Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

зательно связаны с изменениями мощности и переходом пород из мерзлого состояния в талое. Мы уже говорили, что периодиче­ ские температуры поверхности могут распространяться только до определенной глубины. Если она меньше мощности мерзлых пород, а колебания не выходят из области отрицательных темпе­ ратур, то никаких процессов оттаивания или промерзания наб­ людаться не будет.

Под деградацией мерзлых пород следует понимать такое изме­ нение теплового состояния мерзлых пород, которое сопровож­ дается уменьшением их мощности, площади, изменением физико­ механических свойств и конфигурации мерзлой зоны.

Температура мерзлых пород может меняться вне зависимости от остальных параметров, но изменение их мощности всегда со­ провождается температурными изменениями. Уменьшение мощ­ ности мерзлых пород происходит с поглощением тепла на границе раздела с талыми породами. Значит, главным условием и призна­ ком деградации мерзлых пород является скачкообразное умень­ шение теплового потока при его переходе из талых пород в мерз­ лые (<7т ]> <7м). Скорость деградации — это скорость оттаивания мерзлых пород, при которой

Таким образом, деградация мерзлых пород характеризуется комп­ лексом физических величин, которые можно измерить в любом месте п в любое время. Методы их измерения разработаны.

По результатам измерении в Сковородные нельзя вынести никакого кон­ кретного заключения об изменении мощности мерзлых пород. Данные позд­ нейших наблюдений подтверждают потепление мерзлых пород и распростра­ нение его в глубину. Но, не зная действительной мощности мерзлых пород, трудно судить о реакции нижней грани цл на это потепление. Это может быть волна потепления колебательного характера с малым периодом в 35—40 лет, как предположил Н. П. Капторев. Тогда глубипа ее проникновения будет равна 60—70 м. А так как, судя по температурам, мощность мерзлых пород в Сковородине должна быть не менее 100 м, то нижняя граница на такие ко­ лебания не будет реагировать. Приведенная М. И. Сумгиным ориентировоч­ ная граница мерзлых пород на глубине 50 м малореальна. Действительно, ниже 30 м средний градиент температуры оказывается равным 5,3° С на 100 м. Это его значение больше, чем ожидаемая величина градиента в талых поро­ дах. Но тогда мощность мерзлых пород, несмотря на потепление, должна увеличиваться, что маловероятно.

Современная деградация нестационарных толщ мерзлых пород

вотмеченных районах вызвана очень медленным потеплением климата за последние 15—20 тыс. лет. И хотя ее скорость значи­ тельна (1—2 см/год), она никак не проявляется в температурном режиме мерзлых пород. Последний полностью соответствует стационарному режиму, что хорошо видно на рис. 35, где пред­ ставлена кривая температур в Намской скважине, расположенной

взоне развития нестационарных мерзлых пород. Там же хорошо

128

видна разница в градиентах температуры в талой и мерзлой зонах, которые пропор­ циональны соответствующим тепловым потокам.

Сравнение градиентов температуры в мерзлой и талой зонах во многих слу­ чаях дает возможность судить об их ди­ намике.

процессы новообразования и роста мощности мерзлых пород. По имеющимся сведениям, мощные толщи мерзлых пород, сформирован­ ные несколько десятков тысяч лет назад, в настоящее время дегра­ дируют на Северо-Востоке СССР и в Восточной Сибири. На юге области развития мерзлых пород, где они имеют малую мощность и подвержены влиянию современных колебаний климата, могут идти как процессы деградации, так п процессы аградации (ново­ образование и рост мощности мерзлых пород). Наиболее сложная картина наблюдается в Западной Сибири, где древние мощные толщи мерзлых пород глубоко протаяли сверху и находятся в деградационном состоянии, а с поверхности образовалась новая зона мерзлых пород, которая, несомненно, растет и будет расти, пока полностью не оттают древние мерзлые породы или пока эти толщи не соединятся.

Это наиболее крупномасштабные процессы преобразования мерзлых пород, захватывающие большие территории и имеющие значительную продолжительность. Мелкомасштабные процессы деградации мерзлых пород под меняющимися руслами рек, но­ выми озерами, водохранилищами, на шельфе северных морей и т. д., а также их аградация под высыхающими озерами и ре­ ками, на новых островах рек и морей и т. д — явления, широко распространенные и присущие локальным участкам всей тер­ ритории развития мерзлой зоны, хотя их длительность ограни­ чена относительно небольшими промежутками времени. Причиной развития большинства из этих процессов является изменение условий на поверхности, а не изменение климата.

Вместе с тем не нужно забывать о широком распространении стационарных мерзлых пород, параметры которых полностью соответствуют современному климату, а региональные законо­ мерности развития не менее сложны.

Рассмотренные случаи изменения мощности и теплового режи­ ма мерзлых горных пород обусловлены естественной динамикой природных условий. Одновременно можно видеть, что анализа температурного разреза в какой-то отдельно взятой точке еще недостаточно, чтобы сделать заключение об общем ходе развития теплового режима мерзлой зоны того или иного региона.

Выше говорилось, что характер температурного поля во мно­ гом определяется геологическими условиями, поэтому необхо­

и для расшифровки характера температурного поля, и для обна­ ружения прямых признаков деградации мерзлых пород, таких, как усиление их трещиноватости, изменение текстуры, течение грунтов, наличие земляных жил и других, объединяемых общим определением — посткриогенные явления.

Очень часто свидетельства о деградации мерзлой зоны могут

случае является широкое развитие термокарста, особенно тогда,

ме.плотных вод медленно растет вниз, а затем обнаруживает рез­ кое увеличение. Этот скачок минерализации указывает на поло­ жение нижней границы мерзлой зоны в прошлом и на глубину промерзания и оттаивания бассейна снизу. Метод этот, как и все другие, нуждается в дальнейшей разработке.

Районы деградации *. До сих пор рассматривались некоторые теоретические вопросы о деградации мерзлой зоны. Теперь ука­ жем, где в природных условиях деградация мерзлой зоны обна­ ружена. Следует прежде всего различать: 1) локальные проявле­ ния деградации, обусловленные сугубо местными причинами; 2) региональные проявления деградации, отмечающиеся на боль= ших территориях; 3) глобальные — на суше всего земного шара.

Локальные, местные, проявления деградации распространены весьма широко. Это разнообразные явления термокарста, от­ ступание верхней и подъем нижней поверхности мерзлой зоны

* Разделы «Районы деградации», «Последствия деградации мерзлой зоны и роль человека» написаны Н. И. Толстихиным.

130

под реками и озерами, в том числе образование чаш протаивашш под сооружениями.

Региональные проявления деградации охватывают крупные территории и отражают изменение теплового баланса под влия­ нием общих региональных причин, рассмотренных выше. Так, в районе г. Мезени в 1837 г. А. Шренком была отмечена мерзлая зона, а в 1933 г. экспедиция Комиссии по изучению вечной мерз­ лоты ее не обнаружила. По всей периферии области распростра­ нения мерзлых пород как в европейской, так и в азиатской части

СССР отмечается широкое распространение глубокого залегания верхней поверхности мерзлой зоны. Особенно глубоко и на боль­ ших площадях, как указывалось в главе V, залегает мерзлая зона в Западной Сибири (данные А. А. Земцова, Г. Б. Острого, А. Ф. Черкашина, В. В. Баулина, Л. Г. Учителевой и др.). Кровля мерзлой зоны вскрыта здесь на глубине 47—228 м. Отмечены случаи глубокого ее залегания на Норско-Селемджинском водо­ разделе на Дальнем Востоке.

Глобальные проявления деградации зоны мерзлых пород ох­ ватили все северное и южное полушария. На Русской равнине древние посткриогенные явления и образования встречаются на огромной территории от лессовых пород юга до бореальных отложений на севере (Ю. М. Васильев; см. также рис. 76 в гл. X); в Азии, по данным А. А. Величко и других исследователей, дег­ радация охватила всю Западно-Сибирскую низменность до широты г. Челябинска и южнее.

Как показали палеокриологические исследования, мощность мерзлой зоны 10—15 тыс. лет назад была значительно большей, а площадь, занятая ею, колоссальной. Отступание к современным своим границам происходило в чрезвычайно короткие сроки. Одновременно с сокращением площади подземного оледенения уменьшается мощность мерзлой зоны. В одних районах, например, Западной Сибири вытаивание мерзлой зоны на юге области ее рас­ пространения идет сверху и снизу, в других — только снизу. Так, по гидрохимическим данным, мощность мерзлой зоны Якут­

в несколько раз. Хотя мерзлая зона к югу от современной южной ее границы отсутствует, многочисленные ископаемые следы крио­ генных явлений, основные типы реликтового криогенного микро­ рельефа сохранились и свидетельствуют о широком ее распрост­ ранении в прошлом и полной деградации на этих территориях в настоящем. Можно говорить о глобальной деградации мерзлой зоны в северном полушарии. Вместе с тем видно, что в разных районах Евразии процесс деградации развивался по-разному и носил региональный характер. По данным зарубежных иссле­ дований, деградация мерзлой зоны отмечается и в Северной Аме­ рике — на Аляске и в Канаде. По Гопкину, в районе Нома глу­ бокое протаивание мерзлой зоны имело место около 10 тыс. лет

назад. Об общем потеплении климата в Северной Америке в сов­ ременную эпоху сообщает Д. Тэдроу.

По В. Н. Саксу и Н. И. Лапиной, на основании исследований колонок грунта, полученных со дна моря из Центральной Арктики, геологическая история Северного Ледовитого океана восстанов­ лена за последние 180—200 лет. Она охватывает конец средне­ четвертичной и всю позднечетвертичную эпоху. В течение всего этого времени донные отложения Северного Ледовитого океана формировались в условиях неоднократной смены холодных и теп­ лых периодов. По данным В. Д. Дибнера, отмечается заметное сокращение оледенения Новой Земли, Северной Земли и остро­ вов де Лонга.

Исследования Четвертой морской антарктической экспедиции (по В. X. Буйницкому) свидетельствуют о продолжающемся со­ кращении площади и уменьшении мощности льдов Антарктиды. При этом А. Ф. Трещниковым получены непосредственные данные об отступании ледникового покрова Антарктиды в XX в. Выпол­ ненный В. X. Буйницким расчет баланса вещества в ледниковом щите Антарктиды показал, что его расход превышает приход. Все это привело к повышению уровня Мирового океана с 1897 по 1946 г. в среднем на 1,2 мм/год.

Итак, отмечается глобальное потепление климата северного полушария и Антарктиды. Сокращение площади и мощности

лось, что температурные кривые, отдельно взятые, не позволяют судить об аградации или деградации мерзлой зоны.

Региональная деградация не исключает того, что в отдельных пунктах при благоприятных условиях мерзлая зона может вновь возникнуть как в самом процессе деградации, так и после его завершения и стабилизации температурного режима. Таким образом, на одной и той же территории мерзлая зона одновре­ менно и деградирует и возникает вновь, и утверждать, что в наше время деградации нет и не может быть в той местности, где обра­ зуется мерзлая зона, значит, недопонимать явление деградации. Выше приводился пример по Западной Сибири, где промерзание пород и образование мерзлой зоны с поверхности сочетается с деградацией реликтовой мерзлой зоны, залегающей на больших глубинах. Можно привести еще пример, относящийся к дельте р. Печоры, где отмечались места с глубоким залеганием мерзлой зоны, и в то же время на островах дельты (Зеленые Муры) най­ дены новообразования мерзлой зоны, существующие всего десятки лет. Такие же случаи наблюдались и в районе р. Воркуты, правого притока р; Усы, впадающей в Печору. Можно привести много дру­ гих примеров, подтверждающих сказанное.

132