НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Стратиграфия, палеонтология
Исследование основных черт стратиграфии и палеогеографии нижнедулгалахских отложений кепитенского яруса пермской системы Якутии сопровождается схемой структурнофациального районирования и литолого-фациальной картой для рассматриваемого возрастного среза. Раннедулгалахское время характеризуется последней в пермской истории крупной трансгрессией, с которой связано широкое проникновение морских осадков в континентальную часть Ангариды. При этом на территории Якутии накапливался широкий спектр отложений верхоянского терригенного комплекса, обладающий отчетливой зональностью от аккумулятивных равнин континента до областей накопления илов внешнего шельфа Верхоянской палеоакватории. Верхояно-Приохотская и Колымо-Омолонская акватории, вероятно, разграничивались протяженной Момо-Селенняхской сушей. Наличие биогермных построек в Бараинской подзоне позволяет предположить существенное потепление акватории в раннедугалахское время, а также то, что формирование алевропелитовых осадков молской свиты и ее аналогов происходило при незначительных глубинах моря, но в удалении от фронтальных частей дельт крупных рек, являвшихся источниками сноса терригенного материала. Общим фактором образования дулгалахских (гижигинских) диамиктитов Верхоянья и Приохотья явился резкий подъем уровня мирового океана (раннедулгалахская трансгрессия), связанный с существенным потеплением климата. Однако природа формирования диамиктитов в отдельных частях Верхояно-Приохотской акватории была связана с различными процессами: вулканизмом, переносом обломочного материала прибрежных пляжей морскими льдами, перемещением диамиктитов грязевыми потоками и оползнями.
Детальный научный поиск и описание остатков микромира венда (эдиакария) Сибири с биологической интерпретацией и систематической идентификацией весьма актуальны и имеют большое научное значение для развития эволюционной биологии. В бюкской свите венда на юге Сибирской платформы в окремненном столбчатом строматолите впервые обнаружены хорошо сохранившиеся микрофоссилии. Они интерпретированы как инкрустированные кальциево-кремнистым и кальциево-фосфатным материалом микроскопические слоевища (талломы) низших (несептированных) водных грибов. Слоевища состоят из очень большого количества густо переплетающихся очень тонких нитевидных гифов. Они находятся в водорослевой (Chlorophyta) среде.
Облик позднеплейстоценовых ландшафтов Северного полушария до сих пор является дискутируемым вопросом. Имеющиеся реконструкции растительного покрова позднего плейстоцена Якутии, основывающие на безлесности обширных территорий, довольно-таки противоречиво объясняют пестрый состав фаунистического комплекса, где лесные виды животных занимали вполне заметные позиции, а также палеоботанические находки лиственниц, сделанные гораздо севернее их современного ареала. Вероятнее всего, даурская лиственница в позднем плейстоцене имела более широкое распространение, чем сейчас, что объясняется ее приспособлением к многолетней мерзлоте и частым пожарам. Опираясь на позднеплейстоценовые находки пыльцы и макроостатков лиственницы и древовидных берез на севере Якутии, предполагаем довольно широкое участие лесных сообществ в сложении растительного покрова. А стациальный анализ фауны позволяет делать вывод о саванновом облике позднеплейстоценовых ландшафтов. При этом пастбищный выпас крупных и гигантских представителей мамонтовой фауны позволял поддерживать широкое распространение луговых фитоценозов часто постпирогенного происхождения. Постпирогенные сукцессионные процессы в позднем плейстоцене и в настоящее время довольно-таки похожи за одним исключением. Сейчас нет зоогенной стабилизации в процессе лесовосстановления на этапе развития травянистых формаций, которое в позднем плейстоцене приводило к широчайшему развитию луговых фитоценозов. В голоцене растительность Якутии приобрела современный таежный облик, с чем связано обогащение фауны строго лесными видами (белки, бурундуки, летяги). Глубокая трансформация растительного покрова Якутии произошла на границе голоцена и плейстоцена, что привело к постепенному, по мере сокращения площадей пастбищ, вымиранию представителей мамонтовой фауны.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
На Сибирской платформе широко распространены россыпепроявления минералов платиновой группы (МПГ), занимающие огромные территории бассейнов рек Вилюй, Лена, Алдан, Анабар и Оленек, но не имеющие до сих пор установленных коренных источников. Данные россыпи имеют различную минералого-геохимическую характеристику, обусловленную разной ассоциацией платиновых минералов и их типохимическими особенностями. Очевидно, что эти площадные платиноносные россыпи связаны с различными продуктивными платиноносными мафит-ультрамафитовыми формациями, которые формируются в крупных изверженных провинциях (КИП). На основе сопоставления минералого-геохимических особенностей платиноносных россыпей и базитультрабазитовых комплексов, Re-Os и 190Pt–4He изотопных возрастов минералов Ir-Os-Ru состава, железистой платины, изоферроплатины, сперрилита из россыпей и возрастов крупных магматических событий на Сибирской платформе нами делаются попытки установить возможные материнские породы россыпной платины. Показано, что источниками изученных платиносных россыпей могут быть погребенные мафит-ультрамафитовые проявления докембрийских крупных изверженных событий, происходивших в 1900, 1865, 1750, 1700, 1640, 1500, 1350, 1258, 725 млн. лет назад. Фанерозойские продуктивные платиноносные месторождения связаны с рифейским и среднепалеозойским рифтогенезом, палеозойско-мезозойским эпизодом проявления Сибирского мантийного плюма, проявившегося в гигантских извержениях базитового и щелочно-ультраосновного магматизма, а также активными мезозойскими тектономагматическими преобразованиями на южной окраине Сибирской платформы.
Рассматривается специфика составов меловых гранитоидов юго-восточных отрогов хр. Полоусного, локализованных в зоне сочленения Полоусного, Селенняхского и Туостахского антиклинориев, характеризующейся широким развитием долгоживущих тектонических нарушений. Показано, что в меловое время данная территория была ареной интенсивного проявления гранитоидного магматизма – надсубдукционного раннеорогенного М-типа, позднеорогенного активной континентальной окраины I-типа, посторогенного или рифтогенного А-типа. Установлено, что все гранитоиды геохимически специализированы на As и Ag и в большинстве своем также на Au, а условия их кристаллизации были благоприятны для формирования золото-редкометалльного и/или серебромышьякового оруденения. Общность геохимической специализации гранитоидов, высокие концентрации в них Th, U, HREE, Cr, V, Co указывают на наличие постоянно действовавшего здесь в меловую эпоху внешнего (глубинного) источника, обусловившего поступление дополнительного тепла и флюидов, по всей вероятности, связанных с подъемом щелочно-основных диапиров.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Изучены почвы двух лесных стационаров сети международного экологического мониторинга, расположенных в пределах Центрально-якутской равнины на участках, различающихся по увлажненности и генезису почвообразующих пород. Стационар «Спасская падь» расположен в районе с умеренно-теплым, засушливым климатом с суммой активных температур 1400–1500 °С и с модулем увлажнения по Д.И. Шашко – <0,20, а станция «Элгээйи» – в районе с умеренно-теплым, но слабозасушливым климатом с модулем увлажнения, равным 0,20–0,30. Почвообразующими породами на стационаре «Спасская падь» служат песчано-суглинистые карбонатные отложения, на станции
«Элгээйи» – элювиально-делювиальные суглинистые карбонатные отложения на коренных породах. Установлено, что под низкопродуктивными лиственничными лесами (бонитет V–Va) стационара
«Спасская падь» господствующее положение занимают мерзлотные дерново-палевые осолоделые грубогумусированные почвы со строением профиля О-AYаое-BPLhi-BPLcr-BCAg,cr. Под среднепродуктивными лиственничными лесами (бонитет III–IV) станции «Элгээйи» развиты дерново-палевые типичные почвы с профилем О1/О3-АY-ВPL-ВСА-ВСса. Выявлены различия в составе гранулометрических фракций и поглощенных оснований, а также в некоторых показателях гумусного состояния почв. Проведенные исследования подтверждают ранее предложенную нами необходимость выделения типа дерново-палевых почв в классификации почв России, характеризующихся значениями рН в слабокислом диапазоне в верхних горизонтах и щелочном в нижних; низким содержанием гумуса в минеральных горизонтах и высокой долей слаборазложившегося органического вещества в органогенных, с последовательностью горизонтов AY-BPL-BCA-Cca.
Рассмотрены природные пирологические свойства основных типов леса в Центральной Якутии. Леса этого региона обладают общей высокой пожароопасностью в связи с резко континентальным климатом и абсолютным преобладанием светлохвойных лесов (лиственничных и сосновых) брусничной группы. Пожароопасность лесов зависит от количества и типов растительных горючих материалов. Основными проводниками горения в лиственничных лесах являются плотный опад и сухие мхи, в сосновых – рыхлый опад и лишайники. Составлены региональные шкалы пожароопасности по типам лиственничных и сосновых лесов. Наиболее горимы сосняки лишайниковые и лиственничники лишайниковые, достигающие пожарной зрелости уже через 2–3 дня после выпадения осадков. Изучена динамика постпожарных сообществ. Установлено, что происходящие после пожаров существенные изменения в растительном покрове стабилизируются в ходе сукцессионного времени по мере зарастания гари. Изменения во времени происходят в сторону формирования коренного типа леса.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
Приводятся сведения о населении и фауне птиц наименее изученной в этом отношении территории – гор восточной части Южной Сибири. По результатам современных сведений и литературных источников на территории Алданского нагорья зарегистрировано пребывание 193 видов птиц, из которых 166 видов отмечены в качестве гнездящихся видов, остальные виды встречены во время пролета. Следует отметить, что в период исследований зарегистрированы случайные встречи птиц, которые переведены в список в качестве залетных. В результате исследований современный состав орнитофауны обследованного региона увеличен на 14 видов, а гнездящихся – на 19. В период исследований на территории Алданского нагорья обнаружены 5 новых видов птиц (бледноногая и толстоклювая пеночки, ширококлювая и пестрогрудая мухоловки и деревенская ласточка). Вероятно, новые сведения по находкам этих видов птиц для территории исследования связаны с недостаточной изученностью территории Алданского нагорья в прошлом. На территории изучаемого региона, как на пролёте, так и на гнездовании, обитают следующие редкие виды птиц, занесённые в Красную книгу РФ – чёрный аист, стерх, чёрный журавль, беркут, скопа, сапсан, орлан-белохвост, дикуша, дальневосточный кроншнеп, филин и серый сорокопут.
Изучены видовой состав и структура водорослей водоемов бассейна р. Эндыбал. По результатам исследований выявлен 81 таксон водорослей из 5 отделов. В исследованных водоемах найдены 6 новых для водоемов Якутии видов: Bicoeca borealis Hill., Epipyxis deformans Aver., Pinnularia divergens var. elliptica (Grun.) Cl., Eunotia robusta var. tetraedon (Ehr.) Ralfs, Pediastrum brauni Wartmann, Cosmoastrum fristichum (Elfv.) Pal.-Mordv. По показателям численности и биомассы доминируют виды из Chrysophyta – Hydrurus foetidus (Villars) Trevisan; Cyanophyta – Oscillatoria geminata (Menegh.) Elenk., Stigonema mamillosum (Lyngb.) Ag., St. ocellatum (Dillw.) Thur. sensu lat. и Siphononema polonicum Geitl.; Xanthophyta – Tribonema viridis Pasch.; Chlorophyta – Ulothrix zonata (Web. et Mohr) Kütz. и Bacillariophyta – Tabellaria flocculosa (Roth.) Kütz., Hannaea arcus (Ehr.) Patrick, Meridion circulare Ag., Achnanthes lanceolata (Bréb.) Grun., Cyclotella bodanica Eulenst., Cymbella cistula (Hemp.) Grun., Gomphonema angustatum (Kütz.) Rabenh., Hantzschia amphioxys (Ehr.) Grun. и др. По эколого-географической характеристике во всех исследованных водных объектах присутствовали пресноводные, бентосно-планктонные, реофильные, широко распространенные виды, развивающиеся преимущественно в толще, обрастаниях и в бентосе холодных текучих вод, родниках. Среди них лидирующее положение в фитопланктоне занимают типичные криофильные виды водной толщи Cyclotella bodanica, Hannaea arcus, Meridion circulare, Hydrurus foetidus. Наряду с пресноводными видами выявлены пресноводно-солоновато-водные и солоновато-водные виды родов Cymbella, Epithemia. Индекс сапробности (S) по Пантле и Буку на разных участках составлял 1,0–1,45. Воду в водоемах можно отнести ко II классу чистоты.
Приведены результаты изучения исходного селекционного материала сельскохозяйственных культур в Якутском НИИ сельского хозяйства за 2015–2017 гг. для создания новых сортов, адаптированных к почвенно-климатическим условиям Центральной Якутии. Исследования проведены в природно-климатических условиях двух крупных агроландшафтов: Приленского на пойменных участках среднего течения р. Лена по картофелю, зерновым, кормовым и ягодным культуры и Чурапчинского Лено-Амгинского междуречья на аласной экосистеме с многолетними злаковыми травами. Всего изучены 484 сортообразца картофеля, зерновых (пшеница яровая мягкая, ячмень яровой и озимая рожь), кормовых культур (горох посевной, пырейник сибирский, бескильница тонкоцветковая, ячмень короткоостый), смородины черной из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова, гибриды и сорта местной селекции и других научных учреждений, местные дикорастущие образцы. В результате изучения исходного селекционного материала сельскохозяйственных культур выделены источники хозяйственно-ценных признаков и свойств для селекции в условиях Якутии по: картофелю – 17 сортообразцов, яровой пшенице – 8, яровому ячменю – 7, озимой ржи – 7, смородине черной – 22, гороху посевному – 5, пырейнику сибирскому – 2, бескильнице тонкоцветковой – 2, ячменю короткоостому – 3 сортообразца.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Магистральные трубопроводы в районах многолетней мерзлоты подвергаются различным экзогенным процессам, например, морозному пучению. В работе математическим моделированием показаны величины морозного пучения различного типа. Численная реализация поставленной задачи процесса тепловлагопереноса осуществлена схемой с направленными разностями с учетом знака скорости инфильтрации грунтовой воды. Для вычислительного эксперимента исходные параметры по теплои влагопереносу в основании трубопровода определены применительно к природно-климатическим условиям Центральной Якутии. При наличии грунтовых вод происходят образования пучения инъекционного типа. Со временем морозное пучение инъекционного типа растет, что приводит к изменению значения коэффициента неравномерности. Показано, что в результате морозного пучения напряженное состояние трубопровода постепенно переходит в пластическую деформацию. С помощью уравнения сгиба трубопровода дана оценка напряженнодеформационного состояния трубопровода от величины миграционного пучения. Пучения связаны с многогодичным «сезонным расшатыванием», которые могут привести к малоцикловым усталостным разрушениям.
Проведены исследования по оценке состояния и определению допустимого срока безопасной работоспособности магистрального газопровода (далее МГ) «Павловск–Майя» АО «Сахатранснефтегаз» по его наиболее нагруженным узлам и элементам, работающим в более неблагоприятных условиях. Представлено сравнение стандартной оценки остаточного ресурса магистральных газопроводов с разработанной методикой оценки остаточного ресурса трубопроводов и резервуаров, работающих в условиях Крайнего Севера. Для исследований были выбраны участки основного металла на различных участках МГ. Применялись стандартные методы измерения и контроля технических характеристик, используемые в экспертизе промышленной безопасности технических устройств. Измерение толщины стенок газопровода проводилось ультразвуковым толщиномером «ТУЗ-2», а определение твердости материала газопровода – переносным твердомером «ТЭМП -4» в шурфах, на открытых участках и крановых узлах по сечениям в четырех плоскостях по часовой стрелке по ходу движения продукта. За действительное значение толщины и твердости стенки принимается средний результат не менее чем из 3 замеров в каждой точке. МГ «Павловск–Майя» построен и функционирует в зоне распространения вечномерзлых грунтов. На протяжении 12 лет стабильная эксплуатация газопроводных систем обеспечивает основным топливом с. Майя, поселки Чуйя, Хара и Беке и другие населенные пункты Республики Саха (Якутия). В работе использовались результаты проведения экспертизы промышленной безопасности, проведенной экспертной организацией ООО «ЭЛТЕК».
ISSN 2686-9683 (Online)