Оглавление [Скрыть]
- 1 Ледяная сердцевина
- 1.1 Ледяной керн и его структура
- 1.2 Методы бурения
- 1.3 Физические свойства льда
- 1.4 Примеси и их значение
- 1.5 История и современные проекты
- 1.6 Типы буров для бурения льда
- 1.7 Проблемы и решения
- 1.8 Логистика и проекты
- 1.9 Обработка и хранение керна
- 1.10 Хрупкий лед и его обработка
- 1.11 Анализ ледяного керна
- 1.12 Временные рамки ледяных кернов
- 1.13 Граница плейстоцена и голоцена
- 1.14 Визуальный анализ кернов
- 1.15 Изотопный анализ
- 1.16 Отбор проб из палеоатмосферы
- 1.17 Диффузия в твердом слое
- 1.18 Процессы фракционирования воздуха
- 1.19 Летучие газы и ХФУ
- 1.20 Сезонные изменения в ледяных кернах
- 1.21 Вулканические события и датировка
- 1.22 Другие элементы и молекулы
- 1.23 Радионуклиды и другие включения
- 1.24 Физические свойства льда
- 1.25 История исследований
- 1.26 Советские проекты бурения во льдах
- 1.27 Бурение в Антарктике
- 1.28 Европейское сотрудничество EPICA
- 1.29 Глубоководные керны в Антарктике
- 1.30 Глубоководные жилы Гренландии
- 1.31 Неполярные керны
- 1.32 Планы на будущее
- 1.33 Исследования и публикации
- 1.34 Дополнительные ресурсы
- 1.35 Полный текст статьи:
- 2 Ледяное ядро
Ледяная сердцевина
-
Ледяной керн и его структура
- Ледяной керн — это образец льда, извлеченный из ледника.
- Лед образуется из ежегодных слоев снега, нижние слои старше верхних.
- Керны могут достигать глубины более 3,2 км и содержать лед возрастом до 800 000 лет.
-
Методы бурения
- Керны бурятся ручными шнеками или механическими бурами.
- Глубина бурения может достигать 2164 м в Антарктиде и 3769 м в Гренландии.
- Используются буровые растворы для удаления шлама и поддержания стабильности скважины.
-
Физические свойства льда
- Пропорции изотопов кислорода и водорода дают информацию о температурах.
- Воздух в пузырьках фиксирует состав атмосферы на момент образования льда.
- Температура в скважине отражает температуру в прошлом.
-
Примеси и их значение
- Прибрежные районы содержат морские вещества.
- Гренландия содержит слои пыли, связанные с холодными периодами.
- Радиоактивные элементы используются для датировки слоев льда.
-
История и современные проекты
- Ледяные керны изучаются с начала 20 века.
- В Антарктике и Гренландии проводятся совместные проекты по бурению.
- В Гренландии проект по изучению ледяного керна Восточной Гренландии отложен.
-
Типы буров для бурения льда
- Буры с подвесом на тросе наиболее надежны для глубокого бурения.
- Термобуры режут лед за счет электрического нагрева, но имеют недостатки.
- Сверла с горячей водой используют струи горячей воды для плавления льда.
-
Проблемы и решения
- Термобуры громоздки и могут быть непрактичны в труднодоступных местах.
- Использование антифриза снижает энергопотребление.
- При бурении глубоких скважин требуется обсадка для предотвращения впитывания бурового раствора.
-
Логистика и проекты
- Логистика проектов по отбору керна сложна из-за труднодоступности мест.
- Крупные проекты требуют многолетнего планирования и реализуются международными консорциумами.
-
Обработка и хранение керна
- Керн извлекается из бурового ствола и очищается от бурового раствора.
- Керн хранится в помещении ниже уровня снега для поддержания температуры.
- Керны упаковываются и хранятся для отправки.
-
Хрупкий лед и его обработка
- В зоне хрупкого льда керны могут трескаться и отламываться.
- Используются вкладыши для защиты керна и поддержание низких температур.
- Керны могут быть разломаны на куски для сохранения целостности.
-
Анализ ледяного керна
- Проводится множество анализов, включая подсчет слоев и тесты на газы и радионуклиды.
- Датирование льда сложно из-за проникновения газов сквозь фирн.
- Радиоуглеродный анализ используется для определения содержания углерода в CO2.
-
Временные рамки ледяных кернов
- Временные рамки синхронизируются по слоям с вулканическим материалом.
- Событие Лэшампа идентифицируется по кернам.
- Газы, такие как CH4, используются для установления хронологии.
- Аргоновый анализ и распад урана также применяются для датировки.
- Байесовские методы используются для нахождения оптимальной комбинации записей.
-
Граница плейстоцена и голоцена
- Граница официально определена на основе данных о ледяных кернах Гренландии.
- Формальные определения стратиграфических границ позволяют сопоставлять находки.
-
Визуальный анализ кернов
- Слои соответствуют ежегодному выпадению снега.
- Столбы в снегу показывают количество накопленного снега.
- Слои льда содержат пузырьки, которые позволяют отсчитывать сердцевину.
- Пыль в кернах показывает изменения климата.
-
Изотопный анализ
- Изотопный состав кислорода используется для моделирования температурной истории.
- Соотношение 18O/16O указывает на температуру выпадения снега.
- Измерение δ18O и δD позволяет рассчитать предысторию температуры.
- Данные об изотопах воды важны для обнаружения явлений Дансгаарда—Эшгера.
-
Отбор проб из палеоатмосферы
- Анализ воздуха в кернах дает информацию о палеоатмосфере.
- Концентрация CO2 во время последнего ледникового максимума была ниже.
- CH4 коррелирует с силой муссонов и летней инсоляцией.
- N2O и N2 коррелируют с ледниковыми циклами.
- Соотношение O2 к N2 коррелирует с летней инсоляцией и орбитальными циклами.
-
Диффузия в твердом слое
- Гравитация обогащает более тяжелые молекулы на дне газового столба.
- Более низкие температуры приводят к большему обогащению тяжелых молекул.
-
Процессы фракционирования воздуха
- Измерение соотношения 15N/14N и содержания неона, криптона и ксенона
- Определение толщины фирнового слоя и палеоклиматической информации
-
Летучие газы и ХФУ
- Гелий быстро проникает сквозь лед, требуется проверка на летучие газы
- ХФУ могут быть обнаружены в ледяных кернах после 1950 года
-
Сезонные изменения в ледяных кернах
- Летний снег содержит морскую соль, зимой её меньше
- Перекись водорода появляется только летом, для её образования нужен солнечный свет
- Электропроводность льда меняется в зависимости от сезона
-
Вулканические события и датировка
- Извержение вулкана Лаки в 1783 году идентифицировано по ледяному керну
- Извержение вулкана Тамбора в 1815 году обнаружено в гренландских и антарктических кернах
- Датировка льда может дать дату извержения
-
Другие элементы и молекулы
- Содержание свинца в Гренландии увеличилось в 200 раз с доиндустриальных времен
- Присутствие азотной и серной кислот коррелирует с увеличением скорости сгорания топлива
- Метансульфонат (MSA) связан с историей океанической среды
-
Радионуклиды и другие включения
- 10Be в атмосфере связан с солнечной активностью
- Тритий и 36Cl обнаружены в кернах льда
- Метеориты и микрометеориты концентрируются в полярных льдах
-
Физические свойства льда
- Размер кристаллов и ориентация оси раскрывают историю формирования ледяных потоков
-
История исследований
- Ранние годы: Луи Агассис, Эрих фон Дригальски, Джеймс Э. Черч
- Первое систематическое исследование снежных слоев: Эрнст Зорге
- Экспедиции 1950-х годов: SIPRE, NBSAE, JIRP, Французская полярная экспедиция
- Международный геофизический год: активизация гляциологических исследований
- Проекты 1960-х и 1970-х годов: CNRS, ANARE, канадская команда
-
Советские проекты бурения во льдах
- Начались в 1950-х годах на Земле Франца-Иосифа, Урале, Новой Земле и в Антарктике
- Не все ранние скважины дали керны
-
Бурение в Антарктике
- Сосредоточено на Мирном и Восточном
- Первая глубокая скважина на Востоке достигла 506,9 м в 1970 году
- “Восток-3” достиг 2202 м в 1985 году
- Пятый керн на Востоке достиг 3661 м в 2007 году
-
Европейское сотрудничество EPICA
- Создано в 1990-х годах
- Пробурены две скважины в Восточной Антарктиде
- Возраст льда в кернах достигает 800 000 лет
-
Глубоководные керны в Антарктике
- Японский проект на куполе F достиг 2503 м в 1996 году
- Проект WAIS достиг 3405 м в 2011 году
- Керны на острове Беркнер и Талос Доум
-
Глубоководные жилы Гренландии
- Проект GISP начался в 1970 году
- В 1992 году GRIP достиг 3029 м, GISP-2 — 3053 м
- Проект NorthGRIP достиг 3085 м в 2003 году
-
Неполярные керны
- Пробурены в Гималаях, Андах, Килиманджаро, Альпах, Индонезии, Новой Зеландии, Исландии, Скандинавии, Канаде и США
-
Планы на будущее
- Извлечение кернов возрастом более 1,2 миллиона лет
- Улучшение хронологии ледяных кернов
- Разработка стандартизированного бура
- Сохранение ледяных кернов в Антарктиде
-
Исследования и публикации
- Jouzel 2013: 2535, 2530, 2533, 2532, 2534
- Alley 2010: 1098, 1097
- Blunier et al. 2007: 325, 325-327
- Landais et al. 2012: 191-192, 192
- Lowe & Walker 2014: 315, 165-170
- Alley 2000: 44-48, 49, 50-51, 56, 65-70
- Souney et al. 2014: 25
- Legrand & Mayewski 1997: 221, 222, 225, 227-228, 231-232
- Delmas et al. 2004: 494-496
- Talalay 2016: 9-11
- Langway 2008: 5-6, 7, 9-11, 14-15, 17-20, 23
- Ueda & Talalay 2007: 3-5, 50-58, 3-26, 11
- MacKinnon 1980: 41, 42, 36, 39, 26-29, 30
-
Дополнительные ресурсы
- US National Ice Core Laboratory: видео о хранении и обработке кернов
- Ice Core Gateway
- Byrd Polar Research Center: группа по изучению палеоклимата
- Миф о графике, циркулирующий в интернете с 2010 года
- Керн возрастом 2.7 миллиона лет
- Миссия Beyond EPICA-Oldest Ice
- Третий полюс льда