Криолитогенез четвертичных отложений Северной Якутии (на примере бассейна р. Индигирки)

Целью проекта является решение проблемы формирования отложений ледового комплекса (ЛК), широко распространенных на территории Восточной Сибири, Северо-Востока России, Аляски и Канады. Они формировались на протяжении всего плейстоцена, с ними связаны основные находки остатков животных мамонтовой фауны, имеющих фундаментальную палеонтологическую значимость и представляющих уникальный ресурс для экономики Якутии. Важнейшая особенность отложений ЛК - высокая объемная льдистость (до 80-90%) за счет сегрегационных и повторно-жильных льдов. В условиях современных климатических изменений деградация мерзлых толщ в первую очередь проявляется именно на высокольдистых отложениях ЛК. Изменение современного рельефа и свойств отложений приводит к нарушению селитебных территорий вплоть до возникновения аварийных ситуаций. Слаборазложившиеся органические остатки, заключенные в мерзлых отложениях, включаются в современные биогеохимические процессы и способствуют увеличению концентрации метана в атмосфере. В настоящее время практически нет актуальных данных по четвертичным отложениям долины р. Индигирки, имеющиеся материалы в основном получены до 90-х годов XX века. Несмотря на то, что здесь расположены основные разрезы средне- и поздненеоплейстоценовых отложений, их ревизии в рамках единого комплексного подхода с использованием современных методов исследований не было почти полвека. Все вышеперечисленное обуславливает высокую актуальность предлагаемых исследований. Проблема формирования и развития отложений ЛК заключается в том, что из-за высокой льдистости и осадконакопления на полигональных поверхностях в них почти не сохранились первичные седиментационные признаки осадконакопления, сложно диагностируются условия залегания и уменьшена контрастность гранулометрического состава отложений. Это резко осложняет установление генезиса отложений ЛК в соответствии с основными принципами четвертичной геологии. Возникнув в начале XIX века, проблема происхождения отложений ЛК активно обсуждается до настоящего времени, выдвинуто несколько гипотез, но до настоящего времени она не считается решенной ни в геокриологии, ни в четвертичной геологии. Формирование отложений ЛК рассматривается в настоящее время либо в рамках единой гипотезы их происхождения (аллювиальной, нивальной, эоловой, пролювиальной и т.д.), либо как результат сочетания различных геологических процессов (полигенетическая гипотеза). Соответственно, реконструкция палеогеографических условий осадконакопления и результат картирования отложений ЛК оказываются концептуально разными. Основная идея проекта заключается в проведении сопряженного анализа минеральной, органогенной и ледовой компонент как самого ЛК, так и подстилающих и вмещающих его коренных пород и более древних отложений. Это позволит на ключевых участках установить источники вещества ЛК, возможную протяженность пути их переноса от места мобилизации и степень его преобразования. Тем самым в каждом конкретном месте можно будет сделать определенный вывод о механизме транспортировки и осадконакопления отложений ЛК, т.е. определить их генезис. Комплексное изучение отложений ЛК и окружающих их коренных и дисперсных отложений в рамках реконструкции осадочного процесса планируется осуществить в пределах бассейна р. Индигирки. Долина Индигирки начинается в пределах хребта Сунтар-Хаята и пересекает хребет Черского, выходя на Яно-Индигирскую низменность. В мобилизации и транспортировке осадков по долине участвовали процессы выветривания, комплекс ледниковых (современное оледенение сохранилось на хр. Сунтар-Хаята до настоящего времени), нивационных и наледных процессов, а также склоновые процессы, которые в условиях интенсивного криогенеза подготавливали специфический криогенный мелкозем для его дальнейшего переноса аллювиальным путем. Определенную роль могли играть и процессы эолового переноса. Именно эти процессы, на всех этапах сопровождавшиеся криогенным преобразованием и формированием различных типов наземных и подземных льдов, привели к образованию криолитогенных отложений ЛК, образующих как террасы и террасоувалы в долине реки, так и своеобразные формы рельефа – едомы – в нижнем течении. Главная задача проекта - реконструкция комплекса геолого-геоморфологических и биолого-почвенных процессов, приведших к формированию чехла четвертичных образований с мощными повторно-жильными льдами в бассейне реки Индигирки (Северная Якутия). Для этого будут изучены условия залегания, криолитогенное строение и состав основных типов средне-поздненеоплейстоценовых и голоценовых четвертичных образований в долине. Основное внимание будет уделено установлению источников минерального вещества, его седиментологическим особенностям и преобразованию в ходе транспортировки от верховьев к устью реки. Для этого на ключевых участках, расположенных на протяжении всей долины, будут проводиться криолитологические и криостратиграфические описания и исследования основных генетических типов мерзлых отложений в естественных обнажениях и небольших горных выработках (включая бурение до глубин 5-10 м), мезо- и микроморфологические описания современных и погребенных почвенных горизонтов, отбор образцов как из типичных коренных пород, так и из всех основных типов четвертичных отложений разного возраста. По результатам их комплексного анализа, включающего гранулометрический, минералогический, геохимический анализы, содержание органического вещества, будет сделан вывод об их соответствии местным геологическим условиям, возможности дальнего переноса вниз по долине или присутствию материала дальнего эолового заноса. Особое внимание будет уделено органогенным горизонтам (аллохтонным прослоям растительного детрита, погребенным и современным почвам, торфяникам), строение и состав которых дополнительно отражают условия переноса и преобразования органического вещества на этапах временной стабилизации поверхности или его захоронения. Специально будут изучаться условия залегания, строение, изотопный состав подземных льдов разного возраста и происхождения, их химический состав для установления возможных источников воды. Будет производиться сплошной сбор остатков костей представителей мамонтовой фауны, как послойно из разрезов, так и с бечевника, для дальнейшего палеонтологического, изотопного и молекулярно-генетического анализа. Из разрезов будут отбираться с помощью промывки остатки мелких млекопитающих, а также образцы на спорово-пыльцевой и диатомовый анализы, что позволит реконструировать палеоклиматические и палеоландшафтные условия. Датирование отложений будет проводиться современными методами (14С, OSL, моренных образований в верховьях долины – 10Ве). У руководителя и некоторых участников есть значительный опыт полевых работ по в соседних районах со сходным строением (в долинах рек Лены, Яны, Колымы, в пределах хребта Черского), в том числе, несколько меньший - в верхнем и нижнем течении р. Индигирки. У коллектива имеется практически все полевое оборудование и снаряжение. Лабораторная база есть своя, но имеются и тесные связи с лабораториями Москвы, Санкт-Петербурга, Томска, Магадана. Космоизотопное датирование и OSL будет выполняться во ВСЕГЕИ и лаборатории Орхусского университета (Дания), в том числе в рамках поддержанного датско-российского проекта «Glacial history of North-East of Siberia», 2020-2024 гг. Результаты проекта будут опубликованы не менее чем в 9 статьях в журналах из списка Web of Science и Scopus, обсуждены на российских и международных конференциях. В проекте планируется участие молодых исследователей: магистрантов и научных сотрудников.