CC BY
28сти в свете последних открытий современной науки. На «Философии синергетики» рассматривалась необходимость возврата к бесплатному народному образованию, такие тенденции имеют место в настоящее время в США, Японии. На «Глобалистике» и на симпозиуме «Россия в глобальном мире: философские аспекты» выступавшие говорили о необходимости для России своей стратегии глобализации, что будет способствовать и объединению её народов, на «Философии образования» - о образовании для общества, которое в принципе не может рассматриваться как сфера производства услуг.
Очень содержательной была работа круглых столов, симпозиумов, конференций таких как: «Философия трансдисциплинарности: биоэтика, инноватика, экология», «Дискурс философского пути», «Поиск интегративной философии как аксиологический ответ на вызовы утилитарного глобализма», «Философское наследие Л.Н. Гумилева и евразийство», «Актуальные проблемы философии этноса», «Философия Гегеля и современность», «Новая философия человека и гуманитарные технологии». На «Философии по «гамбургскому счету: проблема новизны в философском творчестве» отмечалось, что 90% новых публикаций не несут новых идей. Необходимо создать специальные рубрики в журналах, сайт для оригинальных идей и концепций. Обсуждался пример - наличие должности философов в американских корпорациях для внедрения ими стратегических универсальных подходов и приемов мышления в практическую работу компаний. На «Проблемах инноватики и нового понимания субъектности: философский анализ» были поставлены задачи современному
философу: «быть понятым рынком», «философская ориентация молодежи», которую интересует совокупность вопросов принципиально отличных от традиционных, что требует совершенно новых книг и учебных пособий. Помимо непосредственной работы в секциях работа философского конгресса традиционно сопровождалась мероприятиями: выставкой-ярмаркой философской литературы (труды участников конгресса), встречей с редакторами российских философских журналов, заседанием УМО по классическому образованию, вечерними лекциями известных специалистов, общим собранием Российского философского общества.
В работе конгресса приняли участие семеро якутян. Северо-Восточный федеральный университет представляли доценты В.В. Винокуров, В.В. Михайлова, Л.Н. Афанасьева, профессор Н.Н. Кожевников (кафедра философии), М.Н. Поскачина (ЮФ), Сельскохозяйственную академию - доцент А.Г. Пудов, Якутский научный центр СО РАН - профессор Е.М. Махаров. Все выступили с содержательные докладами и их работа на конгрессе несомненно будет способствовать дальнейшему развитию философии в Якутии. Было отмечено и несколько юбилеев: «40 лет российскому философскому обществу», 15 лет журналу «Вестник РФО», столько же российским философским конгрессам. В целом было приятно видеть огромное разнообразие и развитие тематики исследований: постнекласси-ки (онтологии, эпистемологии, методологии), современного рационализма, моделей культурных взаимодействий, методов «сборки субъектов», философского осмысления инноватики и глобализма.
Н.Н. Кожевников, д.филос.н., профессор, член Программного комитета VIроссийского философского конгресса
Фундаментальный вклад в гидрогеологию мерзлой зоны литосферы
(В.В. Шепелев. Надмерзлотные воды криолитозоны. - Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2011. - 169 с.)
В холодных регионах земного шара формирование подземных вод, их режим и запасы теснейшим образом связаны с промерзанием верхней части земной коры. Вечная мерзлота является могучим фактором перераспределения водных ресурсов, их консерватором и защитником от вредного воздействия внешней среды. Именно благодаря многолетнемерзлым горным
породам в горах и на равнинах Евразии и Северной Америки возникли обширные криоарте-зианские бассейны, функционируют многие крупнодебитные источники, осуществляется дополнительное питание рек и водоемов. Исследование процессов взаимодействия вечной мерзлоты и подземных вод стало предметом нового научного направления - криогид-
рогеологии, которая решает сложнейшие вопросы водообес-печения и водного хозяйства на Севере. Основы криогид-рогеологии разработали российские ученые Н.И. Толстихин, П.Ф. Швецов, О.Н. Толстихин, Н.А. Вельмина, С. М. Фотиев, Н.Н. Романовский на основе обширных материалов, полученных при изучении Восточной Сибири и Северо-Востока России, в особенности в Якутии. Как научно-практическая дисциплина «гидрогеология мерзлой зоны литосферы» преподается сейчас во многих ведущих учебных заведениях нашей страны и по достоинству занимает одно из почетных мест в комплексе наук о Земле.
К сожалению, некоторые аспекты этого направления разработаны еще недостаточно, что существенно затрудняет решение ряда практических задач. В числе малоизученных явлений, как это ни странно, оказались самые доступные, самые динамичные и близкие к дневной поверхности водоносные горизонты, заключенные в сезоннопротаивающих и сезоннопромерзающих грунтах, а также в толще надмерзлотных таликов. Это тем более удивительно, что данная категория грунтовых вод распространена на площади 76 млн. км2, т.е. занимает более половины приповерхностной части суши. В России она формируется практически на всей территории.
Исследование специфических особенностей названных водоносных структур недавно своевременно и полно осуществил доктор геолого-минералогических наук, профессор В.В. Шепелев*. Впервые в мировой и отечественной научной литературе он систематизировал и обобщил накопленные сведения о закономерностях формирования, режиме, характерных свойствах и практическом значении подземных вод с пе-
* Шепелев В.В. Надмерзлотные воды криолитозоны / В.В.Шепелев; отв. ред. Р.В.Чжан; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т мерзлотоведения им. П.И. Мельникова. - Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2011. - 169 с. - ^N978-5-904682-34-7 (в пер.).
ременным в году фазовым состоянием. Это произведение - безусловный творческий успех автора и фундаментальный вклад в изучение проблем современной криогидрогеологии.
Книга небольшая по объему - всего 13 учет-но-издательских листов, но очень емкая по структуре и содержанию. Достаточно сказать, что в списке использованной литературы указано 426 источников информации, приведено 50 цветных рисунков и 17 таблиц. В пяти главах раскрыты почти все ключевые вопросы обозначенной проблемы, начиная от вопросов понятийного характера и упорядочения схем классификации до установления основных факторов развития и специфики химического состава воды, гидродинамики водоносных систем и проблем их защищенности от техногенных воздействий. Сущность работы, ее познавательное и практическое значение изначально определились постановкой конкретной задачи - кратко, лаконично, доступно изложить современные достижения гидрогеологов и мерзлотоведов в области исследования надмерзлотных вод и, таким образом, расширить сферу потребления обобщенной информации вплоть до учебно-образовательного процесса. Монография без существенной переработки может быть рекомендована в качестве пособия или даже учебника для геолого-географических и строительных факультетов вузов.
Результаты проведенных автором исследований сводятся к следующему.
1. На основе геоисторического подхода и реализации принципа единства природных вод выделены глобальные циклы круговорота воды на Земле - атмосферный, криогидрогенный, атмо-литогенный, гляциогенный и криолитогенный; рассчитана масса воды, участвующая в каждом из этих процессов, определена интенсивность водообмена и количество энергии, затрачиваемой на фазовые переходы. Унифицирована классификация надмерзлотных вод, учитывающая их генетическую принадлежность, местоположение в цепи локального и глобального водообмена, гидравлическую взаимосвязь со смежными водоносными комплексами и мерзлыми породами, а также режим функционирования. Выделены три категории объектов:
а) надмерзлотная верховодка, существующая в течение части теплого периода года и исчезающая после протаивания сезонномерзлых пород;
б) воды сезонноталого слоя, формирующиеся в слое сезонного протаивающего в условиях его слияния с подстилающей толщей вечной мерзлоты (полностью или частично промерзающие);
НАДМЕРЗЛОТНЫЕ
ВОДЫ КРИОЛИТОЗОНЫ
в) надмерзлотные грунтовые воды*, залегающие в несквозных таликах в области сплошной или реликтовой криолитозоны (частично промерзающие или непромерзающие).
2. Осуществлен региональный анализ северной части Евразийского континента, на основе которого установлены основные закономерности распространения водоносных комплексов рассматриваемого типа. С учетом истории развития вечной мерзлоты в позднечетвертичный период выделено три характерных геокриологических зоны:
а) северная; в ней площадного протаивания многолетнемерзлых горных пород в период го-лоценового термохрона (6-5 тыс. лет назад) не происходило, в настоящее время повсеместно распространены обводненные сезоннопротаи-вающие водоносные отложения, надмерзлотные грунтовые воды приурочены к подозерным и подрусловым несквозным таликам;
б) переходная; здесь в период голоценового потепления произошло повсеместное протаива-ние вечной мерзлоты на глубину 120-200 м, при этом в дальнейшем, при очередном похолодании: в подзоне б-1 протаявшая толща вновь полностью промерзла (сохранились лишь локальные реликтовые талики), в подзоне б-2 протаявшая часть разреза промерзла частично (сформировались надмерзлотно-межмерзлотные бассейны и потоки грунтовых вод), а в подзоне б-3 территория не подвергалась многолетнему промерзанию (над глубоко залегающей реликтовой вечной мерзлотой лежит комплекс не мерзлых водоносных пород);
в) южная; зона верхнеголоценовых, т.е. современных многолетнемерзлых толщ (без реликтовых образований) с несквозными маломощными таликами под небольшими озерами и водотоками.
Кроме широтной зональности в распространении различных типов надмерзлотных вод В.В.Шепелев выявил также характерные особенности их высотной поясности применительно к речным бассейнам различного порядка, что позволяет устанавливать гидравлическую связь между водоносными комплексами и таким образом контролировать пути и процессы напол-
*Предложенный термин для обозначения данного типа подземных вод нам кажется не совсем удачным. Поскольку другие рассматриваемые категории над-мерзлотных вод также относятся к разряду грунтовых, целесообразно заменить слово «грунтовые» на «таликовые». В таком случае термин «надмерзлотные таликовые воды» лишь подчеркнет генетические особенности и местоположения выделенного объекта.
нения и разгрузки бассейнов подземных вод в пределах конкретных территорий.
3. Исследованы факторы, определяющие питание надмерзлотных подземных вод, их миграцию и повышенную чувствительность к изменению характеристик природной среды и климата. Показано, что коллекторские свойства грунтов после их многократного промерзания и протаивания существенно меняются в связи с фазовыми переходами воды, криогенным растрескиванием и пучением горных пород, вымораживанием растворенных солей и пр. Основную часть в формировании ресурсов верховодки и вод сезонноталого слоя обеспечивают ин-фильтрующиеся атмосферные осадки, а в питании надмерзлотных таликов - воды рек, озер и небольших водохранилищ. В пополнении запасов воды в надмерзлотных горизонтах важное значение имеют конденсация водяных паров воздуха в зоне аэрации грунтов, достигающая 50 мм за теплый период года, а также проникновение талых снеговых вод в мерзлую почву и охлажденные крупнодисперсные отложения. Для оценки влагообмена в деятельном слое автором предложен интегральный показатель (коэффициент), учитывающий соотношение продолжительности зимнего и летнего периодов года и соответствующее им количество жидких и твердых атмосферных осадков. Данный коэффициент позволяет учесть и отразить на картах специфику водообмена в деятельном слое как во времени, так и в пространстве. В качестве примера в работе представлена карта районирования территории Якутии по тепловлажностным условиям, отражающая «степень благоприятности» формирования надмерзлотных вод.
4. Упорядочены и расширены представления о границах, типах и функциях зоны аэрации в области распространения многолетнемерзлых и сезоннопромерзающих горных пород (рис. 1), оценена роль влагонесущих воздушных потоков в питании водоносных слоев и горизонтов в зависимости от сезонов года и суточных колебаний температуры и влажности. Использованный при этом феноменологический подход позволил глубже понять закономерности формирования режима, свойств и ресурсов надмерзлотных вод. По особенностям динамики мерзлых толщ, определяющих границы водоносных систем, выделены три типа криогидродинамического режима:
а) аградационный, свойственный частично или полностью промерзающим грунтам. Он состоит из трех подтипов - прямого (а-1), возвратного (а-2) и смешанного (а-3). Подтип а-1 проявляется в том случае, когда промерзание водоносных слоев и горизонтов происходит
1 2 3 4 5 6 7 8
> />ст У ^а = Ьст | /1Т > Иа > /)ст | /)т > /)а > /?ст | ^а < ^т | ^а > ^ст | ^а > ^ст ^а > ^ст
9 10 11 12 13 14 15 16
гУЯ * Щб Ш/ [¿]9
Рис. 1. Возможные ситуации (1-16) граничных условий зоны аэрации криолитосферы: 1 - многолетнемерзлые льдонасыщенные породы и граница их распространения; 2 - морозные (нельдонасыщенные) породы; 3 - сезонномерзлые породы; 4 - талые неводо-насыщенные породы; 5 - талые водоносные породы; 6 - уровень надмерзлотной верховодки (НВ); 7 - уровень вод сезонноталого слоя (СТС); 8 - уровень надмерзлотных грунтовых вод (НГВ); 9 - уровень собственно грунтовых вод (ГВ). Ла - мощность зоны аэрации; Лст - сезонноталый слой; Лсм - сезонномерзлый слой; Лт - мощность надмерзлотного талика
«нормально», т.е. сверху вниз, при этом возникает криогенный гидростатический напор. Подтип а-2 характерен для водонасыщенных отложений, промерзающих снизу, со стороны мно-голетнемерзлых пород. При промерзании напор отсутствует, а уровень воды приподнимается. Подтип а-3 наблюдается при двустороннем промерзании водоносной толщи. В этой ситуации возникают наивысшие напряжения в грунтах, которые часто разрешаются взрывом или криогенным растрескиванием с излиянием воды и грязи;
б) деградационный, когда границы водоносных слоев и горизонтов меняются в связи с про-таиванием вмещающих горных пород. В данном случае уровень надмерзлотных вод всегда понижается, за исключением случаев превышения объема питания над расходом воды в системе;
в) квазистационарный, формирующийся в условиях относительно стабильного положения границ водоносных толщ. В подобных случаях уровень подземных вод находится в зависимости от соотношения объемов питания и стока.
5. На основе теоретических, опытно-экспериментальных исследований и данных натурных наблюдений установлена зависимость минерализации и химического состава надмерзлотных вод от их режима, местоположения и уровня тепло- и массообмена с атмосферой и смежны-
ми гидрогеологическими структурами. Выделены три типа механизма преобразования воды в грунтах: криогенно-кристаллизационный, связанный с миграцией легкорастворимых в воде компонентов из зоны промерзания в непро-мерзшую часть разреза в результате образования кристаллов подземного льда; криогенно-испарительный, обусловленный восходящим потоком парообразной влаги от зеркала грунтовых вод к дневной поверхности, и криогенно-миграционный, обеспеченный передвижением пленочной влаги от уровня надмерзлотных вод в зону аэрации под действием влажностных и температурных градиентов. В условиях застойного или подпорного гидродинамического режима указанные механизмы обеспечивают повышенную минерализацию надмерзлотных вод вплоть до формирования рассолов (криопэгов).
6. Выявлены особенности формирования и распространения наледей надмерзлотных вод -одного из самых опасных гляциальных явлений в криолитозоне. Показано, что процессы намораживания воды на поверхности земли и речного льда определяются расходом наледеобра-зующих источников, который напрямую зависит от криогидродинамического режима над-мерзлотных структур. Обычно наблюдаются два пика максимального прироста наледей - раннезимний и весенний. Первый пик определяется
Скв. 7
Скв. 20 Скв. :
Форма выражения результатов анализа Са2+ Мд2+ (Ыа+К)+ НСОз эо2" СГ Минерализация, г/л
Первый ярус (интервал 2-6 м)
мг/л мг-экв/л % мг-экв. 277,3 13,84 5,0 901,0 74,10 26,8 4345,1 188,92 68,2 641,4 10,52 3,8 4597,4 95,72 34,6 6057,2 170,62 61,6 16,5
Второй ярус (интервал 7-8 м)
мг/л мг-экв/л % мг-экв. 375,7 18,75 5,2 1400,5 115,17 32,1 5181,7 225,29 62,7 659,6 10,81 3,0 5632,1 117,26 32,6 8205,3 231,14 64,4 21,1
Третий ярус (интервал 17-19 м)
мг/л мг-экв/л % мг-экв. 572,5 28,57 6,6 1758,7 144,63 33,5 5951,3 258,75 59,9 417,5 6,85 1,6 6029,1 125,53 29,1 10635,2 299,58 69,3 25,2
Рис. 2. Криогидрохимиче-ский разрез одного из участков г. Якутска: 1 -слой сезонномерзлых пород, представленных суглинком и супесью; 2 -отрицательно-температурные песчаные отложения, насыщенные минерализованной подземной водой (криопэги); 3 - режимная гидрогеологическая скважина и интервал установки в ней фильтра; 4 - мно-голетнемерзлые песчаные отложения
стеснением водоносного тракта процессами его интенсивного промерзания во время наступивших морозов, в результате чего возникает крио-гидростатический напор; второй пик связан с прорывом промерзших очагов разгрузки бассейнов подземных вод, в том числе криогенных барражей в руслах рек и ручьев, а также на пути движения потоков другого генезиса. В гидрографе наледного питания значительную долю могут составлять воды подрусловых надмерз-лотных и сквозных таликов, объем которых определяется их местоположением, геокриологическими условиями и характеристиками климата. Многолетняя изменчивость наледных процессов носит сложный нелинейный характер и указывает на многофакторность криогенного явления, требующего дальнейшего комплексного подхода при его изучении.
7. Исследованы процессы загрязнения над-мерзлотных вод, обводнения и подтопления населенных пунктов, возведенных на вечной мерзлоте. В качестве опорного полигона для наблюдения за развитием негативных антропогенных процессов использован г. Якутск. Установлено, что урбанизация территории сопровождается коренной перестройкой режима питания, свойств и путей миграции надмерзлотных вод. В результате этого активизируются формирование криопэгов, заболачивание, термокарст, пучение, суффозия, термоэрозия и пр. Наиболее масштабные негативные явления связаны с засолением надмерзлотных вод, которое влияет на несущую способность подстилающих мерзлых грунтов, состояние фундаментов зданий и сооружений, дорог, подземных и наземных коммуникаций, озеленение территории и экологи-
ческую безопасность населения в целом. Вскрыто уникальное антропогенное явление, когда образовавшиеся в сезонноталом слое рассолы проникают сквозь подстилающую много-летнемерзлую толщу, при этом формируется многоярусная криогенная структура с прослоями горных пород, насыщенных незамерзающими, высокоминерализованными водами (рис. 2).
В сельской местности на состояние надмерз-лотных вод большое влияние оказывают распахивание территории, поливы, внесение минеральных удобрений, весенние палы, строительство низконапорных плотин, прудов, оросительных и осушительных каналов и пр. Мелиоративные и агротехнические мероприятия, проводимые без учета особенностей естественного функционирования надмерзлотных вод, неизбежно приводят к потере земель и источников водоснабжения. Знание закономерностей формирования и развития негативных криогенных явлений позволило автору предложить несколько новых методов их предупреждения и борьбы с ними, а также оптимизировать комплексный подход к обеспечению экологической безопасности населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий.
Монография В.В. Шепелева прекрасно оформлена, хорошо иллюстрирована. Изложенный в ней материал воспринимается легко и интересно даже не специалистами в области гидрогеологии и мерзлотоведения. Это делает ее доступной для широкого круга читателей, особенно для студентов и аспирантов. Книга еще раз демонстрирует выдающийся вклад якутских ученых в познание криолитозоны и решение проблем хозяйственного освоения северных территорий.
В.Р. Алексеев, д.географ.н., профессор, г.н.с. Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, г. Иркутск
