GEOELECTRIC STRUCTURE OF THE SUBAQUATIC CRYOLITHOZONE IN UOMULLAKH-KYUEL LAGOON (LAPTEV SEA)
Authors: ОЛЕНЧЕНКО В.В. , ФАГЕ А.Н. , ОВЕРДУИН П. , АНГЕЛОПУЛОС М. 
Published: September 2024

Геофизические исследования выполнены с целью определения строения мерзлой толщи в пределах лагуны Уомуллах-Кюэль как эталонного объекта, образовавшегося в результате термокарста и термоабразии. Основной задачей было определение мощности талика под лагуной или положения кровли субаквальной многолетнемерзлой толщи. Электромагнитные и электрические зондирования методами становления поля и электротомографии выполнены в зимний период со льда и в летний период с поверхности водоема. В результате сопоставления геоэлектрических разрезов по данным электромагнитных зондирований с криолитологическим разрезом по скважине и замерами температуры пород установлены геофизические признаки современного и реликтового таликов в виде слоев очень низкого удельного электрического сопротивления. Показано, что современный талик сформировался до глубины около 30 м, а реликтовый талик под палеоозером прослежен до глубины 80-100 м, что согласуется с расчетами других исследователей. Предполагается, что реликтовый талик имеет гидравлическую связь с породами под современным морем, поэтому он контрастно выделяется на геоэлектрических разрезах. Озеро, под которым формировался реликтовый талик, было размером не менее 1450 900 м. По данным метода электротомографии с поверхности воды установлены фрагменты границы между охлажденными и мерзлыми породами, но, как показало численное моделирование, электрическое сопротивление мерзлых пород занижено в 5-10 раз. В области перехода от субаэральной к субаквальной криолитозоне прослежено постепенное погружение кровли многолетнемерзлых пород, выделен мерзлотный козырек, который образуется на участках промерзания мелководных бассейнов. Предполагается, что постепенное понижение электросопротивления мерзлых пород в направлении от берега в акваторию лагуны отражает увеличение степени засоления пород и повышение их температуры.

We performed geophysical studies to determine the structure of the frozen layer around and below the Uomullyakh-Kyuel Lagoon, the lagoon itself being a reference landform sculpted by thermokarst and thermal abrasion of the sea shoreline. The main purpose of the study was to determine talik depth under lagoon or the position of the subaquatic permafrost boundary. We performed electromagnetic and electrical studies with transient electromagnetic sounding and electrical resistivity tomography from lagoon ice during winter period and from water surface in summer. We matched borehole section data with temperature data from this same borehole and also with surface geophysical data. This comparison showed patterns of modern and relict taliks in the form of low electrical resistivity layers. We demonstrate that modern talik has developed to the depth of 30 m. At the same time, the relict talik is located between depths of 80-100 m, which correlates with data acquired by other researchers. We suggest that relict talik has a hydrological connection to the strata located under the seafloor; therefore it is seen clearly on geoelectric cross section. The lake that formed the relict talik had a size of at least 1450 by 900 m. Electrical resistivity tomography data acquired from the lagoon surface shows fragments of boundaries between frozen and unfrozen permafrost. Numerical modeling shows that electrical resistivity tomography quantitatively underestimates resistivity of the frozen permafrost by 5 to 10 times. In the subaerial-subaquatic transition zone, we track a gradual descent of the permafrost upper boundary and map a permafrost overhang, which sometimes appears beneath shallow water bodies. We suggest that gradual decrease of electrical resistivity in the direction from the seashore to the sea basin corresponds to the amount of salt transported into sediments and increase in their temperature.