Mechanism of ion migration from the substrate material into snow cover at the end of the cold period

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Earlier, it was established that maximum mineralization of the contact layer of snow occurs in spring at the interface with substrates (soil or ice). This study analyzes the temperature and moisture conditions during this period at the interface of the contact layer of snow with substrates by examining frozen sand blocks saturated with a solution containing complex gold ions, or blocks filled with polystyrene containing ions of molybdenum, copper, etc. It is assumed that the migration of ions from the underlying substrate into the contact layer of snow cover in spring occurs along quasi-liquid films on the surface of snow crystals, the thickness of which exceeds the equilibrium one. Migration becomes noticeable when the temperature at the snow–substrate contact reaches −13 °С and above. The appearance of quasi-liquid films on the surface of snow particles under variable temperature and moisture conditions is possible due to the condensation of water vapor, which during the day, with general heating of the system, can enter the contact layer of snow both from above and below. With an increase in snow density in the spring, the mineralization of the near-contact layer of snow cover increases. At the same time, linear relationships were revealed between the content of substrate components migrating into the near-contact layer of snow and the gradient of water vapor density in it. The reliability of the approximation of these dependencies for the gold thiosulfate complex is 0.98; for copper ions – 0.52; for hydrogen ions – 0.88; for sodium ions – 0.69, for chloride anions – 0.89. The results of the study substantiate the increased efficiency of geochemical prospecting for mineral deposits using snow cover in the spring.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. I. Fedoseeva

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University; P.I. Melnikov Permafrost Institute of Siberian Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: vifgoreva@gmail.com
Russian Federation, Yakutsk; Yakutsk

References

  1. Battan L. J. Chelovek budet izmenjat’ prirodu. Man will change the weather. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1965: 112 p. [In Russian].
  2. Vasilenko V. M., Nazarov I. M., Fridman Sh. D. Monitoring zagrjazneniya snezhnogo pokrova. Snow cover pollution monitoring. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1985: 192 p. [In Russian].
  3. Golubev V. N., Frolov D. M. Water vapor flows across snow-air and snow-soil interfaces. Kriosfera Zemli. Cryosphere of the Earth. 2015, 19 (1): 20–25.
  4. Isakova O. P., Tarasevich Ju. Yu., Juzjuk Ju. I. Obrabotka I vizualizatsiya dannyh fizicheskih eksperimentov s pomoshch’u paketa Oridin. Processing and visualization of data from physical experiments using the Origin software package. Moscow: Book house “LIBROCOM”, 2009: 136 p. [In Russian].
  5. Lebedenko Ju. P. Cryogenic migration of ions and bound moisture in ice-saturated dispersed rocks. Inzhenernaja Geologija. Engineering geology. 1989, 4: 21–30. [In Russian].
  6. Lukashev V. K., Nikitina R. A., Vasilieva L. I., Leskovets G. V. Use of snow in geochemical prospecting. Doklady Belarusskoji Academii nauk. Reports of the Belarusian Academy of Science. 1987, 31 (4): 161–176. [In Russian].
  7. Makarov V. N. Geokhimicheskije polja v kriolitozone. Geochemical fields in permafrost. Yakutsk: IMZ SO RAN, 1998: 116 p. [In Russian].
  8. Makarov V. N., Fedoseeva V. I., Fedoseev N. F. Geokhimija snezhnogo pokrova Jakutii. Geochemistry of the snow cover of Yakutia. Yakutsk: IMZ SB USSR AN, 1990: 148 p. [In Russian].
  9. Meteorologicheskiji ezhemesjachnik. Chast’ 2. Meteorological monthly. Part 2. Issue 24. № 1–4. Yakutsk, 1987: 73 p. [In Russian].
  10. Pavlov A. V. Teplophizika landshaftov. Thermophysics of landscapes. Novosibirsk: Nauka, 1979: 285 p. [In Russian].
  11. Spravochniki ТehTab.ru Retrieved from: http://tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Humidity/SaturatedOverIce/ (Last access: 18 September 2023). [In Russian].
  12. Fedoseeva V. I. Phiziko-khimicheskije zakonomernosti migratsii khimicheskikh elementov v mjorzlykh gruntakh I snege. Physico-chemical regularities of chemical element migration in frozen soils and snow. Yakutsk: IMZ SB RAN, 2003: 138 p. [In Russian].
  13. Fedoseeva V. I. Cyclic migration of chemical elements at the soil-snow interface. Materialy Gljatsiologicheskikh Issledovaniji. Data of Glaciological Studies. 2002, 92: 192–194.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Changes in temperature in the contact layer of snow in the period from April 4 to April 25, 1987, associated with the active migration of Au(S2O3)23– ions from the substrate into the snow at the end of the cold period when the layer warms up in the “spring” time. Snow temperature: 1 – at the level of contact of snow with the substrate, 0 cm; 2 – at a height of 5 cm. The time countdown is shown from January 1, 1987

Download (3KB)
3. Fig. 2. Water vapor density gradient: 1 – in the near-contact layer of snow (0–5 cm); 2 – trend. Countdown from January 1, 1987

Download (3KB)
4. Fig. 3. Dependence of the concentration of gold thiosulfate ions Au(S2O3)23– on the water vapor density gradient in a 0–5 cm layer of snow on the ascending branch of the “spring” maximum mineralization

Download (2KB)
5. Fig. 4. Dependence of the concentration of copper ions Cu2+ (1) and hydrogen H+ (2) on the water vapor density gradient in a 0–5 cm layer of snow on the ascending branch of the “spring” maximum of mineralization

Download (2KB)
6. Fig. 5. Dependence of the concentration of sodium ions Na+ (1), chloride Cl– (2) on the density gradient of water vapor in a layer of snow 0–5 cm on the ascending branch of the “spring” maximum of mineralization

Download (2KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».