Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

Хемогенные талики возникают также в результате растворения или концентрирования солей — образования криопэгов (например,

воздействием тепловых аномалий, обусловленных высокими зна­ чениями потока тепла из недр земли на участках современной

тате деятельности человека. К ним относятся чаши протаивавия под отапливаемыми зданиями, талики под водохранилищами и

многие другие.

Мощность и глубина залегания мерзлой зоны. Мощность мерз­ лой зоны во внутренних районах своего распространения изме­ няется сотнями метров. В периферических частях она составляет десятки метров, а у южной границы измеряется метрами.

Первые расчетьтощности мерзлой зоны были сделаны А. Ф. Миддендорфом по данным температурных замеров в Шергинской шахте в г. Якутске (см. гл. II). В дальнейшем получены замеры мощ­ ности мерзлой зоны во многих точках северного полушария. Не­ которые данные по этим замерам приводятся в табл. 12.

В общем случае, двигаясь вдоль какого-либо меридиана с се­ вера на юг, следует ожидать убывания мощности мерзлой зоны в этом направлении. Так, на крайнем северо-востоке Европы,

92

Рис. 22. Схема залегания мерзлых горных

пород северной части Печорского угольного

тур мерзлых пород.

на границе ее с Азией, разрез мерзлой зоны примерно по 65-му меридиану от Гринвича изменяется на протяжении 300—350 км следующим образом. В Амдерме, на северной оконечности Пайхоя, мерзлая зона достигает мощпости не менее чем 400 м; в районе пос. Воркута по измерениям в многочисленных скважинах и шахтах [7] она составляет 80—130 м. Несколько южнее, вблизи р. Усы, зона мерзлых пород выклинивается, а еще южнее, на том же меридиане, появляется уже только на значительных абсолют­ ных высотах в пределах Уральских гор [8]. Л. А. Братцев изобра­ зил все эти изменения на рис. 22.

В связи с рассмотренным примером следует отметить два об­ стоятельства. Первое—по мере уменьшения мощности мерзлой зоны все чаще наблюдается ее отступание от деятельного слоя (см. рис.22) и расчленение единого мерзлого массива таликами.

Второе обстоятельство, па которое обратил внимание еще М. В. Ломоносов,— приуроченность мерзлой зоны ко все более вы­ соким абсолютным отметкам при продвижении с севера на юг. Схематично можно представить (см. рис. 2), что мерзлая зона опоясывает весь земной шар. У полюсов нижняя ее поверхность располагается на значительной глубине в пределах твердой обо­ лочки земного шара, а по мере приближения к экватору переме­ щается на все более и более значительные отметки, постепенно

93

Рис. 23. Схемы изменения мощности мерзлой зоны.

а — северо-восток Сибири; 6 — меридиан г. Иркутска; 1 — мерзлые породы; 2 — талые породы; 3 — сквозные талики. Вверху — профиль рельефа.

охватывая лишь вершины высоких гор, например Килиманд­ жаро в Экваториальной Африке.

Другой схематический разрез приводится по А. И.Калабину [9] с некоторыми уточнениями по северо-востоку Сибири. Мощность мерзлой зоны здесь увеличивается в направлении с севера на юг в горных районах. Еще южнее к побережью Охотского моря мощность зоны мерзлых пород вновь понижается, мерзлая зона приобретает прерывистый характер (рис. 23, а).

Третий схематический разрез приведен по меридиану г. Ир­ кутска. Из этого разреза видно, что с севера на юг к подошве Саянских гор мощность мерзлой зоны уменьшается и сменяется перелетками мерзлой зоны, а на Саянских горах появляется

94

Эти примеры показывают, что вопрос о географическом распро­ странении, равно как и о глубине залегания мерзлой зоны, сле­ дует рассматривать совместно с вопросом о мощности последней.

К настоящему времени появились новые данные о распрост­ ранении и мощности мерзлых горных пород в отдельных районах мерзлой зоны [10—17]. Но все же их еще далеко недостаточно для характеристики всей территории мерзлой зоны в СССР.

Кроме того, в тех случаях, когда в основании зоны мерзлых пород залегают криопэги, геотермические замеры и экстраполя­ ция по ним может дать только мощность криолитозоны, которая иногда значительно больше мощности зоны мерзлых пород и охватывает еще подмерзлотную зону криопэгов. Так, на западе Якутии мощность мерзлой зоны составляет 100—500 м, тогда как мощность криолитозоны — 500—1500 м. Я. В. Неизвестнов по­ казал, что и для прибрежных участков некоторых островов Ле­ довитого океана, относительно недавно поднявшихся над уров­ нем моря, мощпость мерзлой зоны составляет 5-—170 м при мощ­ ности криолитозоны 100—400 м и более.

В условиях мерзлой зоны температура верхней части геомет­ рического разреза часто отражает нестационарное состояние тем­ пературного поля, следствием чего является разрез с сильно рас­ тянутой геометрической ступенью (пли так называемой безградиентной толщей мерзлых пород), не позволяющий рассчитать мощность мерзлой зоны. В качестве примера можно привести разрез скважины 59 в районе г. Салехарда, по данным Гидронрсекта [17], где в интервале от 20 до 240 м температура мерзлой зоны понижается всего от —0,2 до —0,5 ° С.

Из сказанного следует, что экстраполяция температурных наблюдений на больших глубинах отнюдь не всегда позволяет выявить фактическую мощность мерзлой зоны. В табл. 12 приве­

ном у южной ее окраины, в наиболее освоенных районах. На Се­ вере н Северо-Востоке СССР данных мало, преимущественно они относятся к тем точкам, где мощность мерзлой зоны в силу мест­ ных особенностей относительно невелика. Однако и имеющиеся сведения показывают, что в ряде мест на Севере мощность мерзлой зоны может достигать 500—650 м, а в горных районах и того болыпе.Первые данные о значительной мощности пояса отрицатель­ ных температур и о глубине распространения нулевой темпера­ туры до 600 м были получены В. М. Пономаревым в 1939—1940 гг. для района Нордвик — бухта Кожевникова. Величина мощности мерзлой зоны в 650 м установлена бурением в низовье р. Вилюй. В последние годы были получены еще более значительные вели­ чины. Так, по И. А. Некрасову [14], мощность зоны мерзлых пород

95

до 1300 м црн температуре до —7,5 ° С выявлена в центральной части хребта Удокан (в Прибайкалье). Для суждения же о соот­ ношении мощности мерзлых пород и криолитозоны данных зна­ чительно меньше. Наибольшая мощность пояса отрицательных температур установлена при бурении глубокой скважины в вер­ ховье р. Мархи (приток Вилюя) на южном крыле Анабарской антеклизы. Там, по П. И. Мельникову [18], мощность пояса от­ рицательных температур уникальная для всей Сибири — почти 1500 м. Но мощность мерзлой зоны, по данным колонкового бу­ рения, не превышает 200—250 м. Следовательно, мощность подмерзлотной зоны криопэгов более 1000 м.

На большей части территории распространения мерзлой зоны ее поверхность залегает непосредственно под деятельным слоем, т. е. на глубине от нескольких десятков сантиметров до несколь­ ких метров.

Наибольшие глубины залегания поверхности так называемых реликтовых мерзлых пород отмечаются в Западной Сибири к югу от 66—67 ° с. ш. и, по данным В. В. Баулина [17], колеблются в разных пунктах наблюдений от 70 до 230 м. При этом конфигу­ рация кровли мерзлой зоны определяется условиями теплообмена на поверхности земли.

Кровля мерзлой зоны залегает глубоко обычно в южных рай­ онах области распространения, например в бассейнах Амура, Ангары, Оби и их притоков. Подобное же залегание наблюдается иногда и в заполярных районах области.

До сих нор речь шла о тех случаях, когда кровля мерзлой зо­ ны залегала на различной глубине в естественных условиях. Вме­ шательство человека может сильно и быстро изменить эти условия, и через определенный промежуток времени кровля мерзлой зоны может расположиться на другом уровне. Так, в Центральной Якутии вырубка леса и распашка почвы сопровождается некоторым понижением кровли мерзлой зоны. Наоборот, даже в более юж­ ных районах отмечается промерзание высоких насыпей и образо­ вание в них устойчивой мерзлой зоны. В подобных случаях из­ меняется глубина сезонного промерзания и оттаивания пород.

Под неотапливаемьши сооружениями кровля мерзлой зоны под­ нимается.

Распространение мерзлых горных пород по глубине может быть монолитным или слоистым. В первом случае мы имеем дело с монолитной мерзлой зоной, а во втором — со слоистой. Наиболее распространена монолитная мерзлая зона. В ее разрезе талики

зоны можно привести два разреза скважин — в котловине од­ ного из озер в Центральной Якутии и вблизи форта Черчил на берегу Гудзонова залива.

96