изотопный состав льда

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ЛЬДА

Содержание стабильных и радиоактивных изотопов в толще льда, обусловленное естественными и антропогенными процессами. В состав молекул воды, а следовательно, и льда, входят стабильные изотопы ²H, ¹⁷O и ¹⁸O, содержание которых по отношению к наиболее распространенным изотопам H и ¹⁶O составляет: ²H — 1,38· 10^-4, ¹⁷O-4,2-10^-4 и ¹⁸O- 19,8-10^-4. При исследованиях льда принимают во внимание отношения ?Н/Н и ¹⁸0/¹⁶0, выражая их величиной Ô в промилле (%о) в сравнении со "стандартом средней океанической воды" (SMOW).

Содержанию стабильных изотопов водорода и кислорода во льду присущи временные и пространственные вариации, обусловленные изменчивыми условиями окружающей среды. Главные среди них — сезонные и долгопериодические колебания, связанные с изменением климата. Основным фактором, вызывающим эти изменения, служит температура конденсации осадков. Географическим выражением температурной зависимости вариаций δ¹⁸0 и S²H являются широтный, высотный и континентальный эффекты. Низкие температуры образования осадков приводят к низким значениям δ и наоборот, а увеличение широты, высоты выпадения осадков и расстояния от источника влаги вызывает уменьшение значений δ.

В процессе метаморфизма снега и льда первоначальный И. с. л. претерпевает сильные изменения; происходит изотопная гомогенизация, по-; степенно стирающая сезонные различия изотопного состав слоев. В отсутствии таяния быстрота этого процесса обратно пропорциональна скорости питания ледника. Внутрисезонные колебания δ¹⁸0 и δ²Η обычно быстро исчезают, а сезонные вариации в благоприятных условиях на полярных ледниках могут быть обнаружены на протяжении последних нескольких тысяч лет. Долгопериодические изменения содержания стабильных изотопов в ледниках могут служить инструментом при изучении прошлого природной среды.

В ледниковом льду всегда присутствуют естественные радиоактивные изотопы: тритий ³H входит в состав молекул воды, ¹⁴C₁ ³⁹Ar, ⁸¹Kr, ⁸⁵Kr входят в состав газов, другие элементы содержатся в частицах и растворимых примесях. Периоды полураспада основных радиоактивных изотопов во льду таковы (в годах): ⁸⁵Kr-10,4; ³H-12,3; ²¹⁰Pb-21,4; ³⁹Ar — 270; ³²Si — около 330; ¹⁴C — 5730; ⁵⁹Ni-8· 10⁴; ⁸¹Kr — 2,1 ■ 10⁵;

²⁶Al — 7,4 · 10⁵; ⁵³Mn — 3,7■ 10⁶. Многие из этих изотопов перспективны для определения абс. возраста льда. C этой целью уже успешно применяются изотопы ²¹⁰Pb, ³²Si и ¹⁴C.

В верхней части фирново-ледяной толщи распространены искусственные радиоактивные изотопы, образованные термоядерными взрывами. Главными среди них являются изотопы ³H₁ ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, используемые для нахождения в ледниковой толще реперных горизонтов повышенной радиоактивности, связанных с термоядерными испытаниями в атмосфере: 1953—1954 и 1961—1963 гг. для сев. полушария, 1955 и 1965 гг. для южного. Физико-химические процессы, протекающие в теплых ледниках, непрерывно изменяют концентрацию радиоактивных изотопов, тогда как в полярных ледниковых покровах их концентрация более устойчива и мо-. жет быть использована при детальных анализах ледяного керна.

^{Лит.: [108]}

_{В. М. Котляков}