Криолитозона Арктического шельфа Восточной Сибири (современное состояние и история развития в среднем плейстоцене-голоцене)

Субмаринная криолитозона (КЛЗ) на шельфах Северного по¬лушария за¬нимает площадь около 5 млн. км2. В ее строении выделяются ярусы охлажденных ниже 0ºС и многолетнемерзлых пород. Многолетнемерзлые породы  (ММП) в подав¬ляющем большинстве являются реликтовыми. Последние, в отличие от толщ субаэральных ММП, характеризуются в своем развитии ярко выраженной цикличностью. На этапе осушения шельфа они формируются (аградируют), на этапе затопления – деградируют.  Их современное распространение, глубина залегания и мощность более существенно, чем параметры субаэральных ММП, зависят от истории развития природной среды. 

Будущее топливно-энергетического комплекса России связано с освоением нефтегазовых ресурсов арктических шельфов. Поэтому региональная геокриология находится на пороге становления нового научного направления, связанного с изучением субмаринной КЛЗ, требующем изучения истории развития природной среды и ее роли в формировании современного состояния криолитозоны. Под последним понимаются данные о ее вещественном составе; вертикальном строении; распространении и мощности; глубине залегания и мощности яруса мерзлых пород, их температуре на современном этапе развития КЛЗ.

Современное состояние криолитозоны необходимо знать также для составления прогнозных сценариев глобального потепления климата. В настоящее время оценивается только эмиссия парниковых газов, высвобождающихся при разрушении берегов арктических морей, сложенных ММП. Между тем, при донной абразии в море также поступает законсервированный в мерзлых толщах органический углерод. А наиболее крупной его «емкостью» является зона стабильности гидратов газов (ЗСГГ), залегающая в пределах и ниже яруса ММП. Поэтому оценка эволюции яруса ММП и ЗСГГ приобретает большое практическое значение. 

Обусловленность современного состояния КЛЗ по-преимуществу факторами, имевшими развитие в прошлом, определяет необходимость использования ретроспектив-ного (геоисторического) подхода к исследованию. Оно осуществляется с использованием математического моделирования эволюции температурного поля пород, проводимого на основе сценария развития природной среды и геолого-тектонической модели региона. Увязка модельных и натурных данных дает возможность использовать зависимости ММП от природных факторов, полученные при моделировании, для распространения буровых, геотермических и геофизических материалов по площади исследований. Современное компьютерное программное обеспечение позволяет решать уравнение теплопроводности при любых краевых условиях не только в одномерном, но и двухмерном вариантах. Основная проблема, сдерживающая получение представительных модельных данных, обусловлена трудностью составления реалистичного сценария динамики природной среды в связи с ее слабой изученностью в Арктике. 

Одним из наименее изученных является шельф Восточной Сибири (морей Лаптевых и западной части Восточно-Сибирского). Первые оценки распространения и мощности яруса ММП этого шельфа сделаны в 60-80-е годы ХХ века на базе исследований в прибрежной части моря и математического моделирования. Полученные результаты – вплоть до диаметрально противоположных - обусловливались крайней недостаточностью опорных данных, различиями в представлениях о колебаниях  климата и уровня моря, слабым развитием вычислительной техники.

Основной массив опорных данных настоящего исследования сосредоточен на приморских низменностях, окаймляющих шельф с юга, и Новосибирских островах. Это район, где в мерзлых толщах заключен большой объем палеогеокриологической информации. Здесь сохранились поздне- и среднеплейстоценовые синкриогенные породы, содержащие мощные повторно-жильные льды (ПЖЛ). Периодом, оставившим след и сформировавшим криолитозону Северо-Восточной Сибири в ее современном виде, считается средний плейстоцен – голоцен. <...>