Исследование генетического строения припайного льда

С уществует два основных направления нарастания морского льда и соответствующие им типы льда: вниз – кристаллический (пористый), вверх – матовый (снежный) [Рис. № 3.1].

Рис №. 3.1. - Схема нарастания и внутренней динамики ледового керна с характерными генетическими горизонтами

Первый тип образуется путем переохлаждения подледной воды, которое, в первую очередь, определяется температурой приповерхностного слоя воздуха и нарастает медленно и равномерно в течение зимы из-за изоляции воды от воздуха ледовой поверхностью. Второй же нарастает вверх, путем попадания на ледовую поверхность воды из приливных трещин. На поверхности льда вода смешивается со снегом, составляя тем самым конгломерат, образующий при замерзании матовый тип льда. Поэтому образование матового льда происходит пульсационно, а именно когда прилив совпадает с наиболее минимальными температурами воздуха, то есть во многом определяется элементом случайности. Как известно в районе ББС приливной ход имеет полусуточный характер с 2 полными и малыми водами, то есть возможны случаи совпадения резкого понижения температуры с выходом на поверхность воды через приливные трещины во время полной воды, которая вперемешку со снегом, быстро превращается сначала в снежный, а потом и в матовый лед. Данная картина позволяет говорить о том, что чем больше таких совпадений в течение зимы, тем больше будет толщина матового льда. Периоды же повышения температуры или периоды несовпадения сроков наступления полной воды и резких понижений температуры воздуха – не благоприятствуют нарастанию льда вверх. Следовательно, элемент случайности в ходе гидрометеорологических параметров в значительной степени определяет короткопериодную изменчивость толщин льда.

Начало ледообразования происходит в данном районе в середине ноября. Немаловажным является характер перехода температуры воздуха через ноль в область отрицательных температур. От года в год время наступления заморозков, а также их интенсивность сильно варьируется, тем самым на начальном этапе образование морского льда сильно зависит от температуры приповерхностного воздуха. В дальнейшем после образования ледовой корки, скорость роста ледового керна «вниз», кристаллического льда, значительно уменьшается, и чем больше становится толщина льда, тем меньшее влияние оказывает температура воздуха на мощность кристаллического льда.

В теории толщины льда H должны сильно варьироваться от года к году (R – сумма градусодней мороза).

H²+50H=8R (3.1.)

Но, как показали натурные измерения толщин льда в течение экспедиций, заметных отличий по толщине льда не наблюдалось. В течение всех 4 экспедиций кафедры океанологии на ББС МГУ толщина льда в данном районе лимитирована 40 см.

Текстура льда – одна из составляющих его строения – характеризуется формой и особенностями расположения во льду воздушных и солевых включений. Лед, лишенный включений, вне зависимости от кристаллического строения не имеет текстурных признаков. Характеризуя включения, их обычно разделяют на две группы:

1) первичные включения, сформировавшиеся в процессе кристаллизации воды;

2) вторичные включения, сформировавшиеся после образования льда.

В свою очередь, первичные и вторичные включения подразделяются на подгруппы. Так, первичные разделяются на автогенные включения, образовавшиеся из растворенного в воде воздуха и растворенных солей, и ксеногенные включения, образовавшиеся из посторонних примесей (воздушных пузырьков, захваченных водой, минеральных и органических частиц). Вторичные включения разделяются на гипогенные, внедрившиеся в толщину льда по трещинам и порам и изолированные в процессе метаморфизма льда, и гипергенные, содержащиеся в сообщающихся (открытых) порах, каналах, трещинах. К вторичным относятся также включения, сформированные в результате процессов термометаморфизма льда.

Количество включений во льду, их форма и характер распределения зависят от типа и условий ледообразования. Кроме того, характер включений тесно связан с условиями их происхождения. Так, у нижней поверхности льда могут образовываться пузырьки из растворенного в воде воздуха. При этом количество включений напрямую зависит от скорости намерзания. При непрерывном поступлении воздуха пузырьки обычно приобретают цилиндрическую и капиллярную форму. Периодическая смена условий ледообразования приводит к слоистому (ярусному) распределению включений.

Большое количество включений различной формы и размера образуется при термометаморфизме льда (внутреннем таянии, рекристаллизации и т.д.). Включения во льду, связанные с процессами его метаморфизма, характеризуются разнообразием форм, сложным ветвистым строением и неоднородностью размеров. Эти включения располагаются преимущественно по границам кристаллов [3].

За время экспедиции было отобрано 48 кернов на 2 разрезах и 1 полигоне. В качестве полигонов и разрезов были выбраны различные типа водоемов в проливе Великая Салма, для того чтобы просмотреть пространственную изменчивость ледовых условий в зависимости от типа водоема. Отбор кернов производился при помощи двух кольцевых буров диаметром 15 и 20 см. После поднятия керна немедленно проводилось описание строения льда по генетическим горизонтам.

В процессе камеральных работ по полученным данным были построены диаграммы, отображающие различные генетические типы льда в отобранных во время экспедиции кернах.