Սառցային կեռն

Սառցային կեռն, գլանաձև սառցասյուն-նմուշ, ինչը  հիմնականում վերցնում են բևեռային սառցադաշտային վահաններից՝ Գրենլանդիայի, Անտարկտիդայի, կամ էլ բարձր լեռնահովտային սառցադաշտերից։ Քանի որ սառույցը ձևավորվում է ձյան անընդհատ ավելացող շերտերից՝ բարձր սեխմման ու ճնշման պրոցեսում, ապա ստացվում է, որ հիմքում ընկած շերտերն ավելի հին են, քան վերին շերտերը, արդյունքում սառցային կեռնը պարունակում է սառույց, որը ձևավորվել է երկար տարիների ընթացքում։ Սառույցի հատկություններն ,  բյուրեղային կառուցվածքը և նրա իզոտոպային անալիզները թույլ են տալիս տեղեկություններ ստանալ կլիմայի փոփոխությունների մասին՝ կեռնի ձևավորման  ողջ ժամանակահատվածում։ Դրանք թույլ են տալիս վերստեղծել ջերմաստիճանի փոփոխությունները և մթնոլորտային պայմանների փոփոխությունների պատմությունը։

Սառցային կեռնի նշանակությունը 

Սառցային կեռնը պարունակում է մեծ ինֆորմացիա կլիմայի մասին, անցյալում։ Ձյան մեջ հայտնված ներառումները մնում են սառույցի մեջ, դրանց մեջ կարող են լինել քամուց բերված փոշի, մոխիր, օդի  պղպջակներ և ռադիոակտիվ նյութեր։ Կլիմայի չափումների բազմազանություն ավելի լայն է, քան բոլոր մյուս բնական  բնական գործիքներինը, ինչպիսին կոճղի օղկաներն են կամ հատակային նստվածքները։ Ներառումները թույլ են տալիս  տեղեկություն ստանալ ջերմաստիճանի մասին, օվկիանոսի ծավալի, տեղումների, մթնոլորտի ստորին շերտի ֆիզիկական ու քիմիական պայմանների մասին, արեգակնային ակտիվության, անապատացման ու անտառայի հրդեհների մասին։

Անցյալի կլիմայի մասին պատմության երկարությունը կախված է սառցային կեռնի երկարությունից, որը կարող է  ինֆորմացիա պարունակել մի քանի տարուց մինչև 800 տարի :en:EPICA:

Կեռնի ժամանակային յուրաքանչյուր բաժնեմասը կախված է ձյան տարեկան տեղումների քանակից, որը ըստ խորության նեղանում է, քանի որ սառույցը խտանում է իր սեփական զանգվածի ճնշման տակ։ Սառույցի վերին ընդգծված յուրաքանչյուր շերտ համապատասխանում է մեկ տարուն, բայց ինչքան խորանում է, այնքան շերտերը բարակում են և տարեկան շերտագծեր արդեն չեն առանձնանում։ 

Տարբեր տեղերից վերցրած սառցային կեռնը կարող է օգտագործվել հարյուրավոր տարիների կլիմայի փոփոխության ինֆորմացիայի վերարտադրման համար՝ տալով մանրակրկիտ ու ընդլայնված տվյալներ յուրաքանչյուր ժամանակահատվածի մասին։ Սառցային կեռներից ստացվող տվյալների համադրումը, դառնում է հիանալի գործիք հնեակլիմայագիտական ուսումնասիրությունների  համար։

Սառցածածկույթի ու կեռնի կառուցվածքը

Սառցածածկույթը կազմավորվում է ձյունից։ Այն, որ սառույցը չի հալչում ամռանը, պայմանավորված է տվյալ վայրում գերիշխող ջերմաստիճանով, որը չի գերազանցում հալման ջերմաստիճանին։ Անտարկտիկայի ու Արկտիկայի շատ վայրերում, օդի ջերմաստիճանը միշտ զգալիորեն ցածր է ջրի սառեցման աստիճանից։ Երբ ամառային ջերմաստիճանը սկսում է գարազանցել հալման ջերմաստիճանին, ապա սառցային կեռնի գրառումների մեջ լուրջ քայքայում է դիտվում ու դառնում, գրեթե անպիտան։

Մակերևույթային սառցածածկույթը կազմված է օդային ծակոտիներով մի քանի տեսակի ձյունից ։ Անընդհատ կուտակվելով ձյունը սեղմվում է՝ վերածվելով ֆիռնի (խոշորահատիկ ձյուն), կառուցվածքով հիշեցնող խոշորահատիկ շաքարավազի։ Օդային ծակոտիները շարունակում են պահպանվել, թույլ տալով, որ շրջակա միջավայրից օդը շրջանառվի ներսում։ Ձյան աստիճանաբար կուտակումով հատիկավոր սառույցը խտանում է և օդային ծակոտիները փակվում են՝ թողնելով օդի մի մասը ներսում։ Քանի որ օդը որոշ ժամանակ կարող է մնալ ձյան ծակոտիների մեջ, ապա սառույցի ու գազի տարիքը կարող է տարբեր լինել, ընդհուպ մինչև հարյուր տարի՝ կախված պայմաններից։ Վոստոկ գիտահետազոտական կայանում գրանցվել է 7 հազար տարվա տարիքային տարբերություն՝ սառույցի ու նրա մեջ պարունակվող գազի միջև:

Որոշ խորություններում ճնշման մեծացման հետևանքով ֆիռնային հատիկավոր ձյունը վերածվում է Գլետչերային սառույցի։ Այդ խորությունը կարող է մի քանի մետրից հասնել մինչև 100 մետրի (Անտարկտիկական կեռների համար)։ Այդ մակարդակից ներքև արդեն ամեն ինչ սառած է և իրենից ներկայացնում է բյուրեղային թափանցիկ, երկնագույն սառույց։

Հատիկավոր ու խորքային սովորական սառույցն արտաքնապես տարբերվում են։ Սառցադաշտի վերին մասում, սառույցը սահելու մի փոքր հակում ունի ու շերտերը ստեղծվում են կոկիկ ու նվազագույն վնասով։ Այն վայրերում, որտեղ սառույցի ստորին շերտերը շարժական են, խորքային շերտերը կարող են զգալիորեն տարբեր հատկություններ և աղավաղումներ ունենալ։ Սառցադաշտի հիմքի մոտ ընկած կեռները հաճախ դժվար է վերլուծել կառուցվածքային փոփոխությունների պատճառով և սովորաբար ներառում են հիմքում ընկած մակերեսից բաղադրամասեր։

Ֆիռնի բնութագիրը

Անտարկտիկական սառցածածկույթում ֆիռնային փուխր շերտը գտնվում է 50-ից 150 մ խորություններում, ինչն այնքան էլ խորը չէ սառցադաշտի ընդհանուր խորության համեմատ:

Մթնոլորտային օդն ու ֆիռնային գազը դանդաղորեն խառնվում են մոլեկուլային դիֆուզիայի պատճառով՝ անցնելով ծակոտիներով, տեղի է ունենում գազային կոնցենտրացիաների աստիճանաբար հավասարեցում։ Ջերմային դիֆուզիան իզոտոպային տարանջատման պատճառ է դառնում ֆիռնում, որը տեղի է ունենում ջերմաստիճանի արագ փոփոխության պատճառով, երբ սառույցի ներսում պղպջակներով թակարդված օդի իզոտոպային կազմը տարբերվում է ֆիռնի հիմքում ընկած օդի բաղադրությունից։ Այս գազը կարող է ցրվել ֆիռնի միջով, բայց, որպես կանոն, դուրս չի կարողանում գալ, բացառությամբ մակերեսին շատ մոտ  գտնվող շերտերից։

Ֆիռնի տակ կա մի գոտի, որում տեղակայված են սեզոնային շերտեր՝ բաց և փակ ծակոտիների հերթափոխով։ Այդ շերտերը գնալով խտանում են վերին շերտերի ճնշման պատճառով։ Գազերի տարիքը արագորեն աճում է շերտերի խորությանը զուգընթաց։ Ֆիռների (հատիկավոր սառույցը) սովորական սառույցի անցնելու ժամանակ տարբեր գազեր են անջատվում պղպջակների տեսքով:

Կեռնի արդյունահանումը

Կեռն արդյունահանում են առանձնացնելով այն շրապատող զանգվածից։ Հորատվող նյութի փափկության դեպքում միայն խողովակը կարող է բավարար լինել, իսկ  պինդ սառույցի, իսկ երբեմն էլ նրա տակ գտնվող ապարների խորքային հորատման ժամանակ անհրաժեշտ է գլանաձև հորատիչ։ Կտրող մեխանիզմը գտնվում է հորատիչի ներքևի մասում։ Նմուշի առավելագույն երկարությունը հավասար է հորատող սարքի երկարությանը (Վոստակ կայանում օգտագործվող GISP2-ի դեպքում այն 6 մ է)։ Նման երկար կեռնի արդյունահանումը կատարում են մի քանի փուլերով՝ մի քանի անգամ հորատիչը մաքրելու համար մակերևույթ դուրս հանելով։ 

Քանի որ խորքային սառույցը գտնվում է մեծ ճնշման տակ և ունի դեֆորմացվելու հատկություն, ապա 300 մետրից սկսած կեռնից մնացած խոռոչը ժամանակի ընթացքում փակվում է։ Այս պրոցեսը կանխելու համար այն լցնում են հեղուկով, որը միաժամանակ բավարարում է մի քանի չափանիշներ, ինչպիսիք են պահանջվող խտությունը, ցածր մածուցիկությունը, ցրտադիմացկունությունը, աշխատանքի տեսանկյունից անվտանգությունը և շրջակա միջավայրի պաշտպանությունը։ Պետք է հաշվի առնել նաև հանքարդյունաբերության միջոցների որոշակի պահանջները։

Անցյալում փորձարկվել են մի շարք հեղուկներ ու խառնուրդներ, բայց ժամանակի ընթացքում ԱՄՆ Անտարկտիկական GISP2 (1990—1993) ծրագիրը օգտագործել է բութիլ ացետատ, սակայն դրա թունավորությունը, դյուրավառությունը, որպես ագրեսիվ լուծիչ հանդիսանալը, կասկածի տակ դրեցին հետագա օգտագործման նպատակահարմարությունը։ Եվրոպական հանրությունը, ներառյալ Ռուսաստանը կենտրոնացած էին այն բանի վրա, որ ստեղծեն երկբաղադրիչ հեղուկ, որը բաղկացած էր թեթև ածխաջրածիններից (Վոստոկ կայանում օգտագործվում էր կերոսին) և «խտացնող» (ֆրեոն), որի շնորհիվ ստացվում է խառնուրդի պահանջվող խտությունը։ Այնուամենայնիվ, շատ խտացնող նյութեր նույնպես համարվում են չափազանց թունավոր, և դրանց օգտագործումը այլևս թույլատրված չէ Մոնրեալի արձանագրությամբ՝, որպես օզոնային շերտը քայքայող նյութեր: 1998 թվականի ապրիլին : en: Devon Ice Cap սառցե գլխարկի վրա օգտագործել են  զտված լամպի յուղ։ Հետագայում նշվեց, որ 150 մ-ից ավելի խորքում գտնվող Դևոնի ժամանակաշրջանի սառցային կեռնի նմուշների շերտագրությունը ծածկված էր խոշոր ճեղքերի կողմից:

Ծանոթագրություններ

Նշումներ

  
Սառույց
Երկրաբանություն
Սառցադաշտեր
Սառցաբանություն