ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 рус.
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2011‑12‑16 16:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.08
7425 На соискание
степени
 кандидат геолого‑минералогических наук 
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Кузнецова Елена Павловна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Мотенко Р. Г

6165 Официальные оппоненты
Перльштейн Г. З
Рогов В. В

6255
кгмн

4662
дгмн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
191
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

198
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
16
87
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.30 
2151 Полное наименование организации
Д 501.001.30 
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Теплофизические свойства и фазовый состав влаги мерзлых вулканических шлаков и пеплов Камчатки
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
На территории России широкое распространение имеют многолетнемерзлые породы (ММП), образование и существование которых зависит от многих факторов, в том числе от широтного  
и высотного положение местности. На Камчатке большинство ММП развиты в горах, такую мерзлоту называют горной. Примером ММП, относящихся к этому типу, являются породы Ключевской  
группы вулканов.  
 
Вулканы при извержениях выбрасывают большое количество пирокластического материала, который перекрывает существующие снежники, захоранивая их, а также перекрывают уже существующие  
мерзлые и промерзающие горные породы. Для проведения геокриологического прогноза территории, изучения закономерностей формирования температурного режима пород, глубины промерзания  
и протаивания, пространственной изменчивости и прогноза этих характеристик  необходимы сведения о теплофизических свойствах горных пород при положительных и отрицательных  
температурах. Специфику основных физических и механических свойств мерзлых пород и протекание мерзлотно‑геологических процессов в криолитозоне предопределяет фазовый состав  
влаги. Кроме того, фазовый состав влаги оказывает влияние на свойства мерзлых пород, в том числе и на теплофизические.  
 
Теплофизические свойства дисперсных вулканических пород Камчатки изучены крайне слабо. Имеющиеся данные касаются в основном пород с жёсткими связями или находящихся в талом  
состоянии. Для мёрзлых пород информации практически нет. Анализировать немногие имеющиеся данные сложно изза отсутствия информации по влажности, плотности и возрасту отложений.  
Фазовый состав влаги практически не изучен.  
 
Целью работы было исследование теплофизических свойств и фазового состава влаги в мерзлых вулканических шлаках и пеплах Камчатки различного состава и возраста, и установление  
закономерностей их изменения от температуры, влажности, плотности.  
 
В задачи исследования входило:  
 
1. Ознакомиться с современными представлениями о составе и свойствах вулканических шлаков и пеплов.  
 
2. Составить и выполнить экспериментальную программу исследований, позволяющую не только получить новые данные по теплофизическим свойствам и фазовому составу влаги в мерзлых  
вулканических шлаках и пеплах, но и выявить и объяснить закономерности формирования этих свойств.  
 
3. Провести экспериментальные исследования теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости вулканических шлаков и пеплов и установить зависимости этих параметров от  
температуры, влажности, плотности, гранулометрического, химического и минерального состава.  
 
4. Провести экспериментальные исследования фазового состава влаги в диапазоне отрицательных температур, установить закономерности его изменения и выявить причины появления  
незамерзшей воды в мерзлых вулканических шлаках и пеплах разного возраста и химико‑минерального состава.  
 
Фактический материал, методы исследования. Автором проведено около 300 экспериментов по изучению теплофизических свойств и фазового состава влаги в вулканических шлаках и  
пеплах Камчатки. Отбор образцов для лабораторных исследований проводился автором в течение полевых работ на Камчатке в составе экспедиций Института физико‑химических и биологических  
проблем почвоведения РАН (ИФХиБПП РАН) в 2006 г. и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН в 20092011 гг. Образцы из Исландии для лабораторного изучения были предоставлены  
сотрудниками кафедры инженерной и экологической геологии Ладыгиным В.М. и Фроловой Ю.В. Изучение теплофизических свойств вулканогенных отложений проводились как в полевых  
условиях, так и на кафедре геокриологии МГУ под руководством к.г.‑м.н., доцента, с.н.с. Мотенко Р.Г. Гранулометрический состав определялся автором пипеточным методом на кафедре  
инженерной и экологической геологии. Исследование минерального состава и термические исследования пеплов проводились с помощью спектроскопии ИК‑поглощения на фурье‑спектрометре  
ФСМ1201 и на дериватографе Q1500D (Венгрия) сотрудниками кафедры минералогии Вигасиной М.Ф. и Мельчаковой Л.В. Рентгеноструктурный анализ вулканических пеплов проводился  
с.н.с. Крупской В.В. на кафедре инженерной и экологической геологии. Химический анализ вулканического стекла и внешние особенности частиц вулканического пепла были рассмотрены  
на растровом электронном микроскопе Jeol JSM‑6480LV с энергодисперсионным спектрометром "INCAEnergy 350" в лаборатории локальных методов исследования вещества МГУ (аналитики:  
Япаскурт В.О. и Гусева Е.В., кафедра петрологии МГУ имени М.В.Ломоносова) с участием автора. Силикатный анализ тефры выполнен в спектрально‑химической лаборатории геологического  
факультета МГУ (зав. лаб., в.н.с. Лапицкий С.А.).  
 
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:  
 
1. Реализована экспериментальная программа, включающая широкий спектр методов, позволившая не только получить новые данные, но и объяснить установленные закономерности по  
теплофизическим свойствам и фазовому составу влаги в исследуемых дисперсных вулканических породах разного возраста, свойств и химико‑минерального состава;  
 
2. Впервые получены новые фактические данные исследования фазового состава влаги в мерзлых вулканических шлаках и пеплах разного состава и свойств в диапазоне отрицательных  
температур; установлена связь между содержанием незамерзшей воды и возрастом пеплов, влияние которого проявляется через преобразование вулканического стекла во времени, приводящее  
к появлению аморфных глинистых минералов в его составе;  
 
3. Установлены закономерности изменения теплофизических характеристик от влажности, плотности и пористости для талых и мерзлых вулканических шлаков и пеплов разного возраста,  
состава и свойств:  
а) теплопроводность при фиксированных значениях степени влажности выше у пеплов, состав которых был определен как опал, чем у пеплов аллофанового состава; 
б) установлено, что отношения &#955;м/&#955;т и ат/ам больше у пеплов, содержащих опал, чем у пеплов, содержащих аллофан; 
в) выявлено, что теплопроводные характеристики для мерзлых вулканогенно‑обломочных пород (шлаков и пеплов) значительно ниже, чем для песков осадочного генезиса.  
 
Практическое значение. Полученные результаты исследований использовались при проведении геокриологического прогноза территории Камчатки и расчета глубин сезонного промерзания  
и протаивания. Также данные по теплофизическим свойства могут использоваться при инженерном применении вулканических шлаков и пеплов в качестве строительного материала. Часть  
экспериментальных результатов применяется в учебном процессе студентов при прохождении практического курса "Общая геокриология".  
 
Положения, выносимые на защиту  
 
1. Модифицированная методика изучения теплофизических свойств и фазового состава влаги вулканических шлаков и пеплов разного возраста позволяет не только получить новые данные,  
но и объяснить установленные закономерности с учетом химико‑минерального и гранулометрического состава, водно‑физических свойств и морфологических особенностей пород.  
 
2. Фазовый состав влаги в мерзлых вулканических шлаках и пеплах разного возраста изменяется в зависимости от температуры, состава и свойств пород, и количество незамерзшей  
воды вне области интенсивных фазовых переходов может составлять 030%.  
 
3. Величины коэффициентов тепло‑ и температуропроводности и теплоемкость мерзлых вулканических шлаков и пеплов разного возраста изменяются в зависимости от влажности, плотности,  
пористости и состава пород: а) коэффициент теплопроводности  от 0,14 до 1,3 Вт/(м.К), б) коэффициент температуропроводности  от 0,13 до 0,7.10‑6 м2/с, в) теплоемкость   
от 900 до 1500 Дж/(кг.К).  
 
4. Появление аморфных глинистых минералов (аллофана, палагонита) в результате преобразования вулканического стекла во времени приводит к увеличению количества незамерзшей  
воды в мерзлых вулканических шлаках и пеплах и к уменьшению их теплопроводных характеристик.  
 
Апробация работы и публикации  
 
Всего по теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 2 статьи из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов ВАК. Основные результаты работы докладывались на международных  
конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, 2006; 2008), региональной конференции молодых ученых и специалистов "Вопросы региональной геокриологии  
и географии" (Якутск, 2006), 10‑ой научно‑технической конференции ТМЗГ‑2006 (Санкт‑Петербург, 2006), 7‑ом и 8‑ом Международных симпозиумах по проблемам инженерного мерзлотоведения  
(Чита, 2007; Сиань, Китай, 2009), съездах Европейского Геофизического Союза (Вена, 2007; 2011), 9‑ой международной конференции по мерзлотоведению (Фейрбенкс, 2008), ежегодном  
семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва, 2009), международных конференциях "Глины, глинистые минералы и слоистые материалы" (Звенигород, 2009)  
и "Будущее глин" (Ньюкасл, 2009), гляциологическом симпозиуме "Лед и снег в климатической системе" (Казань, 2010), ежегодном совещании по глинам (Севилья, 2010), межъевропейской  
конференции по глинам (Будапешт, 2010), первом Российском совещании "Глины 2011" (Москва, 2011), 4‑ой конференции геокриологов России (Москва, 2011), Европейской конференции  
по глинам (Анталия, 2011), на 7‑ом международном совещании по процессам в зонах субдукции Японской, Курило‑Камчатской и Алеутской островных дуг "JKASP‑2011" (Петропавловск‑Камчатский,  
2011), ежегодной научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, 2011).  
 
Структура и объем  
 
Работа состоит из введения, шести глав и выводов. Содержание работы изложено на 191 странице печатного текста, включая 16 таблиц, 87 рисунков. Библиографический список включает  
198 источников отечественных и зарубежных авторов.  
 
Благодарности. Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своему научному руководителю кандидату геолого‑минералогических наук, доценту Мотенко Р.Г. за всестороннюю  
помощь в процессе подготовки диссертации. Также выражает благодарность всему коллективу кафедры геокриология за внимание, рекомендации и советы при подготовке работы, в частности  
зав. кафедрой д.г.‑м.н. Брушкову А.В., профессорам Гарагуле Л.С., Романовскому Н.Н., зав. лабораториями Зыкову Ю.Д. и Комарову И.А.  
 
Автор благодарит Институт физико‑химических и биологических проблем почвоведения (ИФХиБПП РАН) в лице зав. лаборатории криологии почв д.г.‑м.н. Гиличинского Д.А. и сотрудника  
к.г.‑м.н. Абрамова А.А. за предоставленную возможность участия в международной экспедиции "Берингия" летом 2006 года, а также за совместные публикации.  
 
Автор благодарит за помощь в выполнении экспериментальной программы и оказанные консультации сотрудников кафедры инженерной и экологической геологии: с.н.с. Ладыгина В.М.,  
доцента Фролову Ю.В., с.н.с. Крупскую В.В., доцента Николаеву С.К., ведущего инженера Фламину М.В. и инженера Коптеву‑Дворникову М.А.; сотрудников кафедры минералогии: с.н.с.  
Вигасину М.Ф. и Мельчакову Л.В.; сотрудников кафедры петрологии: в.н.с. Япаскурта В.О. и ведущего инженера Гусеву Е.В.; студентов кафедры геокриологии Гречищеву Э.С. и Алексютину  
Д.М.  
 
Автор выражает благодарность Институту вулканологии и сейсмологии ДВО РАН в лице зам. директора к.г.н. Муравьева Я.Д. и сотрудницы д.г.н. Пономаревой В.В. за предоставленную  
возможность участия в полевых работах на Камчатке в 2009‑2011 гг. и ценные консультации. 
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   {p~tytp pyu{~ ~p{

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово