Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

на земном шаре постоянную оболочку — криосферу. Эта оболочка находится в тесных связях своеобразных и определенных с лито­ сферой, гидросферой и атмосферой. У нее есть свой верхний и свой нижний пределы, причем последний очень высоко поднимается вверх в жаркой зоне, постепенно опускаясь по направлению к холодным зонам (где он частично проникает в глубь Земли), и, вообще говоря, является переменным в зависимости от времени года» [см. 3]. В дальнейшем учение о крпосфере развивал В. И. Вернадский.

О криосфере писал п М. И. Сумгин [1, стр. 6]. «Некоторые ученые (Добровольский, Колосков) предлагают объединить в одно общее понятие криосферы всякую материю по признаку отрица­ тельной температуры — горные породы (в том числе лед глетче­ ров), воду, в особенности морскую, н воздух (в частности, воздух больших высот)— подобно тому, как введены понятия литосферы, гидросферы и биосферы. Несомненно, предложение это весьма заманчиво; криосфера — мир отрицательных температур — явится при таком обобщении чем-то единым для всего земного шара; при этом обобщающем признаком является отрицательная тем­ пература различных видов материи — твердой, жидкой и газо­ образной...». Высказав эту чрезвычайно важную мысль, М. И. Сум­ гин не дал ей дальнейшего развития, хотя писал в 1937 г., что «даже в ближайшие годы от вечной мерзлоты мы перейдем к мер­ злотоведению, а затем и к криосфере, как понимают ее Добро­ вольский п Колосков». Понятие о криосфере как особой мерзлой оболочке Земли, характеризующейся отрицательной температурой и содержащей лед, во второй четверти XX столетия вошло в науч­ ную литературу. О криосфере пишут П. А. Шуйский [9], П. Ф. Шве­ цов [4], И. Я. Баранов [10, 11], Б. Н. Достовалов и В. А. Куд­ рявцев [7] и др.

Из работ вышеназванных ученых следует, что криосфера — это особая подвижная оболочка Земли — сфера мороза и льда, сфера отрицательных температур. Будучи единой, она тем не менее делится на части. Одна ее часть находится в атмосфере, другая — в гидросфере, третья — на поверхности Земли, а четвертая —

вземной коре.

Впоследнее время наличие оболочки мороза и льда начинает выявляться на некоторых планетах солнечной системы, например

на Марсе. Можно говорить, следовательно, о криосфере Земли и планет, т. е. о криосфере Вселенной.

П о н я т и е о к р и о л о г и и * . Поскольку правомерно существование криосферы Вселенной, постольку учение о крио­ сфере можно назвать криологией. Предмет ее исследований — криосфера Вселенной — Земли и планет. Исходя из определения

* Термин «криология» как учение о природном льде был предложен впервые в 1923 г. А. Б. Добровольским. Полезно и возможно расширить со­ держание этого термина.

11

предмета исследований — криосферы, можно установить и со­ держание криологии — всестороннее изучение и характеристика свойств криосферы и законов, управляющих ее развитием. Ос­ новными задачами криологии являются определения формы, раз­ меров, строения, состояния и свойств криосферы, ее режима, раз­ вития как единого целого и отдельных частей.

Основываясь на содержании криологии выделяют криологию Земли и ее оболочек и криологию других планет. Криология планет — наука будущего, мы живем в век зарождения этой науки. Наоборот, криология Земли — наука настоящего, развившаяся за последние полстолетия в самостоятельную область знаний. Она занимается изучением криосферы Земли и ее оболочек и, в свою очередь, подразделяется: 1) на криологию воздушной обо­ лочки Земли — атмосферы; 2) на криологию водной оболочки Земли — гидросферы; 3) на криологию поверхности суши земного шара; 4) на криологию каменной оболочки Земли — литосферы. Последнее и есть собственно мерзлотоведение, или геокриология. Каждая из названных наук имеет свои цели и задачи, вытекающие из особенностей изучаемой части криосферы.

Таким образом, если первоначально предметом исследований мерзлотоведения считали ледяную почву, вечную мерзлоту, мерзлые грунты, вечную мерзлоту почвы, мерзлые горные породы, мерзлую зону литосферы, криолитозону, то теперь предметом исследований мерзлотоведения следует полагать подземную крио­ сферу — криосферу земной коры. Криосфера земной коры подраз­

сферы Земли, развития подземной криосферы во времени и про­ странстве, исследование взаимосвязи криосферы с каменной, водной, воздушной оболочками Земли, с физико-географической обстановкой, в том числе с рельефом, биосферой, включая расти­ тельный покров и микромир подземной криосферы, и хозяйствен­

12

ной деятельностью человека. Цель мерзлотоведения — изучение

ивсесторонняя характеристика криосферы земной коры в целом

иотдельных ее] частей — зон промерзания земной коры (много­ летнего, сезонного, кратковременного), взаимодействия этих зон между собой и с окружающей средой, а также с другими частями криосферы Земли и Вселенной.

Поскольку подземная криосфера развивается в почвах и гор­ ных породах, постольку исследование пород и почв при их про­ мерзании и оттаивании является одной из главнейших задач мер­ злотоведения. Для решения этой теоретической задачи необходимо изучить: а) термодинамические условия развития процессов про­ мерзания и оттаивания; б) физические и физико-химические про­ цессы в замерзающих, мерзлых и протаивающих породах; в) со­ став, строение, состояние и свойства мерзлых горных пород и почв; г) мерзлотные физико-геологические явления и процессы, их обусловливающие.

Практической задачей является управление криосферой в це­ лях рационального строительства в районах ее распространения с учетом специфических особенностей и правильного ведения раз­ личных отраслей народного хозяйства.

Место мерзлотоведения в системе других наук. Мерзлотоведе­ ние находится на стыке ряда наук: 1) геолого-географических, включая геоморфологию, литологию, палеогеографию, гидрогеоло­ гию, инженерную геологию и геофизику; 2) физико-химических, включая физику, механику, термодинамику, теплофизику, химию и физическую химию; 3) технических, строительных, сельскохо­ зяйственных и др.

Методы мерзлотоведения. При изучении подземной криосфе­ ры мерзлотоведение заимствует методы исследований смежных дисциплин, вместе с тем оно разрабатывает и свои собственные. Широко применяются полевые, лабораторные и другие виды ис­ следований. Все эти методы базируются на диалектическом позна­ нии криогенных процессов и явлений в их взаимной зависимости и обусловленности.

грунтов. М.—Л., Изд-во АН СССР, 1937.

3.В е й н б е р г Б. П. Лед. Свойства, возникновение и исчезновение льда. М., Гостехиздат, 1940.

4.Основы геокриологии. Под ред. П. Ф. Швецова. М., Изд-во АН СССР,

1959.

5. Л ь в о в А. В. Поиски и испытания водоисточников водоснабжения на западной части Амурской ж. д. в условиях вечной мерзлоты почвы. Иркутск, 1916.

13

Г л а в а II

КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЯ

В истории развития мерзлотоведения [1—9] можно выделить два периода и несколько этапов.

ДОРЕВОЛЮЦИОННЫЙ ПЕРИОД

Предыстория (XVI — первая половина XVIII в.). Местным жителям Арктики и Субарктики, а также Восточной Сибири су­ ществование мерзлых пород несомненно было известно. Им при­ ходилось сталкиваться с мерзлыми породами при постройке своих жилищ, на охоте и рыбной ловле, при хранении добычи.

В литературе первые сведения о мерзлых породах стали появ­ ляться, ио-видимому, лишь с XVI в. В это время усилились поис­ ки русскими северного морского пути из России в Китай, Ин­ дию, и путешествия в северные страны стали более частыми. В 1598 г. составлено «Описание чего ради невозможно от Архан­ гельского города морем проходити в Китайское государство и отто­ ле к Восточной Индии», в котором сказано, что на северо-востоке Новой Земли в середине июня «на берегах снег еще не таял и оле­ ни не могли себе пищу приобрести. Вина же такой стужи есть се запе солнце в большие дни над оризон точию 33 градуса и 40 минутов восходит и лучи своя сквозь к земли оной низпускает, того рода силы не имеет, еже бы снег и лды разтаяти и мрач­ ные мглы разнати, it для того на тех землях никаких древес, ни лесов, ни человеков не обретается, но токмо великие и высокие снежные лдяные горы».

Из этого видно, что уже в XVI в. имелись отчетливые и даже научные представления о причинах существования многолетних льдов в Арктике. В том же веке сведения о мерзлых породах Се­ верной Америки были получены от Фробишера.

В XVII в. в связи с продвижением русских на восток и север Сибири в Москву стали поступать сведения о мерзлых породах севера Сибири. Так, якутские воеводы П. Головин и М. Глебов сообщали в Москву: «А в Якуцком-де, государь, по сказкам тор­ говых и промышленных служилых людей, хлебной пашни не

раньше ничего не было слышно».

15

В 1685—1686 гг. в Якутске по инициативе воеводы Матвея Кровкова был прорыт до глубины 30,5 м колодец, о котором Кровков сообщил в Москву: «А колодезя, великие государи, в Якуцком сделать никоими мерами нельзя, потому что земля летом только тает в полтора аршина, а больше двух аршин земли никогда не тает, а в исподи на дне бывает земля всегда мерзлая» («Допол­ нения к актам историческим, собранным и изданным Архео­ графической комиссией», т. XI, 1869, стр. 200).

Первое обобщение данных о мерзлых породах принадлежит русскому историку и географу начала XVIII в. В. И. Татищеву. В своих трудах он пишет о наличии мерзлых пород и о находках бивней и трупов мамонтов. В это же время о вечной мерзлоте

вбассейне Енисея сообщает Г. Мессершмидт. Участник великих северных экспедиций в Сибири Г. Гмелин отметил, что в Якутске почва оттаивает на глубину 1,2 м. Он же писал о существовании

вСибири «непреходящего почвенного льда».

Вторая половина XVIII — первая половина XIX в. Это было время накопления фактов и первых научных обобщений М. В. Ло­ моносова о «замерзлой земле».

В 1757 г. М. В. Ломоносов* высказывает ряд интересных положений о природе образования «замерзлой земли», о значении рельефа и суровых климатических условий в развитии толщ мерзлых пород и создании запасов холода и подземных льдов, о длительности этого процесса, о необходимости учитывать стро­ ение «внутренности» Земли для понимания распределения тепла и холода в земных недрах. Им заложено начало учения о теплообороте между земной корой и атмосферой, между внешним и внут­ ренним теплом, летним теплом и зимним холодом как об основном факторе, определяющем тепловое состояние верхних слоев литосферы, о значении теплового потока, идущего из недр земли, для уничтожения мерзлой зоны, о длительности этого процесса.

В указанном труде М. В. Ломоносов ставит вопрос о том, «сколько же времени потребуется к растаянию своему во внутрен­ ностях земных такое льду количество, которое несколько миллио­ нов кубических сажен в себе содержит? Веки истинно многие миновать должны, пока избыток своей стужи сообщит касаю­ щемуся до себя земному недру, придет с ним в равновесие, и, наконец, растаяв, в воду от подземной теплоты претворится. Коль долгое время требуется к совершению сего труда нату­ ры!» (стр. 172).

Своп представления о мерзлой зоне М. В. Ломоносов выразил так: «...теплота и огонь в недре земном жительствует беспрерывно. И так надлежит посмотреть далее, есть ли там холод и мороз,

* М. В. Л о м о н о с о в . Слово о рождении металлов от трясения земли.— О слоях земных. М.—Л., Госгеолиздат, 1949, стр. 170—173.

46