Лёд и Снег · 2020 · Т. 60 · № 1

УДК 550.837

doi: 10.31857/S2076673420010027

Геофизические исследования внутреннего строения гляциально-мерзлотных

каменных образований Центрального Алтая

¹Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия; ²Новосибирский государственный университет,

Новосибирск, Россия; ³Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. Трофимука, Новосибирск, Россия;

⁴Институт водных и экологических проблем, Барнаул, Россия

*galinabarnaul@mail.ru

Geophysical studies of the internal structure

of glacial-permafrost stone formations of the Central Altai

G.S. Dyakova^1*, A.A. Goreyavcheva², O.V. Ostanin¹, V.V. Olenchenko³, R.Yu. Biryukov⁴

¹Altai State University, Barnaul, Russia; ²Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia; ³Trofimuk Institute of Petroleum Geology

and Geophysics, Novosibirsk, Russia; ⁴Institute of Water and Environmental Problems, Barnaul, Russia

*galinabarnaul@mail.ru

Received March 26, 2019 / Revised Мay 22, 2019 / Accepted September 19, 2019

Keywords: Altai, electrical resistivity tomography, glacial-permafrost rock formations, GPR-sounding, permafrost, rock glacier.

Summary

Several complexes of glacial-permafrost stone formations have been studied in the Central Altai using geo-

physical methods. The features of their internal structure together with characteristic differences between

them depending on the dynamic activity, altitude and geomorphological characteristics were determined.

Integration of the methods of the electrical resistivity tomography and the GPR-sounding made it possible

to distinguish roofs on all the studied formations and to estimate thicknesses of the stone-ice cores. Study-

ing of eight formations with different degrees of activity and located at different altitudes did show that

the thicknesses of the stone-ice cores increase with height: from 8-10 m in the mid-mountain zone up to

18-20 m in the highlands. The values of the specific resistance of cores inside the glacial-stone formations

are directly proportional to altitudes of the objects (the correlation coefficient is 0.7) that give an indication

of increasing in the amount of ice in them with height. The depth of occurrence of the roof of the stone-ice

material in the formations is more dependent on the exposure of the slope on which the object is located,

and changes from 1-2 m on slopes of the Northern exposure up to 4-6 m on slopes of the Southern and

Western exposures.

Citation: Dyakova G.S., Goreyavcheva A.A., Ostanin O.V., Olenchenko V.V., Biryukov R.Yu. Geophysical studies of the internal structure of glacial-perma-

frost stone formations of the Central Altai. Led i Sneg. Ice and Snow. 2020. 60 (1): 109-120. [In Russian]. doi: 10.31857/S2076673420010027.

Поступила 26 марта 2019 г. / После доработки 22 мая 2019 г. / Принята к печати 19 сентября 2019 г.

Ключевые слова: Алтай, георадиолокационное зондирование, гляциально-мерзлотные каменные образования, каменные

глетчеры, многолетняя мерзлота, электротомография.

C помощью комплекса методов электротомографии и георадиолокационного зондирования уста-

новлена глубина залегания и оценена мощность каменно-ледяных ядер, а также прослежена вза-

имосвязь морфологии поверхности и внутреннего строения гляциально-мерзлотных каменных

образований Центрального Алтая.

Введение

вязкопластического течения льда под действием

силы тяжести. В англоязычной литературе такие

Гляциально-мерзлотные каменные образо

образования называют rock glacier, а в большин

вания (ГМКО) - это скопление сцементирован

стве русскоязычных публикаций принят термин

ного льдом грубообломочного материала в горах,

каменный глетчер. Интерес к этим образованиям

способного самостоятельно двигаться за счёт

обусловлен значительным количеством содер

 109 

Подземные льды и наледи

жащегося в них льда, который менее подвержен

прифронтальной области; заболоченную при

вытаиванию при повышении температуры, чем

фронтальную область; хорошо выраженные по

лёд в классических ледниках.

перечные и продольные гряды и ложбины, а

В настоящее время для исследования внут-

также напорные валы перед фронтом (не для

реннего строения ГМКО широко применяют ге

всех образований).

офизические методы. Так, в Восточных Швей

царских Альпах получены данные о внутреннем

строении двух каменных глетчеров с помощью

Район исследований и ключевые участки

комплекса электротомографии, сейсморазведки

и георадара [1]. В других исследованиях камен

Гляциально-мерзлотные каменные образо

ные глетчеры рассматриваются как многофаз

вания широко распространены как в перигля-

ные объекты и изучаются с помощью сейсмораз

циальной зоне высокогорий Алтая, так и в сред

ведки и электротомографии [2]. При изучении

негорной области. Они встречаются в интервале

каменных глетчеров в Эцтальских Альпах Ав

высот от 1230 до 3200 м над ур. моря (все высоты

стрии исследователи оценивают объёмное со

в статье даны над уровнем моря). Больше всего

держание льда также с помощью геофизических

их встречается в высотном диапазоне от 2300 до

данных [3]. Несколько разновозрастных ком

2700 м. Для исследования внутреннего строения

плексов ГМКО изучено со стороны Француз

гляциально-мерзлотных каменных образований

ских Альп; на этой территории ведётся геофи

на территории Центрального Алтая выбрано че

зический мониторинг их внутреннего строения

тыре участка: два в среднегорной области и два в

более 10 лет. Здесь при исследовании геофизи

высокогорье. Схема расположения участков по

ческие методы применяют вместе с геоморофо

казана на рис. 1.

логическим анализом изучаемых структур [4].

Участок «Сукорский» расположен в долине

Комплекс методов, состоящий из электро

р. Чуя, на крайних северо-восточных отрогах

томографии, георадиолокационного зондиро

Северо-Чуйского хребта, и приурочен к северно

вания и сейсморазведки, использовался также

му макросклону массива горы Сукор (рис. 2, а).

для изучения каменных глетчеров в горах Ко

Согласно исследованиям В.В. Бутвиловского,

лорадо в США. Авторами этих работ была вы

И.Д. Зольникова и Е.В. Деева [7-9], оползне

делена граница между талыми и мёрзлыми от

вой обвал в районе горы Сукор, дающий начало

ложениями каменного глетчера; сопротивление

нескольким ГМКО, сформировался в конце не

каменно-ледяного материала, по их данным, со

оплейстоцена - начале голоцена, т.е. 13-14 тыс.

ставило порядка 150 кОм∙м [5]. Большое число

лет назад. Мы предполагаем, что в дальнейшем

каменных глетчеров выделено на территории

в толще рыхлообломочных отложений сформи

безлёдных долин южной части Земли Виктории

ровались ледяные ядра. В результате каменно-

в Антарктиде, где учёные оценивают скорость

ледяная толща приобрела способность к само

движения ГМКО и создают модели внутреннего

стоятельному движению под действием силы

строения по геофизическим данным [6].

тяжести. Со временем, в процессе изменения

Основная цель настоящего исследования -

климатических условий, часть ГМКО утратила

установить общие закономерности и различия

функцию самостоятельного движения и стала

внутреннего строения активных и неактивных

неактивной. В настоящее время на исследуемой

ГМКО, расположенных на разных высотных

территории можно выделить один активный и,

уровнях и имеющих различную морфологию.

как минимум, четыре неактивных ГМКО. Каж

Активность ГМКО определялась по морфоло

дый из этих объектов имеет несколько разновоз-

гическим и косвенным признакам. К активным

растных генераций. На данном участке были вы

были отнесены ГМКО, имеющие несколько

полнены геофизические исследования четырёх

характерных признаков: хорошо выраженный

ГМКО методами электротомографии и георади

активный осыпной фронтальный уступ; неза

олокационного зондирования.

дернованную или слабозадернованную поверх

Участок «Куектанар» находится на юго-вос

ность ГМКО; обломочный материал на поверх

точном макросклоне Курайского хребта у под

ности в подвижном состоянии; ручьи и ключи в

ножия вершины высотой 2472 м, на правом бе

 110 

Г.С. Дьякова и др.

Рис. 1. Схема расположения ключевых участков исследования:

1 - Сукорский; 2 - Куектанар; 3 - Елангаш; 4 - Джело

Fig. 1. Location of key areas:

1 - Sukorsky; 2 - Kuektanar; 3 - Elangash; 4 - Dzhelo

регу р. Чуя, между её притоками - Куектанар и

хребта, на правом берегу р. Елангаш, выше устья

Мештуярык (см. рис. 2, б). Участок сложен пре

р. Турой (см. рис. 2, в). Сложен песчаниками,

имущественно эффузивами среднего и основного

алевролитами, метаморфизованными сланцами,

состава и их туфами, а также кварцитами и мета

а местами - гравелитами. Долина р. Елангаш в

морфизованными песчаниками. На исследован

пределах участка довольно широкая, с неболь

ном участке долины лежат два ГМКО присклоно

шим уклоном, река имеет спокойный характер,

вого типа. Для них характерны небольшая длина

умеренно меандрирует и разбивается на несколь

(не более 0,4 км) и сливающиеся между собой

ко рукавов. На этом участке долины находятся

широкие фронты, образующие единый ком

пять ГМКО языкообразной формы; их боковые

плекс ГМКО. Геофизические исследования про

фронты тесно соприкасаются, образуя единый

водили на северо-западном ГМКО (50°09′ с.ш.,

комплекс ГМКО. Длина отдельных образова

88°19′ в.д.). Исследуемый ГМКО в плане имеет

ний колеблется от 270 до 550 м, ширина - от 150

серповидную форму и находится на переходной

до 370 м. Они берут начало на осыпных склонах,

стадии от активного к неактивному состоянию.

которые рассечены многочисленными ложбина

Участок «Елангаш» расположен на склоне

ми. Геофизические исследования проводились

северо-западной экспозиции Южно-Чуйского на двух ГМКО: верхнем (крайнем юго-западном:

 111 

Подземные льды и наледи

Рис. 2. Схема профилей на участках Сукорский (а), Куектанар (б), Елангаш (в), Джело (г):

1 - профили электротомографии; 2 - профили георадиолокационного зондирования

Fig. 2. Profile location plan in Sukorsky site (a), Kuektanar site (б), Elangash site (в), Dzhelo site (г):

1 - electrical resistivity tomography profiles; 2 - GPR sounding profiles

49°49′16′′ с.ш., 88°02′05′′ в.д.) и нижнем (крайнем

вижном состоянии. Поверхность ГМКО ослож

северо-восточном: 49°49′29′′ с.ш., 88°02′49′′ в.д.).

нена многочисленными валами, расположен

Верхний - это активное ГМКО, состоящее

ными перпендикулярно направлению движения

из одной генерации; уклон поверхности - 15°.

потока. Растительность крайне разреженная;

Длина потока составляет не менее 550 м, макси

встречаются отдельные кустарники. По пери

мальная ширина - 370 м, поверхность сложена

метру всего фронта каменного потока имеются

обломочным материалом разного размера. Меж

многочисленные ключи, источником которых,

каменное пространство заполнено мелкозёмом

вероятно, служит лёд внутри массива. Поток

или свободно от него. Камни находятся в под

спускается к руслу р. Елангаш, подпирая основ

 112 

Г.С. Дьякова и др.

ное русло реки и смещая его к противополож

Методика проведения работ

ному склону долины на 150 м. Нижнее ГМКО

состоит из трёх генераций, верхняя (самая мо

Для изучения гляциально-мерзлотных ка

лодая) из которых - активная. Поверхностный

менных образований применён комплекс элек

рельеф этого ГМКО выражен слабо; его неак

троразведочных методов - электротомогра

тивные генерации частично перекрыты сосед

фия (ЭТ) и георадиолокационное зондирование

ним ГМКО. Общая длина ГМКО не превышает

(ГРЛЗ). Схема профилей приведена на рис. 2.

510 м; длина активной генерации - 253 м, мак

Измерения методом электротомографии

симальная ширина - 190 м.

проводились с помощью многоэлектродной

Участок «Джело» находится на восточных

электроразведочной станции «Скала-48» [10].

отрогах Северо-Чуйского хребта, на южном ма

При измерениях методом электротомографии

кросклоне, в среднем течении р. Джело (левый

на участках Куектанар, Елангаш и Джело после

приток р. Талдуры, бассейн р. Чуя), на левом бе

довательность подключения электродов соответ

регу троговой долины, выше впадения р. Кур

ствовала симметричной установке Шлюмберже

курек (см. рис. 2, г). Участок сложен конгломе

(AB_max = 235 м), при этом глубинность исследо

ратами, песчаником, алевролитами, сланцами,

ваний составляла до 40 м. На участке ГМКО Су-

встречаются маломощные пласты известняков.

корский последовательность подключения элек

Долина в данном месте изгибается, поворачивая

тродов соответствовала трёхэлектродной прямой

с востока-юго-востока на юго-юго-запад. В пре

и встречной установкам с максимальными раз

делах данного участка поперёк долины располо

носами AO_max = 215 м. Глубинность исследова

жена ригельная ступень высотой 12-14 м, пред

ний достигала 80 м. Шаг измерений по профилю

ставляющая собой монолитный блок горных

составлял 5 м на всех объектах.

пород, сверху обработанный ледником (курча

На участке Сукорский проведены измерения

вые скалы), с глубоким узким врезом р. Джело.

на двух профилях в левом и правом бортах цирка

На данном участке долины имеется только одно

Сукорского оползне-обвала (см. рис. 2, а). Про

ГМКО (49°59′15′′ с.ш., 87°48′25′′ в.д.). Образо

филь А1-А4 исследований электрических зон

вание активное, состоит из одной генерации.

дирований протяжённостью 1315 м начинался в

Форма в плане - языкообразная; морфология

долине р. Чуя (абс. высота 1723 м) и поднимал

поверхности характеризуется хорошо выражен

ся вверх, пересекая несколько разновозрастных

ными поперечными и продольными валами и

генераций до высоты 2005 м. Профиль В1-В2

ложбинами. Корневая часть ГМКО берёт своё

протяжённостью 840 м проходил вдоль струк

начало из материала осыпи. Первые признаки

туры более древнего ГМКО на высотах 1742-

движения и поверхностных деформаций начи

1848 м. На участке Куектанар методом элек

нают проявляться на высоте 2456 м. Фронталь

тротомография проведены исследования на

ная часть потока опускается до 2360 м. Высота

профиле С1-С2 (см. рис. 2, б), длина которого

фронтального уступа составляет 23 м; его уклон

составила 235 м, измерения проводились на вы

близок к углу естественного откоса (35°). Общий

сотах 1710-1756 м. На участке Елангаш проведе

уклон поверхности ГМКО - 13°; общая длина -

ны измерения по двум профилям вдоль оси каж

430 м; максимальная ширина - 265 м.

дой из структур (см. рис. 2, в). Профиль F1-F2

Язык ГМКО выходит на ригельную ступень,

имеет протяжённость 235 м и проложен на вы

которая прорезана рекой; фронтальный уступ

соте 2484-2541 м; профиль D1-D2 протяжён

подходит вплотную к руслу реки. Его поверх

ностью 365 м проходит на высотах 2538-2586 м.

ность осложнена многочисленными подково

Заземление электродов велось с подливом со

образными валами, повторяющими по форме

лёной воды, что снизило сопротивление заземле

линию фронта, а также тремя продольными

ний до приемлемых значений. Инверсию данных

ложбинами глубиной 3-7 м и длиной 80-210 м,

электрозондирования проводили в рамках двух

по характеру растительности которых видно, что

мерных моделей с учётом рельефа в программе

они более увлажнённые. Поверхность каменно

Res2Dinv. В результате получены разрезы удель

го потока пересекает тропа. В прифронтальной

ного электрического сопротивления ГМКО по

области имеются водотоки (ключи).

профилям (геоэлектрические разрезы).

 113 

Подземные льды и наледи

Георадиолокационное зондирование прово

А4 не превышает 160 кОм·м. Глубина залегания

дилось на тех же объектах, что и электрозонди

кровли каменно-ледяного материала уменьшается

рование. Профили закладывались параллельно

с 6 м до 0,5 м в верхней части профиля [11].

профилям электротомографии. Дополнитель

По геоморфологическим признакам ГМКО,

но зондирование было выполнено на активном

по которому проходит профиль В1-В2 участка

языкообразном присклоновом ГМКО в доли

Сукорский, не активен. Это выражается в отсут

не р. Джело (Северо-Чуйский хребет). Измере

ствии у него выраженного активного фронталь

ния выполняли георадаром Питон-3 с антенны

ного уступа, общей сглаженности поверхности,

ми блоками разных частот (100, 50 и 38 МГц),

а также в высокой степени задернованности его

которые позволяют получать георадиолокаци

поверхности и развитой древесно-кустарниковой

онные разрезы глубиной до 20, 40 и 60 м соот

растительности. Для неактивного объекта харак

ветственно. При анализе полученных данных

терны самые низкие значениях УЭС отложений.

установлено, что оптимально использование ан

Остатки каменно-ледяного материала выделя

тенного блока с частотой 50 МГц, максимальная

ются на 285-350 м, 480-575 м и 600-740 м про

глубина зондирования которого составляет 40 м,

филя. УЭС каменно-ледяного материала не пре

а разрешающая способность - 2 м. Для геора

вышает 40 кОм∙м, сопротивление вмещающей

диолокационного зондирования на участке Су-

среды - порядка 100-2500 Ом∙м. Глубина залега

корский применён георадар ОКО-2 с антенным

ния кровли каменно-ледяного материала изме

блоком центральной частоты 150 МГц. Для обра

няется от 2 до 5 м [12].

ботки данных георадиолокационного зондирова

На геоэлектрическом разрезе профиля С1-

ния использовалась программа GeoScan32. Граф

С2 участка Куектанар (см. рис. 3, в) УЭС ка

обработки включал в себя вычитание среднего,

менно-ледяного материала составляет более

усиление профиля по глубине и задание рельефа.

40 кОм·м, глубина залегания кровли - 2-6 м.

Его мощность достигает 10-15 м, однако одно

значно выделить подошву этого слоя нельзя.

Результаты исследований

Наиболее высокие значения УЭС каменно-ле

дяного ядра (более 160 кОм·м) установлены на

Электротомография. На рис. 3 показаны

участке Елангаш на линии F1-F2 (см. рис. 3, д)

геоэлектрические разрезы, полученные на всех

на высоте порядка 2500 м. Глубина залегания

изученных объектах. Разрезы характеризуют

кровли каменно-ледяного ядра здесь - 3-6 м.

ся наличием высокоомного слоя с удельным

Геоэлектрический разрез по линии D1-D2

электрическим сопротивлением (УЭС) более

участка Елангаш также характеризуется высо

10 кОм∙м, который интерпретируется как камен

кими значениями УЭС - более 40 кОм∙м. Глу

но-ледяное ядро ГМКО. На всех разрезах одно

бина залегания кровли каменно-ледяного мате

значно определяется кровля каменно-ледяных

риала изменяется в пределах 2-4 м. Подробные

отложений, однако подошву каменно-ледяного

результаты исследований по профилям С1-С2 и

ядра ГМКО чаще всего выделить невозможно.

F1-F2 приведены в статье [13].

Высокоомные аномалии в разрезе по профи

Сравнение моделей разрезов сопротивлений

лю А1-А4 участка Сукорский (см. рис. 3, б) со

с разных участков показало, что с увеличением

ответствуют нескольким отдельным разновоз-

высотного положения ГМКО УЭС каменно-ле

растным ГМКО, геоморфологические границы

дяного материала возрастает. На рис. 4 показа

которых отмечены вертикальными линиями на

но распределение сопротивлений каменно-ле

рис. 3, б. Из них два нижних ГМКО (на рис. 3, б

дяного материала в зависимости от высотного

отмечены римскими цифрами I и II) находятся

расположения ГМКО. При построении распре

в неактивном состоянии, а участок А3-А4, при

деления использовались значения УЭС пород

уроченный к верхнему ГМКО (на рис. 3, б отме

более 10 кОм∙м, которые соответствуют камен

чен римской цифрой III), относится к активному,

но-ледяному ядру, доверительный интервал по

на что указывают высокие значения УЭС, а также

высоте составил ±50 м. Также на графике от

ряд геоморфологических признаков. УЭС камен

мечены наибольшие и наименьшие значения

но-ледяного материала в разрезе по профилю А1-

сопротивлений (см. рис. 4). В полученном рас

 114 

Подземные льды и наледи

Рис. 4. Распределение удельного электрического сопротивления каменно-ледяных ядер в зависимости от

высотного расположения гляциально-мерзлотных каменных образований:

1 - профиль A1-A2; 2 - профиль B1-B2; 3 - профиль C1-C2; 4 - профиль A2-A3; 5 - профиль A3-A4; 6 - профиль D1-D2;

7 - профиль F₁-F₂ (расположение профилей показано на рис. 2); 8 - линия тренда; 9 - границы доверительных интервалов

Fig. 4. Distribution of electrical resistivity of ice cores depending on the altitude position of the glacial-permafrost

rock formations:

1 - A1-A2 profile; 2 - profile B1-B2; 3 - profile C1-C2; 4 - profile A2-A3; 5 - profile A3-A4; 6 - profile D1-D2; 7 - profile

F1-F2 (refer to Fig. 2); 8 - trend line; 9 - boundaries of confidence intervals

пределении прослеживается линейный тренд

тур и может указывать на увеличение льдистости

(y = 0,7191 - 1164,1; r = 0,7), что указывает на су

каменно-ледяного ядра [14].

ществование зависимости - с увеличением вы

Георадиолокационное зондирование. Значи

соты расположения ГМКО повышается УЭС его

тельная разница в значениях диэлектрической

каменно-ледяного ядра. Отметим, что из данной

проницаемости пресного льда (ε = 3) и воды

закономерности выбивается профиль D1-D2.

(ε = 81) даёт возможность проследить границу

Данный профиль имеет ту же экспозицию, что

талых и мёрзлых отложений. Таким образом,

и профиль F1-F2, и схожую с ним литологию,

метод георадиолокации позволяет выделять

однако ГМКО, по которому проходит профиль,

кровлю, а в некоторых случаях и подошву ка

спускается со склона в пойму р. Елангаш, поэто

менно-ледяного ядра ГМКО.

му его поверхность имеет более пологий уклон,

На радарограмме по профилю G1-G2 (участок

а в нижней части языка межкаменное простран

Джело, рис. 5, а) выделяется пять областей, отли

ство преимущественно занято мелкозёмом. Это

чающихся амплитудно-частотными характеристи

может быть причиной меньших значений УЭС.

ками: 1) 0-55 м; 2) 55-103 м; 3) 104-189 м; 4) 189-

Таким образом, анализ геоэлектрических

233 м; 5) 233-285 м. Такая зональность связана с

разрезов ГМКО, проложенных на разной вы

изменением электрической проводимости вдоль

соте, имеющих разную экспозицию и степень

профиля, влияющей на амплитудно-частотную

активности, показывает, что метод электрото

характеристику георадарного сигнала. К наиболее

мографии позволяет однозначно выделить кров

проводящей относится зона I в прифронтальной

лю каменно-ледяного материала. Что касается

части ГМКО. В приповерхностной части разреза

мощности каменно-ледяных ядер, то достоверно

G1-G2 на радарограмме прослеживается кровля

установить её только на основе данных этого ме

каменно-ледяного материала. Глубина залегания

тода невозможно. В распределении сопротивле

кровли изменяется по профилю от 3,5 м на пер

ний прослеживается зависимость от высотного

вых 150 м профиля и уменьшается до 2 м в верх

положения ГМКО: с увеличением абсолютной

ней части ГМКО. В нижней части разреза также

высоты повышается УЭС, что непосредственно

выделяется несколько отражающих горизонтов,

связано с уменьшением среднегодовых темпера

которые, вероятно, связаны с подошвой каменно-

 116 

Г.С. Дьякова и др.

Рис. 5. Георадиолокационные разрезы:

а - на участке Джело; б - на участке Сукорский; в - комплексирование данных георадиолокационного зондирования и

электротомографии; 1 - предполагаемые границы каменно-ледяного ядра; 2 - установленные границы каменно-ледя

ного ядра; 3 - границы зон с различными амплитудно-частотными характеристиками. Расположение профилей показа

но на рис. 2

Fig. 5. GPR sections:

a - from the Dzhelo site; б - from the Sukorsky site; в - integration of GPR sensing and electrotomography data; 1 - estimated

limits of the rock-ice core; 2 - rock-ice core boundaries; 3 - boundaries of zones with different amplitude-frequency characteris

tics. Location of profiles shown in Fig. 2

ледяного ядра ГМКО, однако однозначно прове

На рис. 5, в совмещены радарограмма и гео

сти данную границу нельзя. Можно предположить

электрический разрез по профилю B1-B2. На ра

увеличение мощности каменно-ледяного матери

дарограмме хорошо прослеживается кровля ка

ала в нижней части ГМКО: здесь она составляет

менно-ледяного ядра на глубине около 3-5 м.

около 10 м. На участке Сукорский по профилю B1-

Выделенная граница хорошо соотносится с гра

B2 (см. рис. 5, б) можно проследить границы ка

ницей, установленной по данным электрото

менно-ледяного ядра, выделенные на основе гео

мографии. Мощность каменно-ледяного ядра,

радиолокационного зондирования.

по материалам ГРЛЗ, составляет здесь 8-15 м,

 117 

Подземные льды и наледи

Характеристика гляциально-мерзлотных каменных образований по данным электротомографии и георадиолока-

ционного зондирования

Участки и профили

Характеристики

Сукорский

Куектанар

Джело

Елангаш

B1-B2

A1-A2

A2-A3

A3-A4

C1-C2

G1-G2

D1-D2

F1-F2

Высотное положение

1742-1848

1723-1790

1766-1838

1824-2005

1710-1756

2358-2442

2538-2586

2484-2541

профиля, м

Экспозиция склона

СВ

ЮЗ

Глубина залегания кров

ли каменно-ледяного

1,5-5

3-6

1-3

0,5-1

2-6

2-3,5

2-4

3-6

ядра, м

Мощность каменно-ле

8-15

>15

10-15

15-18

10(?)

>18

18-20

дяного ядра, м

Удельное электрическое

сопротивление, кОм∙м:

активного слоя

0,2-1

0,1-2

1-2

1-5

0,3-4

Не опре

вмещающей толщи

0,1-2,5

< 1

< 2

0,3-5

делялось

< 2,5

каменно-ледяного ядра

10-40

20-40

40-160

> 40

> 160

что значительно меньше предполагаемой мощ

менных образований прослеживается и в следу

ности, установленной по данным электротомо

ющих признаках: хорошо выраженном осыпном

графии, когда мощность на некоторых участках

фронтальном уступе; незадернованной или сла

достигала 20-30 м (профили 285-350 м и 480-

бозадернованной поверхности гляциально-мерз

575 м). На участке профиля 600-740 м можно с

лотных каменных образований; наличии ручьёв и

уверенностью говорить о выделении подошвы

ключей в прифронтальной области; заболоченной

каменно-ледяного ядра ГМКО, так как и по дан

прифронтальной области; деформации древесной

ным ЭТ, и по данным ГРЛЗ мощность составляет

растительности (скручивание и заваливание ство

около 10 м. В данном случае совместное приме

лов); хорошо выраженных поперечных и продоль

нение методов ГРЛЗ и ЭТ позволило однозначно

ных грядах и ложбинах (не для всех образований).

выделить как кровлю, так и подошву ГМКО.

При анализе геоэлектрических разрезов от

Полученные результаты приведены в табли

мечена зависимость удельного электрическо

це. При анализе УЭС изученных объектов от

го сопротивления каменно-ледяных ядер гля

мечается увеличение сопротивления с ростом

циально-мерзлотных каменных образований от

высотного положения объекта, что связано с

высотного положения объекта. Максимальные

уменьшением среднегодовых температур и ука

значения удельного электрического сопротив

зывает на повышение льдистости каменно-ле

ления ядра (>160 кОм∙м) установлены на высо

дяных ядер ГМКО с высотой [13]. Экспозици

те 2484-2541 м, минимальные - 10-40 кОм∙м -

онная приуроченность объектов практически не

отмечаются на 1742-1848 м. Гипсометрическое

влияет на значения УЭС, но отражается на глу

положение также влияет на внутреннее строе

бине залегания каменно-ледяных ядер ГМКО.

ние гляциально-мерзлотных каменных образо

ваний, при этом с ростом альтитуды уменьша

ется глубина залегания каменно-ледяного ядра.

Обсуждение результатов и выводы

Например, в интервале высот 1723-2005 м глу

бина кровли ядра изменилась с 6 до 0,5 м.

Среди исследованных гляциально-мерзлот

Однозначного влияния экспозиции на гео-

ных каменных образований большинство отно

электрическое строение гляциально-мерзлот

сятся к активным. Для них характерны большие

ных каменных образований не установлено. Это

значения удельного электрического сопротивле

позволяет сделать вывод, что строение гляци

ния каменно-ледяного материала (> 40 кОм∙м).

ально-мерзлотных каменных образований опре

Активное состояние гляциально-мерзлотных ка

деляется высотным положением объекта и,

 118 

Г.С. Дьякова и др.

следовательно, величиной среднегодовых темпе

менных образований получены для самого не

ратур. Поверхность большинства высокогорных

активного образования, находящегося в талом

гляциально-мерзлотных каменных образований

состоянии, что указывает на необходимость по

осложнена валами. Их наличие чаще всего пред

вышения глубинности методов для выделения

полагает формирование в структуре нескольких

подошвы каменно-ледяного материала активных

ядер консолидации ледокаменного материала.

гляциально-мерзлотных каменных образований.

Положительные морфоскульптуры чаще всего

совпадают с их расположением в теле гляциаль

Благодарности. Авторы благодарят ИВЭП СО

но-мерзлотных каменных образований.

РАН за предоставленное оборудование. Работа

Совместное применение методов электрото

выполнена при поддержке РФФИ (проект № 18-

мографии и радиолокационного зондирования

35-00463/18 «Исследование внутреннего строе

позволило выделить на всех изучаемых образо

ния гляциально-мерзлотных каменных образова

ваниях кровлю и оценить мощность каменно-

ний Алтая на основе геофизических методов»).

ледяных ядер. Для изученных гляциально-мерз

лотных каменных образований характерны

Acknowledgments. The authors thank IWEP SB RAS

мощности порядка 10-20 м. Используя только

for the equipment provided. The reported study was

метод электротомографии, получить однознач

funded by RFBR according to the research project

ные значения мощности каменно-ледяных ядер

№ 18-35-00463/18 «Research of the internal struc

невозможно. Лучшие результаты по выделению

ture of glacial-permafrost rock formations of Altai on

нижней границы гляциально-мерзлотных ка

the basis of geophysical methods».

Литература

References

1. Maurer H., Hauck C. Instruments and methods geo

1. Maurer H., Hauck C. Instruments and Methods Geophysi

physical imaging of alpine rock glaciers // Journ. of

cal imaging of alpine rock glaciers. Journ. of Glaciology.

Glaciology. 2007. V. 53. № 180. P. 110-120.

2007, 53 (180): 110-120.

2. Hauck C., Bottcher M., Maurer H. A new model for

2. Hauck C., Bottcher M., Maurer H. A new model for esti

estimating subsurface ice content based on com

mating subsurface ice content based on combined elec

bined electrical and seismic data sets // The Cryo

trical and seismic data sets. The Cryosphere. 2011, 5:

sphere. 2011. № 5. P. 453-468.

453-468.

3. Hausmann H., Krainer K., Bruckl E., Ullrich C.

3. Hausmann H., Krainer K., Bruckl E., Ullrich C. Internal

Internal structure, ice content and dynamics of

structure, ice content and dynamics of Оlgrube and Kai

Оlgrube and Kaiserberg rock glaciers (Оtztal Alps,

serberg rock glaciers (Оtztal Alps, Austria) determined

Austria) determined from geophysical surveys //

from geophysical surveys. Austrian Journ. of Earth Sci

Austrian Journ. of Earth Sciences. 2012. V. 105.

ences. 2012, 105 (2): 12-31.

№ 2. P. 12-31.

4. Bodin X. Present status and development of rock glacier

4. Bodin X. Present status and development of rock gla

complexes in south-faced valleys (45°n, French Alps).

cier complexes in south-faced valleys (45°N, French

Geogr. Fis. Dinam. Quat. 2013: 27-38.

Alps) // Geogr. Fis. Dinam. Quat. 2013. P. 27-38.

5. LeopoldM., WilliamsM.W., CaineN., VölkelJ., Dethier D.

5. Leopold M., Williams M.W., Caine N., Völkel J., De-

Internal structure of the Green Lake 5 rock glacier, Colo

thier D. Internal structure of the Green Lake 5 rock

rado Front Range, USA. Permafrost and Periglacial Pro

glacier, Colorado Front Range, USA // Perma

cesses. 2011, 22 (2): 107-119.

frost and Periglacial Processes. 2011. V. 22. № 2.

6. Hassinger J.M., Mayewski P.A. Morphology and dynamics

P. 107-119.

of the rock glaciers in Southern Victoria Land, Antarctica.

6. Hassinger J.M., Mayewski P.A. Morphology and dy

Arctic and Alpine Research. 1983, 15 (3): 351-368.

namics of the rock glaciers in Southern Victoria

7. Butvilovskiy V.V. Paleogeografiya poslednego oledeneniya

Land, Antarctica // Arctic and Alpine Research.

i golocena Altaya: sobytiyno-katastroficheskaya model.

1983. V. 15. № 3. P. 351-368.

Paleogeography of the last glaciation and Holocene of

7. Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего

Altai: event-catastrophic model. Tomsk, 1993: 253 p. [In

оледенения и голоцена Алтая: событийно-ка

Russian].

тастрофическая модель. Томск: Изд-во Том

8. Zolnikov I.D., Mistryukov A.A. Chetvertichnye otlozheniya

ского ун-та, 1993. 253 с.

i rel'ef dolin Chui i Katuni. Quaternary sediments and re

 119 

Подземные льды и наледи

8. Зольников И.Д., Мистрюков А.А. Четвертичные от

lief of the Chuya and Katun valleys. Novosibirsk: Parallel,

ложения и рельеф долин Чуи и Катуни. Новоси

2008: 182 p. [In Russian].

бирск: Изд-во Параллель, 2008. 182 с.

9. Deev E.V., Zolnikov I.D., Staroverov V.N. Reflection of fast

9. Деев Е.В., Зольников И.Д., Староверов В.Н. От

geological processes in sediments and textures (on the ex

ражение быстрых геологических процессов в

ample of uneven-aged complexes of northern Eurasia).

отложениях и текстурах (на примере разново

Litosfera. Lithosphere. 2012, 6: 14-35. [In Russian].

зрастных комплексов северной Евразии) // Ли

10. Balkov E.V., Panin G.L., Manstein Yu.A., Manstein A.K.,

тосфера. 2012. № 6. С. 14-35.

Beloborodov V.A. Electro-tomography: equipment, meth

10. Балков Е.В., Панин Г.Л., Манштейн Ю.А., Ман-

ods and experience of application. Geofizika. Geophysics.

штейн А.К., Белобородов В.А. Электротомогра

2012, 6: 54-63. [In Russian].

фия: аппаратура, методика и опыт примене

11. Lapkovskaya A.A., Olenchenko V.V., Potapov V.V.,

ния // Геофизика. 2012. № 6. С. 54-63.

Shein A.N., Gornostaeva E.S., Gubin D.I. The structure

11. Лапковская А.А., Оленченко В.В., Потапов В.В.,

of the stone glacier of the Sukorsky collapse (Gorny Altai)

Шеин А.Н., Горностаева Е.С., Губин Д.И. Стро

according to electrotomography data. Arktika, Subarktika:

ение каменного глетчера Сукорского обвала

mozaichnost', kontrastnost', variativnost' kriosfery: Trudy

(Горный Алтай) по данным электротомогра

Mezhdunarodnoy konferentsii. Arctic, Subarctic: mosaic,

фии // Арктика, Субарктика: мозаичность,

contrast, variability of the cryosphere: Proc. of the Intern.

контрастность, вариативность криосферы: Тр.

Conf. 2017: 195-198. [In Russian].

Междунар. конф. 2017. С. 195-198.

12. Lapkovskaya A.A., Olenchenko V.V., Dyakova G.S. Geo

12. Лапковская А.А., Оленченко В.В., Дьякова Г.С.

electric structure of the stone glacier of the Sukorsky land

Геоэлектрическое строение каменного глетчера

slide-collapse (Mountainous Altai). Interehkspo Geo-Si-

Сукорского оползне-обвала (Горный Алтай) //

bir'. Interexpo Geo-Siberia. 2016: 53-57. [In Russian].

Интерэкспо Гео-Сибирь, 2016. C. 53-57.

13. Dyakova G.S., Olenchenko V.V., Ostanin O.V. Application

13. Дьякова Г.С., Оленченко В.В., Останин О.В. При

of the method of electro-tomography to study the internal

менение метода электротомографии для изуче

structure of Altai stone glaciers. Led i Sneg. Ice and Snow.

ния внутреннего строения каменных глетчеров

2017, 57 (1): 69-76. [In Russian].

Алтая // Лёд и Снег. 2017. Т. 57. № 1. С. 69-76.

14. Shatz M.M. Geokriologicheskie usloviya Altae-Sayanskoy

14. Шац М.М. Геокриологические условия Ал

gornoy strany. Geocryological conditions of the Altai-

тае-Саянской горной страны. Новосибирск:

Sayan mountainous country. Novosibirsk: Science, 1978:

Изд-во Наука, 1978. 103 с.

103 p. [In Russian].

 120 