Лёд и Снег · 2020 · Т. 60 · № 1

УДК 551.324

doi: 10.31857/S2076673420010030

Геофизические изыскания в районе станции Прогресс,

Восточная Антарктида, в сезон 63-й РАЭ (2017/18 г.)

¹Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия;

²Полярная морская геологоразведочная экспедиция, Санкт-Петербург, Россия

*suhanova.anastassiya@yandex.ru

Geophysical surveys in the vicinity of the Progress station,

East Antarctica, performed during the 63rd RAE season (2017/18)

A.A. Sukhanova^1*, S.V. Popov^2,1, A.S. Boronina¹, S.D. Grigorieva¹, M.P. Kashkevich¹

¹Saint-Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; ²Polar Marine Geosurvey Expedition, St. Petersburg, Russia

*suhanova.anastassiya@yandex.ru

Received February 25, 2018 / Revised May 31, 2019 / Accepted September 19, 2019

Keywords: East Antarctica, GPR profiling, ice crevasses, outburst flood, Progress Station, transport operations.

Summary

In recent years, when organizing works of the Russian Antarctic Expedition (RAE), considerable attention

is given to the safety of logistics operations carried out at Russian stations and field bases. The main factors that

threaten polar explorers are extensive systems of cracks and water breakthroughs, confined to the marginal, the

most dynamic part of the outlet glaciers, in the area of which the most part of stations are located. One example

of the impact of these processes on transport communications in Antarctica is the breakthrough of an intragla-

cial reservoir in the Dolk glacier near the station Progress (Larsemann Hills, Eastern Antarctica) in the season of

the 62nd RAE (2016/17). The outburst resulted in the formation of a huge hole in the glacier body and an exten-

sive system of cracks directed towards its flanks. This took place on the part of the route connecting the Progress

Station with the point of organization the sledge-tractor train marches to inner regions of the Antarctic continent.

Thus, this destroyed the transport links between these points. That is why during the seasonal works of the 63rd

RAE (2017/18) geophysical surveys were carried out around the hole by means of the GPR profiling for the pur-

pose to find the best way and organize a new all-season route. The GPR soundings performed at frequencies of

900 and 150 MHz, made possible to fix numerous cracks and large volumes of melt water accumulations in the

near-surface part of the ice layer. The analysis of the obtained time sections and the assessment of the depths of

cracks and watered areas did show that the detected objects in the glacier body were not dangerous for advanc-

ing of the sledge-caterpillar equipment passing by the hole. These surveys allowed planning the optimal new route,

after which it was rolled up and put into operation. The logistical connection between the station and the airfield

has been restored. Until the end of the field season, the new all-season route was actively used for transportation.

Citation: Sukhanova A.A., Popov S.V., Boronina A.S., Grigorieva S.D., Kashkevich M.P. Geophysical surveys in the vicinity of the Progress Station, East Antarctica,

performed during the 63rd RAE season (2017/18). Led i Sneg. Ice and Snow. 2020. 60 (1): 149-160. [In Russian]. doi: 10.31857/S2076673420010030.

Поступила 25 февраля 2019 г. / После доработки 31 мая 2019 г. / Принята к печати 19 сентября 2019 г.

Ключевые слова: Восточная Антарктида, георадиолокационное профилирование, ледниковые трещины, прорывной паводок,

станция Прогресс, транспортные операции.

Представлены результаты исследований в районе Холмов Ларсеманн на участке ледника Долк

в поисках безопасного места для организации новой всесезонной трассы с целью возобновле-

ния транспортного сообщения между станцией Прогресс, аэродромом и пунктом формирования

санно-гусеничных походов, прерванного в результате образования провала в леднике Долк.

Введение

новными объектами инфраструктуры Российской

антарктической экспедиции (РАЭ). В первую оче

Один из важнейших факторов функциони

редь это касается тех станций, которые располо

рования отечественных станций в Антарктиде -

жены в прибрежной зоне материка, где ледники

организация логистических операций между ос

очень динамичны и на них возникают обширные

 149 

Прикладные проблемы

зоны трещин. Подобное наблюдается в районе

гресс с аэродромом и пунктом формирования

станций Мирный и Прогресс [1]. С 2007/08 г. на

санно-гусеничных походов, поэтому транспорт

последней формируются санно-гусеничные по

ное сообщение между ними было нарушено. Для

ходы, до этого базировавшиеся на станции Мир

возобновления коммуникации между этими пун

ный. Походы - основной способ обеспечения

ктами были организованы новые варианты трасс,

внутриконтинентальной станции Восток. Поэто

в частности для движения транспорта в зимнее

му безопасность трассы Прогресс-Восток - одна

время была организована новая дорога, которая

из главных задач, которая тесным образом связа

пересекала узкую юго-западную часть озера Про

на с изучением динамики ледника, определяющей

гресс. Однако отсутствие какой-либо информа

процесс формирования и развития трещин. В на

ции о глубинах озера ставило под вопрос безопас

стоящее время пристальное внимание уделяется

ность передвижения транспорта по этому пути

также водоёмам, расположенным вблизи объек

в летнее время, когда происходит интенсивное

тов инфраструктуры РАЭ и находящимся близко

приповерхностное таяние ледяного покрова.

от снежников и ледников. Нередко в тёплое время

В период антарктического лета санно-гусе

года водоёмы переполняются в результате интен

ничная техника стала передвигаться по новому

сивного приповерхностного таяния снежного по

варианту трассы: в районе полевой базы «Про

крова или циркуляции водотоков в теле ледника,

гресс-1», через скальные склоны, с западной

что иногда вызывает катастрофические прорыв

стороны провала (рис. 2, а). Однако на этом пути

ные паводки [2, 3]. Своевременное их выявление и

были значительные уклоны рельефа, нередко

возможность прогнозирования подобных опасных

достигающие 35-40° и опасные для гусеничной

процессов способны предотвратить экономиче

техники. Кроме того, отдельные участки этого

ский ущерб и сохранить человеческие жизни.

пути были с каменистым покрытием, что пред

Подобные изыскания выполняются с помо

ставляло опасность для ходовой части санно-

щью георадарных исследований, которые доста

гусеничной техники. Поэтому летом 2017/18 г.

точно информативны и просты в исполнении.

необходимо было выполнить геофизические

Этот метод успешно применяется в РАЭ с 2013 г.

изыскания в районе полевой базы Прогресс-1

для всестороннего изучения приповерхностной

для организации новой всесезонной трассы.

части ледников и позволяет выявлять зоны тре

щин при организации и мониторинге взлётно-

посадочных полос, а также трассы следования

Характеристика района исследований

санно-гусеничных походов [1]. К подобным ин

женерным изысканиям можно отнести и гео

Рекогносцировочные работы были выполнены

радарные работы, выполненные в 2017/18 г. в

в западной части ледника Долк и в окрестностях

районе станции Прогресс. Эти работы носили

полевой базы «Прогресс-1». На основе визуаль

уникальный характер, так как изучались не толь

ной оценки местности и фотоснимков был сделан

ко ледниковые трещины, но и обширная депрес

вывод о непригодности окружающих скальных

сия в теле ледника Долк, связанная с прорывом

массивов для проезда по ним санно-гусеничной

внутриледникового водоёма [4].

техники, поэтому самым подходящим участком

для организации всесезонной трассы сочли обход

провала в западной части ледника Долк.

Задача геофизических исследований

Ледник Долк, согласно [5], можно считать

шельфовым. Косвенно на это указывают и ма

Прорыв внутриледникового озера произо

териалы аэрорадиолокационного профили

шёл 30 января 2017 г. вблизи российской станции

рования, выполненного в этом районе в сезон

Прогресс (холмы Ларсеманн, Восточная Антарк-

32-й САЭ [6]. Движение ледника Долк очень

тида), в западной части ледника Долк. В результа

нестабильно, и в краевой части он подвержен

те прорыва образовался огромный провал разме

активному разрушению [7]. Крупное разруше

ром 183 × 220 м [4] и у его бортов сформировалась

ние ледника, по словам очевидцев, произошло

система трещин (рис. 1). Как раз здесь проходил

в 2015/16 г.; тогда огромные айсберги, отколов

участок трассы, соединяющий станцию Про

шиеся от ледника, заполнили залив Долк (см.

 150 

А.А. Суханова и др.

Рис. 1. Организация новой трассы после образования провала:

1 - контур провала; 2 - старая трасса, разрушенная провалом; 3 - зимняя трасса через юго-западную часть озера Про

гресс; 4 - летняя трасса через скальные склоны; 5 - положение георадарных маршрутов в обход провала; 6 - новая трас

са в обход провала; 7 - начало и конец георадарного маршрута, выполненного по участку новой трассы; 8 - участки гео

радарных маршрутов АБ и ВГ; 9 - пункт отбора керна К1

Fig. 1. The organization of the new route after the formation of the dip:

1 - boundary of the dip; 2 - the old route, which was destroyed by the dip; 3 - winter corridor through the southwestern part of the

Progress lake; 4 - summer route through the rocky slopes; 5 - GPR profiles; 6 - new route across the dip; 7 - the beginning and the

ending of the GPR profile, which was implemented along the new route; 8 - АБ and ВГ fragments of GPR profile; 9 - drilling site K1

рис. 2, б). Подобные ледники характеризуются

близлежащих озёр текли по направлению к вну

многочисленными зонами трещин (см. рис. 2, в),

триледниковому озеру в леднике Долк.

в одной из которых и произошёл этот провал.

Таким образом, к основным объектам в теле

На участке между провалом и полевой базой

ледника, влияющим на безопасность передвиже

Прогресс-3 (см. рис. 1) также отмечены обшир

ния техники, относятся трещины и водные скопле

ные обводнённые поверхности ледника Долк,

ния в приповерхностной части ледниковой толщи.

генезис которых до конца не ясен. Формирова

Поэтому основная задача геофизических иссле

ние подобных водных скоплений может быть

дований заключается в том, чтобы выявить наи

связано с процессами интенсивного приповерх

более значимые неоднородности в теле ледника и

ностного таяния ледника в тёплые периоды ан

оценить степень их безопасности для проезда здесь

тарктического лета. На участке от полевой базы

санно-гусеничного транспорта. К опасным трещи

Прогресс-3 до самого провала эти образования

нам были отнесены разрывные нарушения шири

имеют вытянутое простирание (см. рис. 2, г).

ной более 1 м с перекрывающим снежным мостом

Можно предположить, что такие обводнённые

толщиной менее 1 м. Обводнённые участки опре

зоны могли быть связаны с приповерхностным

делялись как безопасные, если их мощность была

каналом, осложнённым системой неглубоких

меньше высоты ходовой части гусеничной техники

трещин, по которым воды из прорвавшихся

от дневной поверхности, т.е. не более 1 м.

 151 

Прикладные проблемы

Рис. 2. Характер местности, на которой проводились инженерные изыскания:

а - трасса через скальные массивы; б - айсберги, заполняющие залив Долк; в - обширная система трещин в теле ледни

ка Долк; г - скопление воды под снежным покровом между полевыми базами Прогресс-1 и Прогресс-3

Fig. 2. The character of the area, where engineering surveys were carried out:

a - route through the rocky arrays; б - icebergs, which fill the Dålk bay; в - the wide crevasse area in the Dålk Glacier; г - water

bodies under the snow between stations Progress-1 and Progress-3 field bases

Методика выполнения полевых работ

5 м. Полученный керн распиливали на отдельные

образцы длиной 20 см. Температуру каждого об

В ходе геофизических работ была выполнена

разца определяли с помощью электронного тер

георадиолокационная съёмка при помощи гео

мометра WT-1 (China) с погрешностью измерений

радаров ОКО-2 (ООО «Логические системы»,

±0,1 °C. Чтобы избежать температурных измене

Россия). Зондирование выполняли на частоте

ний керна под воздействием окружающей среды

150 МГц. Использовали также георадар GSSI

температуру образцов измеряли сразу после отбо

SIR-3000 (Geophysical Survey Systems Inc., USA)

ра. Для этого в каждом образце высверливали от

с частотой зондирующих импульсов 900 МГц.

верстие глубиной около 6 см и в него полностью

Плановую привязку выполняли приёмоиндика

погружали щуп термометра. Измерение прово

тором Garmin GPSMap 64st. Сеть профилей гео

дили в среднем через две минуты. При измерении

физические исследования приведена на рис. 1.

массы использовали электронные весы WH-805

Основная трудность при интерпретации ра

(China) с погрешностью измерений ±1 г.

диолокационных и георадарных данных связана с

определением кинематической модели среды для

корректного пересчёта временнóго разреза в глу

Характеристика временных георадарных разрезов

бинный. Для её построения использовались дан

ные, полученные по результатам кернового буре

На основании результатов съёмки, а также ви

ния в районе провала (см. рис. 1). Бурение велось

зуальной оценки характера трещиноватости и об

с помощью механического бура Kovacs (Kovacs

воднённости местности была намечена возможная

Enterprises, USA). Диаметр скважины составил

конфигурация новой трассы. По ней был выполнен

17 см, диаметр образца - 14 см, глубина бурения -

георадарный маршрут на частоте 150 МГц для под

 152 

А.А. Суханова и др.

тверждения его безопасности. Для более удобного

кие-либо полости или каналы, которые могли бы

рассмотрения разреза его поделили на два участка -

привести к формированию провалов, подобных

AБ и ВГ, расположение которых показано на рис. 1.

тому, который образовался в теле ледника Долк.

На рис. 3, а представлен фрагмент AБ геора

Как уже отмечалось, на исследуемой террито

дарного маршрута, выполненного по пути следо

рии опасными могут считаться также скопления

вания новой трассы. На протяжении всего участка

талых водных масс в приповерхностной части

контрастно выделяется отражение 1, связанное с

ледника Долк, особенно между полевыми база

прямой волной. Далее, в левой части разреза наб-

ми Прогресс-1 и Прогресс-3. По информации,

людается отражение 2, соответствующее сигналу,

полученной от сотрудников станции Прогресс,

отражённому от скального основания. Эта граница

такие скопления ежегодно образуются в наибо

довольно быстро исчезает за пределами окна реги

лее тёплые периоды. Не стало исключением и

страции, что объясняется значительными уклона

антарктическое лето 2017/18 г., поэтому при гео

ми рельефа скального основания не только на днев

физических исследованиях этому участку уделя

ной поверхности, но и под снежно-ледовой толщей.

лось особое внимание. Природа этих скоплений

Кроме того, в начале участка фиксируется отраже

до конца не ясна. Исходя из предположения, что

ние 3, связанное с границей между снежно-фирно

образование таких обводнённых зон могло быть

вой толщей и льдом и исчезающее на расстоянии

связано с циркуляцией прорывных водотоков

примерно 250 м от начала маршрута. Это показыва

в приповерхностной части ледниковой толщи,

ет, что все неоднородности и нарушения, в частно

можно при помощи георадарной съёмки на этом

сти трещины, формирующиеся в большом количе

участке попытаться установить основные черты

стве вокруг провала, образуются непосредственно

строения верхней части ледника и морфометри

в теле ледника за счёт напряжений сжатия-растя

ческие характеристики самих обводнённых зон.

жения, вызванных течением льда. Поэтому боль

Фрагмент разреза ВГ соответствует именно

шинство трещин имеет вертикальные стенки, что

этому участку трассы (см. рис. 3, д). На протяже

на георадарных разрезах отражается в виде дифра

нии всего разреза прослеживается интенсивное от

гированных волн 4 и 5, образующихся в результа

ражение 1, связанное с зондирующим импульсом

те отражений от стенок трещин и располагающих

(прямая волна). Как и на разрезе АБ, на небольшом

ся друг под другом в виде вертикальных линий (см.

участке маршрута прослеживается отражение 3 от

рис. 3, б, в). Отметим, что контрастность отражений

незначительного по мощности снежно-фирново

от трещин на волновом поле визуально отличается.

го слоя. Его утолщение по сравнению с остальной

Это связано с тем, что часть трещин вокруг прова

частью разреза, видимо, связано с заметным укло

ла заполнена талой водой, за счёт чего существен

ном рельефа в этом месте, что способствует по

но повышается диэлектрическая проницаемость и,

вышенной аккумуляции снега. В левой части раз

как следствие, увеличивается интенсивность отра

реза фиксируется также интенсивная граница 2,

жений от стенок трещин, сопровождающаяся мно

связанная с отражением импульсов источника от

гочисленными реверберациями 6. В увеличенном

каменистого основания. Интересно, что просле

масштабе они представлены на рис. 3, г.

живается она не на всю глубину разреза, как на

При анализе отражений, полученных от тре

участке AБ. Вероятно, это объясняется тем, что

щин, видно, что ширина последних в среднем не

уклоны скальных массивов, залегающие глубже

превышает 0,6 м. Подобные выводы о размерах

задержки 200 нс, значительны. Электромагнитная

трещин подтверждаются и на основании реког

волна отражается от каменистого основания под

носцировочного обследования участка проводи

некоторым углом к вертикали, что не позволяет

мых работ. Поскольку большинство нарушений

зарегистрировать сигнал на поверхности.

в ледниках в летний период лишено снежных мо

Наиболее интересные на этом участке - ин

стов, можно подробно изучить их морфологию.

тенсивные отражения 7 и 8, связанные именно с

Ширина трещин варьирует в пределах 0,5-0,6 м

водными скоплениями. Визуально на разрезе вы

и считается относительно небольшой по срав

явленные зоны отличаются друг от друга. Кон

нению с размером ходовой части используемой

трастные отражения 7 вызваны прохождением

гусеничной техники. На представленном фраг

электромагнитной волны в трещиноватой среде,

менте георадарного маршрута не обнаружены ка

что подтверждается наличием дифрагированных

 153 

Прикладные проблемы

Рис. 3. Временнóй

георадарный разрез,

выполненный по пу

ти следования новой

всесезонной трассы:

а - фрагмент АБ; б-г -

укрупнённые фрагменты

временнóго разреза с

трещинами, помеченные

теми же буквами на сек

ции а; д - фрагмент ВГ.

1 - прямая волна; 2 - от

ражение от скальных по

род; 3 - граница между

снежно-фирновой тол

щей и льдом; 4, 5 - диф

рагированные волны,

образованные от стенок

трещин; 6 - ревербера

ции; 7 - водные скопле

ния, развитые по трещи

нам; 8 - водные скопле

ния в приповерхностной

части ледника

Fig. 3. GPR time-sec

tion along new all-sea

sonal way:

а - АБ fragment; б-г -

enlarged fragments of GPR

time-section, marked by

the same letters; д - ВГ

fragment. 1 - direct wave;

2 - reflections from the

rocks; 3 - reflection from

the boundary between

snow-firn layer and ice; 4,

5 - diffracted waves from

the walls of crevasses; 6 -

reverberations; 7 - water

accumulation in the cre

vasses; 8 - water accumu

lation in the near-surface

part of the glacier

волн, располагающихся друг под другом и образу

ми полезный отражённый сигнал. Однако непре

ющих на волновом поле характерные для трещин

рывность отражённого сигнала 8 и кратных волн 6

отражения. Отражения 8 вызваны скоплениями

показывает, что в этом месте водные скопления

водных масс в приповерхностной части леднико

представляют собой некие пустоты в приповерх

вой толщи. Об этом свидетельствуют и многочис

ностной части ледника Долк, заполненные водой.

ленные реверберации 6, сопровождающие скопле

ния, что указывает на их малую мощность и, как

следствие, на многократное переотражение элек

Выбор кинематической модели среды

тромагнитной волны в небольшом водном про

пластке. О характере трещиноватости этой зоны

Для оценки глубины простирания в леднико

судить сложно, так как волновое поле на разре

вой среде выявленных трещин и водных скоплений

зе зашумлено кратными волнами, перебивающи

необходима скоростная модель среды, позволяю

 154 

А.А. Суханова и др.

Рис. 4. Профили плотности, темпера

туры и диэлектрической проницаемо

сти керна К1:

а - профили: 1 - температуры; 2 - плотно

сти; б - профиль диэлектрической прони

цаемости

Fig. 4. Ice core K1 density, temperature

and permittivity:

a - profiles of: 1 - temperature; 2 - density;

б - permittivity of the ice core

щая перейти от временнóго разреза к глубинному.

профили по мере увеличения глубины (рис. 4, а).

В рамках георадарных исследований за характери

Значение температуры льда на разных глубинах из

стику кинематических свойств среды отвечает ди

меняется от -4,5 °C до 0 °C, и, согласно [15], для

электрическая проницаемость. По данным работ,

такого диапазона температур при расчёте относи

выполненных в сезон 63-й РАЭ, изучено измене

тельной диэлектрической проницаемости можно

ние диэлектрической проницаемости на основании

воспользоваться следующим соотношением:

скоростных моделей, полученных двумя способа

ε = (1 + 0,857ρ)²,

(1)

ми: по данным кернового бурения в районе провала

и по результатам анализа дифрагированных волн,

где ε - диэлектрическая проницаемость среды,

образованных от стенок трещин вокруг провала.

отн. ед.; ρ - плотность, кг/м³.

Определение скоростной модели при помощи

Получившийся, исходя из расчётов по соотно

исследования керна основывается на эмпириче

шению (1), профиль диэлектрической проницаемо

ской зависимости между скоростью распростране

сти по керну К1 представлен на рис. 4, б. Видно, что

ния электромагнитных волн и плотностью иссле

значения претерпевают резкий скачок на первых

дуемой среды. Впервые опыт таких расчётов был

40 см разреза в пределах от 2,4 до 3,1 отн. ед. При

представлен в работах В.А. Камминга и Дж.Д.К. Ро

чина в том, что верхняя часть керна представляет

бина во второй половине ХХ в. [8, 9]. В дальнейшем

собой снег, находящийся на начальной стадии фир

подобные исследования проводили как за рубе

низации. Поэтому более низкая плотность и, как

жом [10, 11], так и в нашей стране [12]. Спустя де

следствие, пониженная диэлектрическая прони

сятилетия, полученные результаты не теряют своей

цаемость снега связаны с тем, что поры в снежной

актуальности и применяются в комплексных гео

толще заполнены воздухом. Полученные значе

физических и гляциологических исследованиях как

ния отвечают данным уже опубликованных иссле

в Арктике [13, 14], так и в Антарктиде.

дований [12, 15]. Оставшаяся часть керна, судя по

Авторами настоящей работы был изучен керн

результатам стратиграфического описания, пред

К1, полученный в ходе гляциологических иссле

ставляет собой лёд, здесь значения варьируют в ин

дований в районе провала (см. рис. 1). Как уже от

тервале 2,98-3,25 отн. ед. Разброс значений обус-

мечалось, для каждого образца керна длиной 20 см

ловлен наличием линз с пониженной плотностью

определялись температура и плотность, что по

и слоёв льда с пузырьками воздуха, что несколько

зволило построить плотностной и температурный

уменьшает диэлектрическую проницаемость. Мак

 155 

Прикладные проблемы

симальные значения отвечают керновым прослоям

рии в обход провала (см. рис. 5, д). Гридирование

с отсутствием каких-либо включений и пустот.

выполнялось при помощи программы Surfer 15.5

В предположении, что ниже первых 40 см на

(Golden Software Inc., USA) методом Kriging. Па

чинается монолитный лёд, и на основе расчёта

раметры для создания грида выбирались с учётом

ε (см. рис. 4, б) значение диэлектрической про

масштаба съёмки и требуемой детальности схемы:

ницаемости можно принять равным 3,13 отн. ед.

радиус осреднения выбран равным 25 м, что соиз

Верхней же части разреза соответствует наиболь

меримо с расстоянием между рядовыми маршру

ший градиент диэлектрической проницаемости

тами; расстояние между узлами сетки равно 5 м.

по сравнению с остальной частью отобранного

Как следует из представленной схемы, значе

керна; среднее значение на этом участке можно

ния диэлектрической проницаемости изменяются

принять равным 2,72 отн. ед.

от 2 до 3,34 отн. ед. и имеют некоторую закономер

Не менее информативен способ получения дан

ность в распределении по участку работ. В северо-

ных о скоростях распространения электромагнит

западной части провала, в относительной близости

ных волн на основе определения диэлектрической

от скальных массивов, диэлектрическая проница

проницаемости по годографам дифрагированных

емость достигает наименьших значений, что свя

волн [16-18]. На примере трещин на рис. 3, б, в

зано со снежным покрытием ледниковой толщи в

было показано, что если обнаруживаются объек

этой части. В восточной части наблюдается тенден

ты, меньшие по размеру или соизмеримые с длиной

ция к увеличению диэлектрической проницаемо

волны зондирующего импульса, то при электромаг

сти, что, скорее всего, характеризуется отсутствием

нитном облучении георадаром эти объекты стано

здесь снежного покрова и проведением зондиро

вятся источниками вторичных волн. На временных

ваний непосредственно в ледяной среде. Кроме

разрезах отражения от таких источников будут про

того, на кинематические свойства среды, пре-

являться в виде дифрагированных волн, в вершине

имущественно в восточной части провала, влияет

которых и находится зондируемый объект. Это по

большое количество талой воды, перемещающей

зволяет рассчитать скорость распространения волн

ся по системе трещин и скапливающейся в некото

в среде выше объекта дифракций, а также глуби

рых из них. Поэтому значения несколько возраста

ну, на которой он располагается [17, 18]. В случае

ют. Отметим, что простирание этого обводнённого

большого числа таких объектов на определённом

участка в восточной части имеет направление с юга

участке исследования можно рассчитать скорость

на север, в сторону залива Долк, что также согласу

по всем имеющимся годографам.

ется с визуальными наблюдениями за течением по

Практически все маршруты георадарной

токов талых вод в этом районе.

съёмки на этом участке вели в обход провала (см.

Исходя из того, что полученные по годографам

рис. 1), но в зоне распространения обширной си

значения ε соответствуют кинематической модели

стемы трещин прибрежной части ледника Долк.

для первого метра ледниковой среды, при переходе

В качестве примера на рис. 5, а приведён один из

от временнóго разреза к глубинному следует вос

временных разрезов, полученных при георадиоло

пользоваться средним эффективным значением

кационном профилировании в зоне трещин. По

диэлектрической проницаемости, равным в дан

следние довольно контрастно выделяются на раз

ном случае 2,78 отн. ед. Это значение соответству

резах, образуя многочисленные дифрагированные

ет информации из литературных источников [15] и

волны, что позволило на основании полученных

согласуется с эффективным значением ε по резуль

годографов рассчитать значения диэлектрической

татам статистического анализа (см. рис. 5, д).

проницаемости (см. рис. 5, б-г). Выявленные на

При сопоставлении результатов скоростного

разрезах дифрагированные волны приурочены

анализа, выполненного по двум разным кинемати

к верхней части разреза и расположены в преде

ческим моделям, установлено, что при переходе от

лах первого метра от дневной поверхности. По

временных георадарных разрезов к глубинным для

явилась возможность рассчитать значения ди-

первого метра среды необходимо воспользоваться

электрической проницаемости по 280 годографам

значением диэлектрической проницаемости, рав

дифрагированных волн. По полученным данным

ным 2,75 отн. ед. Указанное ε было рассчитано как

построена схема диэлектрической проницаемости

среднее между тем значением, которое получи

в верхней части ледникового покрова на террито

лось при анализе керна (2,72 отн. ед.), и тем, кото

 156 

А.А. Суханова и др.

Рис. 5. Георадиолокационное профилирование в районе провала:

а - фрагмент георадарного маршрута, выполненного в зоне трещин ледника Долк; б-г - укрупнённые фрагменты вре

менного разреза с трещинами, помеченные теми же буквами на секции а; д - схема диэлектрической проницаемости в преде

лах первого метра толщи ледника в районе провала. Сечение изолиний - 0,2 ед. Точками в секции д обозначены трещины, по

которым осуществлялся расчёт диэлектрической проницаемости. 1 - годографы дифрагированных волн; 2 - контур провала.

На врезке показана гистограмма распределения диэлектрической проницаемости по годографам дифрагированных волн

Fig. 5. GPR investigations in the dip area:

a - the fragment of the GPR time-section, which was registered in the dip area; б-г - enlarged fragments of GPR time-section,

marked by the same letters; д - the glacier permittivity within the uppermost (1st meter) part of the glacier structure in the dip area.

The contour interval is 0.2 units. The dots marked the crevasses, which used for calculations. 1 - hodographs of diffracted waves;

2 - boundary of the dip. Scattering of the permittivity is demonstrated in the insert

 157 

Прикладные проблемы

Рис. 6. Организация всесезонной трассы в районе провала:

а, б - укатка трассы при помощи санно-гусеничной техники; в - общий вид на трассу по завершении работ. Фотогра

фии выполнены С.В. Поповым 23 января 2018 г. (а, б) и 3 февраля 2018 г. (в)

Fig. 6. Formation of all-seasonal trace in the dip area:

а, б - making the road smooth; в - common view after the finishing of the work. Photos by S.V. Popov, January 23, 2018 (а, б) and

February 3, 2018 (в)

рое было определено на основании обсчёта годо

трещины на участке в обход провала можно от

графов дифрагированных волн (2,78 отн. ед.). Для

нести к категории безопасных, а сам участок счи

определения глубин расположения объектов ниже

тать пригодным для проведения транспортных

первого метра от дневной поверхности, исходя из

операций. Толщина водных скоплений на участ-

результатов плотностного анализа керна К1, ис

ке ВГ достигает 1 м. Это не представляет большой

пользовано значение ε = 3,13 отн. ед.

опасности для используемых на станции транс

портных средств, но может затруднить и замед

лить их передвижение. Поэтому новую всесе

Оценка безопасности района исследований

зонную дорогу было решено проложить в обход

обводнённого участка (см. рис. 1).

На основе полученных значений диэлектри

По итогам выполненных геофизических

ческой проницаемости можно определить глу

работ намечен маршрут новой безопасной трас

бину трещин, пересекающих основную трассу, а

сы в обход провала. Трещины, пересекающие до

также обводнённых участков, описанных ранее

рогу, были забучены снегом, а трасса была ука

как водные скопления в приповерхностной части

тана специализированной техникой и сдана в

ледника. Глубина трещин на участке АБ в ос

эксплуатацию (рис. 6). До окончания сезонных

новном варьирует от 1 до 15 м. Однако при столь

работ, а также в первые месяцы зимовочной экс

больших значениях глубин ширина трещин, как

педиции 2018 г. передвижение санно-гусеничной

уже отмечалось, не превышает 0,6 м. Поэтому все

техники происходило именно по этой трассе.

 158 

А.А. Суханова и др.

Заключение

зации и мониторинга состояния основных логи

стических объектов инфраструктуры РАЭ.

Геофизические изыскания в полевой сезон

Благодарности. Авторы выражают благодарность

2017/18 г. имели важное прикладное значение

своему коллеге, сотруднику гляцио-геофизиче

для обеспечения безопасности логистических

ского отряда 63-й РАЭ Г.А. Дешевых за помощь в

операций в районе российской станции Про

проведении полевых работ; начальнику станции

гресс. Выполненный комплекс инженерных ис

Прогресс 62-й РАЭ А.В. Миракину за помощь в

следований позволил восстановить сообщение

организации выполненных работ и предоставле

между важнейшими пунктами инфраструкту

ние фотоматериалов; сотрудникам станции Про

ры Российской антарктической экспедиции и

гресс 62-й РАЭ и начальнику станции Прогресс

найти наиболее оптимальный участок для орга

63-й РАЭ А.В. Воеводину за помощь в организа

низации новой всесезонной трассы. В дальней

ции выполненных работ; Институту наук о Земле

шем планируется мониторинг укатанной дороги

СПбГУ и ООО «ГеофизПоиск» за предоставлен

для выявления опасных объектов в теле ледника,

ную геофизическую аппаратуру. Работа выпол

что, при наличии последних, позволит опера

нена при финансовой поддержке РФФИ в рам

тивно скорректировать пути проезда санно-гу

ках научного проекта № 18-05-00421.

сеничной техники.

Подобные исследования показывают эффек

Acknowledgments. The authors are grateful to their col

тивность применения геофизических методов

league G.A. Deshevykh for assistance in carrying out of

для инженерных изысканий в районах отече

the field work; to the head of the Progress Station of the

ственных антарктических станций. Метод геора

62^nd RAE, A.V. Mirakin for assistance in the organiza

диолокационного профилирования - достаточ

tion of performed works and the provision of photo

но простой с точки зрения реализации в полевых

graphic materials; to the staff of Progress Station of the

условиях - доказывает свою высокую инфор

62^nd RAE and the head of Progress Station of the 63^rd

мативность и точность, особенно при работе на

RAE A.V. Voevodin for assistance during the work or

ледниках. Успешный опыт проведения подоб

ganization; Institute of Earth Sciences of St. Petersburg

ных изысканий [1], а также описанное в насто

State University and «GeofizPoisk» for providing the

ящей работе исследование на станции Прогресс

geophysical equipment. The work was supported by the

позволяет сделать вывод, что георадиолокация

Russian Foundation for Basic Research in the frame

может стать одним из ведущих методов органи

work of the scientific project № 18-05-00421.

Литература

References

1. Попов С.В., Поляков С.П. Георадарное лоцирова

1. Popov S.V., Polyakov S.P. Ground-penetrating radar

ние трещин в районе российских антарктических

sounding of the ice crevasses in the area of the Russian

станций Прогресс и Мирный (Восточная Антарк-

Stations Progress and Mirny (East Antarctica) during

тида) в сезон 2014/15 года // Криосфера Земли.

the field season of 2014/15. Kriosfera Zemli. Earth’s

2016. Т. XX. № 1. С. 90-98.

Cryosphere. 2016, XX (1): 90-98. [In Russian].

2. Вайгачев А.З. Прорыв ледяной плотины озера Ла

2. Vaigachev A.Z. Breakthrough of ice dump of Lagernoye

герного // Информ. бюл. Советской антарктич.

lake. Informatsionnyi byulleten Sovetskoy Antarktiches-

экспедиции. 1965. № 54. С. 58.

koy ekspeditsii. Information bulletin of the Soviet Ant

3. Попов С.В., Боронина А.С., Пряхина Г.В., Григорье-

arctic expedition. 1965, 54: 58. [In Russian].

ва С.Д., Суханова А.А., Тюрин С.В. Прорывы лед

3. Popov S.V., Boronina A.S., Pryakhina G.V., Grigore-

никовых и подледниковых озер в районе хол

va S.D., Sukhanova A.A., Tyurin S.V. Breakthroughs

мов Ларсеманн (Восточная Антарктида), в 2017-

of glacial and subglacial lakes at the Larsemann Hills

2018 гг. // Геориск. 2018. Вып. XII. № 3. С. 56-67.

(East Antarctica) in 2017-2018. Georisk. Georisk.

4. Popov S.V., Pryakhin S.S., Bliakharskii D.P., Pryakhi-

2018, XII (3): 56-67. [In Russian].

na G.V., Tyurin S.V. Vast ice depression in Dålk Gla

4. Popov S.V., Pryakhin S.S., Bliakharskii D.P., Pryakhi-

cier, East Antarctica // Лёд и Снег. 2017. Т. 57. № 3.

na G.V., Tyurin S.V. Vast ice depression in Dålk Gla

С. 427-432. doi: 10.15356/2076-6734-2017-3-427-432.

cier, East Antarctica. Led i Sneg. Ice and Snow. 2017,

5. Antarctic Digital Database (ADD), Version 7.0, Janu

57 (3): 427-432. doi: 10.15356/2076-6734-2017-3-

ary 2016. Scientific Committee on Antarctic Research,

427-432

British Antarctic Survey, Cambridge.

5. Antarctic Digital Database (ADD), Version 7.0, Janu

6. Попов С.В., Киселев А.В. Отечественные аэро

ary 2016. Scientific Committee on Antarctic Research,

геофизические исследования на землях Мак-

British Antarctic Survey, Cambridge.

 159 

Прикладные проблемы

Робертсона, Принцессы Елизаветы и Вильгель

6. Popov S.V., Kiselev A.V. Russian airborne geophysi

ма II, Восточная Антарктида // Криосфера Земли.

cal investigations of Mac. Robertson, Princess Eliza

2018. Т. XXII. № 1. С. 3-13. doi: 10.21782/KZ 1560-

beth and Wilhelm II Lands, East Antarctica. Kriosfera

7496-2018-1(3-13).

Zemli. Earth’s Cryosphere. 2018, XXII (1): 3-13. doi:

7. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука,

10.21782/EC2541-9994-2018-1(3-13). [In Russian].

1999. 256 с.

7. Voitkovskiy K.F. Osnovy glyatsiologii. Fundamentals of

8. Cumming W.A. The dielectric properties of ice and snow

glaciology. Moscow: Nauka, 1999: 255 p. [In Russian].

at 3.2 centimeters // Journ. of Applied Physics. 1952.

8. Cumming W.A. The dielectric properties of ice and snow

V. 23. № 7. P. 768-773. doi: 10.1063/1.1702299.

at 3.2 centimeters. Journ. of Applied Physics. 1952, 23

9. Robin G.D.Q. Velocity of radio waves in ice by means of

(7): 768-773. doi: 10.1063/1.1702299.

a bore-hole interferometric technique // Journ. of Gla

9. Robin G.D.Q. Velocity of radio waves in ice by means of

ciology. 1975. V. 15. № 73. P. 151-159. doi: 10.2017/

a bore-hole interferometric technique. Journ. of Glaci

s00221443000034341.

ology. 1975, 15 (73): 151-159.

10. Kovacs A., Gow A.J., Morey R.M. The in-situ dielectric

constant of polar firn revisited // Cold Regions Sci

constant of polar firn revisited. Cold Regions Science

ence and Technology. 1995. V. 23. P. 245-256.

and Technology. 1995, 23: 245-256.

11. Tiuri M., Sihvola A., Nyfors E., Hallikaiken M. The

complex dielectric constant of snow at micro

complex dielectric constant of snow at microwave fre

wave frequencies // IEEE Journ. of Oceanic Engi

quencies. IEEE Journ of Oceanic Engineering. 1984, 9

neering. 1984. V. 9. № 5. P. 377-382. doi: 10.1109/

(5): 377-382. doi: 10.1109/JOE.1984.1145645.

JOE.1984.1145645.

12. Kotlyakov V.M., Macheret Y.Y., Sosnovsky A.V.,

12. Котляков. В.М., Мачерет Ю.Я., Сосновский А.В,

Glazovsky A.F. Speed of radio wave propagation in dry

Глазовский А.Ф. Скорость распространения ра

and wet snow. Led i Sneg. Ice and Snow. 2017, 57 (1): 45-

диоволн в сухом и влажном снежном покро

56. doi: 10.15356/2076-6734-2017-1-45-56. [In Russian].

ве // Лёд и Снег. 2017. Т. 57. № 1. C. 45-56. doi:

13. Winther J.G., Bruland O., Sand K., Killingtveit A.,

10.15356/2076-6734-2017-1-45-56.

Marechal D. Snow accumulation distribution on Spits

13. Winther J.-G., Bruland O., Sand K., Killingtveit A.,

bergen, Svalbard, in 1997. Polar Research. 1998, 17 (2):

Marechal D. Snow accumulation distribution on

155-164. doi: 10.1111/j.1751-8369.1998.tb00269.x.

Spitsbergen, Svalbard, in 1997 // Polar Research.

14. Lavrentiev I.I., Kutuzov S.S., Glazovsky A.F., Macher-

1998. V. 17. № 2. P. 155-164. doi: 10.1111/j.1751-

et Y.Y., Osokin N.I., Sosnovsky A.V, Chernov R.A., Cher-

8369.1998.tb00269.x.

niakov G.A. Snow thickness on Austre Grønfjordbreen,

14. Лаврентьев И.И., Кутузов С.С., Глазовский А.Ф.,

Svalbard, from radar measurements and standard snow

Мачерет Ю.Я., Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чер-

surveys. Led i Sneg. Ice and Snow. 2018, 58 (1): 5-20.

нов Р.А., Г.А. Черняков. Толщина снежного покро

doi: 10.15356/2076-6734-2018-1-5-20. [In Russian].

ва на леднике Восточный Гренфьорд (Шпицбер

15. Macheret Y.Y. Radiozondirovanie lednikov. Radio echo-

ген) // Лёд и Снег. 2018. Т. 58. № 1. C. 5-20. doi:

sounding of glaciers. Moscow: Nauchny Mir, 2006:

10.15356/2076-6734-2018-1-5-20.

392 p. [In Russian].

15. Мачерет Ю.Я. Радиозондирование ледников. М.:

16. Popov S.V. Determination of dielectric permittivity

Научный мир, 2006. 392 с.

from diffraction traveltime curves within a dipping-

16. Попов С.В. Определение диэлектрической прони

layer model. Kriosfera Zemli. Earth’s Cryosphere. 2017,

цаемости по годографам дифрагированных волн

XXI (3): 75-79. doi: 10.21782/EC2541-9994-2017-

в рамках модели наклонно-слоистой среды //

3(75-79).

Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 83-87. doi:

17. Vladov M.L., Starovoytov A.V. Vvedenie v georadiolo-

10.21782/KZ1560-7496-2017-3(83-87).

katsiyu. Introduction to GPR. Moscow: MSU, 2004:

17. Владов М.Л., Старовойтов А.В. Введение в геора

153 p. [In Russian].

диолокацию. М.: Изд-во МГУ, 2004. 153 с.

18. Glazovsky A.F., Macheret Y.Y. Voda v lednikah. Metody i re-

18. Глазовский А.Ф., Мачерет Ю.Я. Вода в ледниках.

zultaty geofizicheskikh i distantsionnykh issledovaniy. Water

Методы и результаты геофизических и дистанци

in glaciers. Methods and results of geophysical and remote

онных исследований. М.: ГЕОС, 2014. 528 с.

sensing studies. Moscow: GEOS, 2014: 528 p. [In Russian].

Подписано в печать 31.01.2020 г. Дата выхода в свет 28.02.2020 г. Формат 60 × 88¹/₈ Цифровая печать

Усл.печ.л. 19.0 Уч.-изд.л. 19.0 Бум.л. 10.0 Тираж 80 экз. Договорная цена Заказ 2868

Учредители: Российская академия наук, Русское географическое общество

Воспроизведено по заказу Русского географического общества

в 000 «ИКЦ «АКАДЕМКНИГА», 109028 Москва, Подкопаевский пер., 5, мезонин 1, к. 2

Оригинал-макет подготовлен в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки

Институт географии Российской академии наук

16+

Отпечатано в типографии «Book Jet» (ИП Коняхин А.В.), 390005, г. Рязань, ул. Пушкина, 18, тел. (4912) 466-151

 160 