Вы находитесь: НАША БОТАНИЧКА — Прикладные вопросы — Учебники и пособия — ПРИРОДА И РЕСУРСЫ ЧУКОТКИ
Глава 3.
МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ
9. Холод земли и
история его изучения
На Чукотке о
вечной мерзлоте слышали все. Однако, сам термин "вечная мерзлота"
весьма условен. Он не несет никакой смысловой нагрузки относительно того, что
же все-таки мерзлое. Поэтому правильнее говорить о многолетнемерзлых породах,
то есть горных породах, которые содержат в своем составе подземный лед, имеют отрицательную
температуру и существуют достаточно продолжительное время (годы, десятки, сотни
и тысячи лет). При этом чистый лед также относится к горным породам. Откуда же взялся
на Чукотке такой запас холода, который не позволяет растаять мерзлым породам в
течение тысячелетий, несмотря на постоянный поток тепла от Солнца и из недр
земли? Причина в суровом климате, который наблюдается в высоких широтах.
Среднегодовая
температура воздуха на Чукотке в разные годы изменяется от –7 до –12°C.
Это не только уравновешивает поток поступающего тепла, но и определяет
длительное существование горных пород в мерзлом состоянии.
Однако, климат
Земли в разные геологические и исторические эпохи был достаточно изменчив.
Например, 2 млн. лет назад на Чукотке росли широколиственные леса, а в еще
более древнее время здесь произрастала и субтропическая растительность. Только
глобальное похолодание, наступившее на нашей планете около 1 млн. лет назад,
привело к широкому распространению на Чукотке, севере Сибири и Америки
многолетнемерзлых пород. Этот период времени, когда на Земле произошло
повсеместное похолодание, был выделен учеными в отдельную геологическую эпоху и
назван четвертичным периодом.
В продолжении
четвертичного периода неоднократно происходили то резкие похолодания, то
относительные потепления климата, но ни одно из них не было настолько
значительным, чтобы привести к исчезновению многолетнемерзлых пород. В
настоящее время мы с вами живем как раз в период относительного потепления, в
так называемый межледниковый период, но климат и в межледниковый период
остается достаточно суровым, настолько, что многолетнемерзлые породы
сохраняются вот уже в течение 12 тыс. лет – времени, когда происходит очередное
потепление. А всего лишь 15–20 тыс. лет назад, при последнем глобальном похолодании,
среднезимние температуры воздуха на Чукотке были ниже современных на 8°C.
Изучением
многолетнемерзлых пород занимается наука геокриология или мерзлотоведение. Она
состоит из нескольких основных направлений: историческая геокриология (которая
изучает историю формирования многолетнемерзлых пород), криолитология (или
учение о подземных льдах), инженерное мерзлотоведение (которое изучает, как
вести строительство на многолетнемерзлых грунтах), региональная геокриология
(которая изучает изменчивость мерзлотных условий в пределах какой-то конкретной
области, или округа, например, Чукотки).
На Руси о
постоянно мерзлых земных слоях на севере Европы, а затем и в Азии узнали в
средние века. На Чукотке коренные жители о мерзлоте знали, конечно же, с
древнейших времен. Но лишь в XVII в. во время Великих географических экспедиций
были сделаны первые научные описания подземных льдов по северному побережью от
устья Колымы до мыса Дежнева. Исследования тех лет можно отнести к раннему
этапу изучения многолетнемерзлых пород Чукотки.
Второй этап
ознаменован созданием в 1935 г. Анадырской мерзлотной станции Главсевморпути,
которая в 1939 г. перешла в ведение Академии наук. На базе этой станции
выполнялись разнообразные многолетние геокриологические исследования, внесшие
весомый вклад в развитие отечественного мерзлотоведения. Они включали,
практически, весь спектр основных направлений в геокриологии. В разные годы на
Чукотке работали такие известные во всем мире ученые-мерзлотоведы, как П.Ф.
Швецов, С.П. Качурин, В.М. Пономарев, Н.А. Граве, Б.И. Втюрин, И.А. Некрасов и
др.
Сотрудники
Анадырской мерзлотной станции проводили также различные прикладные
исследования. Были разработаны технологии устройства подземных хранилищ для
бензина и холодильников для длительного хранения в мерзлом состоянии мяса и
рыбы, решен ряд практических задач ля нужд строительства.
Третий этап,
начавшийся в 70-х годах, непосредственно связан с освоением территории Чукотки.
Обширная геокриологическая информация была получена при изысканиях под
строительство промышленных и гражданских объектов специалистами Северо-Восточного
треста инженерно-строительных изысканий, Ленгидропроекта, а также
учеными-мерзлотоведами из Анадыря, Магадана и Якутска. На этом этапе отмечается
и ориентация академических мерзлотных исследований на разработку принципов рационального
природопользования в зоне распространения многолетнемерзлых пород.
Современный этап
изучения многолетнемерзлых пород характеризуется широким развитием
международных научных связей. В Научно-исследовательском центре
"Чукотка" были организованы международные экспедиции в Корякское
нагорье (1992) и на остров Врангеля (1994). С 1992 года проводятся совместные с
учеными США исследования по сезонному оттаиванию на Чукотке и северо-западной
Аляске, с 1993 г. выполняется совместная программа с учеными Швеции.
Вопросы и задания
1. Что такое многолетнемерзлые породы?
2. Причина возникновения многолетнемерзлых пород?
3. Когда образовались многолетнемерзлые породы?
4. Какие основные направления в геокриологии вы знаете?
5. Какие этапы выделяются в истории изучения многолетнемерзлых пород?
6. Когда была создана Анадырская мерзлотная станция?
7. Каких ученых-мерзлотоведов, работавших на Чукотке, вы знаете?
|
10.
Распространение, температурный режим и мощность многолетнемерзлых пород
Многолетнемерзлые
породы распространены на Чукотке повсеместно. Талые породы встречаются очень редко
и приурочены к руслам и поймам крупных рек, котловинам озер и термальным
источникам. Такие участки получили название "таликовые зоны", или
"талики". В целом их площадное распространение не превышает 5%
территории, а в отдельных районах составляет доли процента.
Рис. 16. Чозениевый лес в таликовой зоне в пойме р. Анадырь в среднем течении (Фото Т.А. Москалюк)
|
Рис. 17. Схема
несквозного талика под протокой в пойме реки (поперечный разрез): М –
многолетнемерзлые породы; Т – талые глина и суглинок
|
Таликовые зоны
являются своеобразными оазисами на фоне суровой северной природы. Здесь
произрастает высокоствольный лес из кустарниковых видов ивы и ольхи, тополя,
чозении, березы, а в подлеске в таких лесах встречаются сибирская рябина,
красная смородина, шиповник. Наиболее обширные талики наблюдаются в долинах рек
Анадырь, Великая, Майн.
В районе поселка
Марково ширина таликовой зоны достигает 3,5 км. Такие участки являются самыми
благоприятными для земледелия, здесь возможно выращивание в открытом грунте
картофеля и капусты. Образование таликовых зон в массивах многолетнемерзлых пород
обусловлено отепляющим воздействием поверхностных и подземных вод, которые и в
зимний период сохраняют положительную температуру. По глубине протаивания
различают сквозные и несквозные талики (рис. 17). Несквозные талики формируются
под котловинами неглубоких озер, руслами ручьев и небольших рек, когда
отепляющего воздействия воды недостаточно для протаивания многолетнемерзлых
пород на всю их мощность.
|
Рис. 18. Карта
среднегодовых температур пород. Среднегодовые температуры в °C: 1) 0...–2;
2) –1...–3; 3) –3...–5; 4) –5...–7; 5) –7...–9; 6) –9...–11
|
Температурный
режим многолетнемерзлых пород тесно связан с изменением температуры на их
поверхности. Амплитуда колебаний температур в годовом цикле затухает на глубине
10–15 м. Именно постоянную температуру на этой глубине принято считать среднегодовой
температурой многолетнемерзлых пород. Она понижается как при движении с юга на
север (широтная зональность), так и с повышением абсолютной высоты местности (высотная
поясность), что находит отражение на специальных картах (рис. 18). Как видим,
наиболее низкие температуры (от –9 до –11°C) наблюдаются под горными
сооружениями и на севере территории. На юге они даже в горах не понижаются ниже
–7°C.
На среднегодовую
температуру многолетнемерзлых пород большое влияние оказывают и местные
факторы: экспозиция склонов, мощность снежного покрова, характер
растительности, а также различные техногенные нарушения поверхности. Все эти
факторы взаимосвязаны и приводят к значительным изменениям среднегодовых температур
пород даже в пределах небольших по площади участков. К примеру, в районе г.
Анадыря они колеблются от –4,2 до –5°C.
Ниже слоя годовых
колебаний температур происходит постепенное повышение температуры пород под
влиянием потока тепла из недр земли. Интенсивность этого повышения зависит от
теплопроводности пород и характеризуется геотермическим градиентом, который на Чукотке
составляет от 2 до 4 на каждые 100 м.
|
Мощность
многолетнемерзлых пород зависит прежде всего от их среднегодовой температуры и
геотермического градиента. Поэтому карта мощностей (рис. 19)
имеет много общего с картой среднегодовых температур пород. Наименьшая мощность
многолетнемерзлых пород наблюдается на шельфе, где она изменяется от первых
метров до 30–50 м (Анадырский залив, Чаунская губа, залив Креста). На
побережье мощность многолетнемерзлых пород резко увеличивается до 150 м в
пределах Нижнеанадырской низменности и до 200 м на севере Чукотки. В горных
районах мощность многолетнемерзлых пород достигает 300 и более метров.
В теплый период
года мерзлые породы протаивают на некоторую глубину, и образуется сезонноталый
слой, а зимой в пределах таликовых зон происходит промерзание с поверхности (сезонномерзлый
слой). Сезонное протаивание и промерзание играют очень важную роль в
формировании температурного режима подстилающих пород, и именно здесь
происходят основные мерзлотные процессы.
На Чукотке
сезонное протаивание начинается в конце мая – начале июня. Интенсивность
протаивания зависит от географического положения, состава и льдистости пород
сезонноталого слоя, гидрогеологических условий, характера
почвенно-растительного покрова и изменяется в очень широких пределах. В
условиях типичной тундры (мохово-кочкарная тундра) максимальное сезонное протаивание
составляет всего 0,4–0,6 м. На участках арктической тундры, широко
распространенной в предгорных районах и на возвышенностях севера Чукотки и не
имеющих, как правило, сплошного растительного покрова, мощность сезонноталого
слоя колеблется от 0,8 до 2,0 м. В пределах сухой кустарниково-лишайниковой
тундры она может достигать 2,5 и более метров. Сезонное протаивание
заканчивается в сентябре. Промерзание сезонноталого слоя происходит как с
поверхности, так и снизу – со стороны многолетнемерзлых пород. |
Рис. 19. Карта
мощности многолетнемерзлых пород. Мощность в м: 1) 500–700; 2) 300–700; 3)
300–500; 4) 200–400; 5) 200–300; 6) 100–300; 7) 50–150 |
Сезонное
промерзание таликовых зон начинается в октябре. Мощность сезонномерзлого слоя в
поймах крупных рек (Великая, Анадырь и др.) достигает 2–2,5 м. В долинах
небольших рек с мощным снежным покровом, обладающим хорошими теплоизолирующими свойствами,
сезонное промерзание составляет всего 0,5 м. С весенним половодьем начинается
бурное протаивание сезонномерзлого слоя не только сверху, но и снизу грунтовыми
водами, и к началу июля он протаивает полностью.
Вопросы и задания
1. Что такое таликовая зона и каких размеров она бывает?
2. Что такое широтная зональность и высотная поясность?
3. Какие местные факторы влияют на среднегодовую температуру пород?
4. Что характеризует геотермический градиент?
5. В каких пределах изменяется мощность многолетнемерзлых пород на Чукотке?
6. Когда начинается и заканчивается сезонное протаивание пород, и какие факторы влияют
на его глубину?
11. Мерзлотные
процессы и явления
Мерзлотные
(криогенные) процессы на Чукотке очень разнообразны и играют большую роль в
формировании современного рельефа. К ним относятся все экзогенные геологические
процессы, связанные с сезонным и многолетним промерзанием – протаиванием пород
и замерзанием подземных вод. Морозобойное растрескивание с поверхности
многолетнемерзлых пород широко распространено по всей территории и связано с
сокращением объема верхнего горизонта мерзлых пород при резком понижении
температуры в зимний период.
Морозобойные трещины
достигают ширины по верху 4–6 см и проникают на глубину от 2–3 м в южной части
Нижнеанадырской низменности, и до 5–6 м на побережье Восточно-Сибирского и Чукотского
морей. Расстояние между морозобойными трещинами изменяется от 8–12 до 30–40 м,
в плане они образуют полигональную решетку, состоящую из многоугольников с 4–5 сторонами.
Морозобойные
трещины весной заполняются талой водой, многократное замерзание которой
приводит к формированию повторно-жильных льдов, достигающих ширины 2–3 м. При
глубоком сезонном протаивании элементарные (годичные) жилки льда летом вытаивают,
замещаясь вмещающими отложениями. Это приводит к образованию
изначально-грунтовых жил.
Формирование
полигонально-жильных структур сопровождается деформациями льдистых пород
(выжимание на поверхность) или суффозией (вынос мелких частиц грунта), что
обуславливает образование на поверхности полигонального микрорельефа валикового
или канавного микрорельефа. Бескрайние пространства таких полигональных тундр
вы наверняка неоднократно наблюдали с самолета или вертолета. |
Рис. 20. Строение
ледяных жил (вертикальный поперечный разрез). На жилах видны годовые слои льда.
Между жилами – вмещающие слоистые породы |
Рис. 21.
Многолетнемерзлые явления: а) Профиль пятна голого грунта (небольшого бугорка
пучения) в тундре. Пунктиром показан уровень многолетнемерзлых пород;
б) Результат
морозной сортировки – каменные кольца (полигоны). Это плоские или слегка
выпуклые площадки многоугольной формы, окаймленные каменным бордюром. Они возникают
в результате многократного попеременного промерзания и оттаивания влажных
пород, содержащих каменные обломки. Под каменными обломками промерзание
наступает раньше, и под ними образуются ледяные линзы, которые и выпучивают
каменный материал. За несколько лет каменный материал полностью выпучивается
(вымораживается) на поверхность по краям пятна голого грунта
Не менее
распространено по территории и выпучивание (вымораживание) каменного материала
на поверхность, которое связано с увеличением объема влагосодержащих грунтов
при промерзании (вода при замерзании расширяется). Этим явлением обусловлено
формирование каменных россыпей на водоразделах и каменных полос на склонах,
скопление валунов на типичной тундре. Выпучиванию часто подвергаются
недостаточно заглубленные столбы и свайные опоры под легкими сооружениями (рис.
22). Сочетание морозобойного растрескивания и выпучивания каменного материала, а
также неравномерное промерзание сезонноталого слоя приводят к формированию
таких специфических форм микрорельефа, как пятна-медальоны, каменные
многоугольники и кольца.
|
Рис. 22 (слева). Схема
выпучивания (вымораживания) крупных предметов в процесе промерзания и таяния
влажных рыхлых грунтов. На картинке показан столб, врытый в грунт (I) и стадии
(II–III) его вымораживания. IV – стадия обрушения столба.
1 – почва; 2 –
супесчаный влажный грунт; 3 – верхний слой многолетнемерзлых грунтов; 4 – слой
сезонного промерзания; 5 – полость при поднятии столба в момент промерзания; 6 –
заплывшая илом полость при протаивании; 7–11 – стадии последовательного выпучивания
столба
|
Многолетнее
промерзание дисперсных отложений в определенных условиях может сопровождаться
образованием бугров пучения. Они приурочены к днищам спущенных озер и долинам
рек. Высота многолетних бугров пучения колеблется от 1–3 до 30–40 м при ширине
в поперечнике от 5–15 до 100 м.
В горных
сооружениях Чукотки развиты мерзлотные склоновые процессы. При непосредственной
близости к поверхности коренных пород формируются медленно движущиеся
льдонасыщенные каменные потоки и курумы. В Корякском нагорье и на Восточной
Чукотке распространены крупные формы рельефа в виде разновысоких террасовидных
уступов у подножия склонов. Эти образования представляют собой малоизученное
для Чукотки явление – каменные глетчеры.
В строении
каменных глетчеров, кроме каменных глыб, участвуют крупные скопления подземных
льдов, которые и служат причиной медленного движения таких каменных ледников.
Очень
распространенным и характерным для Чукотки мерзлотным склоновым процессом
является солифлюкция, или пластично-вязкое течение грунта по склонам,
обусловленное сезонным пучением и высокой влажностью пород сезонноталого слоя. |
Рис. 23.
Солифлюкционные террасы. Солифлюкция – медленное пластично-вязкое течение
грунтов по пологим склонам |
Широкое
распространение на низменностях и в долинах рек Чукотки имеет термокарст. Этот
процесс, обусловленный вытаиванием подземных льдов, сопровождается просадкой
земной поверхности и образованием многочисленных озер. Размеры термокарстовых
озер изменяются в широких пределах от первых десятков метров до нескольких
километров. Глубина термокарстовых просадок поверхности зависит от количества
вытаявшего подземного льда. Термокарст по маломощным жильным льдам приводит к
формированию озер с плоским дном и глубиной всего 2–3 м. При протаивании повторно-жильных
льдов вертикальной протяженностью до 50 м глубина термокарстовых котловин может
достигать 30 м, что особенно характерно для льдистых отложений на побережье Восточно-Сибирского
моря.
|
Процесс
термокарста во многом определяет внешний облик поверхности обширных территорий,
создавая неповторимые термокарстово-озерные ландшафты северных низменностей. Термокарст
часто сопровождается процессом термоэрозии, или размывом мерзлых льдистых пород
и льда водами рек и ручьев, что и приводит к частому спуску термокарстовых озер
в природе.
Движущаяся вода
не только способствует оттаиванию, но размывает и сносит талый грунт, улучшая
условия теплообмена на поверхности мерзлых пород. Наиболее активно размывается
подземный лед, поэтому термоэрозионные овраги часто имеют в плане изломанные контуры,
повторяя сложный рисунок полигональной сети. Скорости термоэрозионного
разрушения льдистых берегов могут быть очень высокими.
В долине р. Майн
за 3 года наблюдений, например, берег отступил на 26 м, то есть скорость
термоэрозии составила 8,7 м в год. По берегам морей и озер наблюдается активное
разрушение льдистых берегов, как за счет их оттаивания, так и под волновым воздействием
самого водоема. Этот процесс называется термоабразией. Скорость
термоабразионного разрушения льдистых берегов северных морей достигает 20–30
м в год.
Рис. 24. Наледь в
истоках р. Олой (Фото О.С. Головина)
|
Существенную
рельефообразующую роль в долинах рек Чукотки играют наледи (рис. 24). Их
образование связано с излиянием на поверхность подземных и речных вод в
результате повышения гидродинамического напора при сезонном промерзании
таликов. Большинство наледей формируется в пределах горных сооружений.
Кроме
перечисленных основных мерзлотных процессов и явлений, в горных областях
Чукотки существует также и современное оледенение. Наиболее крупные каровые и
долинные ледники расположены в Корякском нагорье.
Вопросы и задания
1. Какие
мерзлотные процессы и явления вы знаете?
2. С чем связано
возникновение морозобойных трещин?
3. Почему
происходит выпучивание каменного материала на поверхность?
4. Что такое
каменные глетчеры?
5. От чего
зависит глубина термокарстовых просадок поверхности?
6. С какой
скоростью происходит термоэрозионное и термоабразионное разрушение льдистых
берегов?
12. Подземные
льды
В определении
многолетнемерзлых пород подземные льды упоминаются далеко не случайно. Именно
они определяют основные физико-химические и механические свойства мерзлых
пород. При этом подземный лед может заполнять поры в породах (лед-цемент), встречаться
в виде отдельных вкраплений, линзочек и прослоев (ледяные шлиры) – то есть
выступать в роли породообразующего минерала. Кроме того, подземный лед
встречается в виде крупных тел разнообразной формы (ледяные жилы, пласты,
залежи), являясь в этом случае горной породой.
Рис. 25.
Блок-диаграмма, показывающая строение пород на побережье Северного Ледовитого
океана. Черным показаны повторно-жильные льды, хорошо видимые под выходящими на
берег оплывинами (ОП). Наверху на склонах видны байджерахи – бугры пучения с
ледяными ядрами внутри. На схеме видна слоистость грунтов
|
К погребенным
подземным льдам относятся льды, которые образовались на поверхности и были
перекрыты накопившимися отложениями, перейдя в многолетнемерзлое состояние. Это
могут быть речные, озерные и морские льды, а также остатки снежников и ледников.
Значительный интерес представляют погребенные ледниковые льды как реликты былых
эпох существенного похолодания климата. На Чукотке погребенные остатки древних
ледников были обнаружены в Корякском нагорье и долине р. Амгуэмы. Это достаточно
мощные ледяные залежи (до первых десятков метров), в которых лед представлен не
мономинеральной породой, а сложной льдогрунтовой системой.
Пещерные льды
формируются за счет заполнения полостей в многолетнемерзлых породах водой или
снегом. По способу образования пустот выделяют термоэрозионно-, термокарстово-,
термоабразионно- и карстово-пещерные льды. Как правило, это небольшие по
размерам залежи (первые метры), приуроченные к другим видам частично вытаявших
подземных льдов.
Рис. 26. Узкая
ледяная жила в отложениях останца (Фото А.Н. Котова)
|
Повторно-жильные
льды – это наиболее распространенный на Чукотке вид подземных залежеобразующих
льдов. Это обусловлено тем, что их образование закономерно связано с почти повсеместно
развитым процессом морозобойного растрескивания поверхности. Различают
эпигенетические и сингенетические повторно-жильные льды. Первые формируются
после завершения цикла осадконакопления и их вертикальные размеры
контролируются глубиной проникновения морозобойных трещин, т. е. не более 5–6
м. Образование сингенетических повторно-жильных льдов происходит одновременно с
накоплением отложений. Высота таких ледяных жил может достигать 40–50 м при
ширине до 5–6 м. При этом объемное содержание льда в породе составляет 50–70%.
Образование
инъекционных льдов связано с неравномерным промерзанием водонасыщенных
отложений. Такие льды слагают ядра бугров пучения в долинах рек и днищах
спущенных озер. Часто инъекционные льды приурочены к современным поймам рек и
имеют форму плоских линз мощностью до 2 м и поперечником до 100 м. Широкое
распространение инъекционные льды имеют на побережье Восточной Чукотки от
Залива Креста до Колючинской губы.
Кроме крупных
подземных ледяных залежей, лед повсеместно присутствует в многолетнемерзлых
породах в качестве породообразующего минерала. В этом случае принято говорить о
криогенной текстуре мерзлых пород. В коренных породах при замерзании в трещинах
свободной воды образуется трещинный лед. В рыхлых отложениях в качестве текстурообразующего
льда выступают преимущественно сегрегационные льды и лед-цемент. Сегрегационный
лед формируется при миграции воды к фронту промерзания. При этом образуются,
как правило, слоистые и сетчатые криотекстуры с толщиной шлиров льда от долей
миллиметра до нескольких сантиметров. Объемная льдистость пород только за счет текстурообразующего
льда может достигать 50–80%.
Вопросы и задания
1. В каком случае
подземный лед выступает как горная порода?
2. Что такое
ледяные шлиры?
3. В чем различие
эпигенетических и сингенетических повторно-жильных
льдов?
4. Какие льды
формируют криогенные текстуры? |
Рис. 27. Ледяная
залежь: вверху: внешний вид; внизу: строение: а – гравийно-галечные отложения; б –
оплывины; в – мутный слоистый лед; г – пузырчатый лед; д – прозрачный лед |
13.
Многолетнемерзлые породы и природопользование
Традиционное
природопользование и быт чукчей находились в удивительной гармонии с
многолетнемерзлыми породами. К сожалению, в процессе освоения территории, с
появлением крупномасштабного строительства, разработкой месторождений, использованием
тяжелой техники небрежное отношение к многолетнемерзлым породам привело к
появлению множества проблем, связанных с природопользованием.
Использование
гусеничной техники в летний период вызывает нарушение почвенно-растительного
покрова и увеличение в 1,5–2 раза мощность сезонного протаивания. Это часто
приводит к вытаиванию подземных льдов и возникновению термокарста и термоэрозии.
На поверхности тундры появляются многочисленные незарастающие длительное время
канавы и овраги. При этом происходит выпадение из оборота ценных оленьих
пастбищ, а выносимые в водоемы при термоэрозии минеральные частицы отрицательно
отражаются на водных экосистемах, особенно пагубны они для нерестилищ красной
рыбы.
Жилищно-бытовое и
промышленное строительство на всей территории Чукотки осуществляется с
сохранением грунтов оснований зданий и сооружений в мерзлом состоянии. В
качестве фундаментов используются в основном буроопускные сваи. Под временные и
малоэтажные здания и сооружения применяют также столбчатые фундаменты с
заглублением на 1–2 м ниже слоя сезонного протаивания. Для сохранения
многолетнемерзлого состояния грунтов оснований устраиваются открытые
проветриваемые подполья высотой 0,5–2,0 м. Сети тепловодоснабжения прокладываются
наземным способом в железобетонных коробах, реже подземным при пересечении
транспортных линий, но всегда с хорошей теплоизоляцией, чтобы не происходила
протайка мерзлоты.
Таким образом,
при строительстве особенности многолетнемерзлых пород, а именно, потеря их
несущей способности при протаивании в проектах зданий и сооружений учитывается
в достаточно полной мере. Однако, при дальнейшей эксплуатации зданий и сооружений
часто допускаются нарушения, связанные прежде всего с утечкой воды из сетей
тепловодоснабжения. Это приводит к повышению среднегодовой температуры
многолетнемерзлых пород и снижению их прочностных свойств. При регулярных
утечках воды формируются и техногенные таликовые зоны, что может привести к катастрофическому
разрушению зданий и сооружений.
Наблюдения за
состоянием многолетнемерзлых пород на территориях населенных пунктов со
своевременным выявлением причин возможной потери несущей способности мерзлых
грунтов должны выполнять специальные службы мерзлотного контроля. Однако на
Чукотке такого рода организации до сих пор не созданы. В связи с этим практически
во всех населенных пунктах отмечаются здания и сооружения, находящиеся в
аварийном и предаварийном состоянии из-за потери несущей способности грунтов
оснований.
Например, в г.
Анадыре зафиксированы отдельные техногенные таликовые зоны, которые
протягиваются через весь город и имеют ширину до 100 м при глубине до 20 м.
Вытаивание подземных льдов в пределах таких участков вызывает просадки
поверхности, повреждение дорожного полотна, аварийное состояние домов.
Не менее сложные проблемы из-за многолетней мерзлоты возникают при поисках и разведке полезных
ископаемых с применением горных выработок и бурения, разработке месторождений,
прокладке дорог и в земледелии. Во всех этих случаях основным принципом рационального
природопользования должно быть сохранение мерзлого состояния пород и
предотвращение вытаивания подземных льдов.
Вопросы и задания
1. К чему приводит нарушение почвенно-растительного слоя?
2. Какие особенности имеет жилищно-бытовое и промышленное строительство в зоне
многолетней мерзлоты?
3. С чем связана потеря несущей способности грунтов на застраиваемых территориях?
4. Кто наблюдает за состоянием многолетнемерзлых пород?
Рекомендуемая литература
Некрасов И.Н. Талики речных долин и закономерности их распространения (на примере бассейна р.
Анадырь). М.: Наука, 1967.
Поплавский В.А. Природный холод. Киев: Наукова думка, 1989.
Подземные льды и криоморфогенез: Путеводитель научной экскурсии в районе г. Анадырь. Препринт.
Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1991.
Томирдиаро С.В. Вечная мерзлота и освоение горных стран и низменностей. Магадан: кн. изд-во,
1972.