Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
?олучить интересную информацию об изотопном составе снега, льда и инея Антарктиды, Гренландии, Северной Америки. В частности, установлена тесная корреляционная связь между распределением дейтерия и кислорода-18 по разрезу ледников, между этими изотопами и температурой, которые позволяют идентифицировать сезонные и годовые слои подобно кольцам на срезе дерева. По мнению специалистов, изотопные исследования являются наиболее объективным способом при решении таких фундаментальных проблем гляциологии, как оценка скорости аккумуляции осадков и возраста ледникового покрова, законов движения и материального баланса ледников, вековых изменений температур и причин фазовых превращений, влияния физических процессов на формирование осадков в облаках и т. д.
Таблица 15
Среднее содержание дейтерия и кислорода-18 в
атмосферных осадках разных широт
Район, объект D,‰,‰Океаническая вода00Осадки умеренного климата-70-10Осадки в полярном климате тундры (побережье Арктического бассейна, Гренландии, Южной Аргентины)-120-16Гренландский ледниковый покров-190-25Антарктический ледниковый покров-310-40
Большинство изотопно-гляциологических работ проведено в Антарктиде. Это объясняется двумя главными причинами.
Интенсивное освоение в последние годы этого материка и проведение разносторонних научно-исследовательских работ в связи с большим влиянием его на метеорологические и другие процессы, происходящие в земной атмосфере.
Отложение и сохранение осадков, происходящие здесь в наиболее не загрязненном другими процессами виде, что позволяет получать надежную информацию о палеоклимате.
По материалам исследований, выполненных различными авторами и нами по распределению изотопов водорода и кислорода в жидких и твердых атмосферных осадках (табл. 15), установлена гидроизотопная зональность, отчетливо выраженная для разных широт.
Изучение изотопного состава ледникового покрова на территории СССР ранее не проводилось. Поэтому представляло естественный интерес исследовать распространенность стабильных изотопов в ледниках Главного Кавказского хребта с целью как выяснения условий формирования их изотопного состава (метеорология, гляциология), так и установления содержания изотопов в талых водах ледников, дающих начало горным рекам, ручьям и озерам (гидрология, гидрогеология). Работа проводилась автором совместно с А. Г. Мирошниченко и Э. В. Соботовичем [Ветштейн В. Е. и др., 1974 г.].
Пробы льда отбирались по сечению и вдоль языковой части ледника Алибек во время полевых экспедиционных работ в июле 1970 г. Образцы были взяты по слоям из двух противоположных стенок естественной трещины глубиной 5 м, заполненной в это время года ледниковой водой до уровня 3 м. Каждый слой мощностью 40-60 см визуально хорошо выделялся и включал в себя по 5-10 слоев мощностью от 2 до 10 см, различаемых значительно хуже и представляющих, по-видимому, собой сезонные слои.
Годичные и сезонные слои, к сожалению, четко выделить и отобрать не удалось. Пробы отбирались после предварительной чистки стенок трешины до глубины ~30 см.
Распределение изотопного состава водорода и кислорода в образцах ледниковых вод представлено на рис. 17. В целом для всех исследованных проб содержание дейтерия варьирует от -70 до -108, кислорода-18 - от -10,6 до -15,5‰. Среднее значение минерализации в водах составляет ~40 мг/л с преобладанием ионов Mg, К, Na и Сl, при этом количество взвесей 10-50 мг/л. Установленные относительно высокие концентрации дейтерия и кислорода-18 н небольшие их колебания могут, по-видимому, объясняться повышенными значениями изотопов в источниках питания атмосферной влаги, формирующихся преимущественно в теплых районах (Атлантический океан и Средиземное море), изотопный состав которых не прошел столь многостадийный процесс фракционирования, как это имеет место в области полюсов. Указанное обстоятельство обусловлено также относительно высокими температурами воздуха и незначительным пределом их среднегодовых колебаний, наблюдаемых в данном районе. Согласно В. Д. Панову [1968 г.], для недалеко расположенной станции Бермамыт (высота 2583 м) среднегодовая температура составляет -0,2 при годовых изменениях от -9,0 до +8,5 . Для сравнения напомним, что С. Эпштейном и др. [79] для ледников Антарктического материка были найдены пределы изменения содержания кислорода-18 от -11,9 до -55,4‰(это максимальные), а значение = - 55,4‰, установленное для района Южного полюса, самое низкое для природных вод Земли. Для северных же широт В. Дансгаардом [76] в скважине Гренландского ледника глубиной 400 м были определены несколько меньшие интервалы, чем для Южного полюса, и установлена пропорциональность в изменении содержания дейтерия и кислорода-18 в течение нескольких сотен лет. В. Амбач и др. [Ambach W. е. а., 1968 г.] для средних широт (Альпы) установили несколько меньшие концентрации кислорода-18 и большие пределы его изменений, чем найденные нами, что обусловлено широтным эффектом, большими абсолютными отметками и высотным изотопным эффектом, отвечающим для D 3, , 0,2‰ на 100 м. Эти значения согласуются с данными по талым водам Забайкалья, отобранным и изученным нами в интервале отметок 1100 - 2500 м [Ветштейн В. Е. и др., 1971 г.]. Отношение /100 м для этого географического района, характеризующегося другими климатическими условиями и иными абсолютными отметками, составляет м. Так как близкие значения устанавливаются для Альп, Кавказа и Забайкалья, можно полагать, что выявленная зависимость носит повсеместный характер в некоторых широтных и темпе