Изотопно-геохимические особенности снежного покрова и ледникового льда в разных гляциологических условиях Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин

Чижова, Юлия Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Изотопно-геохимические особенности снежного покрова и ледникового льда в разных гляциологических условиях Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин
ВАК РФ 25.00.31, Гляциология и криология земли

Автореферат диссертации по теме "Изотопно-геохимические особенности снежного покрова и ледникового льда в разных гляциологических условиях Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин"

На правах рукописи

ЧИЖОВА Юлия Николаевна

ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ЛЕДНИКОВОГО ЛЬДА В РАЗНЫХ ГЛЯЦИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПРИЭЛЬБРУСЬЯ, ПОЛЯРНОГО УРАЛА И ХИБИН

25.00.31 - гляциология и криология Земли

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре криолитологии и гляциологии географического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук,

профессор Васильчук Юрий Кириллович

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, старший научный сотрудник Корейша Михаил Михайлович

кандидат географических наук, старший научный сотрудник Керимов Абдуллах Мухаметович

Ведущая организация:

Институт географии Российской Академии Наук

Защита состоится 16 марта 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного Совета по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и криологии Земли, картографии и геоинформатике (Д 501.001.61) в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские Горы, МГУ, географический факультет, ауд. 2109

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ, 21 этаж.

Автореферат разослан 6 февраля 2006 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим отправлять по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские Горы, МГУ, географический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Д.501.001.61. или по факсу (495) 932-88-36

Ученый секретарь диссертационного совета профессор

Ю.Ф.Книжников

¿ООСА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изотопно-геохимический состав снега и льда Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин, несмотря на хорошую гляциологическую изученность этих ледниковых районов, исследован очень мало. Это исследование тем важно, что изотопный и геохимический состав фиксирует основные параметры физико-географической обстановки во время формирования снежного покрова и ледникового льда - источники происхождения осадков, температурные и метеорологические условия выпадения снега и степень участия атмосферных осадков в льдообразовании. Особенно ценным является получение парных изотопных характеристик (изотопно-кислородных и дейтериевых), позволяющих использовать дополнительный изотопно-гляциологический параметр - дейтериевый эксцесс.

Изотопный состав и величина дейтериевого эксцесса в снежных осадках и ледниковом льду, рассматриваемые совместно с анализом основных химических элементов и эгоиматической активности, являются наиболее надежным индикатором, как источника влаги, так и палеоклиматических трендов. Подобные исследования широко и комплексно выполняются для Антарктиды, Гренландии, ледников Альп, Анд и Гималаев, однако практически не применялись для ледников и снега в нашей стране. Рассмотрение совместно таких характеристик снега и ледникового льда, как состав и содержание стабильных изотопов кислорода и водорода, дейтериевый эксцесс, геохимические и геобиохимические показатели является актуальным комплексным исследованием процесса снегонакопления и льдообразования в горных регионах.

Основная цель работы - выявление высотной и широтной изотопной региональной зональности снегонакопления, влияния изотопно-геохимической сезонности состава снежного покрова и степени ее сохранности при последовательном таянии снега на изотопный состав ледникового льда в разных гляциологических условиях - в Приэльбрусье, на Полярном Урале и в Хибинах. Для достижения этой цели были установлены фактические изотопно-геохимические значения, присущие снежному покрову и ледниковому льду в горах и предгорьях Кавказа, Полярного Урала и Хибин, процессы формирования и сохранения изотопного состава при переходе снега в фирн и лед. Было н

ч.'

• Выявить источники осадков, формирующие изотопно-геохимический состав снежного покрова и ледникового льда Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин.

• Исследовать связь температуры и изотопного состава свежевыпавшего снега в предгорьях Полярного Урала.

• Оценить сезонные, высотные и широтные изотопные эффекты в снеге, выпадающем в Приэльбрусье и на Полярном Урале. Выявить основные причины высотных изотопных аномалий в разных гляциологических и метеорологических условиях Приэльбрусья.

• Исследовать характер региональной взаимосвязи дейтериевого и изотопно-кислородного состава снега Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин.

• Выявить условия льдообразования и степень сохранности первичной изотопно-геохимической записи в снеге при переходе его в лёд для ледников Гарабаши и Большой Азау в Приэльбрусье и малых форм оледенения Полярного Урала с учетом избирательности участия осадков разных сезонов в формировании льда.

• Оценить палеогляциологическую обстановку формирования льда языка ледника Большой Азау в условиях его активного продвижения во время малого ледникового периода.

Объект исследования. Объектом исследований диссертационной работы является снежный покров и ледниковый лёд Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин. Исследования проводились на ледниках и прилегающих к ним участках южного склона Эльбруса (Гарабаши и Большой Азау), на снежниках и малых ледниках Полярного Урала (близ пос .Полярный, на двух небольших присклоновых ледниках на склоне хр. Малый Пайпудынский), в снеге северо-востока Европы и предгорий Полярного Урала (от ст.Коноша до пос. Полярный), в снежном покрове и атмосферных осадках Хибинах.

Основные методы исследования - в полевых условиях изучалось строение снежной толщи, условия ее формирования и залегания и производился отбор образцов из снежных горизонтов, а в ледниковых районах - и из подстилающего льда. В отобранных образцах определялось содержание микроэлементов (спектрофотометрически методом атомной абсорбции), стабильных изотопов "О и 2Н (масс-спектрометрически) и гидролитических ферментов (спектрофотометрически).

Изотопно-кислородный и дейтериевый состав - однин из наиболее точных современных инструментов гляциологических исследований. В последние годы техника и методология масс-спектрометрических определений содержания |80 и 2Н достигла высокой точности и воспроизводимости данных. Изотопный состав является физико-химической характеристикой воды и входит в состав молекулы Н20. Химический и биохимический состав являются примесями и не включаются в молекулярную решетку воды. Несмотря на это и содержащиеся в снежном покрове стабильные изотопы и химические примеси демонстрируют сходное поведение при трансформации снежного покрова, таянии и льдообразовании и могут быть использованы как взаимодополняющие характеристики. Защищаемые положения:

1. Изотопно-геохимические свойства снега отражают климатические и физико-географические черты каждого конкретного района (Приэльбрусья, Полярного Урала, Хибин) и связаны с циркуляцией атмосферы в холодный (зимний) период и условиями метаморфизма и таяния снега в теплый (летний) период года.

2. Изотопно-геохимические процессы при метаморфизме и таянии снежного покрова приводят к преобразованию первичных изотопных вариаций. Горизонты метаморфизованного снега в Приэльбрусье и на Полярном Урале обогащены 180 на 1-296о относительно среднего состава снежного покрова, а первые порции талой воды на 2-3%о изотопически легче тающего снега.

3. Изотопно-геохимический состав льда горных ледников на больших абсолютных высотах выше снеговой линии наследует первичные сезонные изотопно-геохимические свойства снежного покрова. Вблизи и ниже снеговой линии сезонность изотопного состава снега и льда обычно плохо выражена. Формирование изотопного состава малых форм ледников Полярного Урала на небольших абсолютных высотах характеризуется отсутствием сезонных изотопных различий во льду и заметным утяжелением изотопного состава ледникового льда по сравнению с сезонным снежным покровом. Лёд языка ледника Бол. Азау, формировавшийся в течение последних 200-500 лет, имеет изотопный состав сходный с современным льдом в области аккумуляции, что указывает на несущественно менявшиеся температурные условия в Приэльбрусье в течение малого ледникового периода.

4. Температура воздуха является доминирующим фактором при выпадении осадков (снега) в равновесных условиях, что выражается в наличии

высотной изотопной зональности в зимнем снеге Приэльбрусья, выражающейся в закономерной контрастной смене изотопного состава с высотой (уменьшение на 0,6%о на 100 м подъема) и широтной изотопной зональности в снегопаде предгорий Полярного Урала, выражающейся в закономерной контрастной смене изотопного состава с широтой (уменьшение на 1,496о на 1° широты). Проявления высотной и широтной изотопной зональности могут быть завуалированы неравновесностью конденсации или сложными метеорологическими условиями. Связь температуры с изотопным составом свежевыпавшего снега на северо-востоке Европы и в предгорьях Полярного Урала выражается уравнением: 5180 =

0.44.Т-18,37. Научная новизна работы.

Изучение изотопного состава снежного покрова и ледникового льда Приэльбрусья и Полярного Урала показало, что интерпретация ледниковых кернов, полученных в высокогорье и на ледниках умеренного климата, имеет свои особенности (высотный эффект и роль таяния), без учета которых невозможно получение адекватной палеоклиматической картины. Особое внимание уделено дополнительному изотопному показателю - дейтериевому эксцессу. Такой комплексный подход в рассмотрении, основанный на высокоточных аналитических данных (изотопный анализ), представляется наиболее информативным для получения результатов на качественно новом уровне изучения гляциологических систем.

Исследования парных концентраций тяжелого кислорода и дейтерия и рассчитываемого по ним эксцесса дейтерия достаточно редко выполняется для снежного покрова и наземных льдов, прежде всего, вследствие сложности аналитических работ, а исследования поведения эксцесса дейтерия являются принципиально новыми для исследований криосферных объектов в России.

Получены новые научные результаты:

1. Установлены изотопные эффекты: высотный (уменьшение на 0,6%о на 100 м) эффект в зимнем снеге Приэльбрусья и широтный эффект (уменьшение на 1,496о на 1° широты) в едином снегопаде предгорий Полярного Урала.

2. Выявлена прямая зависимость изотопного состава отдельного снегопада на северо-востоке Европы и предгорий Полярного Урала от температуры воздуха, выведено региональное уравнение регрессии вида 51вО = 0,44Т - 18,37.

3. Установлено, что малые ледниковые образования Полярного Урала, в отличие от крупных ледников, формируются практически без участия зимнего снега,

который почти весь стаивает ранней весной, за счет метаморфизма осеннего

снега с участием летних дождевых вод. 4. Показано, что температурные условия в Приэльбрусье в течение малого ледникового периода менялись несущественно, что выразилось в сходстве изотопного состава льда языка ледника Бол. Азау, формировавшегося в течение последних 200-500 лет, с современным льдом.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы. В

работе обобщено большое количество изотопных и геохимических данных по снежному покрову и ледниковому льду разных горных систем и систематизированы проявления наиболее ярких географических изотопных эффектов, в результате чего предложены принципиальные схемы формирования изотопного состава снежного покрова и ледникового льда в горах.

Полученные данные по изотопному составу снега Приэльбрусья вошли в учебник Ю.К.Васильчука, В.М.Котлякова "Основы изотопной геокриологии и гляциологии" (2000) и в курс лекций "Изотопная гляциология и криолитология", читаемый студентам третьего и четвертого курсов кафедры гляциологии и криолитологии географического факультета МГУ.

Фактический материал. Основой для выполнения работы послужили данные полевых исследований в Приэльбрусье (1998, 2001, 2002), на Полярном Урале (1999, 2000, 2004), в Хибинах (1999), Патагонии (1998), Алтае (2004), в которых автором было отобрано более 300 образцов снега и льда. Изотопные масс-спектрометрические определения в отобранных образцах выполнены в изотопных лабораториях Хельсинского университета, Центра "Арсенал" (г. Вена) и Геологической службы Нижней Саксонии (г. Ганновер) на масс-спектрометрах "Varían" и "Finnigan". Получено 210 изотопно-кислородных и 148 дейтериевых определений.

Автором выполнено 315 определений содержания микроэлементов в снеге, талых водах и ледниковом льду на атомно-абсорбционном спектрофотометре AAS в Почвенном институте им. В.В.Докучаева.

В работе используются результаты анализа энзиматической активности, выполненные в Институте океанологии РАН на спектрофотометре СФ-46 в 80 образцах снега и льда Кавказа, Полярного Урала и Хибин. Апробация работы. Основные материалы и теоретические положения диссертационной работы изложены в докладах на международных конференциях студентов и аспирантов "Ломоносов" (Москва, 1999, 2000, 2001, 2002), на международных конференциях по проблемам криологии Земли (Пущино, 1999, 2000, 2001, 2003, 2005), на международной конференции по мерзлотоведению (Цюрих, 2003), на Первой и Второй Европейских конференциях по мерзлотоведению (Рим, 2001, Потсдам, 2005), а также опубликованы в материалах Гляциологических симпозиумов (Пущино, 2000, 2002).

Публякацни. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 9 статей в рецензируемых журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы и содержит 165 страниц текста, который иллюстрируется 69 рисунками и 41 таблицей. Список использованной литературы включает 240 работ отечественных и зарубежных авторов. Благодарности.

Диссертация выполнена на кафедре криолитологии и гляциологии под руководством профессора, доктора геолого-минералогических наук, академика РАЕН Ю.К.Васильчука, которому автор глубоко благодарна за разностороннее внимание и бесценную помощь в работе над диссертацией и в проведении полевых и лабораторных работ.

Автор признательна всему коллективу кафедры криолитологии и гляциологии за проявленный интерес к работе, за организацию учебной и производственных практик.

Искренне благодарю Н.А.Володичеву, М.Гея, Г.А.Корнееву, А.Д.Олейникова, В.Папеша, Д.Ранка, В.Н.Сапунова, Ю.Г.Селиверстова, Л.Д.Сулержицкого, В.П.Фролова и Д.Г.Цветкова за содействие на разных этапах выполнения работы; В.Н.Голубева, В.В.Поповнина, С.М.Фотиева и А.Б.Чижова - за полезную дискуссию по основным положениям диссертации.

Считаю очень приятной обязанностью высказать глубокую и искреннюю благодарность своим соавторам и друзьям А.К.Васильчук и Н.А.Буданцевой за содействие в процессе полевых и лабораторных работ и обсуждение криосферной проблематики.

Финансовая поддержка полевых и лабораторных исследований частично осуществлялась благодаря бюджетному финансированию Московского университета, грантам РФФИ (05-05-64814, 00-05-МАС) и научных школ (НШ-2067.2003.5 и №205 РИ-112/001/289), экспедиционному гранту ФЦП "Интеграция" (5.1-425), Соросовской стипендии (2001, 2002) и стипендии Президента РФ (2003,2004).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Гляциологические условия и характер снежного покрова

В главе рассмотрены физико-географические и гляциологические условия районов исследования, основные черты снегонакопления и льдообразования.

Приэпьбрусье. Ледниковый комплекс Эльбруса - самый большой массив оледенения Кавказа (площадь 122,6 км2). Снежный покров Эльбруса (и его химический и изотопный состав) формируется из атлантических и черноморских воздушных масс, однако зимой возможно вторжение на центральный Кавказ арктических воздушных масс. Повышенное снегонакопление на леднике Гарабаши на южном склоне Эльбруса приурочено к высотам 3700-4000 м, здесь же отмечаются наибольшие концентрации химических примесей в снеге.

Полярный Урал. Оледенение Полярного Урала представлено малыми ледниками, площадь которых оценивается в 28,7 км2. Для снежного покрова Полярного Урала характерны активные процессы метаморфизма, приводящие к формированию горизонтов глубинной изморози. В разрезе края ледников отчетливо выражена слоистость льда. Слои выделяются черными загрязненными горизонтами, мощность незагрязненных слоев составляет примерно 15 см, загрязненных - около 3-5 см.

Снежный покров Полярного Урала формируется под влиянием арктических и умеренных воздушных масс. Циклоны североатлантического происхождения имеют северо-восточную траекторию и выходят в приполюсные районы. Холодными воздушными массами являются арктические и континентальные из восточной Сибири. Сочетание влияния этих воздушных

масс формирует изотопно-геохимические характеристики снежного покрова и ледникового льда

Хибины. Оледенение Хибин можно назвать миниатюрным, площадь ледников оценена в 0,1 км2. В климате Хибин заметно отепляющее влияние Атлантики. Снежный покров Хибин и его химический и изотопный состав формируется в большей степени североатлантическими и в меньшей -арктическими воздушными массами. В строении снежной толщи наиболее характерным является присутствие слоев ветрового уплотнения (ветровые доски) и ледяные прослои, формирующиеся в оттепель, когда некоторое количество талой воды, просачиваясь вниз, замерзает в более холодном снежном горизонте. Внутри снежной толщи активно протекают процессы сублимационного метаморфизма снега, на что указывают мощные горизонты глубинной изморози.

Глава 2. Растворимые примеси в снежном покрове и ледниковом льду В главе рассмотрены пути поступления растворимых и нерастворимых примесей в снежный покров и источники химических элементов. Основной источник химических примесей в снежном покрове - аэрозоль, в котором содержащиеся химические элементы могут иметь морское, континентальное, биогенное и антропогенное происхождение.

С середины 1970-х годов весьма активно обсуждалась тема антропогенного загрязнения атмосферы и влияние этого фактора на химический состав снежного покрова и ледникового льда Альп, Арктики, Гренландии и даже Антарктиды. В Гренландском льду отмечено увеличение в содержании сульфатов в 2 раза, начиная с до-индустриального периода (Wolf, Peel, 1985). Для Антарктиды, однако, это менее заметно, К.Бутроном было показано, что сульфат в снеге Антарктиды имеет вулканическое происхождение (Boutron, 1980). Судя по полученным концентрациям V, Pb, Cd и Hg в 9 ледниковых районах полярных и умеренных широт, антропогенный вклад в содержание этих металлов в ледниковом льду не оказал особенного влияния, так как значения концентрации в образцах льда до-индустриального периода и современного составляют близкие величины (Jaworowski et al., 1981).

Макроэлементы

Приэльбрусье Снег и лбд на Эльбрусе имеют сульфатно-натриевый, хлоридно-кальциевый состав. В толще фирна пики концентрации примесей на льдистых

горизонтах выражены резче в годы активного летнего таяния и большей минерализации талых вод. Распределение химических элементов с высотой неоднозначно. Наибольшая концентрация совпадает с зоной максимума осадков на высотах 3800-4000 м.

Ледник Гарабаши. Нами получены данные по распределению натрия в поверхностном зимнем снеге на леднике Гарабаши и прилегающем склоне. В диапазоне высот 2300-4100 м в январе 2001 г. содержание N8 в поверхностном снеге варьировало от 0,4 мг/л до 2,05 мг/л, подобные значения отмечались на леднике Гарабаши на высоте 4000 м в слое сезонного зимнего снега (Рототаева и др., 1998; Керимов и др., 1998; 2001). Максимум концентрации приурочен к высоте 3300-3400 м. Летом 2001 г. в поверхностном снеге наибольшие концентрации Иа и К (до 2 мг/л) были приурочены к высоте 3000 м. И в зимнем, и в летнем свежевыпавшем снеге максимальная концентрация 1Ча достигает 2 мг/л на высотах 3300 и 3000 м соответственно, а выше уменьшается.

Ледник Большой Азау. Нами было также исследовано распределение натрия в гребне мертвого льда ледника Большой Азау. Концентрации № невелики, в среднем 0,3 - 0,8 мг/л, и только в двух горизонтах льда возрастают до 2,4 мг/л и 1,7 мг/л. Такие концентрации натрия отмечались и на леднике Гарабаши, и на леднике Большой Азау (Керимов и др., 1998).

Полярный Урал. Исследовано содержание натрия в зимнем снеге Полярного Урала и в ледниковом льду. В зимнем снеге концентрации натрия крайне малы (0,05 мг/л), в ледниковом льду содержание натрия варьирует от 1 до 1,6 мг/л. Это может говорить о влиянии континентальных, бедных морскими элементами (N8), воздушных масс зимой, и смене режима циркуляции весной, когда к Полярному Уралу поступают морские воздушные массы.

Хибины. В некоторых точках в окрестностях г. Кировска значения рН снега достигали величин 7,5 - 7,8. Но в большинстве случаев значения рН варьируют от 5,5 до 6,5. Характерной особенностью снега в районе г. Кировска является незначительное содержание сульфатов - около 1-3 мг/л.

Микроэлементы

Выполнению массовых анализов микроэлементного состава предшествовала методическая работа по выявлению нескольких элементов-индикаторов (Чижова, 1999). В серии из 100 образцов измерялось содержание 14 основных микроэлементов, наиболее устойчивый сигнал с наименьшей ошибкой был

получен по 6 элементам (Fe, Zn, Mn, Си, Li, Sr), на которых н базировались дальнейшие исследования.

Ледник Гарабаши Основными микроэлементами в сезонном снежном покрове на леднике Гарабаши (июнь 1998 г.) являются цинк и железо, концентрации которых варьируют от менее 0,02 до 0,6 мг/л (железо в инфильтрационном льду) и от 0,01 до 0,22 во льду, т.е. максимальное содержание приурочено к горизонтам инфильтранионного льда. В сезонном зимнем и летнем снеге концентрации практически всех измеренных элементов невелики и варьируют от 0,01 до 0,03 мг/л (Чижова, 2001).

Летом 2001 г. на леднике Гарабаши наибольшие концентрации Fe отмечаются в поверхностном снеге на высотах 2300, 2350 м и 3710 м, где они достигают значений 0,038 мг/л, 0,026 мг/л и 0,022 мг/л соответственно. В остальных же образцах концентрации железа малы и не превышают 0,02 мг/л.

В строении снежной толщи в шурфе на высоте 3750 м выделяются два горизонта с максимальными концентрациями Na, Fe, К и Mg. Один представляет собой слоистый горизонт, состоящий из смерзшихся кристаллов 1-2 мм, концентрация железа в нем достигает 0,145 мг/л, магния - 0,354 мг/л и калия -0,12 мг/л. Второй - представлен плотным мелкозернистым снегом выраженного палевого оттенка, концентрации железа достигают 0,189 мг/л, магния - 0,287 мг/л, калия - 0,16 мг/л и концентрация натрия для всего разреза снежной толщи здесь максимальна - 0,46 мг/л.

В целом, снежный покров ледника Гарабаши характеризует средний гидрохимический фон, не подверженный локальному антропогенному загрязениню.

Ледник Большой Азау. Исследования, выполненные в 2002 году на языке ледника Большой Азау, показали, что во всех горизонтах льда концентрации Fe, Zn, Си и Мп очень малы и находятся практически на уровне точности метода, т.е. ниже 0,01 мг/л (Чижова, 2005).

Полярный Урал. Абсолютные величины содержания микроэлементов в снеге Полярного Урала малы (максимальные концентрации не превышают 0,03 мг/л), а суммарное содержание тяжелых металлов в двух удаленных от поселка снежниках не ниже, чем в поселке, что означает, что влияние котельной, расположенной в поселке, на микроэлементный состав снега относительно невелико (Чижова, 2000). Увеличенное содержание металлов в верхних слоях толщи, возможно, характеризует весеннее накопление, когда атмосфера насыщена аэрозолями и весенние снегопады захватывают большее количество

микроэлементов, чем зимние, В зимнем снеге концентрации микроэлементов крайне малы (не превышают 0,005 мг/л).

Содержание микроэлементов в ледниковом льду в целом невелико, однако варьирует от горизонта к горизонту. Наименьшая концентрация Fe составила 0,0005 мг/л, наибольшая - 0,035 мг/л.

Минимальная концентрация Zn составила 0,004 мг/л, максимальная - 0,039 мг/л. Минимум концентрации Си, равен 0,0004 мг/л, максимум - 0,017 мг/л. Содержание Мп марганца варьирует от 0,0035 мг/л дб 0,054 мг/л. Увеличение концентрации микроэлементов в весеннем снеге и ледниковом льду по сравнению с зимним снегом говорит о смене циркуляции атмосферы в весенне-летний сезон. В целом, содержание микроэлементов в снеге и льду Полярного Урала не велико и характеризует гидрохимический фон с учетом антропогенного источника.

Хибины. Суммарное содержание тяжелых металлов и микроэлементов (Fe, Zn, Си, Мп) в образцах снега, льда и воды не превышает 0,08 мг/л.

В снежном покрове Хибин отмечено присутствие железа и цинка, причем в некоторых образцах снега концентрации этих микроэлементов оказались ниже предела определения, а в отдельных - достигали значений: железо 0,09 мг/л, цинк - 0,1 мг/л. Эта очень высокая концентрация цинка, возможно, отражает локальное загрязнение снега. В общем можно заключить, что в снежном покрове Хибин не отмечено повышения содержания мшфоэлементов и характеристики снежного покрова близки к фоновым.

Глава 3. Изотопный состав снежного покрова и ледникового льда

Изотопы - это элемента, имеющие при одинаковом положительном заряде атома различный атомный вес. Для криосферных исследований наиболее важным является изучение стабильных тяжёлых изотопов кислорода (140) и водорода (2Н).

Применение изотопных методов в гляциологии присутствует в работах С.М.Архипова, А.Б.Бажева, Ю.К.Васильчука, Ф.Г.Гордиенко, В.Дансгора, А.В.Евсеева, Ж.Жузеля, В.С.Загороднова, В.М.Котлякова, В.Н Михаленко, Я.А.Муравьева, В.В.Поповнина, Л.Томпсона, А.Б.Чижова и др.

Вариации концентраций 180 и 2Н в осадках подчиняются некоторому соотношению, определяющемуся коэффициентами фракционирования этих изотопов. Г. Крейг по 400 измерениям получил простое уравнение (Craig, 1961):

62Н = 85"0 + 10.

Графически это уравнение представляет собой прямую линию между 8"0 и 52Н с наклоном 8 и имеет название: глобальная линия метеорных вод - это универсальный инструмент сравнения характера соотношения 82Н и 5180 в атмосферных осадках разных районов.

Значения содержания дейтерия и кислорода в идеальных равновесных атмосферных осадках связаны коэффициентом 8 и свободным членом 10 (Craig, 1961). Этот свободный член ВДансгор обозначил как дейтериевый эксцесс и показал, что он может быть использован для выделения степени неравновесности процессов конденсации. Самым важным фактором, определяющим изотопный состав осадков, является температура, и В. Дансгор показал в глобальном масштабе хорошую корреляцию между средней годовой температурой воздуха и 5180 для прибрежных и полярных станций по сети ВМО/МАГАТЭ (Dansgaard, 1964):

5"0 = 0,69t° -13,6; 8D = 5,6t° -100.

Из этой зависимости следуют несколько географических изотопных эффектов: сезонный, широтный и высотный эффекты, так как все они определяются, в основном, температурой воздуха (Васильчук, Котляков, 2000).

Ледник Гарабаши. В снежной толще, покрывавшей ледник в июле 1998 г., значения S,80 и 8D варьировали от 5D = -41,9%о, 8180 = -7,08%о до 8D = -148,4%о, б180 = -19,49%о. Если же оценивать весь массив изотопных данных в снежном покрове в интервале высот от 3,9 до 4,5 км, то, распределение изотопов с высотой в снежной толще оказалось достаточно однородным (рис. 1а).

В распределении изотопного состава в поверхностном зимнем снеге на высотах от 3100 до 3900 м, относящемуся к одному снегопаду 8 февраля 2001 г., четко видна высотная зависимость - уменьшение содержания 81(0 и 8D с увеличением высоты (рис. 16).

В образце на высоте 3100 м 81,0 составила -17,81%о (8D = -128,1%о), а в образце, отобранном на высоте 3900 м 8uO = -28,24%о (8D = -217,1%о) и, таким образом, высотный эффект составил 1,3%о по 8иО на 100 м и 11,1 %о по дейтерию на 100 м высоты.

В большинстве случаев, температура в атмосфере уменьшается с высотой, в основном на 9,8°С/км в сухих воздушных массах и примерно на 5 - 9,8°С/км в насыщенных влагой массах. Из-за этого закономерного падения температуры с высотой существует высотная изотопная зональность.

Проявление высотной изотопной зональности часто отмечается в снежном покрове и ледниковом льду разных ледников и горных систем. Для значений 5180 наиболее часто встречается вертикальный градиент от 0,15 до 0,6%о/100 м (Craig, Gordon, 1965; Siegenthaler, Oeschger, 1980; Holdworth et al., 1991).

Судя по распределению 8uO и 5D в январском свежевыпавшем снеге (2001 г.) на леднике Гарабаши и прилегающем склоне (см. рис.16), градиенты Д5180/высота и ASD/высота не одинаковы на разных высотах.

Па высотах 3100-3400 м они явно больше, составляя -2,496о/100 м по AS^O и 20%о по A8D по сравнению с -0.6W100 м по AS,80 и 696о по A5D на высотах 3400-3900 м. Градиент Д5'*0 в зоне аккумуляции ледника Гарабаши очень близок к нормальному для большинства горных регионов. Значения же Д5"0 в зоне абляции ледника и прилегающем склоне (выс. 3100-3400 м) аномально велики и, вероятно, связаны с интенсивной разгрузкой воздушных масс на этих высотах при подступах к леднику.

8D,%o -220 -200 -160

-120

3900 3600 3400

2 3100 аз

2900

2500

2300

1 1 1 1.1 \\ • é * i \ г "ч » ч \ 4 Снегопад 9 февраля 2001 г.

• я

с я в 1

-1-1-1-1----1 - О см

-30-25 -20-15-10 -б 0 6180,%о

Рис. 1. Распределение изотопного состава снега по высоте на леднике Гарабаши: а - в весеннем снежном покрове 1998 г., б - в зимнем свежевыпавшем снеге 2001 г. 1 - значения 6180,2 - значения 80.

Однако строгая вертикальная зональность в распределении тяжёлых изотопов в снеге в горах наблюдается отнюдь не всегда, зачастую здесь отсутствует вертикальный изотопный эффект, как было показано для ледников Гималаев, Гиндукуша, Альп и Скалистых гор (Ыцатршкаг, ВЬапёап, 1984; Ка^

et al., 2002; Niewodniczanski et al., 1981; Ambach et al., 1972; Moser et al., 1973; Hopkinson, English, 2001).

Мы сформулировали схему нарушения изотопной вертикальной зональности в горах (Васильчук, Чижова и др., 2001) и выделили три основных причины: 1) выпадение снега из одного облака на одном уровне конденсации, при этом весь снег имеет одинаковый изотопный состав по всему протяжению склона. 2) снегонакопление в течение разных сезонов выше снеговой линии, когда летние снегопады приносят на большие высоты изотонически тяжелый (теплый) снег, в то время как ниже снеговой линии летнее снегонакопление отсутствует. 3) в начале сезона таяния в области абляции верхние изотопически тяжелые горизонты могут стаивать и на поверхности остается зимний изотопически легкий снег, при этом в области аккумуляции на поверхности лежит весенний изотопически тяжёлый снег и, таким образом, формируется обратная высотная изотопная зависимость в поверхностном снеге.

Ледник Большой Азау. На краю языка ледника в центре гребня мертвого льда, высотой 5,6 м, были выполнены изотопные определения. Изотопный состав верхней части наиболее "холодный" - на высоте от 5 до 5,6 м значения 6180 варьируют от -16,36 до -19,41%о, a 8D от -116,6 до -142,7%о, при этом дейтериевый эксцесс уменьшается от 14,3 до 12,6%«. В средней части обнажения на высотах от 1,8 до 4,5 м значения 6lgO и 8D весьма однородны, составляя -13, -15%о и -80, ~105%о соответственно, дейтериевый эксцесс варьирует от 14,1 до 15,8%о. Изотопный состав в центральной части мертвого льда также весьма однороден: значения 5иО варьируют от -12,43 до -15,2%о, a 5D от -82,4 до —106,996о (Васильчук, Чижова, Папеш, Буданцева, 2006).

Принципиально важным было рассмотрел, два основных вопроса - это оценка возраста исследованного льда и температурные условия времени его формирования.

Возраст льда. Если базироваться только на скоростях движения льда ледника Большой Азау (Книжников, 1968), то рассчитанный период, за который лёд мог бы притечь из зоны аккумуляции на свое современное положение, значительно превышает 1 тыс. лет, что маловероятно. Тем более, что в течение Архызского перерыва ледники Приэльбрусья деградировали, но не исчезали полностью. Более реалистичным нам представляется такой расчёт - время пересечения снежинкой зоны аккумуляции ледника от 1 года до 200-500 лет (в зависимости от того, в какой части зоны аккумуляции и на какой высоте она выпадает), и далее продвижение происходило почти одномоментно в результате

пульсаций, т.е. общий возраст льда на краю языка ледника Бол. Азау может быть оценен примерно в диапазоне от 200 до 500 лет. Ориентиром для оценки раннего продвижения ледника Бол. Азау является возраст наиболее древнего дерева, обнаруженного на конечной морене ледника, датированного 1614 г. (1отеШ, 8о1отта, го1о1агеу е1 а!., 2005), следовательно, максимальное продвижение ледника происходило около 400 лет назад, однако, не исколючено, что его пульсации были многократны, т.е. возраст исследованного нами льда языка может быть или немного старше, или моложе 400 лет. Таким образом, можно предположить, что изотопный состав большей части льда, вскрываемого сейчас в краевой части языка отражает климатические, и, прежде всего, температурные условия времени его продвижения в 17-19 в.в.

Палеотемпературные условия формирования льда языка. На первый взгляд изотопные характеристики льда языка заметно позитивнее, чем средний изотопный состав снега в зоне аккумуляции ледника Гарабаши (который, безусловно, можно использовать в качестве изотопного аналога снегу в зоне аккумуляции ледника Бол. Азау). Средние характеристики изотопного состава с учетом сезонности аккумуляции и избирательной сезонной абляции в зоне аккумуляции ледника Гарабаши 5иО ~ -17%о, 8Б ~ —12096о (Васильчук, Чижова, Папеш, Буданцева, 2005), что на 396о по кислороду и на 20-3096о по дейтерию легче, чем лёд языка ледника Бол. Азау. Это относительное утяжеление изотопного состава льда языка по сравнению со средним изотопным составом снежного покрова в зоне аккумуляции, можно было бы интерпретировать, как отражение более высоких температур, но мы полагаем, что это является следствием двух возможных вариантов: 1) зона максимального снегонакопления в течение малого ледникового периода смещалась на меньшие высоты, что с учетом изотопного высотного градиента приводило к утяжелению изотопного состава снега; 2) особенности изотопной трансформации при метаморфизме снега и переходе его в фирн и лёд может вносить изменения в начальный изотопный состав снега, что выражается в утяжелении значений 51вО на 2-3%о.

Соотношение 8**0 - Ш во льду языка ледника Бол.Азау графически находится вблизи глобальной линии метеорных вод и описывается уравнением 5Б = 8,32 5"0+ 19,3.

Полярный Урал. Установлен тренд изотопного состава свежевыпавшего снега на трансекте протяженностью примерно 1400 км через северо-восток Европы от станции Коноша (61°0Г с.ш., 40°10' в.д.) через Инту-Сейду до Полярного Урала (67°03' с.ш., 65°20' в.д.). Изотопный состав снега изменяется в

северо-восточном направлении от ст. Коноша до Полярного Урала, вариации б"0 составили 8,5%о: от -18,7%о до -27,2%о, 5Б изменяется на 65,3%о: от -138,3%« до -203,6%о, дейтериевый эксцесс варьирует от 9 до 18%о.

Примечательно, что убывание значений б"0 и 8Б в снеге на трансекте происходило синфазно, в то время как значения ёеХС возрастали, изменяясь почти строго в противофазе с 5180 и 80 (рис. 2).

Широтная изотопная зональность проявляется в уменьшении значений 8180 и 80 на 1,4%о и 10,8%о на 1° широты соответственно.

Самым важным фактором, определяющим изотопный состав осадков над континентами, является температура.

Взаимосвязь 5180 снега с температурой воздуха может быть описана линейными уравнениями:

5180 = 0,44t - 18,37%о для температур, зафиксированных нами, и 8!*0 = 0,4 И - 19,67%« для температур, измеренных на ближайших метеостанциях (по данным сервера вКМЕТЕО).

Подобные коэффициенты связи температуры с изотопно-кислородным составом отдельного конкретного снегопада ранее были получены в единичных случаях, например, на Тибетском плато, где они составили от 0,29 до 0,67 (Т!ап е1 а]., 2003).

-100

-150*

--200« ю

12Ь0 ' 1600 '

Расстояние от Москвы, км

-250

_в 7

62 63 ¿4 65 ёб 67 Широта

СЕ11 СЮ 2 ЕНЗз Е34 Е=3& СПб

Рис. 2. Тренд изотопного состава отдельного снегопада на северо-востоке России и в предгорьях Полярного Урала. 1 - §180; 2 - 8Б; 3 - температура воздуха по ближайшим метеостанциям; 4 -температура воздуха, зафиксированная нами; 5 - дейтериевый эксцесс; 6 - номера точек

опробования.

В свежевыпавшем снеге Полярного Урала соотношение 5В - 8 0 описывается уравнением 80 = 7,68180 + 5,6 (локальная линия декабрьских метеорных вод). Изменение угла наклона линии и величины свободного члена от угла наклона глобальной линии метеорных вод может говорил, о некотором

изотопном фракционировании в воздушной массе при ее перемещении из центра Европейской части России к предгорьям Полярного Урала (Васильчук, Чижова, Папеш, 2005).

Содержание 180 в весеннем снежном покрове близ пос. Полярный возрастает с глубиной, наименьшее значение 6180 = -20,7%о отмечается в поверхностном горизонте, а самое высокое значение 8,80= -17,4%о - в нижнем горизонте глубинной изморози.

В зимнем снежном покрове изотопные значения варьируют в большем диапазоне (в январе 2003 г. в том же месте был выполнен снежный шурф). Содержание 180 и 2Н возрастает с глубиной на ~ 8%о по кислороду (от -27,2%о до -18,6896о) и на 60%о по дейтерию (от-198,0%о до -135,1%о). Дейтериевый эксцесс во всех снежных горизонтах зимнего покрова достаточно высок - от 14 до 19%о, что указывает на общий характер снегонакопления в зимний период на Полярном Урале, когда осадки имеют такую же природу, как в описанном нами снегопаде.

В ледниковом льду изотопный состав значительно более тяжелый по сравнению со снежным покровом. Значения 8иО во льду ледников варьируют от -12,6%о до -16,03%о, 8Б - от -96,7%о до -115,1%о. Значения дейтериевого эксцесса достаточно низки, в среднем составляя 6 - 7%о, самое высокое значение составляет 13,1%о, самое низкое = 4,7%о. Амплитуда вариаций 81|0 в ледниковом льду (по обоим ледникам) составляет 4%о, а 8Б - 17%о.

Локальная линия метеорных вод для льда Полярного Урала выражается уравнением 8Б = 6,8981вО - 6,32. Такой наклон линии и величина свободного члена указывают на отличный от простого уплотнения тип льдообразования на Полярном Урале.

Хибины Изотопно-кислородный состав талой снеговой воды и атмосферных осадков Хибин в июле 1998 г. варьировал в пределах от -6,98%о до -15%о. При этом в образцах талой снеговой воды и воды ручьев значения 81вО составляют —14...—15%о. Эти значения ниже полученных для атмосферных осадков и, скорее всего, несут отпечаток зимних или раннк-весенних условий. Значения дейтериевого эксцесса весьма невелики (от 3 до 1096о).

Значения 8180 атмосферных осадков варьируют от -6,9%о до -11,67%о. Наиболее тяжелый изотопный состав отмечен в дождевых осадках теплого фронта (8180 = -6,9, 80 = -51,3%о, (1ех£ = 4,5%о). Малые величины (¡«с (3-5%о) могут означать значительное испарение падающих капель, при котором происходит уменьшение значений <!еХ0 при увеличении значений 8180.

Значение с^с в образце дождя фронта окклюзии отрицательно ■= -5,6%о). Отрицательный дейтериевый эксцесс может означать сильное испарение падающих капель. Явление испарения первых фракций дождевых осадков из теплого фронта, притом, что теплому фронту соответствуют наиболее изотопически "теплые" значения 8'*0, наблюдал В.Дансгор летом 1952 г. (Оа^аагё, 1953).

В образцах талых вод и тающего снега, отобранных в 1999 году, значения 81!0 варьируют от —1396о до -15,5%о, что практически совпадает с данными, полученными по образцам 1998 г. Полученное нами для атмосферных осадков Хибин соотношение 5Б - 5180 описывается уравнением 5Б = 7,118180 - 4,5. Такой наклон линии 80 - 5180, отличающийся от глобального, и отрицательный свободный член в уравнении отражают процессы изотопного фракционирования, которые происходят при испарении падающих капель дождя.

Глава 4. Изменения химического и изотопного состава снежного покрова при метаморфизме, таянии и образовании ледникового льда

Показано, что при старении снежного покрова его начальные геохимические характеристики могут меняться вследствие процессов метаморфизма и испарения. Мы наблюдали, что в горизонте крупной глубинной изморози в снежном гомфове 2000/01 г. отмечаются наибольшие концентрации железа и цинка, а в вышележащем горизонте средней глубинной изморози -наибольшая концентрация марганца.

Исследования на ледниках Гарабаши и Большой Азау на разных высотах показали, что внутри снежно-фирновой и ледяной толщи существует геохимическая дифференциация на летние и зимние горизонты. В ледниковом керне с высоты 3950 м на леднике Гарабаши на летних льдистых горизонтах наблюдается концентрация ионов, из зимних слоев ионы, как правило, вымываются. На высоте 4000 м весеннее снеготаяние вымывает значительную часть ионов, содержащуюся в сезонном слое снега и поверхность абляции, т.е. фирн и инфильтрационный лёд несколько обеднены элементами.

При исследовании снежных толщ Приэльбрусья и Полярного Урала нами было обнаружено, что горизонты глубинной изморози отличаются наиболее тяжёлым изотопным составом по сравнению с другими слоями сезонного зимнего снега (исключая поверхностные горизонты весеннего изотопически

«тяжелого» снега). Для объяснения этого распределения привлечены данные натурных и лабораторных экспериментов по формированию слоя глубинной изморози и исследованию ее изотопного состава (Friedman et al., 1991). Анализ этих данных показал, что внутри снежного покрова при значительных температурных градиентах происходит формирование горизонтов глубинной изморози, сопровождающееся изменением первоначального изотопного состава снега. В горизонтах глубинной изморози содержание "О и 2Н увеличено по сравнению с другими снежными горизонтами в среднем на 2%о и 14%о соответственно. При этом величина дейтериевого эксцесса в этих горизонтах наименьшая по разрезу снежной толщи и часто отрицательная. Это изотопное i фракционирование происходит в результате конденсации водяного пара при

сублимации снега на растущих ледяных кристаллах по мере того, как пар двигается сквозь снег.

В нижних горизонтах снега также происходит диффузный перенос жидких пленок воды, а в верхних - подъем водяного пара из нижележащих горизонтов и обмен водяного пара с атмосферой. Изотопное разделение в нижних горизонтах глубинной изморози в снежной толще на поляне Азау привело к формированию наиболее изотопически тяжелого снега, дейтериевый эксцесс в котором уменьшился по сравнению с другими снежными горизонтами.

Таяние снежного покрова сопровождается изотопным фракционированием, выражающемся в облегчении первых порций талой воды относительно снега, и дальнейшем изотопном утяжелении и последующих порций талой воды, и остающегося снега. Натурные наблюдения и лабораторные эксперименты (Herrman et al., 1981; Taylor et al., 2001; 2002) показали, что " первые 10-50% талых вод были примерно на 2%о по 51вО легче, чем средний

изотопный состав снега, а при таянии 60-80% снега изотопный состав талой воды и тающего снега утяжелялся на 3-4% относительно первых порций талой воды.

Тем не менее, таяние снега и ледникового люда происходит последовательно, и на примере естественного снежного покрова Вермонта было показано (Taylor et al., 2001), что маркированные во время снегопадов разным цветом снежные горизонты тают последовательно сверху вниз. Поэтому изотопный состав талой воды и остающегося снега связан с тем, какой снежный горизонт тает. Кроме того, по многолетним наблюдениям за изотопным составом снега и льда на леднике Хинтерайсфернер в Австрийских Альпах было показано, что изотопная динамика талых вод с ледника связана с

последовательным таянием сначала зимнего снега, затем весеннего снега, а затем ледникового льда в зоне абляции, при этом талые ледниковые воды наиболее изотопически тяжелые (Ambach et al., 1976).

Образование ледников Полярного Урала на небольших абсолютных высотах ниже снеговой линии существенно отличается от образования относительно крупных ледниках Полярного Урала и ледниковых системах других горных районов. На изученных нами ледничках отсутствует сезонная изотопная стратификация, а ледниковый лёд формируется либо из значительно метаморфизованных горизонтов глубинной изморози, либо из осеннего или весеннего остатка снега, промоченного весенними и летними дождями, а зимний снег весной стаивает. Изучение процессов формирования малых ледниковых форм особенно важно в условиях быстрой деградации наиболее крупных ледников, что происходит не только на Полярном Урале, но и в дргих районах. Так, например, в горах Сунтар-Хаята 27 висячих, 8 каровых и 1 карово-долинный ледник деградировали до снежников, при этом крупные многолетние снежники близки по размерам к ледникам (Корейша, 1963), и провести границу снежник-ледник без специальных исследований весьма затруднительно. Тем не менее, из 62 малых ледников 37 было отнесено к снежникам и 25 - к ледникам, при этом отмечалось, что малые ледники хр.Сунтар-Хаята не подвержены значительному отступанию (Корейша, 1991).

Таблица 1. Трансформация изотопного состава снега Приэльбрусья и

Полярного Урала при переходе в лед

Материал образцов 5 "О наиболее тяжелые 5lsO наиболее легкие 5lsO среднее

Прюльбрусье

Снег зимний (ледник Гарабаши) -17,81 -28,24 -22,65

Снег весенний -7,08 -19,49 -11,29

Лёд (ледник Гарабаши) -10,32 -14,89 -13,2

Лёд (ледник Большой Азау) -11,95 -19,41 -14,12

Полярный Урал

Снег зимний -19,46 -27,20 -22,08

Снег весенний -17,40 -20,80 -19,3

Лёд -11,69 -16,03 -13,24

В ледниковом льду Приэльбрусья сезонные изотопные пики, характерные для снега, менее выражены. Диапазон вариаций 8иО в ледниковом льду составляет около 5-696о, а средний состав ледникового льда на 3-496« по 8180 тяжелее, чем средний состав всего сезонного снега Приэльбрусья. Инфильтрационное льдообразование, широко развитое в Приэльбрусье, существенно меняет начальные изотопные характеристики снежного покрова. Наиболее близкий к ледниковому льду изотопный состав отмечен в горизонте глубинной изморози, т.о. слои глубинной изморози можно считать переходным этапом преобразования снега в лед.

Получение изотопных значений для ледникового льда умеренных ледников с разной степенью летнего таяния остается одной из перспективных задач изотопной гляциологии.

Заключение

При выполнении исследований получены следующие научные результаты:

1. Выявлены основные источники осадков, формирующих изотопно-геохимический состав снега и льда в рассмотренных районах: а) в Приэльбрусье - это атлантические и средиземноморские (с участием черноморских) воздушные массы; б) на Полярном Урале - это североатлантические, континентальные и арктические воздушные массы; в) в Хибинах - это североатлантические и арктические воздушные массы.

2. Выявлена высотная изотопная зональность на леднике Гарабаши в зимнем снеге, выражающаяся в закономерном изменении изотопного состава с высотой (-0,6%о по 8"о на 100 м).

« 3. Объяснена природа высотных изотопных аномалий в снежном покрове на

леднике Гарабаши, связанная с выпадением снега из одного облака и неравномерностью таяния снега в разных высотных зонах ледника, и предложены принципиальные схемы формирования изотопного состава снега в горах в разные сезоны.

4. Для снега и льда Полярного Урала установлена связь изотопно-кислородного состава отдельного снегопада с температурой воздуха, выражающаяся 5180 = 0,44Т - 18,37.

5. Широтная изотопная зональность в свежевыпавшем снеге отдельного зимнего снегопада на северо-востоке Европы и в предгорьях Полярного Урала выражается в закономерной смене изотопного состава с широтой: на 1,4%о по

: 8180 на 1° широты.

6. Изучены вариации дейгериевого эксцесса: а) в снеге и ледниковом льду Приэльбрусья значения <1ехс велики (от 10 до 18%о), что характеризует атлантическое и средиземноморское влияние; б) в зимнем снеге Полярного Урала значения очень велики (от 14 до 199бо), что связано с изотопным фракционированием при движении внутриконтинентальных воздушных масс к Полярному Уралу; в) в ледниковом льду Полярного Урала <1СХС в среднем варьирует от 5 до 109Ц что характерно для снега Арктики; г) в атмосферных осадках Хибин значения ^ малы (от 2 до 6%о), что связано с испарением падающих капель дождя.

7. Установлены региональные соотношения 8Б - 5180: а) для снега Приэльбрусья 5Э = 8,1 81вО + 13,8; б) для льда ледника Большой Азау 8Э = 8,32 81вО + 19,32; в) для свежевыпавшего снега Полярного Урала 8Б = 7,6 6180 + 5,6; г) для ледникового льда Полярного Урала 8Б = 6,895180 - 6,32; д) для атмосферных осадков Хибин 8Б = 7,1 8180 - 4.

8. Показано, что ледниковый лёд Полярного Урала имеет утяжеленный на 6-796о изотопно-кислородный состав по сравнению со средним сезонным снежным покровом, а ледниковый лёд Приэльбрусья (-13,29бо по 8180) на 3%о тяжелее среднего изотопного состава снежного покрова (-16,9%о по 8180). Формирование изотопного состава малых форм оледенения Полярного Урала на небольших абсолютных высотах объясняется конжеляционным льдообразованием из осеннего снега, без участия стаивающего весной зимнего снега, и выпадением дождя на тающий снежный покров.

9. Установлено, «по мёртвый лёд языка ледника Большой Азау имеет сходный изотопный состав с современным льдом в области аккумуляции, где значения 8180 варьируют от -12 до -16%о. Оценен возраст фрагмента мёртвого льда ледника Большой Азау в 200-500 лет и показано, что наступание ледника в течение малого ледникового периода носило пульсационный характер.

Основные результаты диссертации отражены в статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК журналах:

1. Химические примеси в снежном покрове и ледниковом льду горных ледников Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин / Редакция журнала "Вестник Московского государственного университета. Серия 5. География. - М., 2005. - 56 с. Дел. в ВИНИТИ 09.12.2005, №1633-В2005.

2. Аномалии в распределении изотопов кислорода и водорода в снежном покрове горных территорий и мерзлых толщах // Материалы гляциологических исследований. 2001. Выпуск 91. С. 34-42 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А).

3. Возраст, изотопный состав и особенности формирования позднеплейстоценовых синкриогенных повторно-жильных льдов Дуванного Яра // Криосфера Земли. 2001. Том 5. № 1. С. 24-36 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Сулержицкий Л.Д., Буданцева H.A., Кучера В., Ранк Д.)

4. Радиоуглеродные датировки и голоценовая динамика бугров пучения в долине р.Уса // Доклады Академии Наук. 2002. Том 384. №3. С.395-401 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева H.A., Волкова Е.М., Сулержицкий Л.Д., Юнгнер X.)

5. Внеклеточная протеазная активность в компонентах криосферы П Известия РАН Серия биологическая. 2002. № 5. С.625-633 (соавторы: Корнеева Г. А., Буданцева НА.)

6. Радиоуглеродная хронология бугров пучения Большеземельской тундры // Доклады Академии Наук. 2003. Том 393. №1. С. 101 - 105 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Сулержицкий Л.Д., Буданцева H.A., Волкова Е.М.)

7. Первые для севера Европы 14С-датированные изотопно-кислородная и дейтериевая диаграмма из повторно-жильного льда близ города Воркуты // Доклады Академии Наук. 2005. Том 400. №5. С. 684-689 (соавторы: Васильчук Ю.К., Палеш В., Ранк Д., Сулержицкий Л.Д., Васильчук А.К., Буданцева H.A.)

8. Тренд изотопного состава отдельного зимнего снегопада на северо-востоке Европы // Криосфера Земли 2005. Том IX. №3. С. 81-87 (соавторы: Васильчук Ю.К., Папеш В.).

9. Высотный изотопный эффект в снеге на леднике Гарабапш в Приэльбрусье // Криосфера Земли. 2005. Том IX. №4. С.72-81 (соавторы: Васильчук Ю.К., Папеш В., Буданцева H.A.).

10. Изотопный состав языка ледника Большой Азау в Приэльбрусье // Криосфера Земли. 2006. Том X. №1 (соавторы: Васильчук Ю.К., Папеш В., Буданцева H.A.).

и в других публикациях:

11. Распределение микроэлементов, ионов и стабильных изотопов при исследованиях накопления снежной толщи горных ледников // Сборник тезисов докладов "Ломоносов -99". 1999, с. 120.

12. Эталонные изотопно-биогеохимические характеристики опорных геокриологических разрезов Ямала, как базовый элемент при палеогеографических реконструкциях и мониторинге природной среды Н Международная конференция "Мониторинг криосферы". 20-23 апреля 1999 г Пущино. Тезисы докладов. С. 41-42 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Гей М., Юнгнер X., ван дер Плихт Й., Буданцева H.A.).

13. Микроэлементы и тяжелые металлы в снежной толще Полярного Урала (бассейн р. Собь) // Сборник тезисов докладов "Ломоносов - 2000". 2000, с. 120.

14. Циклическое формирование бугров пучения в голоцене // Международная конференция "Ритмы природных процессов в криосфере Земли". 12-15 мая 2000 г Пущино Тезисы докладов. С.58 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева H.A., Сулержицкий Л.Д., Юнгнер X.).

15. Природа некоторых аномалий изотопного состава в снежном покрове равнинных и горных территорий // XII Гляциологический симпозиум. 15-19 мая 2000 г. Пущино. Тезисы докладов. С. 15 (соавторы: Васильчук Ю.К., Буданцева H.A.).

16. Особенности зимнего и летнего снегонакопления на леднике Гарабаши на Эльбрусе // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов", 2001. Вып. 6, с. 132.

17. Криоконсервация пыльцы, спор, органических остатков и энзиматическая активность в подземных и наземных льдах // Международная конференция "Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли" 1-5 июня 2001

г. Пущине Тезисы докладов. С.28-29 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А.).

18. Энзиматическая активность в снеге ледника Гарабаши на Эльбрусе //

Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2002" Секция "Геология" Тезисы докладов. М. 2002. С. 150-151 (соавтор Буданцева Н.А.).

19. Голоценовая динамика бугров пучения близ южной границы их ареала как реакция на экстремальные локальные и глобальные изменения Н Международная конференция Экстремальные явления в криосфере Земли. 15-19 мая 2002 г. Пущина. Тезисы докладов. С. 135 (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Волкова Е.М., Сулержицкий Л.Д, Юнгнер X.).

20. Особенности использования дейтериевого эксцесса при изучении природы ледников и повторно-жильных льдов // XIII Гляциологический симпозиум. 15-19 мая 2002 г. Пущине. Тезисы докладов (соавторы: Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А.).

21. Эксцесс дейтерия в повторно-жильных льдах и ледниках II Материалы Третьей конференции геокриологов России. МГУ им. М.В.,Ломоносова, 1-3 июня 2005 г Москва Том. 3. Часть 6. Региональная и историческая геокриология. Изд-во Моск. унта. 2005. С. 43 - 50 (соавторы: Васильчук Ю.К., Папеш В., Буданцева Н.А.)

22. Isotopic and biogeochemical characteristics of the geocryologic key profiles on the Yamal Peninsula as data base for the palaeogeographical reconstruction and for the planing of future environmental monitoring // International conference "Monitoring of cryosphere" 20-23 April 1999, Pushchino, Russia Abstracts. P.57 (co-authors: Vasil'chuk Yu.K.,Vasil'chuk A., Geyh M., Jungner H, van der Plicht J, Budantseva N.)

23. Palsa cyclic formation during Holocene // International conference "Rhythms of natural processes in the Earth cryosphere". 12-15 May, Pushchino, Russia Abstracts. 2000. P.223 (co-authors: Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A., Budantseva N., Sulerzhitsky L., Jungner H.).

24. Cryoconservation of pollen, spores, organic remains and enzymatic activity in ground ice and glaciers // International Conference "Conservation and transformation of matter and energy in the Earth Cryosphere", Pushchino, June 1-5, 2001. Abstracts (co-authors: Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk, A.C., Budantseva, N.A.).

25. Palsa in north-east Europe: age and potential future // 1" European Permafrost Conference Rome 26-2!fh March 2001. Abstracts (co-authors: Vasil'chuk Yu.K., Jungner, H., Sulerzhitsky, L.D., Vasil'chuk, A.C., Budantseva, N.A.).

26. Holocene palsa development near southern limit of their distributions as response to extremal local and global changes // International Conference "Extreme phenomena in Cryosphere: basic and applied aspects", Pushchino, 2002. Abstracts. P. 291 (co-authors: Vasil'chuk Yu.K., Vasil'chuk A.C., Budantseva N.A., Volkova Ye.M., Sulerzhitsky L.D., Jungner H.).

27. Age and origin of Russian palsa // Permafrost. 5й International Conference, Zurich, 2003. Abstracts (co-authors: Васильчук Ю.К., Васильчук A.K., Юнгнер X., Сулержицкий Л.Д., Буданцева Н.А.).

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Объем 1,0 пл. Тираж 150 экз. Заказ №11

10об А

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Чижова, Юлия Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Гляциологические условия и характер снежного покрова.

1.1. Снежный покров и ледники Приэльбрусья.

1.1.1. Общая физико-географическая характеристика района исследований.

1.1.2. Ледник Гарабаши.

1.1.3. Ледник Большой Азау.

1.2. Снежный покров и ледники Полярного Урала.

1.2.1. Общая физико-географическая характеристика района исследований.

1.2.2. Снежный покров и снежники Полярного Урала.

1.2.3. Ледники Полярного Урала.

1.3. Смежный покров и ледники Хибин.

1.3.1. Общая физико-географическая характеристика района исследований.

1.3.2. Снежный покров, снежники и ледники Хибин.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. Растворимые примеси в снежном покрове и ледниковом льду.

2.1. Содержание растворимых макроэлементов в снежном покрове и ледниковом льду.

2.1.1. Макроэлементы в снежном покрове и ледниковом льду Приэльбрусья.

2.1.2. Макроэлементы в снежном покрове и ледниковом льду Полярного Урала.

2.1.3. Макроэлементы в снежном покрове Хибин.

2.2. Содержание растворимых микроэлементов в снежном покрове и ледниковом льду.

2.2.1. Микроэлементы в снежном покрове и ледниковом льду Приэльбрусья.

2.2.2. Микроэлементы в снежном покрове и ледниковом льду Полярного Урала.

2.2.3. Микроэлементы в снежном покрове Хибин.

2.3. Источники химических примесей и пути их поступления в снежный покров.

2.3.1. Аэрозоли морского, континентального, биогенного и антропогенного происхождения.

2.3.2. Поступление аэрозольных элементов в снежный покров.

2.3.4. Вклад антропогенного источника в химический состав снега и ледникового льда.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. Изотопный состав снежного покрова и ледникового льда.

3.1. Формирование изотопного состава осадков.

3.1.1. Факторы изотопного фракционирования.

3.1.2. Глобальная сеть осадкомерных станций.

3.1.3. Атмосферные осадки и линия метеорных вод.

3.2. Изотопный состав ледника Гарабаши на Эльбрусе.

3.3. Изотопный состав ледника Большой Азау в Приэльбрусье.

3.4. Изотопный состав снега и льда Полярного Урала.

3.4.1. Тренд изотопного состава отдельного зимнего снегопада на северо-востоке Европы до Полярного Урала.

3.4.2. Изотопный состав снега Полярного Урала.

3.4.3. Изотопный состав льда ледников Полярного Урала.

3.5. Изотопный состав атмосферных осадков и снега Хибин.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. Изменения химического и изотопного состава снежного покрова при метаморфизме, таянии и образовании ледникового льда.

4.1. Изменения химического состава снега при старении снежного покрова и его таянии.

4.2. Изменения изотопного состава снега.

4.2.1. Изменения изотопного состава снега при метаморфизме снежного покрова

4.2.2. Изменения изотопного состава снега при таянии.

4.3. Формирование изотопного состава льда при участии талых вод.

4.3.1. Льдообразование на Полярном Урале.

4.3.2. Льдообразование на Эльбрусе.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изотопно-геохимические особенности снежного покрова и ледникового льда в разных гляциологических условиях Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин"

Изотопно-геохимический состав снега и льда Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин, несмотря на хорошую гляциологическую изученность этих ледниковых районов, исследован очень мало. Это исследование тем важно, что изотопный и геохимический состав фиксирует многие параметры физико-географической обстановки во время формирования снежного покрова и ледникового льда - источники происхождения осадков, температурные и метеорологические условия выпадения снега и избирательность участия атмосферных осадков при льдообразовании. Особенно ценным является получение парных изотопных характеристик (изотопно-кислородных и дейтериевых), позволяющих использовать дополнительный изотопно-гляциологический параметр - дейтериевый эксцесс.

Дейтериевый эксцесс в исследованиях снежных и ледниковых толщ используется и как палеоклиматическая характеристика, позволяющая выделять стадии относительно большей или меньшей влажности воздуха, и как показатель неравповеспости условий формирования снежного покрова и перехода его в лед. Ледники предоставляют возможность получить такие палеоклиматические характеристики, законсервированные во льду, и сравнить их с современными условиями образования снежного покрова и льда ледников, как в климатическом, так и в генетическом аспекте.

Изотопный состав и величина дейтериевого эксцесса в снежных осадках и ледниковом льду, рассматриваемые совместно с анализом основных химических элементов и энзиматической активности, являются наиболее надежным индикатором, как источника влаги, так и палеоклиматических трендов. Подобные исследования широко и комплексно выполняются для Антарктиды, Гренландии, ледников Альп, Анд и Гималаев, однако практически не применялись для ледников и снега в нашей стране. Рассмотрение совместно таких характеристик снега и ледникового льда, как состав и содержание стабильных изотопов кислорода и водорода, дейтериевый эксцесс, геохимические и геобиохимические показатели является актуальным исследованием, конкретизирующим процессы снегонакопления и льдообразования в горных регионах.

Основная цель работы - выявление высотной и широтной изотопной региональной зональности снегонакопления, влияния изотопно-геохимической сезонности состава снежного покрова и степени ее сохранности при последовательном таянии снега на изотопный состав ледникового льда в разных гляциологических условиях — в Приэльбрусье, на Полярном Урале и в Хибинах. Для достижения этой цели были установлены фактические изотопно-геохимические значения, присущие снежному покрову и ледниковому льду в горах и предгорьях Кавказа, Полярного Урала и Хибин, процессы формирования и сохранения изотопного состава при переходе снега в фирн и лед. Было необходимо:

• Исследовать связь температуры и изотопного состава свежевыпавшего снега в предгорьях Полярного Урала.

• Оценить палеогляциологическую обстановку формирования льда языка ледника

Большой Азау в условиях его активного продвижения во время малого ледникового периода.

Объектом исследований диссертационной работы является снежный покров и ледниковый лёд Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин. Исследования проводились на ледниках и прилегающих к ним участках южного склона Эльбруса (Гарабаши и Большой Азау), на снежинках и малых ледниках Полярного Урала (близ пос.Полярный, на двух небольших присклоновых ледниках на склоне хр. Малый Пайпудыпский), в снеге северо-востока Европы и предгорий Полярного Урала (от ст.Коноша до пос. Полярный), в снежном покрове и атмосферных осадках Хибинах.

Основные методы исследования - в полевых условиях изучалось строение снежной толщи, условия ее формирования и залегания и производился отбор образцов из снежных горизонтов, а в ледниковых районах - и из подстилающего льда. В отобранных образцах определялось содержание микроэлементов (спектрофотометрически методом атомной абсорбции), стабильных изотопов 180 и 2Н (масс-спектрометрически) и гидролитических ферментов (спектрофотометрически).

Исследования микро- и макроэлементного химического состава и энзиматической активности снежного покрова и льда позволяют установить основной источник атмосферных осадков и конкретизируют геохимическую обстановку льдонакопления в горных регионах. Особенности изотопного состава наземных льдов, сформированных из снежного покрова, фиксируют глобальные климатические изменения и локальные температурные условия. В изотопных записях более позитивным значениям содержания тяжёлого кислорода и дейтерия соответствуют более тёплые климатические условия, а более негативным значениям — более холодные условия. Изотопно-кислородный и дейтериевый состав - однин из наиболее точных современных инструментов гляциологических исследований. В последние годы техника и методология масс-спектрометрических определений содержания 180 и 2Н достигла высокой точности и воспроизводимости данных. Изотопный состав является физической характеристикой воды и входит в состав молекулы Н2О. Химический и биохимический состав являются примесями и не включаются в молекулярную решетку воды. Несмотря на это и содержащиеся в снежном покрове стабильные изотопы и химические примеси демонстрируют сходное поведение при трансформации снежного покрова, таянии и льдообразовании и могут быть использованы как взаимодополняющие характеристики. Защищаемые положения:

2. Изотопно-геохимические процессы при метаморфизме и таяпии снежного покрова приводят к преобразованию первичных изотопных вариаций. Горизонты метаморфизованного снега в Приэльбрусье и на Полярном Урале обогащены 180 на 1-2%о относительно среднего состава снежного покрова, а первые порции талой воды на 2-3%о изотопически легче тающего снега.

3. Изотопно-геохимический состав льда горных ледников па больших абсолютных высотах выше снеговой линии наследует первичные сезонные изотопно-геохимические свойства снежного покрова. Вблизи и ниже снеговой линии сезонность изотопного состава снега и льда обычно плохо выражена. Формирование изотопного состава малых форм ледников Полярного Урала на небольших абсолютных высотах характеризуется отсутствием сезонных изотопных различий во льду и заметным утяжелением изотопного состава ледникового льда по сравнению с сезонным снежным покровом. Лёд языка ледника Бол. Азау, формировавшийся в течение последних 200-500 лет, имеет изотопный состав сходный с современным льдом в области аккумуляции, что указывает на несущественно менявшиеся температурные условия в Приэльбрусье в течение малого ледникового периода.

4. Температура воздуха является доминирующим фактором при выпадении осадков (снега) в равновесных условиях, что выражается в наличии высотной изотопной зональности в зимнем снеге Приэльбрусья, выражающейся в закономерной контрастной смене изотопного состава с высотой (уменьшение на 0,6%о на 100 м подъема) и широтной изотопной зональности в снегопаде предгорий Полярного Урала, выражающейся в закономерной контрастной смене изотопного состава с широтой (уменьшение на 1,4%о на 1° широты). Проявления высотной и широтной изотопной зональности могут быть завуалированы перавновесностью конденсации или сложными метеорологическими условиями. Связь температуры с изотопным составом свежевыпавшего снега на северо

1 Я востоке Европы и в предгорьях Полярного Урала выражается уравнением: 5 0 = 0,44 Т — 18,37.

В работе обобщено большое количество изотопных и геохимических данных по снежному покрову и ледниковому льду разных горных систем и систематизированы проявления наиболее ярких географических изотопных эффектов, в результате чего предложены принципиальные схемы формирования изотопного состава снежного покрова и ледникового льда в горах.

Рассмотренные особенности перехода снега в лёд и трансформации изотопно-геохимических характеристик при переходе снега в ледниковый лёд могут быть использованы для реконструкции кратко- и среднепериодпых региональных климатических изменений. Научно-практическое значение работы состоит в том, что выявленные изотопные эффекты при льдообразовании могут быть использованы для адекватной и объективной интерпретации изотопной записи в кернах глубокого бурения на горных ледниках Приэльбрусья и Полярного Урала. Полученные данные по изотопному составу снега Приэльбрусья вошли в учебник Ю.К.Васильчука, В.М.Котлякова "Основы изотопной геокриологии и гляциологии" (2000) и в курс лекций "Изотопная гляциология и криолитология", читаемый студентам третьего и четвертого курсов кафедры гляциологии и криолитологии географического факультета МГУ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы и содержит 165 страниц текста, который иллюстрируется 69 рисунками и 41 таблицей. Список использованной литературы включает 240 работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Гляциология и криология земли", Чижова, Юлия Николаевна

выводы

1. Внутри снежного покрова происходит перемещение химических примесей при метаморфизме и таянии. Наибольшие концентрации элементов приурочены к горизонтам ледяных слоев и горизонту глубинной изморози, а также к снежным горизонтам небольшой мощности, подстилающимся ледяными прослоями. Наибольшее перемещение ионов происходит при таянии, когда первые порции талой воды смывают химические примеси с поверхности кристаллов.

2. Исследования на ледниках Гарабаши и Большой Азау на разных высотах показали, что внутри снежно-фирновой и ледяной толщи существует геохимическая дифференциация на летние и зимние горизонты. В ледниковом керне с высоты 3950 м на леднике Гарабаши на летних льдистых горизонтах наблюдается концентрация ионов, из зимних снежных горизонтов ионы, как правило вымываются.

3. На больших высотах в условиях холодной инфильтрационно-рекристаллизационной или холодной фирновой зоны геохимическая дифференциация на горизонты большая, т.к. первые фракции талой воды, насыщенные растворенными элементами, остаются в толще, формируя летние более минерализованные горизонты. А на меиыних высотах в условиях инфильтрационной зоны часть талой воды может быть унесена за пределы ледника, и в итоге различия между зимними и летними слоями не такие значительные.

4. Внутри снежного покрова при значительных температурных градиентах происходит формирование горизонтов глубинной изморози, сопровождающееся изменением первоначального изотопного состава снега. В горизонтах глубинной изморози содержание 180 и 2Н увеличено по сравнению с другими снежными горизонтами в среднем на 2%о и 14%о соответственно. При этом величина дейтериевого эксцесса в этих горизонтах наименьшая по разрезу снежной толщи и часто отрицательная. Это изотопное фракционирование происходит в результате конденсации водяного пара при сублимации снега на растущих ледяных кристаллах по мере того, как пар двигается сквозь снег. В нижних горизонтах снега происходит также диффузный перенос жидких пленок воды, а в верхних - подъем водяного пара из нижележащих горизонтов и обмен водяного пара с атмосферой.

5. Изотопное разделение в нижних горизонтах глубинной изморози в снежной толще на поляне Азау привело к формированию наиболее изотопически тяжёлого снега (6180 = -13,06%о, 8D= -95,6%о), дейтериевый эксцесс в котором уменьшился (d = 8,9%о) по сравнению с нижележащим, наиболее изотопически легким снежным горизонтом (6180 = -25,31%о, 5D=-188,0%o, d = 14,5%о).

6. Таяние снежного покрова сопровождается изотопным фракционированием, выражающемся в облегчении первых порций талой воды относительно снега, и дальнейшем изотопном утяжелении и последующих порций талой воды, и остающегося снега. Натурные наблюдения и лабораторные эксперименты показали, что первые 10-50% талых вод были примерно на 2%о по 6180 легче, чем средний изотопный состав снега, а при таянии 60-80% снега изотопный состав талой воды и тающего снега утяжелялся на 3-4%о относительно первых порций талой воды.

7. Льдообразование на Полярном Урале на небольших абсолютных высотах ниже снеговой линии существенно отличается от льдообразования на относительно крупных ледниках Полярного Урала и ледниковых системах других горных районов. На изученных нами ледничках отсутствует сезонная изотопная стратификация, а ледниковый лед формируется либо из значительно метаморфизованных горизонтов глубинной изморози, либо из осеннего остатка снега, изотопически модифицированного весенними снегопадами и летними дождями.

8. В ледниковом льду Приэльбрусья сезонные изотопные пики, характерные для снега, гораздо менее выражены. Диапазон вариаций 5180 в ледниковом льду составляет около 5-6%о, а средний состав ледникового льда на 3-4%о по 5180 тяжелее, чем средний состав всего сезонного снега Приэльбрусья. Инфильтрационное льдообразование, широко развитое в Приэльбрусье, существенно меняет начальные изотопные характеристики снежного покрова. Наиболее близкий к ледниковому льду изотопный состав отмечен в горизонте глубинной изморози, т.о. слои глубинной изморози можно считать переходным этапом преобразования снега в лед.

9. Существование изотопного разделения при таянии снега приводит к смещению изотопных "отрицательных" пиков вниз по разрезу на ледниках и гомогенизации изотопного профиля. Наименьшие различия в изотопном составе льда относительно изотопного состава первичного снега присуще ледникам Гималаев на высотах 7000 м и ледниковым кернам Антарктиды. Получение изотопных значений для ледникового льда умеренных ледников является одной из сложных задач изотопной гляциологии, т.к. разная степень летнего таяния здесь существенно видоизменяет первичный изотопный состав снега при переходе его в лёд.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении исследований получены следующие научные результаты:

2. Выявлена высотная изотопная зональность на леднике Гарабаши в зимнем снеге, выражающаяся в закономерном изменении изотопного состава с высотой (-0,6%о по 5180 на 100м).

3. Объяснена природа высотных изотопных аномалий в снежном покрове на леднике Гарабаши, связанная с выпадением снега из одного облака и неравномерностью таяния снега в разных высотных зонах ледника, и предложены принципиальные схемы формирования изотопного состава снега в горах в разные сезоны.

4. Для снега и льда Полярного Урала установлена связь изотопно-кислородного состава отдельного снегопада с температурой воздуха, выражающаяся Sl80 = 0,44Т - 18,37.

6. Изучены вариации дейтериевого эксцесса: а) в снеге и ледниковом льду Приэльбрусья значения dexc велики (от 10 до 18%о), что характеризует атлантическое и средиземноморское влияние; б) в зимнем снеге Полярного Урала значения dexc очень велики (от 14 до 19%о), что связано с изотопным фракционированием при движении внутриконтинентальных воздушных масс к Полярному Уралу; в) в ледниковом льду Полярного Урала dexc в среднем варьирует от 5 до 10%о, что характерно для снега Арктики; г) в атмосферных осадках Хибин значения dexc малы (от 2 до 6%о), что связано с испарением падающих капель дождя.

1 Я

7. Установлены региональные соотношения 5D - 5 О: а) для снега Приэльбрусья 8D = 8,1 б,80 + 13,8; б) для льда ледника Большой Азау 8D = 8,32 8,80 + 19,32; в) для свежевыпавшего снега Полярного Урала 8D = 7,6 S180 + 5,6; г) для ледникового льда Полярного Урала 8D = 6,898'80 - 6,32; д) для атмосферных осадков Хибин 8D = 7,1 5180-4.

8. Показано, что ледниковый лёд Полярного Урала имеет утяжеленный на 6-7%о изотопно-кислородный состав по сравнению со средним сезонным снежным

1 Я покровом, а ледниковый лёд Приэльбрусья (-13,2%о по 8 О) па 3%о тяжелее среднего

1 Я изотопного состава снежного покрова (-16,9%о по 8 О). Формирование изотопного состава малых форм оледенения Полярного Урала на небольших абсолютных высотах объясняется конжеляционным льдообразованием из осеннего и весеннего снега, без участия стаивающего весной зимнего снега, и выпадением дождя на тающий снежный покров.

9. Установлено, что мёртвый лёд языка ледника Большой Азау имеет сходный изотопный состав с современным льдом в области аккумуляции, где значения 8180 варьируют от -12 до -16%о. Оценен возраст фрагмента мёртвого льда ледника Большой Азау в 200-500 лет и показано, что наступание ледника в течение малого ледникового периода носило пульсационный характер.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Чижова, Юлия Николаевна, Москва

1. Альтберг В.Я. О состоянии ледников Эльбруса и Главного Кавказского хребта в бассейне р. Баксан в период 1925-1927 гг. // Известия ГГИ. 1928. №22. С. 79-89.

2. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. Под ред. В.М. Котлякова. Москва, 1997.

3. Архипов С.М., Евсеев А.В., Востокова Т.А. Преобразование геохимических характеристик снежного покрова в период абляции // Материалы гляциологических исследований. 1990. Вып. 70. С.95-101.

4. Бажев А.Б., Рототаева О.В., Хмелевской И.Ф. Пространственно-временная изменчивость характеристик режима ледников южного склона Эльбруса // Материалы гляциологических исследований. 1992. Вып. 75. С. 154-163.

5. Бажев А.Б., Рототаева О.В., Хмелевской И.Ф. Анализ полей элементов водно-ледового баланса ледников Эльруса // Материалы гляциологических исследований. 1995. ВЫП.79.С.98-108.

6. Бажев А.Б., Гордиенко Ф.Г., Смирнов К.Е. Вариации изотопа 0-18 в толще Марухского ледника (Западный Кавказ) // Материалы гляциологических исследований. 1973. Вып. 21.С. 198-202.

7. Бажев А.Б., Гордиенко Ф.Г., Загороднов B.C. Предварительные результаты изотопных исследований с ледника Обручева (Полярный Урал) // Материалы гляциологических исследований. 1976. Вып. 27. С.136-138.

8. Блинова В.Л. Сток с ледников // Оледенение Эльбруса. М., Изд-во МГУ, 1968. С. 189-212.

9. Брезгунов B.C., Есиков А.Д., Якимова Т.В., Визгалипа Н.Е., Нечаев В.В. Распределение среднегодовых концентраций кислорода-18 в осадках на Европейской территории СССР // Материалы метеорологических исследований. М. 1987, № 12, С. 54-58.

10. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л., Гидрометеоиздат, 1985. 181 с.

11. Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземных льдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). В 2-х т. М. 1992. Т.1. 420 с. Т.2. 264 с.

12. Васильчук Ю.К., Котляков В.М. Основы изотопной геокриологии и гляциологии. Изд-во моек. Ун-та, 2000. 616 с.

13. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Чижова Ю.Н., Буданцева Н.А. Природа некоторых аномалий изотопного состава в снежном покрове горных территорий и в мерзлых толщах // Материалы гляциологических исследований. 2001. Вып. 91. С. 34-42.

14. Васильчук Ю.К., Чижова Ю.Н., Папеш В., Буданцева Н.А. Высотный изотопный эффект в снеге на леднике Гарабаши в Приэльбрусье // Криосфера Земли. 20056. Том IX. №4. С.72-81.

15. Ведерников В.И., Демидов А.В., Корнеева Г.А. Особенности распределения продукционных характеристик фитопланктона и скорость гидролиза природных полимеров в Черном море в сентябре-октябре 1992 г. // Океанология. 1996. Т. 36. Вып. 2. С. 250-259.

16. Виленский В.Д., Королева Н.И. Содержание сульфата в снежном покрове Антарктиды// Антарктика. 1973. Вып. 12. С. 94-101.

17. Виленский В.Д., Королева Н.И. Содержание хлорида в ледниковом покрове Антарктиды//Антарктика. 1974. Вып. 13. С. 147-156.

18. Виленский В.Д., Миклишанский А.З. Химический состав снежного покрова Восточной Антарктиды // Геохимия. 1976. №11.

19. Водоснежные потоки Хибин. Изд-во МГУ, 2001. 167 с.

20. Володичева Н.А., Войтковский К.Ф. Эволюция ледниковой системы Эльбруса // География, общество, окружающая среда. Том. 1: Структура, динамика и эволюция природных геосистем. М.: "Издательский дом "Городец". 2004. 672 с.

21. Волошина А.П. Климатические условия гляциалыюй зоны Большого Кавказа // Оледенение Эльбруса. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1968. С. 127-138.

22. Волошина А.П. Некоторые итоги исследований баланса массы ледников Полярного Урала// Материалы гляциологических исследований. Вып. 61. 1987 (1988). С.44-51.

23. Востокова Т.А., Ильина Е.А., Назаров В.М. Нейтронно-активационный анализ химических элементов в природных объектах Земли Франца-Иосифа// Материалы гляциологических исследований. 1993. Вып. 77. С.205 210.

24. Галахов В.П., Мухаметов P.M. Ледники Алтая. Новосибирск: Наука, 1999. 136 с.

25. Геохимия окружающей среды / Ю.Е.Сает, Б.А.Ревич, Е.П.Янин и др. М.: Недра. 1990. 335 с.

26. Гляциологический словарь. Л. Гидрометеоиздат, 1984. 527 с.

27. Голубев В.Н. Структурное ледоведение (теоретические основы конжеляционного льдообразования). М., изд-во МГУ, 1999, 104 с.

28. Голубев В.Н. Роль сезонной цикличности в метаморфизме снежно-ледяных образований // Материалы гляциологических исследований. 2001. Вып. 91. С.3-12.

29. Голубев В.Н., Сократов С.А. Испарение снега в изотермических условиях // Материалы гляциологических исследований. Вып. 71. 1991. С.27-32.

30. Деревягин А.Ю., Чижов А.Б., Брезгунов B.C. и др. Изотопный состав повторно-жильных льдов мыса Саблера (оз. Таймыр) // Криосфера Земли. 1999. Том 3. № 3. С. 41-49.

31. Динник Н.Я. Современные и древние ледники Кавказа // Записки Кавказского отделения Императорского Русского географического общества // Тифлис, 1890. Кн. 14. Вып. 1.С. 282-417.

32. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: Учебное пособие для географических, биологических, геологических, сельскохозяйственных специальностей вузов. М.: Высш. шк., 1998. 413 с.

33. Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б. Ледники. М., Мысль, 1989. 447 с.

34. Доронин А.Н. Химический состав снега вблизи станции Восток // Информационный Бюллетень САЭ. 1975. №9. С. 62-68.

35. Дюргеров М.Б., Поповпин В.В. Реконструкция баланса массы, пространственного положения и жидкого стока ледника Джанкуат со второй половины XIX в // Материалы гляциологических исследований. 1981. Вып. 40. С. 73-82.

36. Дюргеров М.Б., Евсеев А.В., Сухова Т.Г. О химическом составе снега и льда высочайших ледников Памира// Вестник МГУ. Сер. География. 1980. №2. С. 67-71.

37. Евсеев А.В., Красовская Т.М. Эколого-географические особенности природной среды районов крайнего севера России. Смоленск, 1996. 232 с.

38. Евсеев А.В., Корзун А.В. О химическом составе ледникового покрова на СевероВосточной Земле // Материалы гляциологических исследований. 1985. Вып. 52. С. 205-209.

39. Животов А.Д. Мониторинг фонового загрязнения среды // Структура и динамика экосистем Кавказского заповедника и сопредельных территорий и проблемы их охраны (Летопись природы) за 2001 г. Сочи. 2002. С. 208-214.

40. Жигаловская Т.Н., Махонько З.П., Шишкина A.JL, Егоров В.В., Малахов С.С., Первунина Р.И. Концентрации микроэлементов в приземном воздухе и методы их определения // Труды института экспериментальной метеорологии. 1974. Вып. 2. С. 114-142.

41. Жигаловская Т.Н., Махонько З.П., Шишкина A.JI., Егоров В.В., Малахов С.С., Первунина Р.И. Содержание некоторых микроэлементов в природных водах // Труды института экспериментальной метеорологии. 1974. Вып. 2. С. 86-113.

42. Жидков В.А., Самойлов Р.С. Статистическая структура полей снегозапасов на разных типах поверхностей в условиях Заполярья // Материалы гляциологических исследований. 1989. Вып. 65. С.118-124.

43. Загороднов B.C., Самойлов О.Ю. Годовое стратифицирование ледниковых толщ в холодной фирновой зоне // Материалы гляциологических исследований. 1985. Вып. 53. С. 160-163.

44. Залиханов М.Ч., Керимов A.M., Степанов Г.В., Черняк М.М. Загрязнение ледников Центрального Кавказа // Материалы гляциологических исследований. 1992. Вып. 75. С. 15-22.

45. Золотарев Е.А., Сейнова И.Б. О пространственном положении и колебаниях ледника Большой Азау в последние столетия // Материалы гляциологических исследований. 1988. Вып. 64. С.95-101.

46. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Книга 4. Москва, "Экология", 1996. 408 с.

47. Иванов А.В. Теория криогенных и гляциогенных гидрохимических процессов // Итоги науки и техники. Сер. гляциология. 1987. т.5. 236с.

48. Иванов А.В. Система факторов и процессов формирования химического состава водных и водно-снежных льдов// Материалы гляциологических исследований. 1987. Вып.61. С. 74-80.

49. Ивлев JI.C. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л., 1982. 368 с.

50. Ильина Е.А. Естественная минерализация снега на Полярном Урале по данным электропроводимости // Материалы гляциологических исследований. 1984. Вып. 51. С. 261-264.

51. Керимов A.M., Рототаева О.В., Хмелевской И.Ф. Особенности формирования химического состава ледников Кабардино-Балкарии // Материалы гляциологических исследований. 1998. Вып. 84. С. 66-71

52. Керимов A.M., Рототаева О.В., Хмелевской И.Ф. Оценка баланса химических примесей в леднике // Материалы гляциологических исследований. 2001. Вып. 90. С.130-133.

53. Книжников Ю.Ф. Скорости движения поверхности льда // Оледенение Эльбруса. 1968. С. 229-246.

54. Ковалев П.В. О селях на северном склоне Центрального Кавказа. Материалы Кавказской экспедиции (по программе МГГ). Харьков: Харьковский ун-т, 1961, т. III, стр. 149-161.

55. Компановский В.И., Саркисов СЛ., Степанов Г.В., Хоргуани В.Г. Исследование естественных аэрозолей в свободной атмосфере // Пыль в атмосфере и околоземном космическом пространстве. М., 1973. С. 179-181.

56. Корейша М.М. Современное оледенение хребта Хунтар-Саята. Междуведомственный геофизический комитет. Гляциология. №11. М.: Изд-во АН ССР. 1963. 170 с.

57. Корейша М.М. Оледенение Верхояно-Колымской области. М.: Междуведомственный геофизический комитет. АН ССР. 1991. 144 с.

58. Корзун А.В., Евсеев А.В. Геохимические особенности ледниковых покровов арктических островов // Материалы гляциологических исследований. 1984. Вып.51. С. 200-211.

59. Корнеева Г.А., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Внеклеточная протеазная активность в компонентах криосферы // Известия Академии Наук. Сер. Биология. 2002. №5. С. 625-633.

60. Корнеева Г.А. Современные эколого-биохимические исследования в морях Баренц-региона // Экологические системы и приборы, 2000, № 9, С. 40-46.

61. Корнеева Г.А., Лунева М.В. Эколого-биохимические исследования морской воды Белого моря // Изв. АН. Сер. биол. 1999. №5. С. 592-601.

62. Корнеева Г.А., Романкевич Е.А. Динамические характеристики трансформации органического углерода в донных осадках // Изв. АН. Сер. биол. 1996. №3. С. 374377.

63. Корнеева Г.А., Романкевич Е.А. Ферментативная деструкция органического вещества (биополимеров) в донных осадках океана // Геохимия. 1998. №7. С. 718726.

64. Котляков В.М., Гордиенко Ф.Г. Изотопная и геохимическая гляциология. Л., Гидрометеоиздат, 1982. 288 с.

65. Кравцова В.И. Изменение характера поверхности ледников Эльбруса за 30 лет // Материалы гляциологических исследований. 1993. Вып.77. С. 66-73.

66. Куницын Л.Ф. Природные районы Полярного и Приполярного Урала // Землеведение, т. 6. М., 1963.

67. Куцева П.П., Коновалова Г.С. Влияние состава пород бассейна на химический состав речных вод Северного Кавказа // Известия АН СССР. Сер. географическая. 1975. № 2. С. 71-77.

68. Летувиинкас А.И. Антропогенные геохимические аномалии и природная среда. Томск. 2002. 288 с.

69. Макаров В.Н., Федосеев Н.Ф., Федосеева В.И. Геохимия снежного покрова Якутии. Якутск, 1990. 148 с.

70. Матвеев А.а. Химический состав снега, льда и атмосферных осадков района оледенения Эльбруса// Гидрохимические материалы. 1964. Вып. 37. С. 10-22.

71. Мартышов А.П. Колебания языка ледника Большой Азау на Эльбрусе // Материалы гляциологических исследований. 1980. Вып. 39. С. 207-209.

72. Мейсон Б. Основы геохимии. М., 1974.

73. Михаленко В.Н. Глубинное строение ледников тропических и умеренных широт как основа полеоклиматических реконструкций. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук. Москва. 2004.

74. Моисеева Г.П. Электропроводность ледниковой воды и решение некоторых задач в гляциологии // Материалы гляциологических исследований. 1976. Вып. 25. С.90-96.

75. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Вып.1 4.1-6 Л.:Гидрометеоиздат, 1988.

76. Николаев В.И., Федоров В.М., Петрова С.Н. Научно-спортивная экспедиция "Millennium" (изотопно-геохимические исследования по маршруту Пэтриот Хиллс -Южный полюс) // Материалы гляциологических исследований. 2001. Вып. 90. С. 199201.

77. Околов В.Ф. Климат // Инженерная география Хибин. М.: Винити. 1985. С. 36-50.

78. Оледенение Эльбруса. Изд-во Моск. Ун-та, 1986.

79. Отчет о зимней экспедиции НСО-2001 "Изучение нивалыю-гляциальных процессов сезонного промерзания в малоснежную зиму в Приэльбрусье". 2001.

80. Отчет о научно-исследовательской работе «Диагноз колебаний и изменений современного климата по данным инструментальных наблюдений и развитие баз климатических данных». ИГКЭ. М., 1998.

81. Орешникова Е.И. Ледники Эльбрусского района по исследованиям 1932-1933 гг // Тр. ледниковых экспедиций. Кавказ. М. 1936. Вып. 3. С. 239-297.

82. Перельман А.К., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., 1999.

83. Перов В.Ф. Материалы к изучению снежников, ледников и мерзлотного рельефа Хибинских гор // Информационный сборник о работах по международному геофизическому году. 1965. №11.

84. Перов В.Ф. Снежники, ледники и мерзлотный рельеф Хибинских гор. М., Наука, 1968. 120 с.

85. Питьева К.Е., Гуселовский и др. Практикум по гидрогеохимии. М., 1984.

86. Плам М.Я. Режим снегонакопления // Оледенение Эльбруса. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1968. С. 147-154.

87. Погорелов А.В. Снежный покров Большого Кавказа (опыт пространственно-временного анализа). Москва. ИКЦ «Академкнига», 2002.

88. Поповнин В.В. Современное оледенение в верховьях реки Баксан // Природопользование Приэльбрусья.М.: МГУ. 1992. С. 36-64.

89. Поповнин В.В. Бюджетная эволюция репрезентативного ледника Джанкуат (Центральный Кавказ). Дисс.канд.геогр.наук., 1989.

90. Родькин А.К. Палеопочвенные исследования в изучении динамики физико-географических условий голоцена / Ритмы гляциальных процессов. М.: Изд-во Моск. Ун-та. 1979. С.56-79.

91. Рототаева О.В., Тарасова JI.H. Реконструкция баланса массы ледника Гарабаши за последнее столетие // Материалы гляциологических исследований. 2000. Вып. 88. стр. 16-26.

92. Рототаева О.В., Керимов A.M., Хмелевской И.Ф. Содержание макроэлементов в ледниках южного слона Эльбруса // Материалы гляциологических исследований. 1999. Вып. 87. С. 98-105.

93. Рототаева О.В., Хмелевской И.Ф., Бажев А.Б. и др. Строение и химический состав деятельного слоя ледника Большой Азау (Эльбрус) в области питания // Материалы гляциологических исследований. 1998. Вып. 84. С. 25-33.

94. Савельев Б.А. Гляциология. Изд-во МГУ, 1991. 288 с.

95. Савенко B.C., Павлов В.А. Микроэлементы в снежном покрове крупного промышленного города и его пригородах // Вестник Московского университета. Сер. География. 1983. №4. С. 84-87.

96. Савенко B.C. Факторы, определяющие распространенность химических элементов в океанском аэрозоле // Доклады Академии Наук. 1994. Том 339. №5. С. 670-674.

97. Сейнова И.Б., Золотарев Е.А. Ледники и сели Приэльбрусья (эволюция оледенения и селевой активности). М.: Научный мир, 2001. 203 с.

98. Серебрянный Л.Р., Голодковская Н.А., Орлов А.В., Малясова Е.С., Ильвес Э.О. Колебания ледников и процессы моренонакопления на Центральном Кавказе. М.: Наука. 184.216 с.

99. Соловьев С.П. О состоянии ледников Эльбрусского района и к вопросу о причине их отступания // Известия Русского географического общества. 1933. т. 65. Вып. 2. С. 151-166.

100. Суркова Г.В. Химия атмосферы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 210 с.

101. Томпсон Л.Г., Михаленко В.Н. Первые результаты двух новых проектов глубокого кернового бурения на тропических ледниках // Материалы гляциологических исследований. 1998. Вып.84. С.224-228.

102. Турманина В.И. Пути восстановления природных условий последнего тысячелетия и основные результаты / Ритмы гляциальных процессов. М.: Изд-во Моск. Уп-та. 1979. С.128-134.

103. Цветков Д.Г., Тюфлин А.С. Катастрофическая деградация ледника МГУ на Полярном Урале // Материалы гляциологических исследований. Вып. 41, 1981. С. 162-172.

104. Чижов О.П. Оледенение северной полярной области. М., 1976.

105. Abich Н. Geologische Beobachtungen auf Reisen im Kaukaus um Jahre 1873. Moskau. 1875. 138 s.

106. Akitaya E. Studies on depth hoar // Contributions from the Institute of Low Temperature Science Series A. Hokkaido University, Sapporo, Japan. 1974. No.26. P.1-67.

107. Aizen V., Mayewski P.A. 2005. Central Asia Deep Ice-coring Project // http://www.ume.maine.edu/iceage/Research/proiects/CADIP.html

108. Arnason В., Buason Т., Martines J., Theodorsson P. Movement of water through snowpack traced by deuterium and tritium // The role of Snow and Ice in Hydrology, Proceedings of the Banff Symposia, September 1972. IAHS Publ. 1973. Vol.107. P.299-312.

109. Araguas-Araguas L, Froehlich K, Rozanski K. Stable isotope composition of precipitation over Southeast Asia // Journal of Geophysical Research. 1998. Vol. 103. P. 28721-28742.

110. Araguas-Araguas L., Froehlich K., Rozanski K. Deuterium and oxygen-18 isotope composition of precipitation and atmospheric moisture // Hydrological Processes. 2000. Iss. 8. P. 1341-1355.

111. Aston F.W. Neon // Nature. 1919.

112. Aston F.W. Mass spectra and isotopes. 1942

113. Aymoz G. Etude de la composition chimique de la neige de surface de Groenland. MS Thesis, Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement, University Joseph Fourier, Grenoble. 1999. 45 p.

114. Bazhev A.M., Rototaeva O., Heintzenberg J., Stenberg M., Pinglot J. F. Phisical and chemical studies in the region of the southern slope of Mount Elbrus, Caucasus // Journal of glaciology. 1998. Vol. 44. No 147. P. 214-222.

115. Barrie L.A., Hoff R.M. Five years of air chemistry observations in the Canadian Arctic // Atmospheric Environment. 1985. Vol. 19. P. 1995-2010.

116. Barrie L.A. Atmospheric particles: their physical and chemical characteristics and deposition processes relevant to the chemical composition of glaciers // Annals of glaciology. 1985. Vol. 7. P. 100-108.

117. Barrie L.A., Hoff R.M., Daggupaty S.M. The influence of mit-latitudinal pollution sources on haze in the Canadian Arctic // Atmospheric Environment. 1981. Vol. 15 (8). P. 1407-1420.

118. Barry R.G., Chorley R.J. Atmosphere, Weather and Climate. 1992. London: Routledge.

119. Bartarya S.K., Bhattacharya S.K., Ramesh R., Somayajulu B.L.K. 8lsO и 82H systematics in the surficial waters of the Gaula river catchment area, Kumaun Himalaya, India // Journal of Hydrology. 1995. Vol. 167. P. 369-379.

120. Bergin M.H., Jaffrezo J.-L., Davidson СЛ., Caldow R., Dibb J. Fluxes of chemical species to the Greenland ice sheet at Summit by fog and dry deposition // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1994. Vol. 58. P. 3207-3215.

121. Bodhaine, B. A. Aerosol absorption measurements at Barrow, Mauna Loa and the South pole // Journal of Geophysical Research. 1995. Vol. 100. No.D5. P. 8967-8975.

122. Boutron C, Lorius C. Trace metals in Antarctic snow since 1914 // Nature. 1979. Vol.277. P. 551-554.

123. Boutron C. Influence des aerosols d, origines naturelles et antropogenicues sur la chimie des neiges polaries / These de Doctorat d, Stat Univ. Sci Medicale Grenoble, France. 1978. 276 p.

124. Boutron C. Respective influence of global pollution and volcanic eruptions on the past variations of the trace metals content of Antarctic snows since 1880's // Journal of geophysical research. 1980. Vol. 85. No.C12. P. 7426-7432.

125. Bowen H.J.M. Environmental Chemistry of the elements. 1979. Academic Press. New-York. P. 333.

126. Buat-Menard P., Arnold M. The heavy metal chemistry of atmospheric particulate matter emitted by Mount Etna volcano // Geophysical Research Letters. 1978. Vol. 5. P.245-248.

127. Burmester H. Rezen glaziale Untersuchungen und photogrammetrische Aufnamen im Baksanguellgebiet (Kaukaus) // Zeitschrifit fur Gletscherkunde. 1913, Bd.8, Ht.l, s. 1-41.

128. Candelone J.-P., Jaffrezo J.-L., Hong S., Davidson С. I., Boutron C. F. Seasonal variations in heavy metals concentrations in present day Greenland snow // The Science of the total Environment. 1996. Vol. 193. P. 101-110.

129. Colbeck S.C., Anderson, E.A. The permeability of a melting snow cover // Water Resources Research. 1982. Vol. 18(4). P. 904-908.

130. Cragin J.H., McGilvary R. Can inorganic chemical species volatilize from snow? // Biogeochemistry of Seasonal Snow-Covered Catchments (Proceedings of a Boulder Symposium, July 1995). IAHS Publication. 1995. No.228. P. 11-16.

131. Craig H. Isotope variation in meteoric waters // Science. 1961. Vol. 133. P. 1702-1703.

132. Craig H. Standard for reporting concentrations of deuterium and oxygen-18 in natural waters// Science. 1961. Vol. 133. P. 1833-1834.

133. Dansgaard W. The 180-abundance in fresh water // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1954. Vol. 6. P. 241-260.

134. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. Vol. 16. P. 436-468.

135. Dansgaard W. Frozen Annals. Greenland Ice Sheet Research. Narayana Press, Odder, Denmark. 2004.122 p.

136. Davies T.D., Vincent C.E., Brimblecombe P. Preferential elution of strong acids from a Norwegian ice cap //Nature. 1982. Vol. 300. No.5888. P. 161-163.

137. Davis R.E., Petersen C.E., Bales R.C. Ion flux through a shallow snowpack: effects of initial conditions and melt sequences // IAHS Publication. 1995. No.228. P.l 15-126.

138. De Angelis M., Legrand M. Origins and variations of fluoride in Greenland precipitation // Journal of Geophysical Research. 1994. No.99. P. 1157-1172.

139. Delmas R., Boutron C. Are the past variations of the stratospheric sulfate burden recorded in central antarctic snow and ice layers? // Journal of Geophysical Research. 1980. Vol. 85. No.C10. P. 5645-5649.

140. Dibb J.E., Talbot R.W., Bergin M. Soluble acidic species in air and snow at Summit, Greenland // Geophysical Research Letters. 1994. Vol. 21. P. 1627-1630.

141. Doscher A., Gaggeler H.W., Schotterer U., Schwikowski M. A 130 years deposition record of sulphate, nitrate and chloride from a high-alpine glacier // Water, Air and Soil Pollution. 1995. Vol. 85. P. 603-609.

142. Duce R.A., Hoffman G.L., Zoller W.H. Atmospheric trace metals at remote northern and southern hemisphere sites: pollution or natural? // Science. 1975. Vol. 187. P. 59-61.

143. EPICA community members (Augustin L., Barbante C., Barnes P.R and others). Eight glacial cycles from an Antarctic ice core // Nature. 2004. Vol. 429. P.623-628.

144. Epstein S. Variations of the 180/160 ratios of fresh water and ice // National Academy of Science. Nuclear Science Series. 1956. Rep. N19. P. 20-25.

145. Epstein S., Mayeda T. Variations in the 180/160 ratio in natural waters // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1953. Vol. 4. P. 213 224.

146. Eriksson E. Deuterium and oxygen-18 in precipitation and other natural waters. Some theoretical considerations // Tellus. 1965. Vol. 17. P. 498 512.

147. Feely H.W., Larsen R.J. The chemical composition of atmospheric deposition. Rep. EML-363. 1979. P. B1-B119.

148. Friedman I., Benson C., Gleason J. Isotopic changes during snow metamorphism // Stable Isotope Geochemistry: A Tribune to Samuel Epstein. The Geochemical Society, Special Publication No. 3,1991. P. 211 -221.

149. Friedman I. Deuterium content of natural waters and other substances // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1953. Vol. 4. P.89-103.

150. Fritzsche D., Schutt R., Meyer H., Miller H., Wilhelms F., Savatyugin L.M. Late Holocene ice core record from Akademii Nauk ice cap, Severnaya Zemlya, Russian Arctic // Annals of glaciology. 2005. Vol.42.

151. Froehlich K., Gibson J.J., Aggarwal P. 2002. Deuterium excess in precipitation and its climatological significance //www.science.uwaterloo.ca/~jjgibson/mypdfs/dexcessJGRwfigures.pdf

152. Giauque W.F., Johnston H.L. An isotope of oxygen of mass 17 in the earth's atmosphere //J. Amer. Chem. Soc. 1929. Vol. 51. P.3528-3534.

153. Gjessing Y.T. The filtering effect of snow // Proceedings of Symposium "Isotopes and Impurities in Snow and Ice", Grenoble, France, 1975. Publication No.118. 1977. P. 199203.

154. Gordon J.E., Darling W.G., Whalley W.B., Gelaty A.F. 5D-5180 relationship and the thermal history of basel ice near the margins of two glaciers in Lyngen, North Norway // Journal of Glaciology. 1988. Vol. 34. N118. P. 265-268.

155. Goto-Azuma K., Koerner R.M. Ice core studies of anthropogenic sulfate and nitrate trends in the Arctic // Journal of Geophysical Research. 2001. Vol. 106. P. 4959-4969.

156. Goto-Azuma K., Nakawo M., Jiankang H., Watanabe O., Azuma N. Melt-induced of ions in glaciers and in a seasonal snowpack // Snow and Ice Covers: Interactions with the Atmosphere and Ecosystems. IAHS Publication. 1994. No.223. P. 287-297.

157. Goto-Azuma K., Kohshima S., Kamaeda Т., Takahashi S., Watanabe O., Fujii Y., Hagen J.O. An ice-core chemistry record from Snofjellafonna, northwest Spitsbergen // Annals of Glaciology. 1995. Vol. 21. P. 213-218.

158. Granskog M., Martma T.A., Vaikmae R.A. Development, structure and composition of land-fast sea ice in the northern Baltic Sea // Journal of Glaciology. 2003. Vol. 49. N164. P. 139- 148.

159. Gurney S.D., Lawrence D.S.L. Seasonal trends in the stable isotopic composition of snow and meltwater runoff in a subarctic catchment at Okstindan, Norway // Nordic Hydrology. 2004. Vol. 35.N.2. P.l 19-137.

160. Herrmann A., Lehrer M., Stichler W. Isotope input into runoff system from melting snow covers//Nordic Hydrology. 1981. Vol.12. P.308-318.f?5

161. Herron M.M., Langway C.C. et.al., Atmospheric trace meteals and sulfate in the Greenland Ice Sheet // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1977. Vol. 41. No.7. P. 915920.

162. Holdsworth G., Fogarasi S., Krouse H.R. Variation of the stable isotopes of water with altitude in the Saint Elias Mountains of Canada // Journal of Geophysical Research. 1991. Vol. 96. P. 7483-7494.

163. Hooper R.P., Shoemaker C.A. A comparison of chemical and isotopic hydrograph separation // Water Resources Research. 1986. Vol. 22. P.1444-1454.A

164. Hopkmson C., English M. Spatio-Temporal Variations of 5 О Isotope Signatures of Hydrological Components Within a Glacierised Mountainous Basin \\ 58th Eastern Snow Conference, Ottawa, Ontario, Canada, 2001.

165. Isaksson E., Karlen W., Mayewski P., Twickler M., Whitlow S. A high-altitude snow chemistry record from Amundsenisen, Dronning Maud Land, Antarctica // Journal of Glaciology. 2001. Vol. 47. P. 489-496.

166. Jaffrezo J.L., Davidson C.I., Legrand M., Dibb J.E. Sulfate and MSA in the air and snow on the Greenland ice sheet // Journal of Geophysical Research. 1994. Vol. 99. P. 12411253.

167. Jaworowski Z. Stable and radioactive lead in environment and human body // Nuclear Energy Information Center. 1967. Warsaw. Rep. NEIC-RR-29.

168. Jaworowski Z., Bilkiewicz J., Zylicz E. Ra-226 in contemporary and fossil snow // Health Phys. 1971. Vol. 20. P.449-450.

169. Jaworowski Z., Bysiek M., Kownacka L. Flow metals into the global atmosphere // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1981. Vol. 45. P. 2185-2199.

170. Judy C., Meiman J.R., Friedman I. Deuterium variations in an annual snowpack // Water Resources Research. 1970. Vol.6. P. 125-129.

171. Kang S., Kreutz K.J., Mayewski P.A., Qin D., Yao T. Stable-isotopic composition of precipitation over the northern slope of the central Himalaya // Journal of Glaciology. 2002. Vol. 48. N163. P. 519-526.

172. Kasper-Giebt A., Kalina M.F., Puxbaum H. Scavenging rations for sulfate, ammonium and nitrate determined at Mt. Sonnblick (3106 m a.s.l.) // Atmospheric Environment. 1999. Vol. 33. P. 895-906.

173. Koerner R. M., Fisher D.A., Goto-Azuma К. A 100 year record of ion chemistry from Agassiz Ice Cap, northern Ellsmere Island, N.W.T., Canada // Atmospheric Environment. 1998. Vol. 33. P. 343-357.

174. Lambert G., Le Cloarec M.F., Pennisi M. Volcanic output of S02 and trace metals: a new approach // Geochimica et cosmochimica Acta. 1988. Vol.52. P. 39-42.

175. Legget D.C., Hogan A.W. A preliminary experiment to examine chemical exchange at the soil-snow interface // The Science of the Total Environment. 1994. Vol.160/161. P.403-408.

176. Legrand M. and 6 others. Sulfur-containing species (methanesulfonate and SO4) over the last climatic cycle in the Greenland Ice Core Project (central Greenland) ice core // Journal of Geophysical Research. 1997. Vol. 102 (CI2). P. 26663-26679.

177. Legrand M., Delmas R.J., Boutron C.F. Sulfate in Antarctic snow and ice cores spanning Holocene and Wisconsin times // SCOPE/UNEP Workshop "Evolution of the Global Sulphur Cycle", Tallin, July 28 August 3,1984.

178. Miyake Y., Matsubaya P., Nishihara C. An isotope study on meteoric precipitation // Papers in Meteor, and Geophys., 1968. Vol. 19. N2. P.243-266.

179. Moser H., Stichler W. Deuterium measurements on snow samples from the Alps // Isotope in Hydrology. Proceedings of a Symposium. Vienna: IAEA-INIS. 1970. P.43-57.

180. Moser H., Stichler W. Deuterium and oxygen-18 contents as an index of the properties of snow blankets // Snow mechanics. Proceedings of a Symposium, Grindelwald: IAHS. 1975. Publ.114. P. 122-135.

181. Moser H., Stichler W. Snow pack and glacier studies // Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology. Technical Reports Series. 1983. No.91. Vienna: International Atomic Energy Agency. P. 47-63.

182. Mroz E.J., Zoller W.H. Composition of atmospheric particulate matter from the eruption of Heimaey, Iceland // Science. 1975. Vol. 190. P. 461-463.

183. Murozumi M., Chow T.J., Patterson C. Chemical concentrations of pollutant lead aerosols, terrestrial dust, and sea salts in Greenland and Antarctica snow strata // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1969. Vol. 33. No.10. P. 1247-1294.

184. Mylona S. Sulphur dioxide emissions in Europe 1880-1991 and their effect on sulphur concentrations and depositions // Tellus. 1996. Vol. 48B. P. 662-689.

185. Naughton J.J., Levis V.A., Nichamoto D. The chemistry of sublimates collected directly from fountains at Kilauea Volcano, Hawaii // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1974. Vol. 38. P. 1679-1690.

186. Niewodniczanski J., Grabczak J., Baranski L., Rzepka J. The altitude effect on the isotopic composition of snow in high mountains // Journal of Glaciology. 1981. Vol. 27. P. 99-111.

187. Nijampurkar V.N.; Bhandari N. Oxygen isotopic ratios of some Himalayan glaciers // Tellus. 1984. Vol. 36B. N4. P. 300-302.

188. Nriagu J.O. Global inventory of natural and anthropogenic emissions of trace metals to the atmosphere // Nature. 1979. Vol.279. P. 409-411.

189. Nriagu J.O., Pacyna J.M. Quantitative assessment of worldwide contamination of air, water and soils by trace metals // Nature. 1988. Vol. 333. P. 134-139.

190. Nriagu J.O. A global assessment of natural sources of atmospheric trace metals // Nature. 1989. Vol.333. P. 47-49.201. Patterson et al., 1971

191. Preunkert S., Wagenbach D., Legrand M. Improvement and characterization of an automatic aerosol sampler for remote (glacier) sites // Atmospheric Environment. 2002. No.36. P. 1221-1232.

192. Preunkert S. L'Histoire de la pollution atmospherique Europeenne reconstituee a partir des carottes de glace Alpine. Thesis, Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement, University Joseph Fourier, Grenoble. 2001. 240 p.

193. Raatz W.E. The climatology and meteorology of Arctic air pollution // Pollution of the Arctic Atmosphere (Editor W.Y. Sturges). London: Elsevier, 1991. P. 13-42.

194. Rahn K.A., McCaffrey R.J. Compositional differences between Arctic aerosol and snow //Nature. 1979. Vol. 280. P. 479-480.

195. Rahn К. A., Lewis N.F., Lowenthal D.H., Smith D.L. Norilsk only a minor contributor to Arctic haze //Nature. 1983. No.306. P. 459-461.

196. Rahn K. A., McCaffrey R.J. On the origin and transport of winter Arctic aerosol // Annals of the New York Academy of Science. 1980. Vol.338. P. 483-503.

197. Raiswell R. Chemical models of solute acquisition in glacial melt waters // Journal of Glaciology. 1984. Vol. 30. P. 49 57.

198. Ramesh R., Sarin M.M. Stable isotope study of the Ganga (Ganges) river system // Journal of Hydrology. 1992. Vol. 139. P.49-58.

199. Rosman K.J.R., Chisholm W., Boutron С F., Candelone J.-P., Jaffrezo J.-L, Davidson C.I. Seasonal variations in the origin of lead in snow at Dye 3, Greenland // Earth and Planetary Science Letters. 1998. Vol. 160. P. 383-389.

200. Rozanski K, Sonntag C, Munnich КО. Factors controlling stable isotope composition of European precipitation // Tellus. 1982. Vol. 34. P. 142 150.

201. Savarino J., Boutron C.F., Jaffrezo J.-L. Short-term variations of Pb, Cd, Zn and Cu in recent Greenland snow// Atmospheric Environment. 1994. Vol. 28A. P. 1731-1737.

202. Schrauwen, Vermeulen, Pukemo, Grebenets, Lychagin, Kroonenberg. Geochemistry of active layer and permafrost sediments on two terraces in North-Western Siberia. Wageningen, June 1991.

203. Schotterer U., Olfield F., Frohlich K. GNIP. Global Network for Isotopes in Precipitation. 1996.47 s.

204. Siegenthaler U., Oeschger H. Correlation of 0-18 in precipitation with temperature and altitude //Nature. 1980. Vol. 285. P. 314-317.

205. Silverman S.R. The isotopic geology of oxygen // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1951. Vol.2. P.26.

206. Simoes J.C., Zagorodnov V.S. The record of anthropogenic pollution in snow and ice in Svalbard, Norway // Atmospheric Environment. 2001. Vol. 35. P. 403-413.

207. Soddy F. Intra-atomic charge //Nature. 1913. Vol. 92. P.399-400.

208. Soddy F. The chemistry of the radioelements. London: Longmans, Green and Co., Vol. 1. 1911, Der chemie der radio-elemente.Vol 2. 1914. 85 s.

209. Sommerfeld R.A., Friedman I., Nilles M. The fractionation of natural isotopes during temperature gradient metamorphism of snow / Chemistry of Seasonal Snowpacks. 1986.

210. Stievenard M., Nikolaev V., Bol'shiyanov D., Flehoc C., Jouzel J., Klementyev O., Souchez R. Pleistocene ice at the bottom of the Vavilov ice cap, Severnaya Zemlya, Russian Arctic // Journal of Glaciology. 1996. Vol. 42. No.142. P.403-406.

211. Stichler W., Schotterer U. From accumulation to discharge: modification of stable isotopes during glacial and post-glacial processes // Hydrological Processes. 2000. Vol. 14. Iss. 8. P. 1423-1438.

212. Taylor S.R., McLennan. The Continental Crust: its Composition and Evolution. Blackwell, Cambridge. 1985.

213. Taylor S., Feng X., Kirchner J.W., Osterhuber R., Klaue В., Renshaw C.E. Isotopic evolution of a seasonal snowpack and its melt // Water Resources Research. 2001. Vol.37. N.3.P. 759-769.

214. Taylor S., Feng X., Williams M., McNamara J. How isotopic fractionation of snowmelt affects hydrograph separation // Hydrological Processes. 2002. Vol. 16. Iss. 18. P.3683-3690.

215. Thompson L.G., Yao Т., Mosley-Thompson E., Davis M.E., Henderson K.A., Lin P.-N. (b) A high-resolution millennial record of the South Asian monsoon from Himalayan ice cores // Science. 2000. Vol. 289. P. 1916-1919.

216. Tian L., Yao Т., Zhang Xingping. 5180 in precipitation and moisture sources upon the Tibetan Plateau // Criosphere. 1996. Vol.21. No.2. P.33-39.

217. Tian L., Yao Т., Schuster P. F., White J. W. C., Ichiyanagi K., Pendall E., Pu J., Yu W. Oxygen-18 concentrations in recent precipitation and ice cores on the Tibetan Plateau // Journal of Geophysical Research. 2003, Vol. 108, ND9, P. 4293.

218. Urey H., Brickwedde, F., Murphy G. An isotope of hydrogen of mass 2 and its concentration//Phys. Rev. 1931. Vol. 39. P. 164-165. Vol. 40. P. 1-15.

219. Vachon R.W. Mountainous Ice-cores: A synopsis of what we must understand to construct accurate paleoclimate records from an stable isotopic perspective // http://instaar.colorado.edu/~vachon/SI.html, 2003.

220. Wagenbach D., Preunkert S. The History of European Pollution Recorded in Alpine Ice cores // Proceedings of the EUROTRAC Synposium 1996, G.-Partenkirchen. Computational Mechanics Publications, Southampton. 1996. P. 273-281.

221. Weiss H.V., Herron M.M., Langway C.C.Jr. Natural enrichment of elements in snow // Nature. 1978. Vol. 274. P. 352-353.

222. Welker J. M. Isotopic (5lsO) characteristics of weekly precipitation collected across the USA: an initial analysis with application to water source studies // Hydrological Processes. 2000. Vol. 14. Issue 8. P. 1449-1464.

223. Wolff E.W., Peel D.A. The record of global pollution in polar snow and ice // Nature. 1985. Vol.313. P. 535-540.

224. Wolff E.W., Peel D.A. Closer to a true value for heavy metal concentrations in recent Antarctic snow by improved contamination control // Annals of Glaciology. 1985. Vol. 7. P.59-69.

225. Yurtsever Y., Gat J.R. Atmospheric waters // Stable isotope Hydrology. Deuterium and oxygen-18 in the water cycle. Chapter 6 / Eds. J.R.Gat and R.Gonfiantini. Vienna: International Atomic Energy Agency (Technical Reports Series. 210), 1981. P.103-142.

226. Zehnder A., Zinder S. In: The Handbook of Environmental Chemistry. 1980. Vol.1. Part A. P. 105-145.

227. Zoller W.M., Gladney E.S., Duce R.A. Atmospheric concentrations and sources of trace metals at the South Pole // Science. 1974. Vol.183. P. 198-200.

Информация о работе

Чижова, Юлия Николаевна
кандидата географических наук
Москва, 2006
ВАК 25.00.31

Диссертация

Изотопно-геохимические особенности снежного покрова и ледникового льда в разных гляциологических условиях Приэльбрусья, Полярного Урала и Хибин - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы