Формирование в жильном массиве зон с высокими значениями изотопного состава и повышенной минерализацией, скорее свидетельствует о локальных процессах в пределах одного ландшафта, т.е. о затекании в морозобойные трещины минерализованной воды из очень небольшого испаряющегося водоема. В Центральной Якутии в жаркие летние сезоны активное испарение способствует засолению остаточных мелководных водоемов, которые уже в последующую за этим зиму могут оказаться в зоне распространения морозобойных трещин. В этом случае части ледяных жил по простиранию также будут неравномерно обогащены минерализованной водой с континентальным типом засоления и тяжелым изотопным составом. Скорее всего, повышенная минерализация жил в обнажениях низменных равнин с замедленным водообменом в Якутии, имеющие континентальный тип засоления, повышенно минерализованы, видимо, в основном, за счет проникновения по трещинам в жильный лед озерных или болотных вод.
В пользу участия в формировании льда жил в разрезе Мамонтова гора озерно-старичных вод свидетельствуют изотопные данные по льду: значения д18О в верхней части жилы до глубины 6,5 м составляют от -25,9 до -29,4‰, а в нижней части жилы до глубины 7,6 м значения д18О колеблются от -22,7 до -16,5‰. Здесь же, в нижней части жилы отмечены наибольшие значения сухого остатка и содержания органики. Высокие значения д18О указывают на источник влаги, который, вероятнее всего, подвергался испарению. Так, старичная вода Алдана имеет значение д18О =-16,8, вода р. Алдан = -17,7‰. Ледяная жила начала формироваться в озерных суглинках, судя по датировкам, эпигенетически, в тот период, когда озерная вода, источником которой были как атмосферные осадки, так и надмерзлотные воды, в значительной степени была преобразована испарением и заболачиванием, именно эта болотная вода с тяжелым изотопным составом и насыщенная органикой участвовала в формировании нижней части ледяной жилы. Наклон линии соотношения д18О - д2Н равный 4,7 во льду жил, что заметно ниже как ГЛМВ, так и локальной линии метеорных вод по осадкам Центральной Якутии, также указывает на участие испаренной воды в формировании льда.
Заключение
Проведенные исследования показали, что континентальное засоление ландшафтов Центральной Якутии объясняется сочетанием процессов многолетнего промерзания отложений, а также влиянием процессов испарения в течение летних сезонов, что характерно для условий резко континентального климата. Изотопно-кислородный (д18О) и дейтериевый (д2Н) анализ атмосферных осадков, поверхностных вод и подземных льдов показывает ареалы аномально тяжелого изотопного состава, а также наличие линии испарения на графике соотношения д18О - д2Н. Высокая минерализация повторно-жильных льдов и вмещающих их озерно-болотных отложений и преобладание в составе солей континентального типа (гидрокарбонатов и кальция) является следствием испарения и концентрирования солей и в сочетании с изотопными данными является надежным индикатором континентального засоления.
Разработана система индикаторов континентального засоления, состоящая из трех основных положений: система индикаторов формирования континентального засоления мерзлотных озёрно-болотных ландшафтов на основе изотопных и гидрохимических данных поверхностных вод и подземных льдов, состоящая из трех основных положений: 1 - аномально тяжелый изотопный состав поверхностных вод и льда жил, 2 - расположение значений изотопного состава на линии испарения, угол наклона которой (как правило, около 5) ниже угла наклона ГЛМВ (8) и 3 - высокая засоленность повторно-жильных льдов и вмещающих их отложений и преобладание в составе солей континентального типа.
Полученные результаты имеют высокую степень достоверности, т.к. данные по стабильным изотопам легко воспроизводимы в любой изотопной лаборатории мира. Предложенный механизм континентального засоления может быть применен для объяснения роли континентального засоления и интерпретации гидрохимических и изотопных данных по другим районам криолитозоны с континентальным климатом. Предложенная методика может применяться для прогнозирования развития ареалов засоленных мерзлых пород, линз криопэгов, определяющих характер освоения территории, а также для прогнозирования химического состава подземных вод, образующихся в процессе протаивания засоленных мерзлых пород. Для практического применения предложенной теории требуется проведение работ на других мерзлотных и почвенных объектах.
Библиография
1. Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. Новосибирск: Наука. 1981. 153 с.
2. Васильчук Ю.К. Геохимический состав подземных льдов севера Российской Арктики // Арктика и Антарктика. 2016. № 2. С. 23-39. DOI: 10.7256/2453-8922.2016.2.21378. URL: http://e-notabene.ru/arctic/article_21378.html
3. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). Изд. Отдел Теоретических проблем РАН. Геол. ф-т. МГУ, ПНИИИС. 1992. В 2-х томах. Т.1. - 420 С. Т.2. - 264 С.
4. Васильчук Ю.К. Повторно-жильные льды: гетероцикличность, гетерохронность, гетерогенность. Изд-во МГУ. 2006. 404 с.
5. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук А.К., Чижова Ю.Н. Изотопные методы в географии. Часть 3: Геохимия стабильных изотопов атмосферы и гидросферы. - Учебное пособие - М.: Географический факультет МГУ. 2013. 216 с.
6. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Минерализация повторно-жильных льдов как индикатор смены ландшафтов // Вестник Моск. ун-та. Серия география. 2016. №6. C. 96-103 (Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Budantseva N.A., Chizhova Ju.N. 2016. Ice-wedge ice mineralization as indicator of landscape changes. Vestnik Moskovskogo Unviersiteta, Seriya Geografiya, N6, p. 96-103).
7. Васильчук Ю.К., Шмелев Д.Г., Буданцева Н.А., Чербунина М.Ю., Брушков А.В., Васильчук А.К., Чижова Ю.Н. Изотопно-кислородный и дейтериевый состав сингенетических повторно-жильных льдов разрезов Мамонтова Гора и Сырдах и реконструкция позднеплейстоценовых зимних температур Центральной Якутии // Арктика и Антарктика. 2017. N2. С. 112-135.
8. Калмычков Г.В., Покровский Б.Г. Сравнительная О-Н-С изотопная характеристика озер Байкал и Хубсугул // XIX симпозиум по геохимии изотопов им. акад. А.П.Виноградова. Москва. 2010. С. 143-146.
9. Справочник по климату СССР. Л. Гидрометеоиздат. Вып. 24. Якутская АССР. Часть 2. Температура воздуха и почвы. 1966. 403 с.
10. Токарев И.В., Поляков В.А., Самсонова А.А., Шило В.А., Толстихин Г.М., Нурбаев Т.Н., Жакеев Б.И., Шабунин А.Г., Алехина В.М. Исследование условий формирования водного баланса Токтогульского водохранилища по изотопному составу воды (д2Н, д18О) // Изучение факторов формирования и оценка влияния водохранилищ Нижне-Нарынского каскада ГЭС на качество водных ресурсов бассейна реки Нарын изотопными методами (по результатам проекта МНТЦ КР-1430, 2007-2010). Бишкек. 2010. С. 56-84.
11. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы. М.: Наука. 1983. 280 с.
12. Environmental isotopes in the hydrological cycle. Technical documents in hydrology.UNESCO. Paris. 2001. N 39. Vol. III. 117 p.
13. Gibson J.J., Birks S.J., Yi Y. Stable isotope mass balance of lakes: a contemporary perspective // Quaternary Science Reviews. 2016. Vol. 131. P. 316-328.
14. Hainbach T. Variability of the Isotopic and Hydrochemical Composition of Lake Bol'shoe Toko, SE Yakutia, Russia / Bachelor Thesis in Geosciences. Institute of Earth and Environmental Sciences, University of Potsdam. 2016. 42 p.
15. Ichiyanagi K., Sugimoto A., Numaguti A., Kurita N., Ishii Y., Ohata T. Seasonal variation in stable isotopic composition of alas lake water near Yakutsk, Eastern Siberia // Geochemical Journal. 2003.Vol. 37. P. 519-530.
16. Iwahana G., Takano S., Petrov R.E., Tei S., Shingubara R., Maximov T.C., Fedorov A.N., Desyatkin A.R., Nikolaev A.N., Desyatkin R.V., Sugimoto A. Geocryological characteristics of the upper permafrost in a tundraforest transition of the Indigirka River Valley, Russia // Polar Science. 2014. Vol. 8. P. 96-113.
17. Popp S., Diekmann B., Meyer H., Siegert C., Syromyatnikov I., Hubberten H-W. Palaeoclimate Signals as Inferred from Stable-isotope Composition of Ground Ice in the Verkhoyansk Foreland, Central Yakutia // Permafrost and Periglacial Process. 2006. № 17. P. 119-132.
18. Popp S., Diekmann B., Syromyatnikov I., Meyer H., Siegert C., Hubberten H.-W. Stable-Isotope Signals of Paleo-Winter Temperatures in Permafrost Ice wedges of Central Yakutia, northeastern Siberia // AGU Fall Meeting 2004, 13-17 December, San Francisco. Poster. 2004.
19. Vasil'chuk Yu.K. Paleological permafrost interpretation of oxygen isotope composition of Late Pleistocene and Holocene wedge ice of Yakutia // Transactions (Doklady) of the USSR Academy of Sciences. Earth Science Sections. Published by Scripta Technica, Inc. A Wiley Company. New York. 1988. Vol 298. N1. P. 56-59.