Развитие многолетнемерзлых полигональных торфяников под воздействием изменений природных условий Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири

ГЛАВА 1. МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ТОРФЯНИКИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
1.1. Геолого-геоморфологическая приуроченность, мощность и типизация торфяников
Дано описание
Полигональные торфяники включают три вида: валиково-полигональный с мощностью торфа 0,5-5,1 м, плоско-полигональный – 0,5-3,0 м и бугристо-полигональный – 0,5-6,5
м.
торфяных массивов в Западной Сибири, которые
местами занимают до 80% площади геоморфологических элементов поверхности, в многолетнемерзлом состоянии находится около 50%. Типы торфяных массивов выделены по генезису и морфологическим особенностям: площади, форме элементов микрорельефа, высоте,
наличию полигонального микрорельефа.
1.2. История исследований торфяников
Интерес к торфяникам возник с начала ХVIII века и был связан с их использованием в качестве топлива. С конца первой половины ХХ века основные исследования торфяников проводились Н.Я. Кацом, М.И. Нейдштадтом, В.Т.Трофимовым, П.И. Кашперюком, О.Л. Лиссом, Ю.К. Васильчуком, и др. Изучались инженерно-геокриологические условия, видовое разнообразие растительности, возраст и изменения природных условий при их формировании.
1.3. Переходный и промежуточные слои верхней части многолетнемерзлых пород
Рассмотрены современные представления о переходном и промежуточном слоях. Переходный слой – зона максимального оттаивания в наиболее теплые годы. В эти годы он является нижней частью сезонноталого слоя (СТС), ежегодно не оттаивает и не менее трех лет находится в мерзлом состоянии, выполняет защитную роль для многолетнемемерзлых пород (ММП). Промежуточный слой отнесен к верхней части ММП, является реликтовым переходным слоем, фиксирующим увеличение глубины СТС за счет изменения ландшафтно- фациальной обстановки или более продолжительного периода потепления. Ю.Л. Шур (1988) выделил переходный и промежуточный слои в минеральных грунтах, определил их признаки: криогенные текстуры и относительную однородность в горизонтальном направлении. Выделение переходного и промежуточного слоев в торфяниках не проводилось.
1.4. Минеральные и органические пятна-медальоны в полигональных системах
Органические пятна-медальоны – скопления тонкодисперсной органической массы без растительности, округлые и вытянутой формы; выполняют понижения микрорельефа и обрамлены кочками на поверхности торфяников. Подобные пятна-медальоны выявлены Г.В. Матышаком, Д.И. Кавериным и др. в торфяниках севера Западной Сибири и Европейского севера. Механизм образования пятен-медальонов в торфе не имеет однозначного объяснения, в отличие от минеральных пятен-медальонов, у которых ведущий процесс – промерзание.
Обзор исследований полигональных торфяников показал, что в Западной Сибири переходный, промежуточные слои и органические
пятна-медальоны мало изучены для выделения в разрезах, не определен механизм формирования органических пятен-медальонов.
Глава 2. ПЕРЕХОДНЫЙ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СЛОИ В
ТОРФЯНИКАХ ПУР-ТАЗОВСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ И ИХ
РЕАКЦИЯ НА ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
2.1. Геокриологические условия Пур-Тазовского междуречья
Район исследования расположен на северо-востоке Западной
Сибири вблизи с. Газ-Сале и п. Тазовский (рис.1, А).
Рис.1. Район исследования (А), с
хема расположения ключевых участков (Б), схема расположения разрезов на ключевом участке 1 (В). Условные обозначения: 1 – водораздел; 2 – хасыреи; 3 – полигональный рельеф в низинах; 4 – полигональный рельеф на возвышенностях; 5 – полигональные ванны и обводненные просадки; 6 – зона пожара; 7 – дорога и заросшие колеи; 8 – водопропускная труба и границы насыпи и придорожных понижений; 9 – номера разрезов; 10 – места ключевых
участков
Полигональные торфяники в районе исследований распространены преимущественно в хасыреях, термокарстово-эрозионных ложбинах с остаточными озерами, на поймах старичных озер, малых рек и ручьев. К торфяникам Пур- Тазовского междуречья приурочены полигонально-жильные льды более 4 м по вертикали. Я. В. Тихонравова и др. (2017) отмечают, что эти повторно-жильные льды (ПЖЛ) отличаются гетерогенным строением,
ММП имеют двухслойное строение (первый слой залегает сверху
до глубины 250 м, второй – в интервале 340-395 м).
которое связано с локальным термокарстом в ходе сингенетического промерзания озерно-болотных отложений в голоцене.
На площадках мониторинга Пур-Тазовского междуречья в хасыреях с полигональными торфяниками, в 2016 г углубление СТС (от 0,53 до 0,56 м) на всех элементах рельефа было обусловлено аномально теплым и сухим летним сезоном. В последующие 2017-19 годы глубина СТС достигла средней величины 0,49 м при продолжительности теплого сезона 124-144 дня. 2020 г отличался самым длительным за 5 лет теплым сезоном – 153 дня, глубина СТС на полигонах увеличилась до 0,58-0,59 м, в межполигональных понижениях – 0,51 м вследствие просадок торфа и частичного вытаивания льдов.
2.2. Методы изучения торфяников
Раздел посвящен полевым и аналитическим методам изучения строения и свойств торфяников, которые проведены в соответствии с нормативными документами. Ключевые участки исследований в южной тундре и лесотундре были выделены при анализе космоснимков и в маршрутах; описан рельеф полигональных торфяников, произведена документация разрезов, керна скважин. Аналитическими методами определены физико-механические свойства торфа, растительные остатки, проведен структурно-текстурный анализ льдов.
2.3. Криолитологическое строение торфяников ключевых участков Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири
В разделе представлено строение разрезов торфяников на
ключевых участках (рис. 1, Б) в пределах полигонов и межполигональных понижений и связанных с ним льдов разного генезиса. Установлены криогенное строение и физические свойства торфа, типы торфяных залежей по составу растительности.
В разрезе В8п-20 в центральной части полигона на ключевом участке 1 (рис. 1, В) вскрыты снизу вверх (рис. 2, А):
Слой 1 [2,0-0,5м] – торф автохтонный, черный, рыхлый, из мхов с корнями осоки, слоистый за счет чередования мхов, корней, стеблей растений. Торф с глубины 0,75 м мерзлый с корковыми, массивными криогенными текстурами и горизонтально-волнистыми шлирами льда мощностью 0,5-1,5 см на глубине 0,8-1,3 м (по данным 2019 г. в расчистке В8-19), выше – талый (1а). Влажность торфа с корковыми, массивными криогенными текстурами составляет 1280-1600%, плотность – 0,95-0,96 г/см3; в торфе со шлирами льда влажность 1238-1909%,
плотность 0,98-0,99 г/см3. В талой части слоя (1а) влажность торфа уменьшается снизу вверх от 519 до 363%; плотность составляет внизу 0,54-0,59 г/см3, вверху 0,69-0,84 г/см3.
Слой 2 [0,25-0,5 м] – торф плотный, коричневый, из разложенных растительных остатков. Влажность меняется от 299 до 342%; плотность – 0,94-0,99 г/см3.
Слой 3 [0,05-0,25 м] – переслаивание слойков и линз торфа рыхлого рыже-коричневого и плотного темно-коричневого. Толщина прослоев от 1 до 8 см, преобладают рыхлые; слоистость, в целом, повторяет рельеф поверхности полигона: мелковолнистая, плавная с затеками и просадками – криотурбациями. Влажность торфа меняется от 355 до 462%; плотность – 0,84-0,86 г/см3.
Слой 4 [0-0,05] – мохово-растительный слой, представленный рыхлым зеленым и серым отмершим мхом, внизу с корнями багульника и морошки.
Разрез В8ж2-20 (рис. 1, В) в межполигональном понижении шириной более 2,5 м, видимая мощность 1,5 м над крупной ледяной жилой вскрыл снизу вверх (рис. 2, Б):
Слой 1 [1-1,5 м] – торф мерзлый, льдистый, рыхлый, автохтонный из мхов, стеблей трав, веточек кустарничков с массивными и корковыми криогенными текстурами. Влажность мерзлого торфа от 558 до 1050%, плотность 0,89-0,94 г/см3; влажность торфа около термокарстово- полостного льда от 1015 до 1842%, плотность от 0,93 до 0,98 г/см3.
Слой 2 – торф плотный, коричневый, талый, из разложенных растительных остатков, залегает в боковых стенках расчистки под полигоном и выклинивается над жилой.
Слой 3 [0,2-1 м] – переслаивание линз и прослоев торфа из мхов темно- оранжевого рыхлого и темно-коричневого плотного, мощность линз и прослоев 2-10 см. С глубины 0,4 м торф мерзлый с горизонтально- волнистыми шлирами льда мощностью от 1 до 3 см, корковыми, линзовидными и массивными криотекстурами, выше талый. Криотурбации в слое образованы волнистой плавной слоистостью, затеками и просадками, и инъекцией рыхлого торфа над центром жилы. Мерзлый темно-оранжевый торф имеет влажность от 599 до 4383%, его плотность изменяется от 0,91 до 0,96 г/см3. Темно-коричневый торф имеет влажность от 537 до 5430 %, плотность 0,91-1,0 г/см3. Талый темно-оранжевый торф имеет влажность от 660 до 944%, плотность 0,82- 1,04 г/см3. Талый темно-коричневый торф с влажностью 162-343%, отличается большей плотностью 0,95-1,16 г/см3; в инъекции над
10

серединой жилы коричневый торф имеет более низкую плотность 0,81- 0,9 г/см3. Нижняя граница слоя неровная.
Слой 4 [0-0,2 м] – мохово-растительный слой представлен рыхлым мхом, лишайниками и отмершими серыми прослоями мхов с корнями.
Рис. 2. Криолитологическое строение разрез В8п-20 (А); разреза В8ж2-20 (Б); керн скважины (В). Условные обозначения: 1 (а, б) – 2 (а, б) – торф слоев 1-4 (описание см. в тексте); 3а – кровля многолетнемерзлых отложений; 3б – номер слоя; 4 – места отбора торфа на плотность и влажность (а), на возраст (б); 5 – верхний промежуточный слой (а), нижний промежуточный слой (б); переходный слой (в); оттаявшие отложения верхнего промежуточного слоя (г); 6 – границы термокарстово-полостных и сегрегационных льдов (а); границы слоев (б).
В разрезе торфяника выделены полигонально-жильный, термокарстово-полостной, инфильтрационно-сегрегационные и сегрегационный льды. Жила вертикально-полосчатого пузырчатого льда с симметричными плечиками имеет видимый вертикальный размер 1,2 м. Ее ширина по кровле составляет 0,6 м, на уровне верхних плечиков – 1,1 м, на уровне нижних плечиков – 2,6 м. На верхние и нижние плечики жилы наложены линзы прозрачного стекловатого с пузырьками воздуха термокарстово-полостного льда мощностью до 20 см и инфильтрационно-сегрегационного льда. К нижним плечикам жилы и линзам льда примыкают изогнутые шлиры льда толщиной 10-11 см, залегающие в торфе полигона на глубине 0,85-1,15 м.
11

2.4. Типы льдов в полигональных торфяниках
Для определения разнообразия криогенного строения торфа представлен структурно-текстурный анализ 4 типов льдов: полигонально- жильного, термокарстово-полостного, шлиров сегрегационного и инфильтрационно-сегрегационного льда.
2.5. Признаки и образование переходного и промежуточных слоев в полигональных торфяниках Пур-Тазовского междуречья Западной Сибири под воздействием изменения природных условий
Одним из критериев выделения переходного слоя могут быть результаты мониторинга не менее чем за последние 5 лет (раздел 2.1.). В торфяниках Пур-Тазовского междуречья переходный слой средней мощностью 0,07 м был выделен в интервале глубин 0,51-0,58 м за период наблюдений в 2016-2020 гг. В межполигональных понижениях переходный слой плохо выделяется визуальными и аналитическими методами. В разрезе полигона переходный слой выделен только в мерзлом керне по желтовато-коричневому цвету торфа (дата бурения скважины 16-18 сентября 2020 г) (рис. 2, В).
В разрезах торфа межполигональных понижений выделено два промежуточных слоя: 1) нижний в интервале глубин – 0,8-1,3 до 1,5 м, вложен в крупные плечи ПЖЛ; 2) верхний – 0,55-0,8 м, вложен в мелкие плечики ПЖЛ (рис. 2, Б).
Оттаявшие отложения верхнего промежуточного слоя в разрезах полигонов были выделены в рыхлом торфе в интервалах глубин 0,55-0,75 м (рис. 2, А), в мерзлом состоянии по наличию шлиров льда толщиной до 0,5-1,5 см в скважине в центре полигона – 0,55-0,7 м (рис. 2, В).
Нижний промежуточный слой в разрезах стенок полигонов мало отличается от синкриогенного торфа по влажности и плотности, поскольку шлиры и текстурные льды частично вытаяли в открытой стенке полигона в промоине за длительный теплый сезон 2020 г. Этот слой выделен в скважине на глубине 0,85-1,3 м (по наличию шлиров льда до 3 см), по схожему криогенному строению, резкому уменьшению ширины ПЖЛ над крупным плечиками в разрезе В8-19.
Промежуточные слои включают ростки ПЖЛ сегрегационные, термокарстово-полостные, инфильтрационно-сегрегационные льды и криотурбации, формирование которых связано с неравномерным в пространстве локальным термокарстом и сингенетическим промерзанием, обусловленным колебаниями природных условий в
голоцене. Промежуточные слои в массиве голоценового полигонального торфяника, по-видмому, образовались в похолодания суббореального (4,87-3,84 т.л.н.) и субатлантического периодов (1,4-1,2 т.л.н.).
Для переходного и промежуточного слоев были определены влажность и плотность торфа (табл.1) (Королева и др., 2021). Прочностные характеристики мерзлого торфа изменяются незначительно в среднем от 0,95 до 1 г/см3. При этом значительно изменяются влажностные характеристики торфа. Незначительные на первый взгляд изменения в плотности мерзлого торфа связаны с разным соотношением содержания льда и органического материала.
Табл.1 Свойства торфа переходного и промежуточного слоев в мерзлом и оттаявшем состояниях
Влажность,Плотность, Влажность, Плотность,
Полигон
Межполигональное понижение
г/см3 0,96
0,95-0,96
влажности плотность зависит от содержания органики. Особенно ярко изменения свойств скелета грунта проявляют себя на контактах разных типов торфа (темно-оранжевого рыхлого и темно-коричневого плотного) со шлирами льда. В промежуточных слоях уплотнение скелета торфа при сегрегационном льдовыделении происходит за счет миграции влаги к фронту промерзания, увеличения объема льда и выделении газа из нижележащего торфа. В переходном слое уплотнение скелета торфа происходит за счет цикличного промерзания-протаивания. Эти процессы формируют вертикальную неоднородность плотности скелета грунта.
В Тюменском индустриальном университете в шлирах сегрегационного льда промежуточного слоя этих разрезов торфа были
% Переходный слой 724-837
Синкриогенный торф 1280-1600
*торф рядом с ПЖЛ и шлирами льда При высоких значениях
%
г/см3
Верхний промежуточный слой
1131-1279
0,95-0,97
537-5430*
0,91-1
Нижний промежуточный слой
1238-1909
0,98-0,99
1015-1842
0,93-0,98
558-1050
0,89-0,94
влажности
определяется большим количеством льда. При более низких значениях
величина
плотности

определены высокие содержания (6,7% от объема льда) биогенных – CH4, СО2, H2 и атмосферных газов.
Глава 3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПЯТНА-МЕДАЛЬОНЫ – ЭЛЕМЕНТ СТРОЕНИЯ ПОЛИГОНАЛЬНЫХ ТОРФЯНИКОВ ПУР- ТАЗОВСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
3.1. Морфология и распространение органических пятен- медальонов
Органические пятна-медальоны (рис. 3), сложенные тонкодисперсной органической массой, распространены в торфяниках, формируются в пределах сезонноталого слоя, глубина которого неравномерно менялась за период наблюдений СТС, и захватывают оттаявшие переходный и частично промежуточный слои, а также локально – синкриогенный торф ММП. Органические пятна-медальоны распространены на выпуклых, плоских, вогнутых полигонах с валиками, редко на широких плоских межполигональных понижениях и в широких заросших колеях вездеходов.
Рис. 3. Органическое пятно-медальон. Условные обозначения: 1 – органическое пятно-медальон, 2 – кочки, 3 – трещины усыхания
3.2. Строение и свойства органических пятен-медальонов в разрезах
В пределах полигона на ключевом участке 2 шурф В12-16 глубиной 0,7 м вскрыл органическое пятно-медальон, которое имеет характерное строение для большинства подобных образований. В шурфе был отмечен резкий и сильный застойный гнилостный запах. Снизу вверх выделены слои торфа (рис.4, А, Б.):
Слой 1 [0,55-0,7 м] – торф черный, неразложенный, из целых стеблей мхов со стволиками деревьев диаметром 5-7 см. С глубины 0,5-0,6 м мерзлый, характеризуется высокой льдистостью, массивной криотекстурой и корковой вокруг древесных остатков. Кровля ММП имеет вогнуто-чашеобразную форму, ее снижение между кочками достигает 10 см.
Рис. 4. Разрез В12-16 пятна-медальона на фотографии (А), схема строения торфа в СТС и направления перемещения органического материала (Б) 1-5 – слои торфа (см. описание в тексте); 6 – древесные остатки; 7 – границы слоев; 8 – современная граница ММП; 9 – реликтовая граница ММП; 10 – направление инъекции и перемещения органического материала; 11 – номер слоя; 12 – оттаявшие отложения переходного и промежуточного слоев
15

Слой 2 [0,45-0,55 м] – торф коричневато-черный, рыхлый, влажный, с волнистой слоистостью, за счет смещения слоев в результате пучения (смещение ~ 0,1 м). Органические отложения представлены неразложенными мхами, кустарничками и внедрениями инъекций черного торфа из слоя 1.
Слой 3 [0,07-0,45 м] – торф разложенный, плотный, коричневато-серого (3а) и светло-коричневого цветов (3в). Разложившийся светло- коричневый торф (3в) с глубины 0,2-0,4 м имеет потерю массы при прокаливании 89%, содержание золы – 11%. Слой разорван внедрениями черного и коричневого торфа слоев 1, 2.
Слой 4 [0-0,07 м] – почвенно-растительный слой с кустарничково- мохово-лишайниковой растительности, перекрытый черной органической массой слоев 2 и 3 толщиной 3-7 см [Королева и др., 2019].
Контакты слоев всех разновидностей разложенного и рыхлого торфа неровные, они подчеркивают строение инъекции – направление выброса неразложенного и слаборазложенного торфа слоев 1, 2 на поверхность (рис. 4, Б). Несколько инъекций в одном месте, но в разные годы приводит к слиянию пятен-медальонов и увеличению их размеров. Основным показателем вертикальной неоднородности разреза СТС является высокое значение плотности скелета отложений слоя 3 – 0,14- 0,32 г/см3 для всех ключевых участков.
3.3. Феноменологическая модель образования органических пятен- медальонов
Для полигональных торфяников опорных участков получены оптические данные дистанционного зондирования – съемки с БПЛА за 2 временных периода (30 июня и 15 сентября 2019 г.), в начале и в конце теплого сезона (рис. 5).
Материалы съемок обработаны в программе Agisoft Metashape Professional и представлены в виде ортофотопланов с разрешением  0,02 м. Были выявлены новообразованные пятна-медальоны. Наличие пятен- медальонов на сентябрьских данных с БПЛА и их отсутствие на более ранних июльских однозначно указывает на формирование органических пятен-медальонов именно в летний период между датами съемки. На основании полученных материалов установлено, что органические пятна- медальоны в изученных полигональных торфяниках были образованы и продолжают формироваться в теплые сезоны года.
16

Рис.5. Фрагменты ортофотопланов, построенных на основе съемок с БПЛА для ключевого участка No 4. Условные обозначения: 1 – органические пятна-медальоны, которые появились в теплый сезон 2019 года; 2 – старые органические пятна-медальоны
Образование органических пятен-медальонов в понижениях микрорельефа поверхности может быть объяснено следующими процессами и особенностями строения и свойств торфа в СТС. В результате многолетних циклов промерзания и оттаивания в пределах СТС в годы, предшествующие потеплению климата, произошло разложение органики, ее сильное уплотнение и образование криотурбаций торфа (рис. 6, А).
Зимой в результате пучения кочек или возвышенных частей валиков полигонов происходило относительное понижение поверхности между ними. На фоне современного повышения летних температур воздуха при протаивании в понижениях поверхности происходило и происходит увеличение глубины СТС – локальное углубление кровли ММП (рис. 6, Б). Из-за увеличения глубины СТС на 9-20 см по сравнению с периодом похолодания прошлого века, произошло частичное оттаивание неразложенного
торфа переходного слоя 2, промежуточного слоя над синкриогенным торфом слоя 1 и синкриогенного торфа слоя 1 (рис. 6, Б). Малая мощность СТС, отсутствие воды в неглубоких понижениях и небольшой вес покровного торфа не могут обеспечить внешние условия для роста давления над кровлей ММП, и излияния, выброса или выдавливания органической массы на поверхность. Основной причиной образования инъекции в теплый сезон могло быть увеличение давления в замкнутой системе в локальном углублении в кровле мерзлоты и под уплотненным разложенным торфом слоя 3.
Рис. 6. Схема образования инъекций и органических пятен медальонов в теплый сезон года без участия промерзания. Условные обозначения: 1-5 – слои торфа (см. описание в тексте); 6 -древесные остатки; 7 – границы слоев; 8 – направление инъекции и перемещения органического материала; 9 – современная граница ММП; 10 – реликтовая граница ММП;11 – номер слоя; 12 – пузырьки газа; 13 – переходный и промежуточный слои (а); талые отложения переходного и промежуточного слоев (б).
В талом торфе промежуточного слоя и слоя 1 выделялся газ за счет жизнедеятельности микроорганизмов в свежеоттаяших
неразложившихся растительных остатках. На активизацию и «взрывной рост» законсервированных бактерий, выделение и накопление парниковых газов при понижении кровли мерзлоты указывали исследования в Восточной Сибири. Как показано в разделе 2.5 шлиры сегрегационного льда имеют повышенные 6,7% от объема льда биогенных – CH4, СО2, H2 и атмосферных газов. Газ накапливался под плотным, вязко-пластичным торфом слоя 3 в замкнутой системе, которая формировалась в рыхлом слое 2, над локальным углублением кровли мерзлоты, образовавшемся при оттаивании промежуточного слоя. Выделения газа происходило из промежуточного слоя и шлиров льда, которые существовали на контакте СТС и ММП (рис. 6, Б). Торф слоя 3 служил покрышкой ловушки для газов, накопившихся в торфе слоя 2. Судя по невысоким значениям сопротивления сдвигу слоя 3 (удельное сцепление: 0,009-0,014; угол внутреннего трения: 10-22°) при накоплении газов под ним в замкнутой ловушке возникает давление, достаточное для разрыва этого слоя и излияния газо-водонасыщенной органической массы на поверхность.
Под давлением накопившегося газа в слое 2, слой 3в приподнимался, сдвигая вверх вышележащие слои. При достижении критического давления (за счет продолжающегося накопления газа) в результате растягивающих напряжений в слабой зоне происходит разрыв слоев 3а и 3в, излияние слоев 2, 3 и 1 на поверхность (рис. 6, В). Следовательно, выделение газа в торфе в понижениях кровли мерзлоты, по-видимому, провоцирует инъекции органо-минеральной массы, по форме подобные минеральным пятнам-медальонам, но первоначально их формирование происходит на фоне протаивания, неравномерного углубления СТС и не связано с его промерзанием, как в минеральных пятнах-медальонах.
3.4. Влияние органических пятен-медальонов на рельеф полигональных торфяников и экологичекие последствия
В полигональных торфяниках южной Тундры Пур-Тазовского междуречья за последние 5 лет происходило постепенное затемнение поверхности за счет органических пятен-медальонов, что может приводить к снижению кровли и увеличению температуры многолетнемерзлых пород за счет отсутствия растительного покрова и большего прогрева поверхности. При этом происходит увеличение площадей органических пятен-медальонов, что приводит к снижению поверхности и выравниванию микрорельефа полигонов торфяников, и их
заболачиванию. Сниженная поверхность полигональных торфяников может привести к затоплению и расширению площади акватории мелководных озер, при затоплении термоэрозионных промоин может увеличиться изрезанность береговых уступов озер. При сохранении современных тенденций изменения климата под озерами могут активизироваться термокарстовые процессы, а в хасыреях термоэрозионные, что, вероятно, вызовет дальнейшую перестройку рельефа поверхности полигональных торфяников.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования в торфяниках Пур-Тазовского междуречья позволили установить буферную зону ММП, которая включает промежуточный и переходный слои, криотурбации, образовавшиеся на фоне неравномерного снижения глубины СТС под воздействием колебаний природных условий. Предложен механизм образования органических пятен-медальонов в летний период без участия промерзания.
1) Формирование переходного и промежуточных слоев в полигональных торфяниках связано с изменениями природных условий в голоцене. Переходный слой в полигональных торфяниках на фоне потепления последних лет можно выделить в результате мониторинга глубины СТС. В мерзлом состоянии он визуально отличается желтовато-коричневым цветом.
2) Промежуточные слои в торфяниках характеризуются следующими признаками: линзовидными и слоистыми криогенными текстурами, повышенной льдистостью, включениями сегрегационных, термокарстово-полостных, инфильтрационно-сегрегационных льдов, ростками ПЖЛ, а также повышенным содержанием газа в сегрегационных льдах и в торфе. Установлены различия строения слоя в полигонах и межполигональных понижениях, которые связаны с неровной кровлей ММП. Промежуточные слои в межполигональных понижениях отличаются большей льдистостью, размерами включений льда, наличием термокарстово-полостных льдов и криотурбаций, обусловленных неравномерными просадками. В промежуточных слоях полигонов выражены субгоризонтальные шлиры льда, параллельные рельефу кровли мерзлоты, образованные при переходе СТС в мерзлое состояние. По этим признакам в мерзлых голоценовых торфяниках можно выделять реликтовые промежуточные слои, которые служат показателем изменений природных условий: температуры воздуха,
увлажнения или затопления поверхности. Впервые выделены два промежуточных слоя в массиве голоценового полигонального торфяника, которые образовались в похолодания суббореального (4,87-3,84 т.л.н.) и субатлантического периода (1,4-1,2 т.л.н.).
3) Изменения в плотности торфа связаны с разным соотношением содержания льда, степени дезинтеграции и плотности скелета органического материала. Плотность скелета торфа переходного слоя больше по сравнению с промежуточными слоями. Формирование вертикальной неоднородности плотности скелета грунта происходит за счет образования сегрегационных шлиров, увеличения объема льда, миграции влаги к фронту промерзания и диффузии газа из нижележащего торфа вследствие многократных циклов промерзания-протаивания.
4) Органические пятна-медальоны в торфяниках Пур-Тазовского междуречья формируются в теплые периоды. Предложена феноменологическая модель развития органических пятен-медальонов, которая предполагает следующую последовательность событий: увеличение мощности сезонноталого слоя; пучение, просадки с образованием криотурбаций; накопление газа в обводненном торфе в замкнутой полости между кровлей мерзлых пород и плотным талым торфом; при достижении критического давления – разрыв плотного торфа и излияние водно-газо-торфонасыщенной смеси на поверхность.
5) Ведущим процессом образования органических пятен-медальонов в торфяниках является оттаивание переходного и промежуточного слоев в верхней части разреза мерзлых грунтов.
6) Органические пятна-медальоны могут служить индикатором неравномерного локального понижения кровли многолетнемерзлых пород на фоне повышения летних температур в полигональных торфяниках.