gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2023-14-3-0702gtcrust-1697Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ИСТОЧНИКОВ ГИГАНТСКОЙ НАЛЕДИ НА Р. АНМАНГЫНДА (МАГАДАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)GEOPHYSICAL INDICATORS OF AUFEIS IN THE ANMANGYNDA RIVER (MAGADAN REGION)ОленченкоВ. В.OlenchenkoV. V.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

МакарьеваО. М.MakarievaO. M.

199034, Санкт-Петербург, наб. Университетская, 7-9

7/9 Universitetskaya Emb, Saint Petersburg 199034

ЗемлянсковаА. А.ZemlianskovaA. A.

199034, Санкт-Петербург, наб. Университетская, 7-9

Anastasiia A. Zemlianskova.

7/9 Universitetskaya Emb, Saint Petersburg 199034

anastasiazemlanskova@gmail.comДаниловК. П.DanilovK. P.

677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 36, Республика Саха (Якутия)

36 Merzlotnaya St, Yakutsk, 677010, Republic of Sakha (Yakutia)

ОсташовА. А.OstashovA. A.

199034, Санкт-Петербург, наб. Университетская, 7-9; 677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 36, Республика Саха (Якутия); 199004, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 2-я линия, 23

7/9 Universitetskaya Emb, Saint Petersburg 199034; 36 Merzlotnaya St, Yakutsk, 677010, Republic of Sakha (Yakutia); 23 2nd Line, Saint Petersburg, 199004

КалгановА. С.KalganovA. S.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

НестероваН. В.NesterovaN. V.

199034, Санкт-Петербург, наб. Университетская, 7-9; 199004, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 2-я линия, 23

7/9 Universitetskaya Emb, Saint Petersburg 199034; 23 2nd Line, Saint Petersburg, 199004

ХристофоровИ. И.KhristoforovI. I.

677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 36, Республика Саха (Якутия)

36 Merzlotnaya St, Yakutsk, 677010, Republic of Sakha (Yakutia)

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука, СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университетРоссияSaint Petersburg UniversityRussian FederationИнститут мерзлотоведения им. П.И. Мельникова, СО РАНРоссияMelnikov Permafrost Institute, Siberian Branch Russian Academy of SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет; Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова, СО РАН; Государственный гидрологический институтРоссияSaint Petersburg University; Melnikov Permafrost Institute, Siberian Branch Russian Academy of Sciences; State Hydrological InstituteRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет; Государственный гидрологический институтРоссияSaint Petersburg University; State Hydrological InstituteRussian Federation202318062023143702702Copyright © Оленченко В.В., Макарьева О.М., Землянскова А.А., Данилов К.П., Осташов А.А., Калганов А.С., Нестерова Н.В., Христофоров И.И., 20232023Оленченко В.В., Макарьева О.М., Землянскова А.А., Данилов К.П., Осташов А.А., Калганов А.С., Нестерова Н.В., Христофоров И.И.Olenchenko V.V., Makarieva O.M., Zemlianskova A.A., Danilov K.P., Ostashov A.A., Kalganov A.S., Nesterova N.V., Khristoforov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1697

Гигантские наледи являются индикаторами процессов водообмена в зоне распространения мерзлоты. Исследование динамики наледей является актуальной задачей оценки состояния криосферы в изменяющемся климате. Анмангындинская наледь, формирующаяся в верховьях бассейна р. Колымы, в прошлом веке достигала размеров 6.8 км2 и считается репрезентативной для горных территорий северо-востока России. В последние десятилетия произошли значительные изменения режима наледеобразования, требующие актуализации представлений о процессах криолитозоны. Наличие исторических данных наблюдений на Анмангындинской наледи позволяет использовать ее как объект исследований в настоящее время.

Целью геофизических исследований 2021-2022 гг. являлось изучение строения Анмангындинской наледи и наледной поляны для уточнения ее генезиса и процессов формирования. Основными задачами были выявление границ мерзлых и талых пород, каналов разгрузки подземных вод и оценка распределения толщины наледного льда. Проведены георадиолокационные зондирования с антенным блоком центральной частоты 250 МГц и электротомография с заземлениями через емкостную связь. Установлено, что к 5 апреля 2021 г. максимальная толщина льда составила 4.35 м при среднем значении 1.35 м, объем наледи - 3.56 млн м3. С помощью георадара выявлены и заверены бурением каналы разгрузки подземных вод из аллювия под лед, расположенные в руслах проток. Выявлены геофизические признаки глубинных источников подземных вод в коренных породах. По данным электротомографии установлено наличие крупных и локальных промерзающих подрусловых таликов, из которых выжимается вода на поверхность льда.

Giant aufeis fields are the indicators of water exchange processes in the permafrost zone. The study of aufeis dynamics is relevant to assessing the state of the cryosphere in a changing climate. The Anmangynda aufeis which forms upstream of the Kolyma River basin, was as large as 6.8 km2 in the last century and is considered representative of the mountainous territories in the northeast Russia. In recent decades, there have been significant changes in the aufeis formation regime that require updating the understanding of the cryosphere processes. The historical observational data obtained in 1962-1990 for the Anmangynda aufeis allows using it as the present-day object of research.

The main goal of geophysical research in 2021-2022 was to study the structure of the Anmangynda aufeis and aufeis glade to determine its genesis and development processes. The main tasks were to identify the boundary between frozen and unfrozen rocks, to reveal groundwater discharge channels, and to assess the aufeis thickness distribution. There were carried out georadar survey using an antenna unit with central frequency of 250 MHz and ground-based capacitively coupled electrical resistivity tomography. It was found that by April 5, 2021, the maximum ice thickness was 4.35 m with an average value of 1.35 m, and the volume of aufeis was 3.56 million m3. By means of georadar, there were performed identification and drilling verification of the groundwater discharge channels from alluvium to aufeis surface, located in the stream beds. There is geophysical evidence of deep bedrock groundwater sources. Based on the electrical resistivity tomography data, there were identified large and locally freezing river taliks, from which the water is squeezed onto the ice surface. It is recommended to conduct further interdisciplinary research to clarify the geophysical results obtained.

гигантская наледьр. Анмангындагеорадиолокационное зондированиеэлектротомографияподземные водыталикналедный бугорудельное электрическое сопротивлениекриолитозонаgiant aufeisthe Anmangynda Rivergeoradar surveyelectrical resistivity tomographygroundwatertalikaufeis moundresistivitycryolithozoneИсследования проводятся при поддержке РФФИ (проекты 20-05-00666, 19-55-80028) и Санкт-Петербургского государственного университета (проект 75295776). Обработка геофизических данных выполнена при частичной поддержке проекта Программы фундаментальных научных исследований FWZZ-2022-0024.The research is supported by RFBR (projects 20-05-00666, 19-55-80028) and St. Petersburg State University (project 75295776). The processing of geophysical data was partially supported by the Program for Fundamental Scientific Research (project FWZZ-2022-0024).ReferencesАлексеев В.Р., Бояринцев Е.Л., Довбыш В.Н. Многолетняя динамика размеров Амангындинской наледи в условиях изменений климата // Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока: Труды Всероссийской научной конференции, посвященной памяти выдающегося ученого-гидролога А.В. Рождественского (10-12 апреля 2012 г.). М., 2012. С. 298-305.Alekseev V.R., Boyarintsev E.L., Dovbysh V.N., 2012. Long-Term Dynamics of the Anmangynda Aufeis under Climate Change. In: The Current Problems of Stochastic Hydrogeology and Flow Regulation. Proceedings of the All-Russian Scientific Conference Dedicated to the Memory of A.V. Rozhdestvensky, an Outstanding Hydrologist (April 10-12, 2012). Moscow, p. 298-305 (in Russian)Алексеев В.Р., Макарьева О.М., Шихов А.Н., Нестерова Н.В., Осташов А.А., Землянскова А.А. Атлас гигантских наледей-тарынов северо-востока России. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2021. 302 с.Alekseev V.R., Makarieva O.M., Shikhov A.N., Nesterova N.V., Ostashov A.A., Zemlianskova A.A., 2021. Atlas of Giant Aufeis-Tarynsin the Northeast Russia. Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, 302 p. (in Russian)Букаев Н.А. Основные закономерности режима гигантских наледей в верховьях р. Колымы (на примере Анмангындинской наледи) // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. № 4. С. 62-78.Bukaev N.A., 1969. Basic Regularities in Formation of Giant Aufeis in the Upper Reaches of the Kolyma River (by the Example of the Anmangynda Aufeis). In: Aufeis in Siberia. Iss. 4. Nauka, Moscow, p. 62-78 (in Russian)Геологическая карта СССР. Серия Верхнеколымская. Масштаб 1:200000. Лист P-55-XXX: Объяснительная записка. М.: Недра, 1968. 67 с.Geological Map of the USSR, 1968. Verkhnekolymskaya Series. Scale 1:200000. Sheet P-55-XXX. Explanatory Note. Nedra, Moscow, 67 p. (in Russian)Корейша М.М. Региональный анализ генезиса и развития наледей // Исследование мерзлых грунтов в районах освоения. М.: Стройиздат, 1987. С. 49-57.Koreisha M.M., 1987. Regional Analysis of Genesis and Development of Aufeis. In: A Study of Frozen Grounds in Development Areas. Stroyizdat, Moscow, p. 49-57 (in Russian)Лебедев В.М. Стационарные наблюдения за наледью в бассейне реки Анмангында // Сборник работ Магаданской ГМО. Магадан: Колымское УГМС, 1969. Вып. 2. С. 122-137.Lebedev V.M., 1969. Monitoring of Aufeis in the Anmangynda River Basin. In: Magadan GMO Collection of Works. Iss. 2. Kolyma UGMS, Magadan, p. 122-137 (in Russian)Liu W., Fortier R., Molson J., Lemieux J.-M., 2021. A Conceptual Model for Talik Dynamics and Icing Formation in a River Floodplain in the Continuous Permafrost Zone at Salluit, Nunavik (Quebec), Canada. Permafrost and Periglacial Processes 32 (3), 468-483. https://doi.org/10.1002/ppp.2111.Liu W., Fortier R., Molson J., Lemieux J.-M., 2021. A Conceptual Model for Talik Dynamics and Icing Formation in a River Floodplain in the Continuous Permafrost Zone at Salluit, Nunavik (Quebec), Canada. Permafrost and Periglacial Processes 32 (3), 468-483. https://doi.org/10.1002/ppp.2111.Loke M.H., 2014. Tutorial: 2-D and 3-D Electrical Imaging Surveys. Geotomo Software, Malaysia, 216 p.Loke M.H., 2014. Tutorial: 2-D and 3-D Electrical Imaging Surveys. Geotomo Software, Malaysia, 216 p.Makarieva O.M., Nesterova N.V., Ostashov A.A., Zemlyanskova A.A., Tumskoy V.E., Gagarin L.A., Ekaykin A.A., Shikhov A.N., Olenchenko V.V., Khristoforov I.I., 2021. Perspectives of the Development of Complex Interdisciplinary Hydrological and Geocryological Research in the North-East of Russia. Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences 66 (1), 74-90. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.105.Makarieva O.M., Nesterova N.V., Ostashov A.A., Zemlyanskova A.A., Tumskoy V.E., Gagarin L.A., Ekaykin A.A., Shikhov A.N., Olenchenko V.V., Khristoforov I.I., 2021. Perspectives of the Development of Complex Interdisciplinary Hydrological and Geocryological Research in the North-East of Russia. Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences 66 (1), 74-90. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.105.Olenchenko V.V., Gagarin L.A., Khristoforov I.I., Kolesnikov A.B., Efremov V.S., 2017. The Structure of a Site with Thermo-Suffosion Processes within Bestyakh Terrace of the Lena River, According to Geophysical Data. Earth's Cryosphere XXI (5), 14-23. DOI:10.21782/EC1560-7496-2017-5(14-23).Olenchenko V.V., Gagarin L.A., Khristoforov I.I., Kolesnikov A.B., Efremov V.S., 2017. The Structure of a Site with Thermo-Suffosion Processes within Bestyakh Terrace of the Lena River, According to Geophysical Data. Earth's Cryosphere XXI (5), 14-23. DOI:10.21782/EC1560-7496-2017-5(14-23).Оленченко В.В., Макарьева О.М., Данилов К.П., Осташов А.А., Калганов А.С., Землянскова А.А., Христофоров И.И., Нестерова Н.В. Результаты георадиолокационных и электрических зондирований гигантской наледи подземных вод на р. Анмангында (Магаданская область) // Мониторинг в криолитозоне: Сборник докладов Шестой конференции геокриологов России с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов (14-17 июня 2022 г.). М.: Изд-во КДУ, Добросвет, 2022. С. 420-426.Olenchenko V.V., Makarieva O.M., Danilov K.P., Ostashov A.A., Kalganov A.S., Zemlianskova A.A., Khristoforov I.I., Nesterova N.V., 2022. Georadar and Electrical Survey Results for Giant Groundwater Aufeis in the Anmangynda River (Magadan Region). In: Monitoring in the Cryolithozone. Collection of Reports of the Sixth Conference of Geocryologists of Russia with Participation of Russian and Foreign Scien-tists, Engineers and Specialists (June 14-17, 2022). University Book House, Dobrosvet, Moscow, p. 420-426 (in Russian)Потапов В.В., Макарьева О.М., Оленченко В.В. Геоэлектрическое строение разреза на Анмангындинской наледи (Магаданская область) по данным метода ЗСБ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022. Т. 2. № 3. С. 59-65. DOI: 10.33764/2618-981X-2022-2-3-59-65.Potapov V.V., Makarieva O.M., Olenchenko V.V., 2022. Geoelectric Structure of the Section of the Anmangynda Ice (Magadan Region) According to the Data of the TEM Method. Interexpo GEO-Siberia 2 (3), 59-65 (in Russian) DOI: 10.33764/2618-981X-2022-2-3-59-65.Отчет по результатам воднобалансовых исследований с наледной составляющей в бассейне р. Анманданда. Магадан: Колымское УГМС, 1977. 62 с.Report on the Results of the Water Balance Studies with the Aufeis Component in the Anmangynda River Basin, 1977. Kolyma Territorial Administration for Hydrometeorological and Environmental Monitoring, Magadan, 62 p. (in Russian)Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. М.: Изд-во МГУ, 1983. 231 с.Romanovsky N.N., 1983. Groundwater in the Cryolitho-zone. MSU Publishing House, Moscow, 231 p. (in Russian)Швецов П.Ф. Подземные воды Верхоянско-Колымской горноскладчатой области и особенности их проявления, связанные с низкотемпературной вечной мерзлотой. М.: Изд-во АН СССР, 1951. 279 с.Shvetsov P.F., 1951. Groundwater of the Verkhoyansk-Kolyma Folded Area and Specific Features of Its Manifestation Related to Low Permafrost Temperatures. Publishing House of the USSR Academy of Science, Moscow, 279 p. (in Russian)Соловьева Г.В. Наледное регулирование подземного стока в районах широкого развития многолетнемерзлых пород: Окончательный отчет. М., 1967. Т. 1. 447 с.Solovyova G.V., 1967. Aufeis Regulation of Groundwater Runoff in the Areas of Widespread Occurrence of Permafrost. Final Report. Vol. 1. Moscow, 447 p. (in Russian)Terry N., Grunewald E., Briggs M., Gooseff M., Huryn A.D., Kass M.A., Tape K.D., Hendrickson P., Lane J.W.Jr., 2020. Seasonal Subsurface Thaw Dynamics of an Aufeis Feature Inferred from Geophysical Methods. Journal of Geophysical Research: Earth Surface 125 (3), e2019JF005345. https://doi.org/10.1029/2019jf005345.Terry N., Grunewald E., Briggs M., Gooseff M., Huryn A.D., Kass M.A., Tape K.D., Hendrickson P., Lane J.W.Jr., 2020. Seasonal Subsurface Thaw Dynamics of an Aufeis Feature Inferred from Geophysical Methods. Journal of Geophysical Research: Earth Surface 125 (3), e2019JF005345. https://doi.org/10.1029/2019jf005345.Толстихин О.Н. Наледи и подземные воды северо-востока СССР. Новосибирск: Наука, 1974. 164 с.Tolstikhin O.N., 1974. Aufeis and Groundwater in the Northeast of the USSR. Nauka, Novosibirsk, 164 p. (in Russian)Землянскова А.А., Алексеев В.Р., Шихов А.Н., Осташов А.А., Нестерова Н.В., Макарьева О.М. Многолетняя динамика гигантской Анмангындинской наледи на северо-востоке России (1962-2021 гг.) // Лед и снег. 2023 (в печати).Zemlianskova A.A., Alekseev V.R., Shikhov A.N., Ostashov A.A., Nesterova N.V., Makarieva O.M., 2023 (in press). Long-Term Dynamics of the Giant Anmangynda Aufeis in the Northeast Russia (1962-2021). In: Ice and Snow (in Russian)Землянскова А.А., Макарьева О.М., Шихов А.Н., Нестерова Н.В., Осташов А.А., Алексеев В.Р. Многолетняя и внутригодовая динамика Анмангындинской наледи (Магаданская область) // Мониторинг в криолитозоне: Сборник докладов Шестой конференции геокриологов России с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов (14-17 июня 2022 г.). М.: Изд-во КДУ, Добросвет, 2022. С. 450-455.Zemlianskova A.A., Makarieva O.M., Shikhov A.N., Neste-rova N.V., Ostashov A.A., Alekseev V.R., 2022. Long-Term and Intra-Annual Dynamics of the Anmangynda Aufeis (Magadan Region). In: Monitoring in the Cryolithozone. Collection of Reports of the Sixth Conference of Geocryologists of Russia with Participation of Russian and Foreign Scientists, Engineers and Specialists (June 14-17, 2022). University Book House, Dobrosvet, Moscow, p. 450-455 (in Russian)Зонов Б.В. Наледи и полыньи на реках Янско-Колымской горной страны // Труды Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1944. Т. 4. С. 33-92.Zonov B.N., 1944. Aufeis and Polynyas in the Rivers of the Yana-Kolyma Upland. In: Transactions of the Obruchev Permafrost Institute of the USSR Academy of Sciences. Vol. 44. Publishing House of the USSR Academy of Science, Moscow, p.33-92 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.