CC BY
80ШпЁШШшшЯ
Мурзин Юрий Андреевич,
научный сотрудник лаборатории геотеплофизики и прогноза Института мерзлотоведения СО РАН.
Характерной чертой горных ландшафтов Якутии являются наледи, представляющие собой слоистые ледяные массивы на поверхности земли, льда или инженерных сооружений, образующиеся при замерзании периодически изливающихся природных или техногенных вод [1].
Наледи широко распространены на земном шаре. Они встречаются практически во всех районах, где отмечается отрицательная температура и есть вода в жидком состоянии. Считается, что распространение наледей совпадает с границами постоянного снежного покрова.
Термин «наледь» вошёл в научную литературу из русского языка и обозначает одновременно два явления: 1) лёд, сформировавшийся при замерзании воды на твёрдой поверхности (рис. 1); 2) вода на поверхности льда (рис. 2). Понятие «наледь» присутствует в языках многих народов Сибири. Якуты называют её «тарын»; эвенки - «амнунда», «амнунна»; тунгусы и маньчжуры - «улан»; буряты -«хошар», «хошер». За рубежом используют термин «icing» (англ.).
Необходимыми условиями для образования наледей являются:
Ю. А. Мурзин
1) наличие поверхностных и подземных вод; 2) суровые климатические условия (низкие температуры воздуха, маломощный снежный покров и т.д.); 3) сильно расчленённый рельеф, осложнённый новейшими тектоническими движениями земной коры [2].
Указанные условия наиболее ярко выражены на Северо-Востоке Якутии, представляющей собой молодую и возвышенную западную часть Верхояно-Чукотской складчатой области, осложнённой многочисленными разломами, в которой выделяются два крупнейших хребта: Верхоянский и Черский, с наивысшей точкой - гора Победа (Буордахский массив, 3003 м). Здесь несут свои воды крупнейшие реки Северо-Востока России - Яна, Индигирка и Колыма. Суровые климатические условия обусловливают развитие сплошной низкотемпературной толщи мёрзлых пород мощностью более 500 м, наличие которых способствует концентрации путей стока и разгрузке подземных вод. Мест разгрузки подземных вод становится меньше, а площадь и мощность наледей - больше. На Северо-Востоке Якутии, в долине р. Момы (приток Инди-ги рки) находится крупнейшая в мире
На фото вверху - наледь источника «Булуус» (Центральная Якутия).
наледь. При длине 40 км, ширине до 3,5 км и толщине льда от 3 до 8 м её площадь в отдельные годы превышает 100 км2.
Существуют различные классификации наледей [3, 4, 5, 6]. В наиболее обобщённом виде их можно представить следующим образом: 1) наледи поверхностных водотоков и водоёмов; 2) наледи подземных вод в очагах их разгрузки; 3) наледи поверхностных и подземных вод; 4) техногенные наледи. По размерам выделяются наледи шести категорий (м2): очень мелкие (до 100), мелкие (100-1000), средние (100010 000), крупные (10 000-100 000), очень крупные (100 000-1 000 000) и гигантские (> 1 000 000).
Главный признак, характеризующий наледи, - слоистость -результат послойного накопления льда (рис. 3). В этом отношении их можно сравнить с одной стороны с
ледниками, а с другой - с повторно-жильными льдами. В возникновении наледей принимают участие как поверхностные и подземные воды, так и атмосферные осадки (снег). Таким образом, по происхождению наледи представляют собой смешанный тип льда.
При обследовании ледников Чибагалахского хребта было отмечено, что наледи тесно взаимодействуют с ледниками [7]. Формирование их происходит и на самом леднике в процессе его саморазвития. Потоки талых ледниковых и снеговых вод, замерзая в трещинах, полостях и на поверхности, увеличивают общий объем ледника. Лёд наледей входит в состав льда ледников. Конжеля-ционное льдообразование на небольших ледниках Якутии, располагающихся чуть выше снеговой линии (в горной системе Черского она лежит на высоте 2200-
Рис. 2. Вода на поверхности наледи, образованной в речной долине.
Рис. 1. Разрушение наледи, формирующейся ежегодно в верховьях р. Чаркы (Северо-Восток Якутии).
2300 м), приводит к тому, что в отдельных случаях довольно значительная часть льда ледников может состоять из наложенного льда - льда наледей.
Наледи и ледники часто сопутствуют друг другу. Так, повышенное количество осадков на ледниках хребта Сунтар-Хаята обусловленно переносом влаги северовосточными ветрами, с направлением которых совпадает ориентация речных долин с наледями. Испарение на наледных полянах пополняет запасы влаги в атмосфере. Конденсируясь, эта влага выпадает в твёрдом виде на вышележащих ледниках [8].
Ледники влияют на ход наледеобразующих процессов. Мощные толщи флювиогляциальных отложений, слагающие переуглублённые долины, представляют с обо й прекрасные резервуары для скопления подземных вод, разгрузка которых происходит вблизи ригелей или непосредственно у края ледников. Эта особенность перегляциальных условий часто обеспечивает развитие цепочки приледниковых наледей [9].
В 1982 г. в верховьях р. Чаркы (приток р. Адычи) нами было обследовано несколько наледей. Чаркы является типичной горной рекой, характерной для Северо-Востока Якутии. Протяжённость её составляет 276 км. Своё начало она берёт из озера (отметка уреза воды в озере - 1326 м), которое располагается на перевальной седловине и является водоразделом бассейнов рек Яны и Индигирки. В бассейне р. Чаркы находится 8 наледей общей площадью свыше 32 км2 [10].
В верхнем течении р. Чаркы течёт в обширной впадине. При
Рис. 3. Характерной особенностью наледей является горизонтальная слоистость льда.
ширине 8-10 км впадина вытянута с юго-востока на северо-запад на 40 км и заканчивается мощным валом конечной морены, на поверхности которой выделяются термокарстовые озёра. Притоки р. Чаркы в пределах впадины (Урильтин, Сюрюге и др.) имеют хорошо выраженные троговые долины, в верховьях которых находится несколько небольших висячих ледников. На бортах впадины отмечаются валы боковых и конечных морен. Днище впадины сложено мощным чехлом водноледни-ковых наносов, в толще которых развиты гидрогенные талики, выраженные на поверхности древесной растительностью (тополь, чозения, ива). В летний период в этих отложениях накапливается большой объем воды.
Принято считать, что минимальная площадь речного бассейна, необходимая для формирования наледи, составляет 50-100 км2, что обеспечивает формирование таликов за счёт инфлюации и инфильтрации воды в толщу водопроницаемых горных пород [11, 1]. Время движения подземных вод от места питания до места разгрузки может быть различным - от одного года до сотен лет.
При выходе из впадины река резко поворачивает на север, прорезает Онёлский хребет, образуя узкую долину. В конце зимнего периода на этом участке долины р. Чаркы, протяжённостью около 12 км и шириной 0,2-0,5 км, формируется гигантская наледь, площадь которой превышает 3 000 000 м2, а объём льда составляет не менее 15 000 000 м3. Максимальная мощность льда, составляющая 6-8 м, отмечается в
местах сужения долины; на расширенных участках она не превышает 3-5 м. Благоприятными условиями для образования наледи являются: 1) близкое залегание коренных пород; 2) небольшая мощность аллювия; 3) значительный объём воды, поступающей сюда в зимний период из Чаркынской впадины.
Во время весенне-летних паводков потоки воды, растекаясь по поверхности наледи, образуют во льду глубокие и протяжённые термоэрозионные каналы. Сотни кубометров рыхлых отложений, захватываемых водой с нижних частей склонов, переоткладываются в этих каналах и формируют валы и холмы щебнисто-глыбового материала (рис. 4). После стаивания наледи эти валы и холмы на дне долины р. Чаркы ещё долго сохраняются, образуя «обращённый» рельеф. В местах сужений, где отмечается максимальная мощность льда, наледь сохраняется всё лето. Расширенные участки долины к началу августа почти полностью освобождаются ото льда и представляют собой хорошо выраженные наледные поляны (рис. 5).
При обследовании наледных полян привлекли внимание разбитые трещинами валуны, обычно встречающиеся по окраинам (рис. 6). На наш взгляд, разрушение валунов происходит в зимний период, когда вода, растекаясь по наледной поляне, соприкасается с охлаждёнными валунами и разрушает их из-за большого контраста температур. Смачивание горных пород в зимних условиях вызывает эффект, похожий на растрескивание стакана при наполнении его горячей водой ("тепловой" удар).
Рис. 4. Валы и холмы щебнисто-глыбового материала в термоэрозионных канавах Чаркынской наледи.
Характерными для наледных полян являются инъекционные пластовые льды. Обычно они тяготеют к устьям небольших ручьёв. Мощность их достигает 0,5 м, а площадь часто превышает 100 м2. Такие льды залегают под дерниной на глубине 0,4-0,5 м и вытянуты вдоль русел ручьёв. Для них характерна горизонтальная слоистость. Образование инъекционных пластовых льдов происходит в начале зимнего периода. При промерзании подруслового талика возникает большое гидродинамическое давление. Под большим давлением вода проникает под почвенно-растительный горизонт (ещё не промёрзший) и, замерзая, формирует лёд. Процесс длится до полного промерзания подруслового талика. Чем он дольше, тем больше по площади и мощности формируются пластовые инъекционные льды. Чаще всего такие льды в течение летнего сезона разрушаются, но в отдельных случаях могут сохраняться длительный промежуток времени.
Несколько иначе происходит формирование наледей в нижнем течении р. Адычи, где она прорезает хребет Кисилях. Долина её здесь сужается до 1 км, а мощность руслового аллювия в отдельных случаях не превышает 8-10 м.
В зимний период р. Адыча на перекатах перемерзает и расчленяется на отдельные водоёмы, связь между которыми осуществляется по подрусловому талику. Мощность его изменяется от 6 до 35 м, а ширина в плане чаще всего соответствует ширине русла реки в межень. Водовмещающими породами в талике служат аллюви-
Рис. 6. Валун на поверхности наледной поляны, разрушенный благодаря, «тепловому» удару.
Рис. 5. Наледная поляна в долине р. Чаркы.
альные четвертичные отложения и подстилающие их трещиноватые коренные породы. Водоупором является верхняя граница многолетнемёрзлых пород.
В конце зимнего периода (февраль, март) в подрус-ловом талике развивается гидростатический напор, благодаря которому вода по трещинам поднимается на поверхность речного льда (см. рис. 2). Это приводит к образованию наледей, мощность которых достигает 2 м при длине до 1 км и ширине до 100 м. В отдельных случаях, соединяясь друг с другом, они образуют протяжённые (до 10 км) наледные участки.
На мелководных протоках р. Адычи отмечаются многочисленные наледные бугры пучения (рис. 7), образование которых обусловлено промерзанием отдельных глубоких ям. При промерзании этих водоёмов создаются очень большие давления (до 52 атмосфер). Как отмечает В.Р. Алексеев, ещё в студенческие годы они проводили интересные опыты [5]. В пустотелый чугунный шар с завинчивающейся крышкой наливалась вода. Шар выносили на улицу. При замерзании воды создавалось такое большое давление (намного больше, чем 52 атмосферы), что чугунный шар лопался.
В 1936 г. на р. Джилинда произошёл взрыв ледяного бугра, во время которого были выброшены глыбы льда весом до 50 тонн, причём они были унесены вырвавшимся потоком воды на расстояние нескольких километров [12]. По свидетельству В.Ф. Дерпголь-ца, на р. Зея во время взрыва речной наледи погиб караван лошадей вместе с сопровождающими их людьми [13].
Рис. 7. Наледный бугор пучения в долине р. Адычи.
В целом на территории Верхояно-Колымской горной страны (что соответствует Северо-Востоку Якутии) каждый год формируется не менее 2729 наледей площадью 5409 км2 и объёмом 17,397 км3 [5].
Широко распространены наледи и в Южной Якутии, которая представляет собой горные массивы и межгорные впадины. В сравнении с Северо-Востоком Якутии, климат здесь значительно мягче. Мёрзлые породы имеют прерывистое распространение. Количество наледей возрастает, но площади их уменьшаются. Так, на Северо-Востоке Якутии на каждые 100 км2 приходится от 0,3 до 0,6 наледей, на юге Якутии - 3,7. В целом же в Южной Якутии каждый год образуется 827 наледей, площадь которых составляет 131,6 км2 .
Практически отсутствуют наледи в Западной Якутии. Эта часть республики по геологическому строению представляет собой один из древнейших жёстких участков земной коры и составляет восточную половину Сибирской платформы.
Исключением являются наледи Центральной Якутии. Здесь отмечаются выходы на дневную поверхность 8 источников подземных вод, которые формируют довольно большие по площади наледи. Одна из них носит название «Булуус», что в переводе с якутского обозначает «ледяной подвал». Эта наледь образуется в зимний период благодаря разгрузке подземных вод на дневную поверхность у основания крутого склона Бес-тяхской террасы. Несколько источников дают начало ручью Булуус-Юрях. Температура воды в течение года в них постоянна (0,1-0,20С). Вода источника «Булуус» обладает высоким качеством и содержит необходимые для организма человека микроэлементы. Особое значение имеет присутствие в химическом составе родниковой воды кремневой кислоты (18-40 мг/л), которая замедляет процессы старения организма человека и предупреждает возникновение различных заболеваний [14].
Наледи могут формироваться не только в природных условиях, но и в населённых пунктах. Например, на
территории г. Якутска ежегодно образуется 2 000 000 м3 налед-ного льда [15]. Образование наледей в этом случае связано с утечкой воды из водонесущих коммуникаций в зимнее время. Такие наледи называются техногенными.
Подводя итоги вышеизложенному, можно сделать следующие выводы. Суровые климатические условия, сплошное развитие низкотемпературной толщи мёрзлых пород, расчленённость рельефа, осложнённого современными тектоническими движениями, наличие поверхностных и подземных вод - все это обусловливает широкое развитие наледей в Якутии.
Литература
1. Гляциологический словарь. - Л.: Гидрометео-издат, 1984. - 528 с.
2. Толстихин О.Н. Наледи и подземные воды Северо-Востока СССР. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние,
1974. -164 с.
3. Толстихин Н.И. Подземные воды мёрзлой зоны литосферы. - М.-Л.: Госгеолитиздат, 1941. - 204 с.
4. Шепелёв В.В. К вопросу о классификации наледей // Вопросы гидрогеологии криолитозоны. - Якутск,
1975. - С. 107-118.
5. Алексеев В.Р. Наледи. - Новосибирск: Наука, 1987. -160 с.
6. Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1993. - 336 с.
7. Мурзин Ю.А. Ледники Якутии // Наука и техника в Якутии. - 2003. - №2 (5). - С. 102-107.
8. Корейша М.М. Современное оледенение хр. Сун-тар-Хаята. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. -170 с.
9. Некрасов И.А., Романовский Н.Н., Климов-ский И.В., Шейнкман В.С. Роль наледей в морфологии ледниковых долин хр. Черского // Гидрогеологические исследования криолитозоны. - Якутск, 1976. - С. 83-92.
10. Мастахов С.Е., Некрасов И.А., Дмитриева З.М., Калмыкова А.И. Якутская АССР: Словарь-справочник. -Якутск: Кн. изд-во, 1980. -184 с.
11. Калабин А.И. Вечная мерзлота и гидрогеология Северо-Востока СССР. - Магадан, 1960. - 470 с.
12. Карпов В.М., Пузанов И.И. Строительство и вечная мерзлота. - Л.: Изд-во литературы по строительству, 1970. - 96 с.
13. Дерпгольц В.Ф. Вода во вселенной. - Л.: Недра, 1971. - 224 с.
14. Шепелёв В.В. Родниковые воды Якутии. -Якутск: Кн. изд-во, 1987. -128 с.
15. Курчатова А.Н. Наледеобразование на селитебных территориях криолитозоны (на примере г. Якутска): Автореф. дис. ... канд. геолого-геогр. наук. -Якутск, 1999. - 22 с.
