Наледи-тарыны Северо-Востока России по историческим данным

Алексеев Владимир Романович доктор географических наук Главный научный сотрудник, Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН 664033, Россия, Иркутская область, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 289, кв. 40 Alekseev Vladimir Romanovich Doctor of Geography Chief Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 664033, Russia, Irkutskaya oblast', g. Irkutsk, ul. Lermontova, 289, kv. 40 Snow@irk.ru Макарьева Ольга Михайловна ORCID: 0000-0002-2532-4306 кандидат технических наук доцент, кафедры Гидрология суши, Институт наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета; Ведущий научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН 685030, Россия, Магаданская область, г. Магадан, ул. Кольцевая, 38А Makarieva Olga Mikhailovna PhD in Technical Science Docent, the department of Land Hydrology, Institute of Earth Sciences, Saint-Petersburg State University; Leading Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 38А-8, Kolcevaya Street, Magadan, 685030, Russia omakarieva@gmail.com Нестерова Наталия Вадимовна ORCID: 0000-0003-0677-4982 научный сотрудник, Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН 685000, Россия, Магаданская область, г. Магадан, ул. Портовая, 16 Nesterova Nataliia Vadimovna Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 16, Portovaya Street, Magadan, 685000, Russia nnesterova1994@gmail.com Землянскова Анастасия Александровна ORCID: 0000-0002-2249-5708 аспирант, Института наук о Земле, Санкт-Петербургского государственного университета младший научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН 685000, Россия, Магаданская область, г. Магадан, ул. Портовая, 16 Zemlyanskova Anastasia Alexandrovna Postgraduate student, the Institute of Earth Sciences, Saint-Petersburg State University; Junior Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 16, Portovaya Street, Magadan, 685000, Russia anastasiazemlanskova@gmail.com Шихов Андрей Николаевич ORCID: 0000-0003-2489-8436 кандидат географических наук доцент, кафедры картографии и геоинформатики, Пермского государственного национального исследовательского университета 614990, Россия, Пермский край, г. Пермь, ул. Букирева, 15 Shikhov Andrey Nikolaevich PhD in Geography Docent, the department of Cartography and Geoinformatics, Perm State University 15, Bukireva Street, Perm, 614990, Russia and3131@inbox.ru

Осташов Андрей Алексеевич ORCID: 0000-0001-5826-4138 младший научный сотрудник, Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН 685000, Россия, Магаданская область, г. Магадан, ул. Портовая, 16 Ostashov Andrey Alekseevich Junior Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 16, Portovaya Street, Magadan, 685000, Russia andrey.ostashov@gmail.com

Работа выполнена в рамках проектов РГО «Атлас гигантских наледей-тарынов Северо-Востока России», РФФИ 20-05-00666 и проекта Санкт-Петербургского государственного университета id75295423 «Комплексная оценка естественных и антропогенных факторов интенсификации водообменных процессов криолитозоны в условиях изменения климата».

Введение

Представления о наледях и наледных процессах претерпели длительную и сложную эволюцию. Дискуссия о содержании понятия «наледь» началась около 150 лет назад и не затихала до конца 80-х годов прошлого столетия. Часть исследователей наледями называла воду на льду, часть – процесс замерзания воды на поверхности льда, земли или в толще грунтов, но большинство ученых наледью считали лед, образовавшийся при излиянии речных или подземных вод. Обзор взглядов на этот вид криогенных явлений детально рассмотрен в работах В. Р. Алексеева и О. Н. Толстихина ^[1,2]. В настоящее время наледями принято называть слоистые ледяные массивы или корки на поверхности земли, льда или инженерных сооружений, образовавшиеся при замерзании периодически изливающихся природных или техногенных вод ^[3]. Крупные наледи, формирующиеся у постояннодействующих родников, называют тарынами. Этот термин перешел в научную литературу из якутского языка. Один из первых исследователей наледей Северо-Востока России барон Герхард Майдель писал: «По общепринятому мнению название это произошло от слова тар, т.е. творог, составляющий главную пищу этого народа; и действительно, нельзя отрицать, чтобы такое блестяще-белое ледяное поле среди ярко-зеленого растительного покрова не имело издали сходства с блюдом творога, поставленным на зеленый ковер» ^{[4, стр.]}.

Наледи-тарыны представляют собой ярко выраженную форму наземного конжеляционного оледенения. В распространении и развитии ледяных массивов проявляется хорошо выраженная широтная зональность и высотная поясность: общее количество наледей постепенно уменьшается, а их средние размеры увеличиваются по мере повышения географической широты и абсолютной высоты местности. Наиболее крупные тарыны формируются в арктических районах и в высокогорье на участках с контрастными формами рельефа и сложной системой водопоглощающих и водовыводящих таликов – в Северном Забайкалье, в Якутии, на Чукотке, а также в горах Средней Азии, в Тибете, на Аляске. Относительная наледность в этих регионах колеблется от 0,1 до 3,5 %, а площадь отдельных ледяных массивов составляет десятки квадратных километров, при этом удельные запасы воды в наледях соизмеримы с запасами воды в снежном покрове. Мощность наледей подземных вод в некоторых горных долинах криолитозоны достигает 10-12 м. В среднем же она колеблется в пределах 1,0-2,5 м.

Наледи-тарыны – мощный регулятор водного и ледового режима рек в горных районах криолитозоны. Зимой в них аккумулируется до 70% подземного стока, а летом в результате таяния ледяных массивов такое же количество воды поступает в речную сеть. Это своеобразный возобновляемый водно-ледовый ресурс, значение которого в полной мере еще не оценено. Динамические запасы наледного льда, образующегося при намораживании родниковых вод на территории России, оцениваются в 50 км³. Более половины этой массы (около 30 км³) формируется на северо-востоке Азиатского континента в пределах Верхояно-Колымской горной страны и на Чукотке. Здесь тарыны достигают гигантских размеров и встречаются почти в каждой долине, при этом участки их формирования, так называемые «наледные поляны» практически исключаются из процесса природопользования, поскольку подвергаются воздействию комплекса особо опасных криогенных явлений. Зимой в лютые морозы наледные поляны, русла малых и средних рек периодически затапливаются водой, а летом долгое время находятся подо льдом. Наледи и наледные процессы осложняют транспортное освоение региона, особенно строительство и эксплуатацию автозимников, разработку россыпных месторождений полезных ископаемых, работу дорожных и иных инженерных сооружений, водоснабжение промышленных предприятий и населенных пунктов. Наледная опасность повышает экстремальность условий жизнедеятельность людей, использования строительных материалов, машин, оборудования и природно-технических систем в целом, создает крайне неблагоприятную экологическую ситуации линейно-очагового типа. Все это определяет учет и изучение наледей-тарынов как одну из важнейших задач геолого-географической науки. В данной статье рассматриваются основные итоги исследования ледяных полей, полученные начиная с середины XIX столетия.

Периодизация исследований

История научного изучения наледей-тарынов делится на три периода. В первый период (до 1900 г.) происходило визуальное, большей частью кратковременное знакомство с наледями. Оно вызывало удивление путешественников и исследователей Сибири и робкие попытки объяснить причины наледных явлений. Четкого определения понятия «наледь» не было. Во второй период (1900-1950 гг.) состоялось накопление сведений о географическом распространении наледей, их морфологических особенностях и процессах взаимодействия с геологической средой, выяснялся вопрос о происхождении наледеобразующих источников и их связи с многолетней мерзлотой; осуществлялась инвентаризация гигантских наледей-тарынов и их типизация по ряду характерных признаков. Исследования наледей проводились большей частью попутно во время гидрографических изысканий и при геологических съемках. Отсутствовало единство взглядов в определении понятия «наледь»: одни ученые считали наледью воду на льду, другие – лед, образовавшийся при замерзании излившихся на поверхность речных и подземных вод, третьи – процесс излияния воды, ее растекание, замерзание и ряд сопутствующих явлений. В третий период (после 1950 г.) началось планомерное изучение наледей и наледных процессов на гидропостах и наледных полигонах, а также во время специальных экспедиций, организованных академическими институтами и высшими учебными заведениями; состоялось аналитическое осмысление накопленного фактического материала и его использование в теоретических построениях, расчетах и гипотезах. Была разработана четкая понятийная база наледеведения, в основу которой положено представление о наледях как ледяных образованиях, возникающих при послойном намораживании воды на поверхности твердых тел ^[5]. Состоялась оценка роли наледей в формировании водного и ледового режима рек, в перераспределении водных ресурсов, трансформации рельефа местности, растительного покрова, микроклимата и природных ландшафтов в целом. Ниже в реферативной форме рассматриваются основные работы, касающиеся наледности Северо-Востока России.

Период первый (до 1900 г.)

Первые сведения о наледях-тарынах Северо-Востока России появились в отчетах путешественников и исследователей И. Г. Гмелина, Г. А. Сарычева, Ф. Ф. Матюшкина, Ф. П. Врангеля, Н. Г. Меглицкого, Г. А. Эрмана и др. Чаще всего это были краткие упоминания о ледяных полях, по которым пролегал их путь. Некоторые сообщения больше походили на художественные зарисовки, чем на научные записки.

Основное внимание уделялось трудностям, возникающим при движении по ледяным полям. Лишь с середины XIX века появились обстоятельные работы, содержащие подробные описания гигантских ледяных полей. Так, будущий российский академик А. Ф. Миддендорф (рис. 1) в своем фундаментальном многотомном труде о путешествии на Север и Восток Сибири (1842-1845 гг.) подробно описал два крупных тарына, расположенных в юго-восточной части Якутии в долинах рек Малый Аим и Селендэ (бассейн Учура) (рис. 2), а также рассмотрел вопрос о названии и происхождении наледей ^[6]. Обособленные ледяные массивы «от ключей» он называл накипнями, а сплошные поля — ледяными долинами, при этом обе разновидности криогенных образований, а также «лед, покрывающий воду, натекшую поверх ледяного полотна» (речного льда – А. В.), объединил общим понятием «наледь».

Рис. 1. Миддендорф Александр Федорович (1815-1894)

Это было первое употребление ключевого термина применительно к комплексу гляциальных образований, обусловленных послойным намораживанием подземных и поверхностных вод. «Я избрал название: Наледь или Накипень, – писал он, – для ряда всех явлений, к которому принадлежат ледяные долины» ^{[6, стр. 422]}. И далее: «Накипни всегда происходят от замерзания воды, вытекающей на мерзлую почву или на готовый лед» ^{[6, стр. 423]}. На немецком языке наледи А. Ф. Миддендорф назвал словом aufeis. Оба эти термина прочно вошли в научную литературу и стали основными в понятийно-терминологической базе наледеведения. Одной из основных причин образования наледей А. Ф. Миддендорф считал мерзлый слой под быстротекущими отрезками рек, где образуется донный лед, подпруживающий подледный водный поток.

От опытного взгляда исследователя не ускользнули самые характерные черты развития наледных явлений: источники питания, морфологические особенности и строение льда, его взаимодействие со снегом, влияние на температуру приземного слоя воздуха, рельеф и растительность и, что особенно важно, зависимость от степени прерывистости ледяной почвы, т.е. от вечной мерзлоты. Многолетние полевые наблюдения, выполненные А. Ф. Миддендорфом на громадной территории к востоку от Енисея, в том числе в Приамурье и Забайкалье, дали основание сделать очень важный вывод: накипни-тарыны распространены практически во всех речных долинах Восточной Сибири, но их размеры сокращаются по мере уменьшения суровости климата и сплошности ледяной почвы (постоянно мерзлых горных пород).

Рис. 2. Наледь на реке Малый Аим в мае 1844 г. Из книги А. Ф. Миддендорфа ^[6]

В 1851 г. для исследования Камчатки в качестве «чиновника особых поручений по горной части» отправился выпускник Дерптского университета геолог Карл фон Дитмар (Woldemar Friedrich Carl von Ditmar, рис. 3). По рекомендации А. Ф. Миддендорфа во время своего путешествия к Охотскому побережью (в порт Аян) он осуществил наблюдения за наледями, которые опубликовал в специальной статье еще до возвращения из своего пятилетнего пребывания на Камчатке ^[7]. Маршрут Дитмара от Иркутска до порта Аян на большей части пути совпал с маршрутом своего наставника. Лишь в приохотской части путь на лошадях пролегал немного севернее. При пересечении горной системы Джугджур в Приохотском крае Дитмар детально описал встреченные им наледи, при этом отметил многие характерные черты наледных участков долин, которые ранее не были зафиксированы другими исследователями. Особенно интересными были сведения о строении наледных полян, наледного льда и включений в него гальки и валунов.

Карл Дитмар считал, что вмерзшие в лед камни приносятся водными потоками с верхней части долины. Это было заблуждение, которое просуществовало более 100 лет. Загадка ксенолитов в наледном льду была разгаданы лишь 80-х годах XX столетия в результате режимных круглогодичных наблюдений за гидротермическими движениями подледного основания. Оказалось, что камни, прослои песка и гравия в ледяной толще образуются вследствие вакуум-фильтрационного механизма льдообразования ^[8-12].

Рис. 3. Карл фон Дитмар (1822-1882)

Карл Дитмар пытался найти причины образования наледей, связывая их с постоянно действующими родниками, особенностями течения рек и распределением снежного покрова. При этом крупные ледяные массивы он называл ледяными мульдами (Eismulde), считая их производными от формы «ледяных долин», против чего не без основания возражал А. Ф. Миддендорф в послесловии к его статье на немецком языке ^[7]. Несмотря на некоторые расхождения во взглядах на природу наледных явлений, оба исследователя согласно утверждали, что наледи – тарыны широко распространены не только в горах, но и во всех районах, где встречается вечная мерзлота. Весной 1885 г. на пути к Новосибирским островам он впервые познакомился с тарынами Северо-Восточной Якутии, в частности, с гигантской наледью на реке Долгулях, что расположена на расстоянии 100 верст от истока и в 360 км от заброшенного городка Верхоянска. В дальнейшем при изучении мест и останков трупов мамонта и шерстистого носорога, указанных ему аборигенами края, он пришел к заключению, что захоронения могли быть связаны непосредственно с наледными явлениями ^[13]. Так, в долине р. Буор-Юрях (правый приток Додомо, система Чендона в районе Куларских гор) в марте – апреле 1986 г. он вскрыл шахтой погребенный ледяной массив толщиной 14,8 м. Верхняя его часть возвышалась над уровнем льда в реке примерно на 10 м, остальная располагалась ниже уровня русла. Лед имел ярко выраженную горизонтальную слоистость с тонкими прослоями глины. На глубине 3,8 м залегал слой гальки. В основании ледяной толщи находилась конусообразная масса льда с впаянными в нее крупными камнями. Останки мамонта (кости, череп и др.) располагались в верхней части разреза в глинистом слое. Э. Толль определил, ледяной массив как холм высотой 17,5 м, шириной в основании 50 м и длиной около 200 м, сформировавшийся в результате намораживания подземных вод подобно тому, как это описывал «накипни ледяных долин» А. Ф. Миддендорф. Следы гигантского ледяного бугра исследователь нашел на противоположном берегу реки. «Сопоставляя все произведенные на Бор-юряхе наблюдения, - писал Э. Толль, – мы придем к заключению, что останки мамонта, именно некоторые кости его конечностей и вероятно вся голова его, залегали на льду ледяной долины, будучи занесены илом во время половодья и включены в замерзшие массы глины» ^{[13, стр. 72]}. И далее: «Таким образом, здесь мы имеем дело с ископаемым льдом четвертичной эпохи, т. е. с каменным льдом, происхождение которого может быть объяснено лишь образованием наледи ледяных долин» ^{[13, стр. 73]}. Анализируя обширные материалы об ископаемых льдах, имеющих отношение к трупам мамонтов и других экзотических животных, геолог включил в комплекс «каменных» льдов также и наледи, как древние, так и современные. К сожалению, мнение ученого осталось без внимания. Роль наледей–тарынов в судьбе крупных животных Евразии и Северной Америки до сих пор не раскрыта, хотя, возможно, именно в этом феномене заключены причины их малоизученных поведенческих функций и жизнеспособности в суровых условиях криолитозоны.

В 1894 и 1896 гг. в Петербурге барон Герхард фон Майдель (рис. 4) опубликовал описания своего путешествия по северо-восточной части Азиатской России. В отличие от А. Ф. Миддендорфа и К. Л. Дитмара маршруты этого исследователя охватили более северную территорию к востоку от реки Лены вплоть до побережья Чукотки. Кроме того, Г. Л. Майдель объездил Вилюйский край, Олекмо-Витимскую горную страну, Прибайкалье и Забайкалье, другие районы Восточной Сибири. Человек с широким кругозором, одержимый познанием гигантской малоизученной страны, он наряду с другими разносторонними исследованиями большое внимание уделил и наледным процессам. Ценность его наблюдений заключалась, прежде всего, в том, что многотрудные путешествия осуществлялись во все времена года. Это позволило ему видеть наледи самых разных модификаций на разных стадиях их развития. Например, знаменитый Кыра-Нехаранский тарын на реке Кыре у подножия хребта Тас-Хаяхтах он посетил трижды (в июне 1866 г., в декабре 1868 г. и в октябре 1870 г.). Итогом его многолетних наблюдений стала большая, статья под названием «О тарынах Якутской области», помещенная во втором томе упомянутого произведения ^{[4, стр. 1-30]}. Особенно ценными были наблюдения за выходом наледеобразующих вод на больших наледных полянах, развитие которых практически не связано с деятельностью речных водных потоков. Он впервые описал процесс подснежной и подледной миграции вышедших на поверхность подземных вод, обеспечивающий быстрый прирост площади ледяных массивов и увеличение мощности льда во внутренних частях тарынов. Много внимания Г. Л. Майдель уделил проходимости наледных участков речных долин. Для того времени это было очень важно, поскольку сообщение между редкими населенными пунктами осуществлялось в холодный период года преимущественно по замерзшим рекам, а летом – по цепочке наледных полян.

Рис. 4. Майдель Герхард Людвигович (1835-1894)

Рассматривая происхождение наледей, Майдель фактически выделил два типа наледеобразования: 1) намораживание на поверхности ледяного покрова крупных и средних рек, при котором вода поступает на лед из продольных трещин пучения в срединной части речного потока, а также вдоль берегов за счет выжимания подледной воды по контакту льда с горными породами; к этому типу он отнес также излияние на лед прибрежных грунтовых вод; 2) намораживание на поверхности открытого или задернованного грунта, когда формирование слоев льда идет исключительно за счет излияния подземных вод, гидравлически не связанных с речными водами. Некоторые высказывания Г. Л. Майделя, так же как его предшественников К. Дитмара и А. Ф. Миддендорфа, касающиеся происхождения и распространения наледей, отличались неопределенностью и носили умозрительный характер. Позднее это вызвало критические замечания со стороны геологов и инженеров. Ошибки в суждениях ученых определялись общим уровнем знаний того времени, а также тем обстоятельством, что специальные горные работы и площадные съемки во время их путешествий не проводились. В целом же наблюдения знаменитых выпускников Дерптского университета определили вполне объективные представления о наледных явлениях в Сибири, более того – стали первичной информационной основой для дальнейших более углубленных исследований.

Период второй (1900-1950 гг.)

Прошло несколько десятилетий, прежде чем появился человек, разгадавший генетическую сущность наледных явлений. Это был молодой инженер-геолог Сергей Аристархович Подъяконов. В 1895 г., сразу после окончания Петербургского горного института, он был откомандирован в распоряжение Правления Российского золотопромышленного общества и вскоре направлен в Южную Якутию для разведки месторождений россыпного золота. Три года, начиная с весны 1896 г., С. А. Подъяконов безвыездно провел в бассейнах рек Олекмы и Алдана, осуществляя проходку шурфов в сложнейших горнотехнических условиях. Маршруты его круглогодичных поисковых работ составили многие сотни километров. Золота он не нашел, но открыл Алданское нагорье, в деталях изучил мерзлотно-гидрогеологические особенности наледных участков речных долин и, по сути, осуществил прорыв в познании механизма развития наледных процессов.

28 февраля 1903 г. С. А. Подъяконов сделал доклад «О наледях Восточной Сибири» на заседании Русского географического общества в Санкт-Петербурге. Выступление молодого ученого произвело сильное впечатление, и в том же году доклад был опубликован под названием «Наледи Восточной Сибири и причины их возникновения» ^[14]. Это была первая обстоятельная научная статья на русском языке, осветившая природу наледных явлений на основе круглогодичных мерзлотно-гидрогеологических изысканий. Прежде всего, автор, следуя традициям местного населения, определился с понятием «наледь». «Наледь – по-якутски «тарын» – это знакомые слова для всякого путешественника по Северу и особенно по Северо-Востоку Сибири», – писал он. «Зимой под этими словами разумеется внезапное появление среди скованной морозами природы текущей или стоячей воды, которая пропитывает покрывающий землю снежный покров, затопляет покрытые льдом русла рек и целые долины. Летом наледь – это громадные толщиной в несколько сажень ледяные поля, покрывающие целые десятины, а иногда и десятки квадратных верст и окаймленные, как венцом, цветущим ковром растительности» ^{[14, стр. 305]}.

С. А. Подъяконов справедливо заметил, что наблюдения за наледями в теплый период года дают мало информации для выяснения причин развития процесса. Для этого нужны зимние работы. Именно на основе зимних наблюдений он в деталях описал начало формирования и дальнейшее нарастание ледяных массивов, выявил значение капиллярного поднятия уровня воды в снеге, установил роль ледяных бугров пучения и трещин во льду как показателей напряженного состояния гидравлической системы. На примере нескольких упрощенных геологических разрезов С. А. Подъяконов показал, что формирование основной части наледей-тарынов происходит в результате стеснения долинного водного потока, который состоит не только из реки или ручья, но и массы воды, фильтрующейся в аллювиальных отложениях. При этом зависимость «степени развития наледи» R от основных природных факторов выразил простой аналитической формулой 1:

R P Q , (1)

где P – «сила мороза» (температура воздуха); с – теплопроводность слагающих дно долины горных пород; d – толщина снежного покрова; Q – суммарный расход водного потока; a – ширина долины; M – площадь живого сечения наносов; N – живое сечение русла реки. Анализируя значение каждого фактора и опираясь на данные, полученные в результате проходки многочисленных горных выработок, молодой инженер-геолог пришел к следующим выводам: «1) очень сильные, исключительные морозы не составляют необходимого условия для образования наледи, так как уменьшение силы мороза может вполне компенсироваться другими факторами; 2) большие реки мало склонны к образованию наледи, тогда как мелкие горные реки изобилуют ими; 3) в холодные малоснежные зимы развитие наледей гораздо сильнее, чем в теплые обильные осадками зимы; 4) вечная мерзлота не составляет необходимого условия для появления наледи, хотя и благоприятствует ее развитию; 5) наледи не составляют исключительной особенности Сибири и могут образовываться везде, где зимой бывают морозы и где есть соответствующий подбор условий» ^{[14, стр. 630]}.

Выводы С. А. Подъяконова блестяще подтвердились по всем аспектам последующими работами в Прибайкалье и Забайкалье, в Приамурье и Приморье, на Алтае и Урале, а также и на Северо-Востоке России и на Аляске.

Первая Мировая война и революционные события в России сдвинули изучение гигантских наледей–тарынов по меньшей мере еще на четверть века. Исследования активизировались на рубеже двадцатых и тридцатых годов в связи с организацией Якутской комплексной экспедиции АН СССР, а затем в процессе планомерных работ Наркомвода СССР по изучению водных ресурсов и путей сообщения восточных районов страны (Наркомвод создан 30 января 1931 г.). Этому в значительной степени способствовали работы М. И. Сумгина и Комитет по изучению вечной мерзлоты под руководством академика В. А. Обручева. В 1927-1929 гг. в бассейне реки Яны работал гидрологический отряд Якутской экспедиции АН СССР, возглавляемый морским офицером П. К. Хмызниковым (рис. 5).

Рис. 5. Хмызников Павел Константинович (1896-1943)

Начальник отряда, несмотря на свои 30 лет, был опытным полярником. В 1920 году он работал в составе Ленской гидрографической экспедиции, в задачи которой входило составление атласа дельты Лены, бухты Тикси и атласа реки ниже Якутска. В 1922 году участвовал в организации полярной обсерватории в проливе Маточкин Шар, затем руководил Нижнеленским геоморфологическим отрядом, производившим съемку побережья моря Лаптевых на протяжении около 700 км. По итогам работ в бассейне реки Яна П. К. Хмызников написал книгу, которая стала его докторской диссертацией ^[15]. В книге впервые на профессиональном уровне подробно описан ледовый режим водных потоков, в том числе закономерности развития наледных процессов. Основываясь на своих трехлетних наблюдениях, П. К. Хмызников разделил наледи–тарыны на три категории: 1) площадные, имеющие большие размеры и занимающие значительную часть горных котловин и расширенные участки долин; 2) трещинные, развитие которых определяется «выступанием воды по одной линии», в том числе на береговых обрывах («стеновые наледи»); и 3) точечные – их питание «происходит по какому-либо каналу в почве или льде». Гигантские наледные массивы П.К. Хмызников представил как совокупность точечных и многотрещинных частей. Их рост, по его мнению, происходит в результате излияния воды двумя путями – через бесчисленное множество капилляров в толще сезоннопромерзающих грунтов и сквозь трещины, возникающие в кровле водонапорных криогенных систем. Он показал, что в условиях сурового климата, когда слой сезонного промерзания сливается с вечной мерзлотой, а реки промерзают до дна, сток воды в руслах рек полностью прекращается, меняется и характер наледеобразования. Небольшие реки часто превращаются в цепочку замкнутых водоемов с растрескавшимися ледяными буграми пучения. Рост большинства речных наледей происходит в основном в первую половину зимы, в остальную же часть холодного периода года они скрываются под снегом и «оживают» весной, в период снеготаяния. П.К. Хмызников привел интересные сведения о намораживании талых снеговых вод при возврате холодов. Не объясненными остались факты весеннего прорыва воды из-под толщи наледного и речного льда. К числу важных выводов, сделанных гидрографом, следует отнести указание на приуроченность крупных наледей к верхним частям речных долин и к устьям впадающих рек.

Почти одновременно с Янским гидрологическим отрядом (в 1928-1932 гг.) по заданию Наркомвода СССР на Северо-Востоке России работал отряд Б. В. Зонова (рис. 6). Итогом его съемочных работ стали крупные произведения, в которых нашли отражения уникальные сведения о наледях и ледовом режиме рек бассейнов Яны, Индигирки и Колымы ^[16-22]. Наблюдения за наледями и полыньями автор указанных книг обобщил в кандидатской диссертации, которую защитил в 1941 г. и затем опубликовал в виде большой научной статьи в Трудах Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева ^[23]. Маршруты Б. В. Зонова и его сотрудников проходили по труднодоступной и почти неизученной территории. Маршрутные ледовые и гидрологические наблюдения и съемки сотрудников отряда совмещались с общими географическими описаниями, что придавало собранным материалам уникальность, характерную для работ классиков сибирского естествознания.

В 1933 г. в бассейнах рек Яны и Индигирки работал геолог В. А. Федорцев, который кратко описал встреченные наледи и пришел к заключению, что для их формирования необходимо сужение долины, ее резкий поворот или преграда в виде ледниковых образований. В. А. Федорцев утверждал, что в горных районах Якутии – хребтах Верхоянском, Орулгане, Тас–Хаяхтах и др. наледные явления характерны практически для всех рек. Если речка не имеет хотя бы небольшой наледи – это исключение, и вызвано оно «из ряда вон выходящей причиной» ^[24]. Примерно в это же время на Северо-Востоке России побывал геоморфолог Д. М. Колосов, который описал процессы переотложения осадков, расширение и выравнивание дна долины на участках развития гигантских наледей-тарынов. По его наблюдениям в Западном Верхоянье наледные участки составляют не менее пятой части длины горных рек. На многих реках он видел не стаявшие ледяные поля протяженностью до 1,5 км даже во второй половине лета ^[25].

Рис. 6. Зонов Борис Васильевич (1895-1975). Рис. 7. Швецов Петр Филимонович (1910-1992).

В 1939 г. по инициативе проф. М. И. Сумгина для предварительного исследования знаменитой Кыра–Нехаранской наледи, открытой Г. Л. Майделем, направлен отряд из двух молодых научных сотрудников В. П. Седова, П. Ф. Швецова (рис. 7) и трех рабочих. Отряд финансировался Институтом мерзлотоведения им. В. А. Обручева, только что преобразованным из Комиссии по изучению вечной мерзлоты АН СССР. 7 мая 1939 г., преодолев бездорожье и начавшуюся весеннюю распутицу, экспедиционный караван оленей прибыл на место исследований. Уже первые дни принесли много нового, неожиданного. Оказалось, что кратко описанное Г. Л. Майделем обширное ледяное поле площадью около 100 км², на самом деле представляет не одну, а три больших наледи. Суммарная площадь их в период максимального развития была почти в четыре раза меньше – 26 км². Впервые за всю историю изучения наледей были составлены ситуационные карты ледяных массивов с контурами распределения их мощности и местоположением наледеобразующих источников (рис. 8).

Рис. 8. Схематическая карта Нехаранской наледи на реке Кыра ^[26].

Толщина льда, м: 1—меньше 1; 2—от 1 до 1,7; 3—от 1,7 до 3,5; 4—наледеобразующий источник подземных вод; 5—незамерзающее русло реки

Кроме Кырских наледей на план вынесены и описаны еще три наледи: Ойегордахская, Ходоропская и Элер–Себютская. Выявлены следующие общие признаки описанных наледей: гигантские размеры, превышение длины над шириной, приуроченность к расширенным участкам долины, постоянство места образования, мелкобугорчатая поверхность с выдающимися буграми пучения по краям наледи, наибольшая толщина в середине ледяного покрова, незамерзающие потоки родниковых вод. Контуры ледяных массивов зависят в основном от рельефа их основания. Там, где имеются террасы, они совпадают с их границами и остаются из года в год постоянными, на плоских участках долины границы наледи зависят от микрорельефа, имеют сложную конфигурацию. Наличие сухих деревьев с отбеленными стволами, сухих разветвленных галечниковых русел за пределами современных границ наледей и ряд других признаков свидетельствует о том, что ранее площади тарынов были примерно на 30 % больше, чем в 1939 г., при этом местами прослеживались до трех стадий многолетнего наступания и отступания границ льда.

Рассматривая вопрос о происхождении Кырских ледяных полей, В. П. Седов и П. Ф. Швецов пришли к заключению, что теория С. А. Подъяконова применима лишь к начальной стадии образования наледей, когда функционирует речной поток и еще не промерзли подрусловые отложения. «Решающим же фактором, первопричиной образования Кырских наледей, является наличие колоссальных по дебиту источников подземных вод, беспрерывно и свободно выходящих на земную поверхность. Поэтому и сам процесс наледеобразования происходит иначе…» ^{[26, стр. 33]}.

Большой и важный вопрос о происхождении наледеобразующих источников подземных вод авторы решили на основе анализа их местоположения, температуры и химического состава воды и геологического строения местности. По их данным все три Кырские и Ойегордахская наледи, питаются подмерзлотными водами, поднимающимися на поверхность по тектоническому разлому, который протягивается вдоль хребта Тас-Хаяхтах на расстояние около 150 км. Однако, остался открытым важный вопрос: где, по каким каналам «закачиваются» под вечную мерзлоту атмосферные осадки и поверхностные воды?

Авторы считают, что таких каналов в хребте Тас-Хаяхтах не существует, так как это горное сооружение полностью проморожено, а питающие наледи «источники поднимаются с больших глубин энергией расширения испытывающих там значительное давление газов…» ^{[26, стр. 72]}.

Полевые исследования отряда продлились до 15 июля. За два месяца напряженной работы ученые собрали уникальный материал, который через год был опубликован в журналах «Наша страна», Наука и жизнь», «Советская геология», «Доклады Академии Наук» ^[27-33] , а еще через год обобщен в виде книги «Гигантские наледи и подземные воды хребта Тас–Хаяхтах» ^[26]. Авторы планировали продолжить начатые полевые исследования, однако помешала Великая отечественная война, трагически погиб В. П. Седов.

Между тем внимание к наледям–тарынам Северо–Востока России продолжало нарастать. Причина — открытие и разработка богатейших месторождений полезных ископаемых – золота, олова, вольфрама, урана и др. Для населенных пунктов и промышленных предприятий нужна была вода, много воды. Господствовавшее долгое время представление о сплошной вечной мерзлоте, препятствующей накоплению водных ресурсов в недрах земли, стало разрушаться благодаря работам Н. И. Толстихина, М. И. Сумгина, П. И. Мельникова, А. И. Ефимова, других ученых-мерзлотоведов. Определенную роль сыграли сведения о наледях и наледных процессах в трудах классиков отечественного мерзлотоведения ^[34-41]. Внес свою лепту и П. Ф. Швецов, опубликовавший серию статей о подмерзлотных водах и их связи с гигантскими наледями и режимом стока рек Верхояно-Колымской горной страны ^[42-48]. Интерес к наледям-гигантам существенно повысили публикации А. М. Чекотилло ^[49-52], известного своими обобщающими работами о борьбе с наледными явлениями на автомобильных дорогах. В своих статьях Верхояно–Колымскую горную страну он назвал «областью великих наледей», указав на их непременную причинно–следственную связь с подмерзлотными водами. Заслугой А. М. Чекотилло является обзорная статья о наледях Аляски, где условия наледеобразования практически идентичны условиям северо–восточной части России ^[51]. Выяснилось, что наледи северо-западной окраины американского континента совсем не изучены, хотя упоминания о них в большом количестве встречались в публикациях общегеографического и геологического толка.

Очень большой резонанс в сороковых годах получила фундаментальная статья гидролога Б. В. Зонова, написанная по материалам экспедиции 1928-1932 гг. ^[23]. Эта работа, освещающая наледность всей Яно-Колымской горной системы, по нашему мнению, стала самой обстоятельной и самой объективной за весь предшествующий период изучения наледей и наледных процессов этого региона. Первое, что отличало позицию автора статьи – отсутствие двойственности во взглядах на содержание понятия «наледь». Под этим термином он подразумевал только лед, а не лед и воду на льду, как это делали многие предыдущие исследователи. Такой подход позволил четко отделить гляциальные объекты от сугубо гидрологических явлений и описать их в естественном взаимодействии и взаимообусловленности. В структуре гидрографической сети Б. В. Зонов выделил и детально описал следующие участки русел рек: 1) без ледяного покрова (сухие, покрытые снегом или без него), 2) с нормальным ледяным покровом, нарастающим сверху вниз (неслоистый кристаллический речной лед толщиной до 1,5-2,5 м), 3) наледные, со слоистым ледяным покровом, нарастающим снизу вверх за счет периодического излияния подледной воды (толщина льда 2-3 м, реже 4-5 м), 4) полыньи (аимы, тальцы), не покрывающиеся сплошным ледяным покровом, а несущие его в виде заберегов или отдельных перемычек (водный поток не замерзает даже в самые суровые зимы).

Наледные участки долин и соответствующие им ледяные массивы автор разбил на две группы – горные и равнинные. Группа участков горных рек с учетом стадий развития и морфологических особенностей разделена на три типа: 1) молодые, 2) зрелые и 3) старческие. Б. В. Зонов показал, что «по мере увеличения возраста наледи улучшаются условия для циркуляции аллювиальных вод долинного потока. Диаметр «трубы», собирающей в зимний сезон его воды, увеличивается, а за счет этого увеличения уменьшаются гидростатические напряжения, вызывающие выход воды на поверхность льда. Тем самым рубится тот «сук», на котором держится сама наледь. Процесс развития наледей в связи с прогрессирующим накоплением аллювия, разбивается на ряд отмеченных выше возрастных стадий и, в конечном счете, приводит к уничтожению самой наледи. На месте бывшей наледи образуется иной тип русла, которому свойственна уже другая форма ледяного покрова» ^{[23, стр. 62]}. Рассматривая происхождение наледей, Б. В. Зонов отметил участие в их питании двух типов вод – речных и подземных, при этом указал на подчиненное значение речных вод в связи с быстрым их промерзанием, а также инфильтрацией под криогенным напором в толщу примыкающих горных пород. По его мнению, молодые наледи питаются в основном надмерзлотными водами. В формировании зрелых ледяных массивов участвуют воды смешанного происхождения – речные, непромерзающие воды надмерзлотного яруса и глубоко залегающие подмерзлотные воды различных литологических комплексов. Питание наледей старческого возраста осуществляется в основном за счет аллювиальных вод, накапливающихся в результате просачивания атмосферных осадков, конденсации водяных паров, инфильтрации речных вод и восходящих потоков подмерзлотных вод.

Безусловной заслугой автора статьи является получение сведений о массивах наледного льда, не стаивающих полностью в течение лета и остающихся на следующий год. О перелетках в горах Сибири известно было давно, однако в сообщениях обычно не указывались размеры остатков льда. Б. В. Зонов в своих маршрутах, если встречались такие объекты, непременно производил их измерение и описание. Так, 31 сентября 1931 г. на пути из Верхне–Колымска в Кысыл-Балыктах (Момский хребет) он определил параметры ледяных массивов, общая площадь которых составила 3,6 км², а объем 3,3 млн. км³. По его ориентировочным оценкам суммарный объем девяти наледей-тарынов в период максимального развития достигал 78,5 млн. м³, что в переводе в воду составляет 10 мм слоя стока. Это свидетельствовало о большой роли наледей-тарынов в формировании речного стока.

Б. В. Зонов доказал генетическую связь наледей-тарынов с незамерзающими участками рек – полыньями. В результате трехлетних зимних наблюдений он установил, что, несмотря на исключительно суровые климатические условия, здесь, в зоне Полюса холода Северного полушария Земли многие реки не замерзают на протяжении многих десятков километров. Например, на реке Омолоне в зиму 1928-1929 гг. полыньи занимали 20-30 % общей поверхности русла длиной около 700 км. Такая же ситуация наблюдалась на его правых притоках: на р. Олое на протяжении 100 км, на р. Кегалли на расстоянии 35 км, на Крестике на протяжении 20 км от устья. Неполное замерзание рек на протяжении сотен километров заставило автора усомниться в глубинном источнике тепла, и он стал искать причину образования полыней в неоднородном распределении по длине долины водоносной толщи аллювия. Связав эту характеристику с температурой воды в русле водного потока, Б.В. Зонов получил простую и вполне объективную графическую схему (рис. 9), объясняющую четкообразный характер распределения полыней на реках. Таким образом, появилась возможность определить «степень развития» полыней R (формула 2) от ряда факторов – гидрогеологических (М, d), климатических (h, P, q), гидрологических (Q, n, r) и топографических (I, b):

R QnrIb, (2)

где M – средняя глубина живого сечения талого водоносного слоя наносов; d – показатель фильтрующей способности водоносного слоя; h – глубина промерзания аллювия; P– сила мороза; q – количество снега, выпадающего на поверхность воды в полынье; Q – показатель водоносности грунтового потока; n – степень ламинарности движения грунтовых вод; r – степень концентрации растворенных в воде солей; I – уклон долинного потока; b – степень изрезанности продольного профиля русла реки. При наличии глубинного теплового потока в формулу 2 вставляется значение температуры t.

Рис. 9. Схема, поясняющая образование полыней омолонского типа ^[23].

1 – речная вода; 2 – ледяной покров; 3 – водоносный аллювий; 4 – изолинии температуры, °С

Анализируя факторы формирования и развития полыней и опираясь на предложенную формулу (2), Б. В. Зонов не только объяснил парадокс северной природы (незамерзающие реки на полюсе холода), но и раскрыл причинно–следственные связи другого феноменального явления – гигантских наледей-тарынов. Оказалось, что питание участков рек с полыньями и наледями осуществляется по одной и той же схеме — в результате ритмичного сужения живого сечения долинного (подземного) водного потока. Глубинные воды, в том числе подмерзлотные, восходящие по системе тектонических трещин и разломов, проявляются локализовано и сравнительно редко (пример — Кыра–Нехаранская наледь), а большей частью «растворяются» в толще сквозных подрусловых и пойменных таликов. Вот почему распределение наледей-тарынов по длине горных рек сходно с распределением полыней, а также обусловлено ими. Зависимость того или иного вида ледяного покрова от морфологии русла, от фильтрационных свойств слагающего дно долины аллювия, его ширины и мощности, по Зонову, есть характерная особенность Яно-Колымской горной страны, которая выражается в виде определенной закономерности: высоко в горах сравнительно небольшие наледи чередуются с сухими участками русла; в долинах нижнего яруса гор и в предгорьях, где широко представлены валунно-галечниковые отложения, распространены как полыньи, так и наледи; на выходе из гор преобладают гигантские тарыны, а на равнинах, сложенных мелкодисперсными грунтами (преимущественно пылеватыми суглинками) господствует нормальный ледяной покров, т. е. кристаллический лед промерзших до дна водотоков. Работа Б. В. Зонова оказала большое влияние на дальнейшее формирование представлений о происхождении и закономерностях развития наледей-тарынов, хотя и не получила должного развития в теории наледных процессов.

В 40–е годы большой вклад в изучение вечной мерзлоты и подземных вод внесли сотрудники различных подразделений Дальстроя. Эта была мощная организация, созданная в 1931 г. для строительства дорог, изучения и промышленного освоения открытых месторождений полезных ископаемых. В ее структуре были разные подразделения, в том числе и геологические. В 1941 г. на территории деятельности Дальстроя работало 139 геологических партий. Некоторые из них занимались поисками и оценкой источников водоснабжения, вели режимные наблюдения за наледями. Часть материалов опубликована ^[53-58]. Выделяется многоплановая статья геолога А. С. Симакова ^[58], развивающая представления предыдущих исследователей о питании, строении наледей и морфологических особенностях наледных участков речных долин. А. С. Симаков пришел к заключению, что форма, размеры и динамика наледей-тарынов определяется в основном строением дна долины, особенностями и глубиной залегания коренных пород, и составом водоносных аллювиальных отложений. В зависимости от этих факторов он выделил три типа наледей: 1) с ровной поверхностью, слабо наклонной по длине речного потока или в сторону одного из склонов; 2) с желобообразной поверхностью и 3) с бугристой поверхностью. Первый тип наледей образуется в том случае, когда на пути подруслового потока встречается выдающийся уступ коренных горных пород. Выходящие у «плотины» подземные воды растекаются широким фронтом и замерзают слой за слоем, при этом питание верхних слоев льда происходит через систему трещин, возникающих при промерзании внутриледных потоков, а место выхода подземных вод постепенно смещается вверх по долине.

Второй тип наледей формируется в условиях, когда водоносный слой аллювия небольшой мощности быстро промерзает, вода под напором выдавливается у подножия склонов и намерзает в виде ледяных каскадов, образуя вогнутую корытообразную форму поверхности тарына. Третий тип наледей возникает на дне долин с неровной поверхностью, неоднородной глубиной залегания коренных пород и сравнительно мощным слоем аллювия с постоянным подповерхностным стоком. Формирование наледей здесь начинается с образования ледяных бугров пучения в русле реки. Излившаяся по трещинам вода постепенно заполняет русло и распространяется на пойму. При усилении морозов в водоносной толще грунтов возникают неоднородные напряжения, которые приводят к вспучиванию ледогрунтовой массы и излиянию воды в различных частях днища долины. Таким образом, питание наледи происходит в основном через бугры пучения, которые обычно располагаются цепочной вдоль линии подруслового потока. Наиболее часто в регионе встречается комбинация наледей первого и третьего типов. Во многих долинах они чередуются, образуя то расширяющиеся, то сужающиеся ленты длиной в десятки километров. Например, на реке Булкут тарын шириной от 500 до 1200 м тянется почти от истоков без перерыва на протяжении 76 км.

Рассматривая вопрос о происхождении источников питания наледей, А. С. Симаков признал доминирующее значение подмерзлотных вод, при этом привел факты их разгрузки по линиям тектонических разломов и надвигов, а также на участках образования даек, перегораживающих потоки аллювиальных вод.

Особенно большая заслуга А. С. Симакова состоит в изучении географического распространения наледей-тарынов. В 1941 г. в состав Геологического управления Дальстроя включили аэрогеодезическое предприятие, которое начало систематические работы по аэрофотосъемке территории площадью около 3 млн. км². В то время все геологические работы велись на основе глазомерной съемки, не было даже «десятиверстки» и «двухверстки». Первым результатом аэросъемок стали «накидные фотомонтажи» и так называемые «гидрушки» - рабочие планшеты гидросети. На них появились первые дистанционные изображения наледей и многорукавные русла наледных рек. Затем на основе стереоскопического дешифрирования аэроснимков и фотограмметрии были созданы «нормальные» планшеты топографических карт масштаба 1:100000 и крупнее. На них наносились остатки ледяных массивов, в некоторых случаях указывались контуры наледных полян. Таким образом, появилась возможность оценить распространение наледей по всей обширной территории северо-восточной части азиатского континента.

Топографические карты и аэрофотоснимки стали основой уникального рукописного произведения – Кадастра наледей Северо–Востока СССР, к которому прилагалась карта масштаба 1: 2000000 (рис. 10). Составление карты и кадастра выполнено по плану Центральной комплексной тематической экспедиции Северо-Восточного геологического управления. Работа начата в 1947 г. и закончена в 1958 г. Авторами этих рукописных произведений стали А. С. Симаков и З. Г. Шильниковская ^{[59, 60]}.

Рис. 10. Карта наледей Северо-Востока СССР, составленная А. С. Симаковым и З. Г. Шильниковской. Лист 8 (фрагмент). Масштаб 1: 2000000

Карта наледей состоит из 10 листов (листы 9 и 10 объединены), размножена фотопутем до 4 экземпляров. Фотокопия смонтированных листов карты выполнена в масштабе 1:5000000. Всего учтено 7448 наледей, в том числе имеющих площадь менее 1 км² — 4390, площадь от 1 до 5 км² — 2216, от 5 до 10 км² — 269, от 10 до 25 км² — 113, более 25 км² — 18. Площадь 7006 наледей определена методом дешифрирования аэрофотоснимков и последующим планиметрированием выделенных контуров наледных полян; остальные 442 нанесены на карту по данным геологических отчетов. Самую большую площадь имеет Большая Момская наледь – 84,1 км², наименьшая площадь, зафиксированная по аэрофотоснимку, составляет 0,01 км². При средней мощности льда 3 м, вычисленной по измерениям на 245 ледяных массивах, суммарный объем наледей на Северо-Востоке СССР определен в 31,5 млрд. м³.

В кадастр вынесены следующие характеристики наледей: 1) номенклатура листа топографической карты масштаба 1:100000, в пределах которого зафиксирована наледь; 2) номер наледи на листе составленной карты наледей Северо–Востока СССР (нумерация наледей осуществлена по каждому из 9 листов карты); 3) местоположение наледи (расстояние от устья реки или ручья); 4) размеры ледяного массива, определенные по аэрофотоснимкам (максимальная длина, средняя ширина, площадь); 5) дата аэрофотосъемки, когда были зафиксированы остатки наледного льда; 6) ссылки на источник информации; 7) собственное название наледи, если оно имеется.

Кадастр и карта наледей сыграли исключительно важную роль в развитии дальнейших исследований тарынов, став информационной основой ряда выдающихся научных работ ^[61-67]. Оба документа были дополнены и изданы А. С. Кузнецовым ^[68,69].

Период третий (1950-2000 гг.)

Это самый яркий, самый плодотворный период в истории изучения наледей Северо-Востока России. Однако исследования проводились неравномерно. Наиболее плодотворными оказались первые тридцать лет (до разрушения Советского Союза). За эти годы по полученным материалам было подготовлено и защищено 3 докторских и 4 кандидатских диссертации, опубликовано 5 монографий и несколько десятков прекрасных научных статей в высокорейтинговых журналах нашей страны и за рубежом. В исследованиях участвовали ученые и специалисты Магаданского, Якутского и Певекского управлений гидрометеослужбы, Государственного гидрологического института (ГГИ), Ленинградского гидрометеорологического института (ЛГМИ), Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева (ИМ АН СССР), Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова (ИМЗ СО РАН), Производственного и научно–исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС), Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (МГУ, кафедра мерзлотоведения), Всесоюзного научно-исследовательского института золота и редких металлов (ВНИИ–1), Северо–Восточного комплексного научно-исследовательского института (СВКНИИ), Тихоокеанского института географии (ТИГ ДВО РАН) и др. Работа по изучению наледей развивалась спонтанно, большей частью по инициативе отдельных ученых или их небольших групп. Единого долговременного плана не было. Однако все исследования активно поддерживались государством и в конечном итоге консолидировались в виде совокупности новых знаний, получивших высокую оценку научной общественности. Изучались следующие аспекты наледеведения: 1) закономерности географического распространения наледей, условия и факторы их развития; 2) внутригодовая и многолетняя динамика тарынов, 3) наледное регулирование подземного и речного стока; 4) геологическая и ландшафтообразующая деятельность наледей-тарынов. Коротко рассмотрим основные результаты исследований.

1. Закономерности географического распространения наледей, условия и факторы их развития. В 1951 г. вышла из печати монография П. Ф. Швецова, в которой сделана попытка увязать региональные особенности распределения наледей с геологической, тектонической и мерзлотно-гидрогеологической обстановкой. Громадный фактический материал, собранный в процессе длительных, преимущественно зимних маршрутов, позволил автору создать карту наледей бассейна р. Индигирки, а также оценить роль крупных ледяных массивов в речном стоке и высказать предположение о несовпадении поверхностных водосборов с бассейнами подземных вод, питающих отдельные тарыны ^[70].

В последующие годы наблюдения над наледями резко усилились и стали на протяжении четверти века регулярными. Анализ Кадастра и Карты наледей А. С. Симакова и З. Г. Шильниковской, выполненный с учетом новейших материалов о природе Северо–Востока России, а также специальные полевые исследования, подтвердили сделанный ранее вывод о неоднородности географического распространения наледей. Впервые на гигантскую территорию региона была составлена карта относительной наледности ^[61], выполнено дробное наледное районирование ^[71], а также установлена конкретная связь тарынов со строением рельефа и неотектоникой ^{[55,57,58,67,72-78]}. Наиболее полно роль тектоники рассмотрена в статье О. Н. Толстихина (рис. 11), опубликованной в журнале «Советская геология» ^[77]. Задача решалась с помощью модуля наледного питания – количества воды, затраченной на формирование ледяных массивов в течение зимнего периода года (л/с на 1 км²). Наледное питание определялось на основе Кадастра наледей А. С. Симакова и З. Г. Шильниковской. Рассчитанные показатели были наложены на карту неотектонического районирования и проанализированы с учетом рельефа местности, мерзлотно-гидрогеологических структур и гидрографической сети.

Оказалось, что при прочих равных условиях неотектонические движения определяют распространение наледей, при этом выступают и как прямые, и как косвенные факторы. К прямым факторам относятся, прежде всего, зоны разломов, по которым подземные воды, преимущественно подмерзлотные, выходят на поверхность при пересечении речных долин. Являясь естественными дренами, эти зоны протягиваются на несколько десятков и даже на сотни километров, т. е. имеют региональный характер. Именно с ними связано линейное расположение гигантских наледей вдоль подножия многих горных сооружений. Так, например, тектонический разлом Момо–Селенняхской системы впадин и северного склона хребта Тас-Хаяхтах имеет протяженность более 200 км, а суммарный дебит «нанизанных» на него наледеобразующих источников составляет 25 тыс. л/с, что соответствует площади питаемых ими тарынов 300 км².

Косвенное влияние неотектоники сказывается в формировании благоприятной для наледеобразования геологической и геоморфологической обстановки. Оно играет даже более существенное значение, чем прямой фактор. Главнейшими параметрами неотектонических процессов, влияющими на распространение наледей, являются амплитуда неотектонических поднятий, контрастность и интенсивность неотектонических движений. О. Н. Толстихин выделил пять областей с однородной направленностью неотектонических движений, и для каждой из них рассчитал модули наледного питания. Выяснилось, что суммарный расход воды на питание тарынов тем больше, чем выше приподнята и сильнее расчленена мобильная область. Основные причины этого – открытая тектоническая трещиноватость горных пород и резкие перепады высот. Именно они обеспечивают формирование высоконапорных подземных вод, способных выходить на поверхность в условиях низких температур воздуха и продуцировать наиболее крупные ледяные поля.

Важные сведения в рассматриваемый период получены о влиянии на распределение наледей мерзлотно-гидрогеологических условий. Показано, что большинство гигантских наледей–тарынов напрямую связано с напорными гидрогеогенными и грунтово-фильтрационными таликами, а также с современными и древними формами оледенения ^[79-109]. В распределении наледей по высоте выявлена вертикальная поясность. Границы вертикальных поясов лежат в пределах абсолютных отметок 300-1600 м, при этом диапазон высот каждого пояса и его положение меняются в зависимости от ориентации горных хребтов, глубины их расчленения и удаленности от берегов Тихого океана ^[67,110-114].

На новом информационном уровне рассмотрен вопрос о питания наледей подмерзлотными водами (гипотеза П. Ф. Швецова) и водами подрусловых и пойменных таликов (гипотеза Б. В. Зонова). Исследователи пришли к заключению, что наледеобразующие воды являются частью единой гидродинамической системы, и потому определение генетической принадлежности тарынов должно осуществляться с учетом характеристик водовыводящих таликов и естественных препятствий, встающих на пути движения подземных вод ^{[56, 57, 58, 78-84, 95, 115-119]}.

Рис. 11. Толстихин Октавий Нестерович (1927-2019) Рис. 12. Некрасов Игорь Александрович (1926 – 1989)

Многочисленными полевыми исследованиями установлена связь наледей–тарынов с древними и современными ледниками и ледниковыми формами рельефа ^{[85, 86, 87, 88, 90-109, 120-122]}. Специальные исследования, проведенные под руководством И. А. Некрасова (рис. 12) показали, что в хребтах Сунтар–Хаята, Черского, Орулган, Корякского нагорья вблизи современных ледников формируются крупные наледи, питающиеся талыми ледниковыми водами, которые или намерзают сразу у края ледника, или инфильтруются в толщу крупнообломочных отложений и выходят на поверхность на перегибах продольного профиля долин и в местах их сужений. Ригели и промерзшие морены являются регуляторами подземного стока и наледного питания. Выше них образуется практически замкнутый бассейн, сток из которого прекращается в результате закупорки выходного канала. Формирование наледей здесь происходит «на месте» в результате возникновения криогенного напора в водоносной системе. Ниже ригельно-моренных образований обычно располагается зандровая область водопоглощения, питающая нижерасположенные подрусловые и пойменные талики с восходящими потоками наледеобразующих вод. В альпинотипных районах эта схема осложняется глубокими каровыми и подпруженными ледниковыми озерами, воды которых проникают под толщу вечной мерзлоты и появляются на поверхности в самых неожиданных местах. В некоторых межгорных котловинах питание крупных наледей осуществляется за счет спуска водоемов моренного комплекса выводных ледников по системе подозерных таликов. В целом ледники и приледниковые наледи представляют собой довольно сложную гляциальную систему, развитие которой определяется гидроклиматическими условиями и геотектоническим режимом территории. Показано, что наледное питание рек Северо-Востока России существенно превышает объем воды, поступающей от таяния ледников ^[122]. Соотношение наледей–тарынов и ледников в горах Сунтар–Хаята отражает рис. 13. В целом для Северо-восточной части Азиатского континента установлена сложная картина распределения наледных явлений, которая заметно меняется под влиянием потепления климата и эволюции криогидрогеологических систем.

Рис. 13. Распространение наледей и ледников в центральной части гор Сунтар-Хаята поданным М. М. Корейши ^[61].

1 – наледи длиной менее 10 км; 2 – наледи длиной более 10 км; 3 – ледники (границы основных массивов); 4 – границы наледных бассейнов рек: 5 – водоразделы бассейнов рек: А – Индигирки, Б – Охотского моря, В – Алдана; 6 – номера бассейнов рек

2. Внутригодовая и многолетняя динамика наледей. Изменчивость наледей характеризуется циклами их развития – годовыми, многолетними и вековыми. Каждый цикл состоит из двух стадий – нарастания и разрушения (уменьшения) ледяного массива. Для получения данных, необходимых для суждения о стадиях и циклах развития, требуются систематические наблюдения – визуальные с помощью измерительных реек, инструментальное нивелирование, аэрокосмические и GPS–съемки и др. Это очень трудоемкие и дорогие процессы. Поэтому сведений об изменчивости морфологических характеристиках ледяных массивов долгое время не было. Наиболее обстоятельные исследования внутригодового режима наледей–тарынов предприняты в шестидесятых годах Институтом мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО АН СССР, Колымским и Чукотским управлениями Гидрометеослужбы СССР. Наблюдения велись на специальных наледных полигонах в бассейнах рек Момы, Тихон–Юряха (речная система Индигирки), Анмангынды (правый приток р. Детрин, впадающий в Колыму), Кооквын (левый приток р. Паляваам на Чукотке). Измерения на Моме и Тихон–Юряхе проводились на четырех наледях в течение 1967-1969 гг. ^[111-114], на Анмангынде с 1962 по 1987 г. ^[123-130], на Чукотке в течение 1981-1985 гг. ^[131]. Некоторые данные получены по режиму наледей Аимо-Учурского междуречья в горах Джугджура ^[132-134]. Изучался также радиационный и тепловой баланс ледяных массивов ^[135-137].

Самый продолжительный ряд наблюдений продолжительностью 30 лет получен на Анмангындинском наледном полигоне, организованном Колымским УГМС в 1962 году. Специально созданная для этого гидрографическая партия просуществовала до 1977 г., после чего до 1992 года наблюдения с небольшими перерывами вели сотрудники гидрометеостанции Усть – Омчуг, причём определялся только объём наледи в период её максимального развития. Программа работ на полигоне кроме измерений величины роста и стаивания льда предусматривала также гидрологические измерения в створе р. Анмангында–159 км, расположенном в 500 м ниже наледной поляны, и определение дебита наледеобразующих источников у верхней границы наледи. Материалы многолетних наблюдений за Анмангындинской наледью обобщены в статьях ^{[123, 127-131, 138-140]}. Установлена определенная зависимость интенсивности процесса наледеобразования от суммарного дебита наледеобразующих источников подземных вод. Максимальный прирост объема намороженного льда (2,0-2,5 млн. м³/месяц) фиксировался в конце декабря–январе после того, как прекращался поверхностный сток в замыкающем гидрометрическом створе. Затем аккумуляция льда постепенно сокращалась по мере уменьшения дебита родников. Выявлена в целом однородная динамика изменения площади и объема тарына в стадии его роста и разрушения. Связь характеристик наледей с суммой средних суточных температур оказались практически идентичной для Веринской наледи в верховьях Колымы и для Кооквынского тарына на севере Чукотки.

Данные о многолетней изменчивости параметров Анмангындинского тарына позволили сделать важный вывод о постепенном сокращении объема намораживаемого льда в связи с потеплением климата (рис. 14) ^[123,141]. Наибольшая амплитуда колебаний (до 30% от среднего многолетнего значения) наблюдалась в период до 1976 г., далее она не превышала 10-15 %. Наибольший объём ледяного массива (11680 тыс. м³) достигал в 1967 году, наименьший (5330 тыс. м³) — в 1974 и 1992 гг. (рис. 14а). Таким образом, за тридцатилетний период наблюдений объём наледи сократился вдвое. Уменьшение размеров тарына, видимо, продолжалось и в последующие годы в связи с тенденцией повышения температуры воздуха, количества атмосферных осадков и объема воды, уходящей транзитом по долинному талику в нижнюю часть речного бассейна (рис. 14b-d). По данным метеостанции Усть-Омчуг с 1956 по 2006 год средняя годовая температура воздуха возросла на 1,8 °С (с –11,4 до –9,7 °С), а годовое количество осадков почти на 100 мм (с 270 мм до 365 мм). Тенденция сокращения объема Анмангындинского тарына согласуется с данными по другим наледям Сибири ^[141], что позволяет сделать заключение о существенном сокращении наледной формы оледенения Северо-Востока России под влиянием глобального изменения климата.

Рис. 14. Многолетняя изменчивость объема и условий формирования гигантской Анмангындинской наледи в период 1962-1992 гг.

a – изменение максимального в году объема наледного льда (не залитым пунсоном показаны значения, рассчитанные с учетом выявленного тренда); b, c – изменение средней за октябрь и ноябрь температуры воздуха и суммы атмосферных осадков по данным метеорологической станции Усть-Омчуг; d – изменение среднего за ноябрь расхода воды в реке Анмангында в створе, расположенном ниже наледной поляны.

3. Наледное регулирование подземного и речного стока. Исследования регулирующего влияния наледей начаты еще на рубеже двадцатых-тридцатых годов, но в полной мере осуществились во второй половине XX века именно на Северо-Востоке России, благодаря трудам Н. В. Губкина, А. И. Калабина, А. С. Кузнецова, А. Г. Левина, И. М. Папернова, В. М. Пигузовой, Б. Л. Соколова, О. Н. Толстихина, П. Ф. Швецова, В. В. Шепелева. Для определения количества воды в наледях в условиях слабой гидрогеологической изученности региона и редкой, неравномерной сети гидрологических постов и станций предложены два метода: 1) расчленение гидрографа перемерзающих рек ^[142-144] и прямой расчет на основе найденной статистической зависимости дебита наледеобразующих источников Q, л/с от площади наледей F_н, км²:

Q= bF_н , (3)

где b – эмпирический коэффициент, учитывающий климатические и геоморфологические условия наледеобразования ^[67,145,146]. Более эффективным оказался второй способ, позволивший оценить запасы воды в наледях и общие ресурсы подземных вод по основным гидрогеологическим областям и по всему региону. Согласно расчетам О. Н. Толстихина, на Северо-Востоке России в наледях аккумулируется 26,2 км³ воды, что составляет 36,5% естественных ресурсов подземных вод зоны свободного водообмена.

Большим шагом вперед стало изучение наледей речных вод и их соотношения с наледями подземных вод. В исследованиях использовались данные многолетних наблюдений на постах и станциях Гидрометеослужбы СССР, расположенных в бассейнах рек Лены, Яны, Индигирки, Колымы и др., а также на специальных наледных полигонах в зоне БАМ ^{[62,66,147-164]}. Важнейшим достижением в 70-80-х годах стали разработанные Б. Л. Соколовым (рис. 15) методы оценки величины подземного стока в реки мерзлой зоны литосферы на основе генетического подхода к расчленению гидрографа, что позволило количественно оценить процессы перераспределения воды, поступающей в речную сеть из недр земли. Расчеты, выполненные по материалам многолетних наблюдений на 350 гидрологических пунктах, позволили составить карту слоя потерь зимнего стока рек на образование наледей речных вод и речного льда. Установлено, что наледи-тарыны хотя и регулируют подземный и речной сток, но не оказывают влияния на величину общих водных ресурсов. Зимой в отдельных речных бассейнах они контролируют до 70-90 % стока, а в годовой величине подземного стока составляют 40-80 %, местами даже больше. Выявленные закономерности наледного регулирования позволили разработать практические рекомендации по расчету гидрографов наледного питания и стока, а также заложить основу нового научного направления – гидрологии наледей ^[165-168].

Рис. 15. Соколов Борис Леонидович (1937-1998).

4. Геологическая и ландшафтообразующая деятельность наледей. Изучение наледных явлений во второй половине XX века вскрыло не только выдающееся значение тарынов как регуляторов водных ресурсов, но и показало их важнейшую роль в формировании и функционировании других элементов геолого-географической среды. Принципиально новой оказалась оценка геологической деятельности наледей–тарынов, выполненная Н. Н. Романовским (рис. 16) и М. М. Корейшей (рис. 17). Установлено, что наледи являются могучим фактором преобразования рельефа местности, состава и строения рыхлых отложений, растительного покрова и термодинамического состояния подстилающих горных пород. На месте постоянного развития тарынов формируется особый тип криогенных ландшафтов – так называемые наледные поляны, представляющие собой относительно ровные, расширенные участки дна долины с характерным рельефом, микроклиматом и водно-термическим режимом, лишенные растительного покрова или покрытые лугово-кустарниковой растительностью с задернованными слаборазвитыми почвами. В пределах наледных полян развивается комплекс особо опасных криогенных явлений, который определяет специфику инженерно-геологических условий речных долин и всего Северо-Востока России ^{[11,57,58,75,80-83,116,118,169-177]}. Особенно активно площадное и локализованное пучение горных пород и термокарст. Зимой под наледями на глубине 0,2-0,8 м от поверхности земли образуются слои и линзы инъекционного льда толщиной до 1,0 м, часто с включениями большого количества гравия, валунов и гальки. Площадь их распространения занимает от 10 до 80 % зрелых наледных полян ^{[8, 9, 10, 169-171, 178-180]}. Летом на месте ледогрунтовой толщи возникают термокарстовые провалы, борозды, канавы или серия одноуровенных террас высотой 0,5-0,8 м, разделенных руслами мигрирующих водотоков. Ежегодные термоэрозионные процессы приводят к тому, что дно долины на наледных участках расширяется и выравнивается, растительный покров уничтожается или трансформируется, а русловая сеть превращается в сложно ориентированную подвижную систему мелководных извилистых каналов.

Рис. 16. Романовский Николай Никитич (1932-2016). Рис. 17. Корейша Михаил Михайлович (1931).

В процессе многолетних полевых исследований на наледных участках выявлена двухярусная система парагенетически связан­ных мерзлых грунтов и поверхностных льдов. Верхняя ее часть сложена наледным льдом, промерзшим мокрым снегом и снежным покровом, а нижняя – льдонасыщенными горными породами различного состава и строения. Подстилающие наледь отложения с годами интенсивно перерабатываются, промываются и приобретают ряд новых свойств, не характерных для обычного аллювия. Наледный аллювий отражает определенные этапы в развитии речных долин и может быть вместилищем некоторых видов полезных ископаемых ^{[116, 117, 118, 181]}. Ежегодное осаждение вымороженных наледных солей создает в пределах наледных ландшафтов своеобразные геохимические поля, отличающиеся от смежных участков долин высоким содержанием химических элементов ^[182-186].

Анализ аэро- и космических снимков хорошо выраженных наледных полян, а также наземные наблюдения, позволили определить характерные признаки гидрографической сети, на которых формируются наледи-тарыны. Появилась возможность дистанционно изучать плановую структуру наледных ландшафтов. Серии снимков разных лет залетов открыли путь к оценке динамики руслообразующих процессов в наледных долинах в годовом и многолетнем циклах развития ^[187,188]. Многолетняя миграция наледей обусловлена изменением конфигурации и размеров грунтово-фильтрационных и напорно-фильтрационных таликов или их полным исчезновением. Она может быть также в результате саморазвития наледной системы в относительно стабильных гидроклиматических условиях. В любом случае развитие наледной долины осуществляется стадийно по характерной схеме, отражающей воздействие главнейшего фактора – многолетнюю и вековую изменчивость параметров наледного массива ^{[118,141,189,190]}. Стадийность развития участков наледеобразования сопряжена с глобальными климатическими циклами и региональными флуктуациями характеристик природной среды.

В середине рассматриваемого периода у исследователей появилась реальная возможность изучения наледей с помощью серийных аэрокосмических съемок. Черно–белые аэрофотоснимки широко использовались при наземных геолого-географических работах практически во всех районах криолитозоны. В 1975-1985 гг. Государственный гидрологический институт провел специальную аэрофотосъемку наледей притрассовой полосы строящейся Байкало-Амурской железнодорожной магистрали. В бассейнах рек Верхняя Ангара, Муя, Чара, Нюкжа, Гилюй и др. было снято более 1100 ледяных массивов в начальный период их разрушения, что позволило составить три тома каталогов наледей западного участка зоны БАМ ^[191-193], а также изучить географическое распространение наледей подземных вод на территории к югу от Станового хребта ^[194]. Аэрофотоснимки широко использовались для изучения наледей и подземных вод сотрудниками геологического факультета МГУ при мерзлотных съемках в Забайкалье, Южной Якутии и Приамурье. Результаты работ нашли отражение в серии научных статей и на среднемасштабных мерзлотно-гидрогеологических и инженерно-геологических картах ^[195,196]. Серийные космические съемки для изучения наледей впервые использовал сотрудник Госцентра «Природа» А. Г. Топчиев ^[197,198]. Им был составлен рукописный Каталог и карта наледей центральной части Алданского нагорья, а также проведен анализ многолетней изменчивости некоторых крупных ледяных массивов, формирующихся в бассейне реки Чульман. Все эти работы не имели прямого отношения к Северо-Востоку России, но они подтвердили эффективность методического подхода А. С. Симакова и З. Г. Шильниковской и еще раз показали, насколько грандиозны масштабы наледных явлений в пределах области распространения многолетнемерзлых горных пород. Особо следует отметить работы сотрудников геологического факультета МГУ, участвовавших в подготовке Геокриологической карты СССР масштаба 1:2500000 ^[199]. По данным аэрокосмических съемок на карту вынесено более 5000 ледяных полей. Большая часть их показана внемесштабным знаком (точкой). Позднее эти данные были оцифрованы ^[200], но не опубликованы.

Как видим, в целом исследования наледей после 1950 г. приобрели комплексный характер. Изучались не только ледяные массивы, но и их причинно-следственные связи с окружающей средой, в том числе со сферой деятельности человека. К сожалению, в последние 10 лет рассматриваемого периода работы полностью прекратились в связи с наступившим социально–политическим кризисом в стране (распадом СССР). Возник информационный провал продолжительностью в 30 лет, вызванный отсутствием средств на экспедиционные и стационарные наблюдения, который сказался и еще скажется на решении многих задач, связанных с жизнедеятельностью населения и освоением природных ресурсов наледных регионов. Результаты современных исследований (после 2000 г.) нами будут рассмотрены в следующей статье.

Выводы

Анализ совокупности данных, опубликованных за период до 2000 г., позволил сделать следующие выводы.

1. История изучения наледей-тарынов северо-восточной части России делится на три периода. В первый период (до 1900 г.) происходило визуальное, большей частью попутное описание наледных явлений, делались попытки объяснить их происхождение, выявить факторы формирования и развития. Во второй период (1900-1950 гг.) состоялся сбор сведений о географическом распространении, морфодинамических особенностях и питании наледей, осуществлена их каталогизация, организованы первые режимные наблюдения за динамикой наледных процессов. В третий период (после 1950 г.) начались наблюдения за наледями и наледными процессами на гидропостах, наледных полигонах и речных бассейнах подразделениями Гидрометеорологической службы СССР, экспедициями академических институтов и высших учебных заведений страны. Аналитическое осмысление накопленного фактического материала реализовалось в теоретических построениях, расчетах и гипотезах, опубликованных в нескольких монографиях, в докторских и кандидатских диссертациях и огромном количестве научных статей. Полученная база данных позволила разработать представление о наледях-тарынах как своеобразной форме дискретного конжеляционного оледенения Земли, особенно ярко проявляющегося в регионах с суровыми климатическими условиями.

2. Наледи-тарыны представляют собой ледяные поля, ежегодно образующиеся в долинах горных рек, в межгорных впадинах и на некоторых равнинах в результате послойного намораживания подземных вод, излившихся на поверхность земли или льда. Площадь наиболее крупных наледей измеряется десятками квадратных километров, а толщина льда в период максимального развития достигает 10-12 м. Средняя мощность ледяных полей колеблется в пределах 1,0-2,5 м, при этом часто лед занимает все дно долины от борта до борта на протяжении многих десятков километров. В распределении наледей по территории выявлены следующие закономерности: 1) наибольшее количество наледей формируется в горах с контрастными формами рельефа на участках новейших тектонических движений; 2) в межгорных впадинах и предгорных равнинах тарыны располагаются вдоль подножия горных сооружений, образуя линейно вытянутые наледные зоны; 3) на приморских равнинах и низменностях наледи подземных вод встречаются крайне редко; 4) в горах совокупность наледей образует высотные пояса, границы которых определяются структурой речной сети и мерзлотно-гидрогеологическими условиями речных бассейнов; 5) местоположение значительной части тарынов контролируется современными и древними ледниками и ледниковыми формами рельефа.

3. Питание большинства ледяных массивов обеспечивается водами сквозных напорно-фильтрационных и фильтрационно–грунтовых таликов. В развитии наледей ярко проявляются внутригодовые и многолетние циклы. Каждый внутригодовой цикл состоит из двух стадий – нарастания и разрушения (уменьшения) ледяного массива, которые делятся на ряд фаз в зависимости от режима наледеобразующего источника и факторов уменьшения объема льда. Размеры наледей-тарынов колеблются от года к году и зависят от температуры воздуха, количества атмосферных осадков и условий промерзания питающих наледи водоносных таликов. При потеплении климата объем тарынов и их общее количество сокращается. В процессе развития многие наледи меняют свое местоположение, уменьшаются в размерах, распадаются на отдельные массивы или полностью исчезают под воздействием внешних (гидроклиматических) и внутренних (мерзлотно-гидрогеологических) факторов и условий.

4. Наледи-тарыны – важнейший элемент горных ландшафтов Северо-Восточной Азии и могучий фактор преобразования геолого-географической среды. Большое функциональное значение наледей проявляется, прежде всего, в перераспределении водных ресурсов: зимой в них аккумулируется 70-80% подземного стока, а летом в результате таяния ледяных массивов такое же количество воды поступает в речную сеть. Доля наледного стока в общем речном стоке пропорциональна общей площади наледей в бассейне и достигает 25-30 %. Суммарная площадь тарынов в регионе примерно в 10 раз больше площади ледников, что определяет их ведущую роль в структуре водного баланса речных систем 1-4 порядков. Всего на Северо-Востоке России зафиксировано около 10 тыс. ледяных массивов. Ежегодно в них концентрируется 26,2 км³ воды, т.е. 36,5% естественных ресурсов подземных вод зоны свободного водообмена. В пределах каждого наледного участка долины, маркируемого наледной поляной, формируется определенный комплекс объектов со специфическими свойствами и признаками, свидетельствующими о долговременном воздействии наледных процессов. Структура наледных ландшафтных комплексов зависит от размеров ледяных массивов и их многолетней изменчивости. Внешние границы наледных полян представляют собой полосы (экотоны), ширина и положение которых контролируются амплитудой колебания площади тарынов в сезонном и многолетнем циклах развития. Чем больше изменчивость параметров наледей, тем подвижнее границы ландшафтных комплексов, тем сложнее пространственно-временная трансформация их составных частей.

5. Для наледей-тарынов характерен отличный от смежных территорий баланс вещества и энергии. В результате периодического намораживанием большой массы воды зимой и разрушением льда летом здесь создаются своеобразные криоэнергетические и геохимические поля. В пределах хорошо выраженных наледных полян отлагается большое количество вымороженных солей, существенно трансформируется микроклимат, меняется температурный режим, механические и теплофизические свойства подстилающих горных пород, преобразуются русловая сеть, видовой состав и строение почвенно-растительного покрова. Совокупность наледей-тарынов (их местоположение, размеры и изменчивость) отражают термодинамическое состояние и пространственную структуру криолитозоны отдельных речных бассейнов и региона в целом. Есть основания полагать, что они могут служить индикационным признаком определенного этапа эволюционного развития мерзлой части земной коры.

6. Наледные ландшафты – это арена развития особо опасных природных процессов – зимних наводнений и подтоплений, наземного и подземного льдообразованиия, бугров и площадей пучения (иногда со взрывом), термокарста, термоэрозии. Здесь происходит интенсивное криогенное выветривание и диспергация (дробление) скальных грунтов, ежегодная сортировка и передислокация аллювиальных отложений, очень быстро преобразуется микрорельеф местности и плановый рисунок русловой сети. Особенно сложная ситуация возникает во время сильных морозов, когда вышедшие на поверхность подземные воды распространяются невидимым широким фронтом под снежным покровом, или когда вода скрывается под тонкой коркой льда. Известны многочисленные случаи вмораживания в наледный лед зданий и сооружений, затопления и провала под лед транспортных средств (машин, снегоходов, саней, нарт и пр.), описаны случаи травмирования и гибели людей и животных. Все это дает основание рассматривать наледи-тарыны как одно из самых опасных и трудно непредсказуемых объектов природы. На Северо-Востоке России наледная опасность проявляется практически во все времена года – зимой как гляцио-гидрологические, а летом преимущественно как мерзлотно-геологические явления. Угроза и риск попасть в крайне неблагоприятную, часто катастрофическую ситуацию не ограничивается наледными полянами, а распространяется практически на все горные реки длиной до 400-500 км (1-5 порядок). Общая площадь наледеопасной территории в горах Северо–Востока России составляет не менее 5%, причем подавляющая ее часть приходится на самые доступные и жизненно важные места – дно речных долин и межгорные котловины.

7. Гигантские наледи-тарыны многофункциональны. Они не только провоцируют развитие опасных ситуаций, динамичных во времени и пространстве, но и создают условия для формирования и концентрации криогенных ресурсов – воды, льда, химических веществ и материалов, пищевых, лекарственных и технических растений, а также сообществ некоторых представителей животного царства (млекопитающих, птиц, рыб, насекомых и пр.). Исследование и оценка практического значения наледных ресурсов еще не проводились. Их частичное использование носит спонтанный и неконтролируемый характер, что вызывает тревогу в части сохранения биоразнообразия наледных полян и устойчивости гидрогеологических и гидрологических систем криолитозоны. Например, дражная разработка россыпных месторождений полезных ископаемых полностью уничтожает растительный покров, приводит к коренной перестройке структуры русловой сети, изменяет сток наносов, строение и состав аллювиальных отложений, температурный режим горных пород и пр., что в конечном итоге приводит к формированию бросовых, бесплодных земель (badlands) и стерильных водных потоков. В структуре природоохранных мероприятий в регионе должна быть предусмотрена наледная тематика.

8. Наледные участки речных долин и сами наледи хорошо отражаются на аэро- и космических снимках. Установленные индикационные и дешифровочные признаки позволяют определять границы наледных ландшафтов и вычислять площади ледяных массивов на период их максимального развития и на дату съемки. Использование космических снимков и квадрокоптеров с широким радиусом действия открывают исключительно широкие возможности для изучения строения, закономерностей распространения и пространственно-временной изменчивости наледей-тарынов. Первые результаты широкомасштабных исследований в данном направлении, выполненные на рубеже 40-50 гг. прошлого столетия, позволили выявить ряд важных закономерностей в распространении и развитии наледных явлений. Более того, сопряженный анализ составленного каталога наледей Северо–Востока России и материалов мерзлотно–гидрогеологических съемок показал, что наледи-тарыны являются индикатором степени раскрытости мерзлотно-гидрогеологических структур и своеобразным показателем энергетического состояния мерзлой зоны литосферы. Все это говорит о том, что дистанционные исследования наледей имеют исключительно важное значение, причем не только для познания наледной формы оледенения Северо-Востока России, но и для изучения закономерностей развития криолитозоны всего земного шара.

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи