Охотники за мерзлотой
Преподаватели и студенты двух вузов изучат пять участков, где в последующем планируется вести мониторинг состояния мёрзлых грунтов. Проект стартовал при поддержке компании «Норникель».
Полевая школа для студентов МГУ и ЗГУ организуется в Норильске впервые. Перед этим студенты ЗГУ зимой изучали методы геокрилогических исследований на Звенигородской биологической станции, и вот теперь учёные и будущие специалисты приступили к летним исследованиям мерзлоты Таймыра.
– Сейчас одним из важных направлений государственной повестки считается фоновый мониторинг мерзлоты. На первом этапе исследований мы совместно с кафедрой геокриологии составили карту ландшафтного районирования территории НПР, выделив наиболее типичные для Норильска и его окрестностей районы. Основной принцип в том, что для каждого типа ландшафта характерны особые условия образования мерзлоты. Сейчас мы выделили пять участков: в районе рудника «Скалистый» в Талнахе, у реки Норильской, в Оганере за больницей, в районе аэропорта «Алыкель» и в Дудинке. Теперь мы объедем все эти участки, посмотрим, какие там ландшафты, чем представлены грунты, и проведём обширный комплекс исследований. Сюда входят не только маршрутные исследования местности, но и бурение, лабораторные исследования, инженерная геофизика. Кроме того, проведём ещё и измерения парниковых газов — для того чтобы понять, какие там удельные потоки, — рассказал Павел
На участки, где будут проводиться исследования, у нашего университета большие планы — именно здесь планируется в будущем разместить полигоны для фонового мониторинга состояния мерзлоты. На этих участках будет пробурено несколько скважин, куда поместят специальные термокосы. Проводить инженерно–геологические изыскания и бурить скважины будет «Норникель».
– В перспективе полученные с полигонов данные будут стекаться в два мерзлотных центра — при Заполярном университете и в Заполярном филиале компании «Норникель». Благодаря этой информации мы не только поймём, как влияет климат на мерзлоту, но и сможем проводить математическое моделирование, которое поможет предсказать деградацию вечной мерзлоты. Предварительные модели мы сможем создать уже в следующем году, после того как у нас появятся данные изысканий. В последующем модели будут верифицироваться. Отмечу, что в Норильске довольно много мониторинговых скважин, но все они расположены возле зданий и сооружений в целях геотехнического мониторинга. Наша задача немного другая — мы оцениваем, как меняется мерзлота вне зоны инженерных сооружений, для того чтобы понять, как именно чистая климатическая составляющая влияет на мерзлоту. Благодаря этим исследованиям мы сможем разделить техногенное и природное воздействие. Сейчас очень много говорится о том, что климат меняется и это может повлиять на устойчивость экосистем. Но как именно и насколько? Вот на эти важные вопросы мы и хотим ответить, — пояснил Павел Котов.
Ради чёткой картинки
Для участия в исследованиях в Норильск прибыли 14 представителей Московского университета. В их числе — сотрудники и студенты кафедры геокриологии, почвовед, специалист из Института физики атмосферы, несколько геофизиков. Они привезли с собой передовую аппаратуру для исследований многолетнемёрзлых грунтов. Особенно интересен прибор, напоминающий волокушу. Представьте человека с подвесным столиком с ноутбуком спереди и с аккумулятором за спиной, который ещё и тащит за собой по земле прицеп, словно плуг... А это самая современная аппаратура для георадиолокационного зондирования.
– Прибор испускает электромагнитную волну, которая проникает в землю. Если есть какие–то границы, отражающие волну, то часть её возвращается обратно. И вот в этом устройстве есть и генератор, и приёмник. На основе полученных данных мы можем оценить глубину слоя до отражающей границы. В итоге мы получаем аналог сейсмической картинки. По сути, это разрез свойств среды по глубине. Первая граница, которую мы увидим, будет слой сезонного оттаивания. Если дальше могут присутствовать подземные льды и энергии волны хватит, чтобы до них добраться, мы это тоже увидим, но пока что мы просто проводим полевые исследования, обрабатывать данные и интерпретировать их будем позже, — пояснил Алексей Гунар, доцент кафедры геокриологии геологического факультета МГУ.
Второй метод — электроразведка — не менее интересен. В данном случае специалисты проводят электротомографию. Делается это с помощью длинного провода — косы, которая раскидывается на всю длину в сотню метров, а на ключевых участках в землю втыкаются электроды, через которые впоследствии пропускается ток.
– И на сегодня это один из передовых методов в геофизике. Он даёт максимально детальную картинку в плане геоэлектрического строения верхней части разреза. Один минус — аппаратура довольно массивная. Вот эти косы внушительных размеров и довольно тяжёлые, каждую может нести минимум один человек. Да и сам прибор нелёгкий. Но зато картинки получаются очень чёткие. Мы обязательно увидим границы мёрзлых пород, если есть изменения вдоль профиля, по свойствам это тоже будет отражено. Для понимания, породы могут быть: мёрзлые, твердомёрзлые, пластичные и т. д. Это, конечно, всё геофизика, а мы, мерзлотоведы, потом всю эту геофизическую картинку интерпретируем с точки зрения геокриологии. И ещё один из новейших методов, которые мы будем здесь применять, — метод электромагнитного зондирования становлением поля. Прибор для этого исследования самый компактный из всех и умещается в одном рюкзаке. Из кабеля выкладывается небольшой квадрат, и ток пропускается по проводу через него. Вокруг провода создаётся электромагнитное поле, которое проникает в землю, и до нас доходит определённый отклик. Мы его измеряем и получаем данные о строении разреза. Такое количество приборов мы взяли с собой не только для того, чтобы получить более чёткую и разностороннюю картинку, а ещё и для того, чтобы студенты могли увидеть, как то, что они изучают в университете, работает на практике, — поделился Алексей Гунар.
Норильск —
Для геокриологов возможность провести масштабные исследования на территории Норильска — настоящий подарок. Ведь здесь представлен весь спектр типов мерзлотных условий, которые изучают на кафедре.
– Норильский регион для нашей специальности уникален, здесь огромный спектр возможностей для изучения. Конечно, за десять дней, в течение которых мы будем проводить исследования, мы не охватим всё, что хотелось бы. Надеюсь, будем развивать сотрудничество.
Норильск очень ценен именно полным спектром мерзлотных условий — от высокотемпературной мерзлоты до низкотемпературной, от сплошного распространения до таликов и островного типа. В одном регионе за один сезон наши студенты могут увидеть всё, что изучали все эти годы. Раньше мы в основном возили ребят в Воркуту, где мы занимались схожими исследованиями, но там представлены далеко не все процессы. А между тем один и тот же метод, применённый к разным условиям среды, даёт совершенно разные результаты с точки зрения интерпретации. Так что Норильск дал нам уникальную возможность. А ещё поездка в ваш город позволит ребятам понять, что им ближе — работа в поле или в офисе, и правильно выбрать работу и направление, — поделилась
От Московского университета в полевой школе приняли участие магистры первого года, то есть студенты, уже прошедшие полный курс занятий по региональной и исторической геокриологии и выбравшие геокриологию как основную специальность. Норильск в проекте представляли преподаватели ЗГУ и студенты кафедры строительства. То есть вместе с московскими исследователями мерзлоты в поле вышли будущие проектировщики. Такой подход, по мнению норильских преподавателей, поможет будущим специалистам лучше разбираться в геофизических данных и учитывать при проектировании особенности вечной мерзлоты. По итогам полевых сессий студентам предстоит выполнить ещё и ряд лабораторных практических работ и камеральной обработки, изучив и проанализировав полученные в процессе исследований данные.