Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

полностью лишь осенью, причем иногда самые верхние слои почвы начинают снова замерзать от наступивших холодов сле­ дующей зимы. Случается, что промерзший слой почвы и подсти­ лающей ее породы за лето и осень оттаивает не полностью и на какой-то глубине от поверхности на зиму остается мерзлый слой, который может находиться в мерзлом состоянии 2—5 лет. Такие слои называют и е р е л е т к а м и мерзлых пород. Нижний пре­ дел продолжительности существования перелетка — год, верх­ ний — 2—5 лет и более.

Глубина промерзания литосферы. Кратковременное несисте­ матическое промерзание охватывает самые верхние слон почвы или горных пород, обнажающихся на поверхности на глубину, из­ меряемую сантиметрами.

Глубина сезонного промерзания измеряется в средних широ­ тах сантиметрами и метрами. Сезонное промерзание распростра­ няется в почву и подстилающие горные породы.

Глубина многолетнего промерзания литосферы — метры, де­ сятки метров, а на значительных территориях — сотни и даже ты­ сячи метров и более. Есть данные (см. гл. У и VI) о том, что мак­ симальная мощность мерзлых пород в северном полушарии в прош­ лом достигала 2 км. В Антарктиде в настоящее время она должна значительно превышать вышеприведенную цифру, если учесть многокилометровую мощность льдов.

Переходные формы промерзания занимают по своей мощности промежуточное положение. Так, перелетай мерзлых пород мо­ гут иметь мощность, выражающуюся в сантиметрах и децимет­ рах, лишь в крайних случаях — в метрах.

Промерзание кратковременное и сезонное распространяется в глубину непосредственно от дневной поверхности почвы, тогда как многолетнее охватывает литосферу с некоторой глубины от дневной поверхности. Но на ледниках Антарктики, Гренландии и других полярных островах, а также на горных ледниках много­ летнее промерзание начинается с дневной поверхности, ибо лед здесь, как это и должно быть, является горной породой.

Зональность промерзания. Трем типам мерзлого состояния пород соответствуют три зоны распространения мерзлых пород на суше и в пределах шельфа морей Ледовитого океана:

1)зона кратковременномерзлых почв и пород;

2)зона сезонномерзлых почв и пород;

3)зона многолетнемерзлых почв и пород, или, по Н. И. Толстихину, м е р з л а я з о н а, т. е. часть литосферы, характери­ зующаяся многолетнемерзлым состоянием слагающих ее горных пород.

Первая зона накладывается на вторую и третью, но часть ее развита и вне площади их распространения. Зона вторая на­ кладывается на третью, но часть находится вне третьей. Третья с наиболее суровыми климатическими условиями характеризуется наложением на нее части второй и первой зоны [4].

7

Поверхность, с которой начинается на той или иной глубине

а породы имеют положительные температуры или содержат крио-

зующиеся при пересечении верхней и нижней поверхностей мерз­ лой зоны вертикальной плоскостью (разрезом), называются в е р х - н е й и н и ж н е й г р а н и ц а м и мерзлой зоны.

В каждом данном пункте расстояние по вертикали между верхней и нижней границами или поверхностями мерзлой зоны называется м о щ н о с т ь ю мерзлой зоны. Мощность мерзлой зоны принято выражать в метрах.

Если мерзлые породы ограничены талыми не только сверху и снизу, но и со всех сторон по периферии, принято говорить о массиве мерзлых пород или массиве мерзлой зоны.

Обычно у поверхности земли находится слой, который ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Он называется д е я т е л ь ­

туру. Деятельный слой при промерзании не соединяется с мерзлой зоной. Между его нижней поверхностью и поверхностью мерз­ лой зоны сохраняются талые породы **. Тогда его называют

сл п в а ю щ е й с я . Далее в тексте использован преимущественно термин «деятельный слой», но, когда это необходимо, употребля­ ются понятия «слой сезонного промерзания» и «слой сезонного протаивания». Если деятельный слой не каждый год соединяется

смерзлой зоной, то мы имеем промежуточный случай между сли­ вающейся и несливающейся мерзлой зоной. Однако и при сли­ вающейся мерзлой зоне зимнее промерзание и летнее оттаивание пород в отдельные годы также бывают по мощности различными.

П о д м о щ н о с т ь ю д е я т е л ь н о г о с л о я ( слоя сезонного протаивания или промерзания) понимается наиболь­

* Существуют и другие определения деятельного слоя, однако в этой работе он рассматривается именно как слой сезонного промерзания и про­ таивания.

** Сезонномерзлый слой может образовываться и ‘ пределами терри­ тории распространения мерзлой зоны.

8

минимально, такой слой в летний сезон не достигает полной мощ­ ности деятельного слоя. Нижняя его часть остается в мерзлом со­ стоянии. Между тем поверхность мерзлой зоны залегает глубже, чем поверхность оттаивания пород за этот год. В этом случае образуется (по В. К. Яновскому) переходный слой, который от­ таивает не каждый год (рис. 1, а).

При несливающейся мерзлой зоне (см. рис. 1, б) слой зимнего промерзания в разные годы имеет различную мощность и ежегодно оттаивает. Правда, иногда возникают перелетай мерзлых пород. Под мощностью деятельного слоя в этом случае понимается мощ­ ность слоя наибольшего промерза­ ния за ряд лет при условии его от­ таивания в лето, следующее за сезоном промерзания.

Мерзлую зону следует отличать от пояса многолетних отрицатель­ ных температур земной коры. Пос­ ледний охватывает часть литосфе­ ры, характеризующуюся устойчи­ выми отрицательными температу­ рами горных пород, независимо

пояса отрицательных температур, если под мерзлой зоной рас­ полагаются криопэги. В последнем случае мощность пояса от­ рицательных температур нередко превышает мощность мерзлой зоны на десятки и сотни метров. Следовательно, к поясу отрица­ тельных температур относятся зоны мерзлых и «мокроморозных» пород. «Сухоморозные» породы входят в состав мерзлой зоны, обычно образуя верхнюю часть ее разреза.

Пояс отрицательных температур отвечает понятию « в е ч н а я

9

в своем распространении мерзлыми. Такие участки получили название т а л и к о в. Подробнее они рассматриваются в гл. V.

Предмет мерзлотоведения как науки и ее содержание. До пер­ вого десятилетия XX в. о вечной мерзлоте имелись только отдель­ ные разрозненные факты. Первые попытки обобщения накоплен­ ных материалов были предприняты накануне Великой Октябрь­ ской революции А. В. Львовым [5] и позднее — в 1927 г. — М. И. Сумгиным [6]. Можно считать поэтому, что учение о вечной мерзлоте зародилось в начале XX в. Однако названия этой науки тогда еще не существовало. Термин «мерзлотоведение» был пред­ ложен в 1936 г. С. Г. Пархоменко. В его понимании мерзлотове­ дение — это учение о криофильных горных породах, содержащих лед.

М. И. Сумгнн [1] определил мерзлотоведение как учение о «вечной мерзлоте и мерзлых грунтах». Более правильное опре­ деление мерзлотоведения (геокриологии) было дано П. Ф. Шве­ цовым [4, стр. 18]: «...многие, особенно в последние 15—18 лет, мерзлотоведением называют по существу учение о той части крпосферы, которая располагается в твердой оболочке планеты — земной коре». Однако это определение в мерзлотоведении не было принято. В 1955 г. П. А. Шуйский [9], а в 1967 г. В. А. Кудрявцев н Б. Н. Достовалов дали близкое определение мерзлотоведения как науки, имеющей «предметом своего изучения мерзлые горные породы», наметив и содержание «общего мерзлотоведения»— изу­ чение происхождения, состава, свойств, строения, сложения и распространения мерзлых пород «в связи с происходящими в них геологическими, геохимическими и биологическими процес­ сами» [7, стр. 5).

Учение о льдистых горных породах и мерзлотных явлениях как отрасли мерзлотоведения развивается А. И. Поповым [8] под названием к р п о л и т о л о г и я и Е. М. Катасоновым, как мерзлотно-фациальный анализ.

В 1966 г. Н. И. Толстихин предложил предметом мерзлото­ ведения — к р и о л о г и и — считать криосферу Земли и пла­ нет, иначе крносферу Вселенной. Это предложение пока не во­ шло в жизнь.

Из сказанного видно, что до сих пор нет единого и точного определения предмета мерзлотоведения и содержания этой науки. Этот вопрос остается дискуссионным. Чтобы подойти к его решению, следует рассмотреть вначале понятие о криосфере.

П о н я т и е о к р н о с ф е р е . Учитывая современное со­ стояние науки и техники в целом, проникновение человека в кос­ мос, выход его на Луну, необходимо поставить вопрос об объеди­ нении усилий многих ученых, изучающих оболочку мороза, хо­ лода и льда Земли, планет и космоса — криосферу. Идея о холод­ ной мерзлой оболочке Земли впервые была высказана М. В. Ло­ моносовым (см. далее). Термин «криосфера» и его определение были предложены А. Б. Добровольским в 1923 г. «Лед образует...

10