Возможность распознавания плоскобугристых и выпуклобугристых торфяников по соотношению углерода к азоту

Васильчук Алла Константиновна ORCID: 0000-0003-1921-030X доктор географических наук ведущий научный сотрудник; лаборатория геоэкологии Севера; МГУ им.М.В.Ломоносова 119991, Россия, г. Москва, Ленинские Горы, 1,, оф. географический факультет, НИЛ геоэкологии Севера Vasil'chuk Alla Constantinovna Doctor of Geography Leading Researcher; Laboratory of Geoecology of the Northern Territories; Lomonosov Moscow State University 119991, Russia, Moscow, Leninskie Gory, 1,, of. geographical Faculty, NIL Geoecology of the North alla-vasilch@yandex.ru Другие публикации этого автора

Васильчук Юрий Кириллович ORCID: 0000-0001-5847-5568 доктор геолого-минералогических наук профессор; кафедра геохимии ландшафтов и географии почв; Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова 119991, Россия, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1, оф. 2009 Vasil'chuk Yurij Kirillovich Doctor of Geology and Mineralogy Professor; Department of Landscape Geochemistry and Soil Geography; Lomonosov Moscow State University 119991, Russia, Moscow, Leninskie Gory str., 1, office 2009 vasilch_geo@mail.ru Другие публикации этого автора

Исследования выполнены в рамках госбюджетной темы "Эволюция, современное состояние и прогноз развития береговой зоны Российской Арктики (ГЗ)” (№ ЦИТИС 121051100167-1), при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект №23-17-00082: "Палеоциклы углерода-азота в экосистемах бугристых и полигональных торфяников, едомы и в пластовых льдах на севере России)".

Введение

В СП 502.1325800.2021^[1] и СП 493.1325800.2020^[2] указано, что инженерные изыскания для строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов, в первую очередь учитывают инженерно-геокриологические условия, т.е. совокупность характеристик геокриологических компонентов геологической среды в районах распространения многолетнемерзлых грунтов, оказывающих влияние на принятие проектных решений, строительство и эксплуатацию сооружений и т.д. Однако в районах распространения бугристых торфяников эта задача существенно осложняется сложностью распознавания их разных типов. Согласно пункту 6.2.4.2. СП 493.1325800.2020^[2] инженерно-экологические изыскания для подготовки проектной документации объектов капитального строительства в районах распространения многолетнемерзлых бугров на втором этапе выполняют, при необходимости, для выявления участков повышенной экологической опасности и зон экологических ограничений природопользования из-за неблагоприятных условий. Ранее при характеристике сложностей инженерных изысканий для строительства трубопроводов в пределах бугристых ландшафтов зоны спорадического распространения многолетнемерзлых пород авторами было показано,^[3] что выпуклобугристые ландшафты изменяются с высокой скоростью как под воздействием природных изменений, глобальных и локальных, так и под воздействием самих линейных объектов, а также в результате последствий строительства и других техногенных воздействий. При этом опасность эксплуатации трубопроводов даже в пределах точечно встречающихся многолетнемерзлых бугристых ландшафтов связана с большим диапазоном вертикальных смещений при сезонном промерзании и протаивании в зоне контакта бугра и окружающего талого пространства, достигающего 1-2 м. Заметная, резкая и внезапная потеря несущей способности мерзлых грунтов в пределах ограниченных участков бугристых ландшафтов ведут к возникновению неравномерных просадок и пучин и к серьезному локальному изменению кривизны радиуса трубопровода.^[3]. Бугристые торфяники являются одной из распространенных форм мерзлотного рельефа и представляют собой комплексное торфяно-болотное образование, основными компонентами которого являются мерзлые торфяные бугры и разделяющие их мочажины ^[4-11]. Выделяют несколько типов бугристых торфяников, наиболее характерными из которых являются плоскобугристые и выпуклобугристые (крупнобугристые), различающиеся по высоте и форме, а главное по распределению их основных инженерно-геологических свойств, в частности - льдистости. Высота плоских бугров составляет 1–1,5 м, выпуклые бугры достигают высоты 3–5 м и более (до 10 м), конфигурация бугров разнообразная: округлая, грядообразная, лопастная и может занимать площадь от единиц и нескольких десятков до сотен квадратных метров. В среде геокриологов сложились представления, согласно которым плоскобугристые торфяники образовались в результате термоэрозии по повторно-жильным льдам (рис. 1), а выпуклобугристые (рис 2) – в результате процессов пучения.

Рис. 1. Торфяные полигональные плоскобугристые массивы с развитием бугров в результате термоэрозии по повторно-жильным льдам: а – обнажение первой террасы на р. Щучья, юго-западный Ямал; б – обнажение первой террасы близ пос. Новый Порта р. Щучья, юго-восточный Ямал; в – озерно-болотная вкладка на третьей террасе близ пос. Сеяха, восточное побережье Ямала, в – озерно-болотная вкладка на третьей террасе, Васькины Дачи, центральный Ямал. Фото авторов (а, в), Л.П. Кузякина (б) и А.П. Гинзбурга (г)

Плоскобугристые и выпуклобугристые торфяные массивы

Плоскобугристые торфяные массивы в основном приурочены к зоне сплошного развития многолетнемерзлых пород и встречаются в зоне их прерывистого распространения и часто приурочены к участкам развития голоценовых повторно-жильных льдов в торфяниках.

Полигональные плоскобугристые торфяные массивы встречаются главным образом в крупных низинах и водораздельных котловинах. Мощность торфяников различна; чаще всего она равна 0,5-1,5 м, но иногда достигает 3-4 м. Наблюдается постепенность перехода торфа в подстилающие озерные суглинки, на которых они залегают. Такая постепенность перехода свидетельствует о генетической взаимосвязи озерных отложений и торфа: выполнение озер осадками завершалось образованием болот с последующим торфонакоплением и ростом повторно-жильных льдов.

Плоскобугристые торфяные блоки представляют собой, останцовые формы рельефа, которые образовались “пассивно”, за счет термокарстовых процессов по разделяющим их морозобойным трещинам с жильным льдом. В одном и том же торфяном массиве можно наблюдать плоскобугристые формы рельефа, ограниченные крутосклонными канавообразными углублениями и на продолжении последних на плоской поверхности полигонального торфяника сеть морозобойных трещин с еще не протаявшими жилами льда.^[12]

Выпуклобугристые торфяные массивы распространены преимущественно в зоне островной мерзлоты, хотя нередко отмечаются и в зоне прерывистого и, даже в зоне сплошного развития многолетнемерзлых пород – например в районе г.Норильска, на плато Путорана, в районе г. Мирного в Якутии, на Чукотке и Камчатке и т.д. ^[4]. Мощность торфа, как на плоских, так и выпуклых торфяных буграх, обычно высока и составляет 1–3 м, достигая в отдельных случаях 5 м, а иногда на выпуклых буграх и 8-9 м.^[4]

Рис. 2. Торфяные выпуклобугристые массивы: а – Приполярный Урал, долина реки Лёкъелец, фото А.Титова; б – у пос. Елецкий, фото Н.Буданцевой

В условиях безнапорных криогенных систем промерзание идет по миграционно-сегрегационному типу, и пучение определялось условиями накопления текстурообразующего льда. С таким механизмом площадного и локального пучения, вероятно, связано образование крупнобугристого рельефа торфяных массивов на начальном этапе их формирования.

Миграционные бугры пучения на выпуклобугристых многолетнемерзлых торфяных массивах (пальза) – выпуклая мезоформа рельефа, возникающая при восходящем развитии многолетнемёрзлых пород в результате совместного протекания инъекционного, миграционного и сегрегационного процессов. Такие бугры даже логичнее было бы назвать инъекционно-сегрегационно-миграционными, так как все три процесса – сегрегация влаги (выделение из водонасыщенного грунта чистого льда при промерзании), ее миграция из окружающих и подстилающих водонасыщенных грунтов, и инъекция из замкнутых объемов при расширении в результате промерзания, – несомненно, присутствуют почти в каждом случае образования бугров пучения этого типа.^[4] А.И.Попов ^[6] для характеристики выпуклобугристых многолетнемерзлых торфяных массивах использовал термин миграционные бугры пучения. И.Д. Данилов ^[12] считал, что существует генетическая взаимосвязь плоскобугристых и выпуклобугристых торфяников. Н.И. Пьявченко ^[13] полагал, что все бугристые торфяники - результат термоэрозии.

Методология исследования

В 2023 г. выполнены полевые исследования новых разрезов полигональных плоскобугристых торфяников: 1) на первой и второй лагунно-морских террасах на юго-востоке полуострова Ямал в районе п. Новый Порт Ямальского района Ямало-Ненецкого автономного округа; 2) близ села Лорино, расположенного на востоке Чукотки, на берегу Мечигменской губы Берингова моря; 3) на р.Чара в Забайкалье; 4) у мыса Флокса, на берегу Байдарацкой губы. Отбор образцов производился из зачищенной стенки, в случае отбора ниже слоя сезонного таяния (СТС) торф зачищался до мерзлой поверхности. Особое внимание уделялось точности отбора, инструмент отбора тщательно очищался перед отбором следующего образца.

Для определения содержания органического углерода (C) и азота (N) из разрезов отбирались образцы торфа и почвенных горизонтов объемом около 1-0,5 см³. Пробы подвергались сублимационной сушке в течение двух дней, затем измельчались в агатовой ступке и вновь высушивались при 60°C в течение 2 часов. Образцы помещались в капсулы из оловянной фольги, взвешивались с точностью до 5 знака. Измерения величин содержания органического углерода (C) и азота (N) выполнены в Кабинете приборной аналитики Палеонтологического института им. А.А. Борисяка Российской академии наук (ПИН РАН). Измерения проводились с использованием аналитического комплекса, состоящего из изотопного масс-спектрометра Delta V Plus, элементного анализатора EA Flash 2000 и интерфейса ConFlo IV (пр-во Thermo, США, работает с 2010 г.). Степень разложения торфа - содержание в торфе бесструктурной части, включающей гуминовые вещества и мелкие частицы негумифицированных остатков растений - определялась с использованием микроскопа в соответствии с ГОСТ 10650-2013.

Результаты и обсуждение

Скорость образования бугров в пределах полигональных торфяников. В пределах полигональных торфяников в результате активизации термоэрозии бугры могут образоваться за несколько десятилетий. Показательны в этом отношении полигональные бугристые массивы образовавшиеся в XX-м веке вблизи пос. Чурапча (рис. 3). Еще во второй половине века в поселке был аэропорт принимавший небольшие самолеты. 18 июня 1976 года якутские авиаторы впервые выполнили рейсы на новом чехословацком самолете Л-410 в Чурапчу. Однако в последующие годы взлетная полоса была практически уничтожена, в результате интенсивной термоэрозии и образования многочисленных пласкобугристых форм (рис. 4).

Рис. 3. Бугры, образовавшиеся в результате термоэрозии, вблизи пос. Чурапча (177 км восточнее г. Якутск), Центральная Якутия. Фото Б. Исаева

Рис. 4. Бугры, образовавшиеся в пределах пос. Чурапча. Фото с сайта^[14]

Рис. 5. Активная термоэрозия на окраине пос. Чурапча

Скорость протаивания и проседания бугров в пределах выпуклобугристых торфяников. Одной из важнейших характеристик, которую следует учитывать при проектировании сооружений, а, следовательно, прогнозировать при проведении изысканий, является скорость протаивания и проседания бугров. Если плоскобугристые массивы под воздействием термоэрозии расчленяются на отдельные бугры в течение сотен, а иногда и тысяч лет, то выпуклобугристые торфяники в зоне редко островного и спорадического распространения ММП, могут полностью протаивать в течение десятилетий, что было подтверждено прямыми наблюдениями в Швеции.^[10,15] Установлено также, что отдельные массивы выпуклобугристых торфяников могут исчезнуть в течение всего нескольких лет.^[4,8,9,16] Эти различия в скорости деградации двух названных типов торфяников обусловлены двумя факторами. Во-первых, это температура ММП: в плоскобугристых торфяниках она как правило ниже −3⁰С, а в выпуклобугристых она нередко выше −1⁰С. Во-вторых, это распределение льдистости: в плоскобугристых торфяниках основная масса льда сосредоточена под межполигональными канавками между буграми, а в выпуклобугристых лед сосредоточен в ядрах бугров. В процессе эксплуатации сооружений эти два вида бугристых многолетнемерзлых торфяников существенно по разному реагируют на антропогенное воздействие и требуют принятия разных защитных действий. В связи с этим необходима разработка способов более точной идентификации бугров уже на первых стадиях инженерно-экологических изысканий.

Динамика выпуклых бугров пучения типа пальза была исследована^[16] в районе пос. Абезь (66°31′ с.ш., 61°46′ в.д., 2098 км ж/д Москва-Воркута), расположенном в центральной части области распространения бугров пучения, в Большеземельской тундре. Мёрзлые породы здесь имеют островное распространение. В пределах высоких водоразделов мёрзлые породы до глубины 10-12 м отсутствуют. В пределах второй надпойменной террасы р.Усы, многолетнемёрзлые породы встречаются островами и приурочены в основном к торфяникам.

В пределах обширной озерной котловины в 2001 г. встречались как молодые бугры, растущие в центре осушающегося водоема, так и древние, признаками разрушения которых было сползание блоков торфа в межбугровое понижение, серпоообразная форма в плане. Были детально исследованы несколько бугров пучения, разных размеров и высоты. Встречались крупные бугры высотой до 3-4 м с сильнольдистым ядром, перекрытые с поверхности торфом, мощностью до 1 м.^[16]

Рис. 6. Крупный выпуклый бугор пучения высотой до 3 м с сильнольдистым ядром, перекрытый с поверхности торфом у пос. Абезь, Большеземельская тундра в 2001 г. Фото авторов

В сентябре 2001 г. выпуклобугристый массив с буграми пучения в районе пос. Абезь находился в относительно стабильном состоянии, высота бугров варьировала от 3 до 1,5-1 м (рис. 7, а). В сентябре 2016 г. повторные исследования массива с буграми пучения в районе пос. Абезь показали, что высота бугров заметно снизилась (рис. 7, б) по сравнению с 2001 г и или они совсем исчезли.^[16]

Согласно расчетам среднего значения C/N для торфяников, расположенных севернее 45 градуса северной широты составило 45-49.^[17-19] Этот параметр в пределах зоны развития многолетнемерзых пород существенно отличается.

Одним из возможных путей оценки экологических особенностей выпуклых бугров является оценка содержания углерода (С) и азота (N), а также отношения этих элементов (C/N). Ранее мы обосновали различия пальза и литальза изучив распределение этих элементов в торфе.^[20] В частности, установлено, что в отличие от литальза содержание углерода в поверхностных горизонтах выпукло- и плоскобугристых торфяников многократно превышает полученные значения как для поверхностных, так и для погребенных органических горизонтов почвенного покрова литальза. Для торфяного покрова пальза не зафиксировано значение С/N меньше 13, этот показатель для литальза никогда не превышает 10-12.^[20] Детальное изучение содержания азота и углерода в торфе позволяет использовать этот показатель для идентификации торфяников обоих типов. Поскольку плоскобугристые торфяники накапливаются и переходят в многолетнемерзлое состояние последовательно, содержание азота зависит не только от состава фитоценоза и активности микроорганизмов, но также и от скорости промерзания. В то время как в формировании бугристых торфяников выделяется несколько фаз, при этом достаточно мощный слой торфа со сфагновым мхом, который провоцирует пучение накапливается в условиях повышенного обводнения и находится в талом состоянии гораздо дольше, чем торф плоскобугристых торфяников.^[4,21]. Формирование бугров не обязательно однонаправленный процесс. Часто они протаивают, а потом, когда возникают благоприятные условия для формирования ледяного ядра, снова выпучиваются.^[4]

Отношение содержания углерода и азота в пределах полигональных плоскобугристых торфяников

Плоскобугристые полигональные торфяные массивы отмечены, как в зоне сплошного развития многолетнемерзлых пород так и в зоне прерывистого распространения ММП.^[21] Мощность торфяников варьирует от 0,5-1,5 м, до 3-4 м. Согласно новым данным авторов в одном из полигональных торфяников у пос. Новый Порт на Ямале среднее содержание С_орг составляет 47,18% и находится в диапазоне от 49,73% до 39,27%.^[22] Среднее содержание N составляет 2,64% и находится в диапазоне 1,51- 3,15%. Значения C/N находятся в интервале 17,6-30,3, в среднем составляя 24,5. В другом торфянике, расположенном там же, но на побережье Обской губы эти показатели иные. Среднее содержание С_орг составляет 44,14% (от 53,37% до 15,72% в верхнем слое торфа); среднее содержание N составляет 1,51% (2,50% - 0.44%). Существенные вариации содержания азота повлияли на величину показателя C/N, которая изменяется в пределах 24,1-65,8, среднее значение 36,4.^[22] Полигональный торфяник в районе Бованенковского ГКМ на Ямале характеризуется довольно высоким содержанием С_орг = 45,4-28,1%, среднее значение 38,1%, и более низким содержанием N. Среднее содержание N составляет 1,77% и находится в диапазоне 1,12-2,96%. Среднее значение отношения C/N = 26,4, в пределах торфяной толщи эта величина изменяется от 13,7 до 44,7.^[23] Исследования содержания углерода и азота на Тазовском полуострове показали, что в деятельном слое содержится 42–48% углерода, в верхнем мерзлом слое – 44–49%. Минимальное содержание азота наблюдается в очёсе травяно-сфагновых мочажин (0,9 %) наибольшее – в верхнем мерзлом слое полигональных торфяников и ив осоковых топях (2,2 %).^[24,25]

Рис. 7. Протаявший и просевший крупный выпуклый бугор пучения высотой до 2 м с сильнольдистым ядром у пос. Абезь. Прямое сопоставление морфологии одного и того же пальза, в 2001 (а) и 2016 (б) годах. Из^[16] Фото авторов

Торфяник на первой морской террасе на побережье Байдарацкой губы у мыса Флокса, согласно новым данным авторов, характеризуется высоким содержанием С_орг (24,49-51,82%, среднее значение 40,33%), и чуть более низким содержанием азота по сравнению с торфяниками Нового Порта (0.99-1.66%, среднее значение 1,3%).^[22] Величина C/N находится в пределах 28,36-36,42, среднее значение 35,8. В торфянике, расположенном на побережье Мечигменской губы на Чукотке, согласно новым данным авторов, среднее содержание С_орг составляет 19,8% (варьируя от 8,16 до 30,99%), содержание азота тоже низкое, среднее содержание N = 0.9% (изменяясь от 0,48 до 1,51%), среднее значение соотношения С /N = 24,8 (варьируя от 19,2 до 31,1).

В торфянике на побережье залива Онемен там же на Чукотке среднее содержание С_орг = 31,53% (варьируя от 1,19 до 59.09), среднее содержание N = 1,33 (изменяясь от 0,13 до 2,18%).^[26]

Очень контрастным распределением характеризуется торф полигонального торфяника, накопившегося в весьма континентальных условиях на р.Чара в Забайкалье. Содержание углерода, согласно новым данным авторов, колеблется в широких пределах (2,11-41,32%, среднее значение 28,23%), содержание азота ниже чем даже у полигонального торфяника у мыса Флокса (0,11-1,88%, среднее значение 0,98%). Отношение C/N варьирует в широких пределах (от 13,68 до 73,75, среднее значение 35,82). Отметим, что самые высокие значения соотношения С/N фиксируются в деятельном слое во всех описанных торфяниках.

Полигональные плоскобугристые торфяники в пределах Индигирской и Колымской низменностей продемонстрировали близкие значения содержания углерода и азота. Так в торфе полигона в дельте р. Колыма эти показатели изменяются в следующих пределах: С = 10-30%, N = 0,5-2,3%, величина соотношения C/N = 10-33. Полигональный торфяник в окрестностях исследовательской станции WWF Киталык характеризуется следующими показателями: С = 10-40%, N = 0,5-2%, величина C/N = 15-20.^[27]

Исследования, включающие анализ содержания углерода и азота, проводились на полигональных торфяниках на прибрежной равнине Юкон. Было изучено содержание азота и углерода в торфе центральных частей полигонов и в межполигональных канавках. В полигональном торфянике, расположенном в 1,5 км от побережья моря Бофорта содержание С в среднем составляет 40%, среднее содержание N = 2,5%, величина отношения C/N в среднем составляет 5.5. Полигональный торфяник вблизи побережья залива Птамиган хараетеризуется близкими значениями: среднее содержание С около 36%, N - около 2%, средняя величина соотношения C/N не превышает 5.^[28]

На восточном побережье о. Хершелл изучены голоценовые торфяники с повторно-жильными льдами. Значения содержания С_орг находятся в интервале от 17,8 до 39,0% (среднее значение: 30,2%), средняя величина соотношения C/N равна 22, она колеблется в пределах 8-31. Минимальные значения C/N отмечаются в нижних 2,0 м 8-14, а в активном слое (0-0,32 м) это значение колеблется от 19 до 31.^[29]

На северо-западе Канады проводились^[30] исследования на полигональных плоскобугристых торфяниках в 400, 200 и 75 км от границы леса, а также на одном торфянике в лесотундре. Содержание С в них колеблется от 15 до 50%, среднее значение 24-39%, самые высокие значения содержания С отмечаются в деятельном слое. Содержание N находится в пределах 0,6 -3,1%, средние значения от 1,3% до 2,5%. Самые высокие значения C/N наблюдаются в растительности и деятельном слое независимо от состава торфа. Средние значения составили 17,5–37,9 в деятельном слое, и 13,7–21,1 в многолетнемерзлом торфе во всех четырёх торфяниках слоях. Самые высокие соотношения C/N наблюдаются в растительности и новообразованном торфе в поверхностном аэробном слое независимо от состава торфа. Отмечается, что различий между торфом с высокими и низкими значениями C/N нет, кроме многолетнемерзлого состояния торфа с низким показателем.^[30] Отличия в составе углерода и азота у торфяников, расположенных на разном расстоянии от северной границы леса не столь велики и обусловлены, по мнению авторов, разным возрастом торфяников.

Соотношение содержания углерода и азота в пределах выпуклобугристых торфяников. Выпуклобугристые торфяныемассивы (пальза-массивы) распространены в зонах прерывистого и островного распространения ММП, иногда встречаются и в зоне сплошного развития ММП.^[21] Мощность выпуклобугристых торфяников торфяников варьирует от 0,5-1,5 м, до 5-6 м. В поверхностном слое пальза у пос. Елецкий на периферии осушенной озерной котловины максимальное значение C/N, составило 31,12 в слое, относящемуся к мезотельму (граничному слою между акротельмом и катотельмом), ниже этого слоя корни современной растительности отсутствовали. Минимальное содержание углерода и значения C/N (13-14) наблюдается на вершине пальза и ниже в деятельном слое, где торф со стоит преимущественно из остатков сфагновых мхов, а также Ledum decumbens, Vaccinium vitis-idaeaб Rubus chamaemorus, которые содержат минимальное количество углерода (23-38%). Колебания значений соотношения C/N связаны в основном с изменением содержания углерода, которое варьирует в диапазоне 29,48-55,36%. Вариации содержания азота менее заметны: отмечается минимальное значение в основании торфяника 1,78%, максимальное в средней части 4,48%, среднее значение 3,3%. По данным Е.М.Лаптевой с соавторами^[31] вариации содержания С составляют в бугристом торфянике на северо-западе Большеземельской тундры 28,8-48,3%, вариации содержания N = 0,88-1,90%, минимальное содержание обоих элементов наблюдается в верхних верхнем 4 см торфа. Значение отношения C/N изменяется от 25 до 40, минимальные значения относятся к деятельному слою. Бугристые торфяники на юго-востоке большеземельской тундры в долине р.Сейда характеризуются стабильным содержанием углерода 40-50%,^[32] содержание N низкое. В деятельном слое величина отношения C/N находится в пределах 5–25, что свидетельствует об относительно более высокой степени разложения торфа и обогащенности азотистыми веществами поверхностных слоев торфа максимальное значение соотношения C/N = 38 отмечено на границе талого и мерзлого торфа, в мерзлом торфе это значение изменяется от 21 до 25. В окрестностях г Надым в торфе пальза-массива содержание С от 58,01 до 59,86%, а содержание N от 0,13 до 0,21%, значения C/N в верхней части профиля 41,75-59,41, а в нижней 41,75-21,67.^[33] В районе Игарки^[34,35] в изученном пальза содержание C варьирует от 17,3 до 54,7%, а N - от 0,37 до 3,26% значение отношения C/N 14-134. Наиболее низкие значения C/N в торфе пальза отмечены в верхних 100 см, поскольку здесь отмечается необычно высокое содержание азота (2,5-3,2%). Обогащение азотом в верхних части пальза связано с участием остатков корней Ledum palustre и доминированием лишайников, которые характеризуются повышенным содержанием азота. На глубине 300-450 см - снижение содержания азота до 0,4-0,5% и соответствующее увеличение отношения C/N, соответствует начальной стадии формирования бугра представленной сфагновым торфом.

На севере Швеции и Норвегии пальза массивы также характеризуются довольно низким содержанием азота (0,7-3,7%),^[36] при этом максимально содержание углерода 53-56%, отмечается в верхней части разрезов пальза, сложенных в основном гипновыми мхами, поэтому в разрезах пальза этих регионов отмечается максимум значений C/N в верхней части 40-56%. В остальной части разреза, также, как и в разрезах пальза у пос. Елецкий^[37] значения C/N колеблются около величины 25.^[36] Низкое содержание азота определило высокие значения отношения C/N в бугристых торфяниках на побережье залива Хадсон на западе Канады. Содержание углерода в торфянике у оз. Сельвин практически постоянно (42,2%-44,9%), среднее содержание С_орг составляет 43,5%. Среднее содержания N в этом торфянике равно 0,4%, оно варьирует в пределах 0,2–0,5%. величина C/N изменяется от 82 до 240, в среднем составляя 131. Колебания значений C/N связаны в основном с изменением содержания углерода, которое варьирует в диапазоне 29,48-55,36%. Вариации содержания азота менее заметны: отмечается минимальное значение в основании торфяника 1,78%, максимальное в средней части 4,48%, в среднем составляя 3,3%.^[38] В торфянике у оз.Эннандай содержание углерода колеблется от 40,7% до 47,7%, в среднем составляя 44,1%. Содержание азота варьирует от 0,3% до 0,8%, а среднее значение составляет 0,5%, за исключением самого нижнего образца, который имеет значение 1,8%. Соотношение C/N варьирует от 26 до 144, в среднем равно 96. Для торфяника Сельвин соотношение C/N относительно постоянно по всему профилю, за тремя исключениями: один пик с повышенным соотношением C/N приходится на глубину 25-30 см; еще более выраженный пик приходится на интервал 55-60 см. Для торфяника Энандай значение отношения C/N растет от поверхности до глубины примерно 30-50 см, ниже которого это отношение остается относительно стабильным и составляет около 135.^[38]

Опыт изучения авторами плоскобугристых торфяных массивов в Большеземельской тундре, на Ямале и Чукотке показал, что различия в механизме формирования бугров отражаются на величине C/N, несмотря на то, что торфообразователями для тех и других торфяников являются одни и те же виды растений в разнообразных сочетаниях. Плоскобугристые торфяники характеризуются средней величиной содержания углерода 35-40%, а выпуклобугристые 50-55,5%, среднее содержание азота в плоскобугристых торфяных массивах 1,8-2,2%, а в выпуклобугристых торфяниках 0,5-2,0%. То есть в среднем в выпуклобугристых торфяниках^{[11,16,20,37]} содержание углерода выше, а азота чуть ниже по сравнению с плоскобугристыми торфяниками ^[22,23,26]. Величина соотношения C/N в этих торфяниках очевидно тоже различается: для выпуклобугристых торфяниках это значение находится в пределах 30-36, а в плоскобугристых, если исключить показатели сезонно-талого слоя, редко превышает 25-27.

Заключение

1. В районах распространения бугристых многолетнемерзлых торфяников инженерно-геологические и инженерно-экологические изыскания для строительства существенно осложняются отсутствием четких критериев разделения бугров разных типов, и в первую очередь плоскобугристых и выпуклобугристых торфяников.

2. Плоскобугристые и выпуклобугристые торфяники, различаются по генезису, высоте и форме, а главное по распределению их основных инженерно-геологических свойств, в первую очередь - льдистости.

3. В процессе эксплуатации сооружений эти два вида бугристых многолетнемерзлых торфяников существенно по-разному реагируют на антропогенное воздействие и требуют принятия разных защитных мер.

4. Необходима разработка способов более точной идентификации бугров уже на первых стадиях изысканий. Одним из методов может стать изучение распределения соотношения углерода и азота в торфе, перекрывающем бугры.

5. В выпуклобугристых торфяниках содержание углерода в среднем выше 50-55%, а азота несколько ниже ниже 0,5-2,0% по сравнению с плоскобугристыми торфяниками в которых содержание углерода в среднем составляет 35-40%, а азота 1,5-2,5%.

6. Величина соотношения C/N в этих торфяниках тоже различается: для выпуклобугристых торфяников это значение находится в пределах 30-36 (достигая — 240), а в плоскобугристых, если исключить показатели C/N для сезонно-талого слоя, редко превышает 25-27 (а часто составляет 10-20 ).

Благодарности

Авторы благодарят ст.н.с. Н.А. Буданцеву, ст.н.с. В.А. Литвинского, ст.н.с. А.А.Маслакова и м.н.с. А.П. Гинзбурга за помощь в полевых и лабораторных исследованиях.