92

2,73

28,18

37,27

84

0,1

92

0,1

196,2

0,91

0,206

ж 13

10,58

1,99

16,45

25,78

16,25

0,1

89

0,1

109,6

0,18

0,109

ж 14

1,89

1,04

0,65

0,71

2,56

0,18

1,27

0,46

8,58

2,02

0,009

ж 15

2,09

1,42

0,58

0,59

3,03

0,25

0,94

0,71

9,36

3,22

0,009

ж 16

6,55

2,53

9,76

16,48

16,78

0,1

46,28

0,1

70,64

0,36

0,071

ж 17

1,65

1,42

0,58

1,02

3,18

0,12

1,08

0,41

9,34

2,94

0,009

ж 18

1,7

1,3

0,48

0,98

3,68

0,12

0,5

0,28

8,92

7,36

0,009

ж 19

2

1,49

0,44

0,23

3,26

0,25

0,75

0,15

8,32

4,35

0,008

ж 20

3,71

2,41

0,74

0,43

6,33

0,1

0,42

0,54

14,58

15,07

0,015

ж 21

14,38

3,83

14,33

27,11

31,85

0,17

71,39

0,1

119,3

0,45

0,119

ж 22

2,21

1,2

0,64

0,85

3,54

0,1

1,31

0,05

9,8

2,70

0,010

ж 23

3,74

1,4

2,23

3,16

6,21

0,45

3,6

0,72

21,06

1,73

0,021

Обсуждение результатов

Незначительные вариации изотопных значений в пластовом льду в верховьях р.Мордыяха (не более 3 ‰ по д18O и около 10 ‰ д2Н), указывают на сегрегационный характер льдообразования в условиях открытой системы. Об этом же свидетельствует и сходство с изотопной диаграммой пластового льда на р. Еркутаяха [4]. Близкие значения получены по пластовому льду в районе Бованенковского НГКМ. Вариации изотопных значений также невелики - не более 3 ‰ по д18O и не более 13 ‰ д2Н).

Значения д18O и д2Н пластового льда в районе Бованенковского НГКМ находятся вблизи линии метеорных вод на парной диаграмме (рис. 8, а), что говорит об атмосферной природе влаги и льдообразовании в условиях открытой системы (свободного подтока воды). Изотопные эффекты, сопровождающие льдообразование в закрытой системе, не выражены.

Современные среднегодовые значения д18O и д2Н атмосферных осадков района исследований составляют -17,5 и -136,2‰ соответственно (данные GNIP по Салехарду с 1996 по 2000 гг.). Полученные величины д18O и д2Н по пластовому льду очень близки этим значениям. Обращают на себя внимание образцы с 1 по 10 (см. табл. 4) - они характеризуются относительно более высокими значениями д18O, д2Н и низкими величинами dexc. Это образцы ледогрунта верхнего слоя, т.е. перекрывающих пластовые льды отложений. Судя по изотопному составу это сегрегационные текстурные льды, сформированные летними атмосферными осадками (значительная доля летних осадков), скорее всего это слои СТС, перешедшие в многолетнемерзлое состояние, о чем также свидетельствуют отрицательные величины дейтериевого эксцесса. Современные осадки теплого периода (с мая по сентябрь включительно) имеют средние значения д18O и д2Н -12,5 и -96‰ соответственно, изотопные значения образцов 1-10 ненамного отличаются от этих величин. Поскольку формирование пластового льда происходило в условиях открытой системы, то, скорее всего, это внутригрунтовый сегрегационный лед, сегрегация льда сформировала слои прозрачного пузырчатого льда и слои с глинистым материалом. Об этом механизме свидетельствует также: сравнительно ровные верхние контакты, лед средне- и крупнозернистый с хорошо выраженной вертикальной кристаллографической ориентировкой, твердые примеси преимущественно в виде небольших прослоев грунта, в которых частицы разобщены между собой, распределение пузырьков газа по простиранию пласта может быть как равномерным, так и неравномерным, слоистым, что отражает неравномерность кристаллизации во времени [5].