Районирование Земли по условиям существования многолетнемерзлых пород

Трудами основоположников регионального мерзлотоведения и мерзлотной съемки М.И. Сумгина, И.Я. Баранова, В.А. Кудрявцева, В.Ф. Тумеля, В.К. Яновского и других заложены представления о тесных взаимосвязях мерзлых толщ с комплексом природных условий, о природном районировании как о подразделении территории по условиям существования многолетнемерзлых пород. Применительно к крупным частям криолитозоны Земли подобное подразделение впервые осуществил В.А. Кудрявцев (1954). Карта мерзлотно-температурного районирования сезонной и многолетней криолитозоны на территории бывшего СССР выполнена им на комплексной природной основе, отражающей формирование мерзлых толщ как результат тепло- и влагообмена в конкретных геолого-геоморфологических, гидрогеологических и геоботаничес- них условиях.

Важнейшее значение для районирования по условиям существования мерзлых толщ имеют представления о природно-территориальных комплексах (геосистемах) как об объективно существующих природных образованиях, которые формировались и функционируют как единое целое в результате совместного взаимодействия своих компонентов: геологического строения, рельефа, климата, поверхностных и подземных вод, почв, растительности и др. Таковыми являются относительно однородные участки приповерхностной части литосферы Земли, которые обособились друг от друга в ходе эволюции природной среды. Поэтому каждая геосистема отделяется от соседних естественными геологическими или географическими границами. Крупные по площади природные комплексы состоят из определенным образом сопряженных комплексов меньших размеров. Они образуют морфологическую структуру геосистем более высокого ранга. Геосистемы и их структура изменяются в ходе своего развития. Наиболее значительные изменения (чаще это коренные преобразования) происходят под воздействием планетарных и региональных причин: колебаний климата, оледенений, тектогенеза, осадконакопления, морских трансгрессий и регрессий и др. Многолетнее промерзание пород в результате подобных воздействий существенно изменяет свойства не только компонентов, но и геосистем в целом. Полное преобразование испытывают геосистемы в случае одновременного осадконакопления и промерзания пород. Велики изменения и в криогенных геосистемах, повышенная чувствительность которых к указанным воздействиям обусловлена участием подземных льдов в их составе и строении. Многочисленные виды внутригрунтовых ледяных образований, форм рельефа, особенности вертикального строения мерзлых толщ и в целом криолитозоны — все это свидетельства перестроек геосистем в позднеплейстоценовый крио- хрон, в эпоху потепления на рубеже плейстоцена и голоцена, в голоценовый оптимум, в периоды регрессий и др. Существенны изменения криогенных геосистем и вследствие локальных воздействий, таких, как подвижки по новейшим разломам, динамика русел рек, подрусловых таликов и термокарстовых озер, заболачивание, заторфовывание и др.

Таким образом, районирование по условиям формирования и существования мерзлых толщ — это выделение криогенных геосистем — пространственных образований, объективно существующих в природной среде Земли. Вопросы ландшафтного районирования наиболее полно разработаны в физической .географии и изложены в ряде работ (Арманд, 1975; Сочава, 1978; Михайлов, 1985; Физическая география..., 1988 и др.). Согласно указанным публикациям, природная среда Земли представляет собой сложный планетарный природный комплекс, являющийся иерархически построенной системой природных комплексов различного таксономического ранга: планетарного (континентального), регионального и внутриландшафтного. Наиболее крупными из геосистем планетарною уровня после геосистемы Земли являются суша (к ней относятся области тектонических поднятий) и Мировой океан (области преимущественно опусканий). Они формировались в точение почти всей истории развития нашей планеты. В соответствии с этим нами выделяется наземная и подводная криолитозона. Аналогично решалась задача инженерно-геологической типизации Земли С.Б. Ершовой и Е.М. Сергеевым (1983). Наземная и подводная среды выделяются ими в качестве наиболее крупных в иерархической лестнице зонально-геологических единиц районирования.

Наиболее существенные с позиций геокриологии различия между массивами суши и океанами обусловлены наличием в последних водного покрова с определенным солевым составом. Природные условия суши в эпохи похолоданий определяли формирование многолетнемерзлых толщ. Отрицательнотемпературные породы с криопэгами образовывались в основном только при промерзании зоны соленых и рассольных вод в артезианских структурах после перемерзания зон пресных вод. В океанах температуры придонных вод, наоборот, обусловливают образование отрицательнотемпературных пород, насыщенных криопэгами. Широко распространенные в настоящее время на шельфе мерзлые толщи являются деградирующими и обязаны своим происхождением промерзанию горных пород в субаэральных условиях во время регрессий. Формирование современных мерзлых пород на шельфе ограничено лишь прибрежными участками (если они интенсивно поднимаются) и активно образующимися дельтами.

Наиболее крупные геосистемы суши — материки. В своих современных границах эти сложные гетерогенные образования сформировались в результате кайнозойских тектонических движений. Расположенные в разных широтах, обладая различным рельефом, будучи в разной степени изолированы друг от друга окружающими их морями и океанами, материки получали неодинаковое количество тепла и влаги, в их пределах протекали различные процессы, нередко достаточно автономно шло развитие флоры и фауны.

Различия между материками с геокриологических позиций определяются прежде всего их широтным положением, определяющим количество поступающей на поверхность солнечной радиации. Также существенно влияние циркуляционных процессов на характер теплообмена литосферы с атмосферой. К числу факторов, определяющих особенности циркуляции, относятся наличие или отсутствие орографических преград на пути тепловлагонесу- щих потоков, размеры материков, а также теплозапасы океанических вод, которые формируют перемещаемые на континент воздушные массы. Именно с перечисленными факторами увязываются, например, резкие различия в распространении многолетнемерзлых пород в Евразии и Северной Америке, расположенных примерно на одинаковых широтах. Как показано в 4.3, барьерная роль Кордильер на пути тихоокеанских адвекций, вместе с охлаждающим влиянием глубоко вдающегося в сушу арктического Гудзонова залива, определили существование криолитозо- ны на 8—15° южнее, чем в Восточной Европе и в Западной Сибири, открытых воздействию теплых атлантических воздушных масс.

С другой стороны, огромные размеры Евразиатского континента обусловливают на значительной его части (Восточная Сибирь, Монголия) существование в течение длинного малоснежного зимнего периода антициклонального режима погоды с интенсивным выхолаживанием приземного слоя воздуха и земной поверхности, а также пород в слое годовых колебаний температур. Поэтому южная граница криолитозоны в указанных районах располагается на 4—8° южнее, чем в наиболее континентальных областях Северной Америки — внутренних плато и плоскогорьях Кордильер и Скалистых гор.

Пространственная дифференциация ландшафтов внутри материков обусловлена прежде всего двумя группами природных факторов: климатических и геолого-геоморфологических. В результате действия первых из них в пределах равнин образуются зоны, простирающиеся обычно в широтном или субширогном направлениях. Основные их природные особенности создаются поступлением солнечного тепла и циркуляцией атмосферы. Характер циркуляции может существенно нарушаться орографическими барьерами, возникшими в результате неотектонических поднятий. В высоко поднятых горных областях изменяется не только циркуляция, но и приход солнечной радиации. Поэтому наиболее крупные из геосистем, обособляющихся в пределах материков, при физико-географическом районировании (Михайлов, 1985; Физическая география..., 1988) выделяются преимущественно на основе геологической и морфоструктурной общности. Это, как правило, древние или молодые платформы, щиты, орогенные области и рифтогены, выраженные в мегарельефе. Эти геологические образования. Занимая обширные территории, характеризуясь приуроченностью к тем или иным широтам, определенным положением относительно морей, океанов и климатообразующих горных систем, они отчетливо проявляют ландшафто- и мерзлотоформирующие свойства, обусловливая поступление определенных величин солнечной радиации, специфику циркуляции атмосферы и степень конти- нентальности климата.

Ландшафтообразующая роль подобных геосистем проявляется и в их геокриологическом своеобразии, когда основные закономерности распространения, температурного режима и мощности многолетнемерзлых толщ связаны с теми же компонентами, которые определяют существенные черты ландшафтов.

Такие геосистемы в соответствии с их обусловленностью неотектоникой и мегарельефом, относящимися к региональным факторам ландшафто- и мерзлотообразования, мы назвали регионами I порядка. Индивидуальность геолого-геоморфологической основы и климата обусловливает индивидуализацию таких геосистем и в отношении других компонентов: почвенных, геоботанических, гидрологических, гидрогеологических, а главное — геокриологических условий, если позднеплейстоцен-голоценовый теплообмен атмосферы с литосферой обусловил в их пределах формирование мерзлых толщ.

Подразделение регионов I порядка на регионы II порядка производится выделением широтных зон в пределах равнин (чаще аккумулятивных, где ландшафтная зональность хорошо выражена), и широтно-высотных поясов горноскладчатых стран на основе морфоструктурного (неотектонического и орографического) признаков при расчленении орогенов, рифтогенов, а нередко и денудационных равнин. Именно неотектоника через мегарельеф обширных горных стран, нагорий, плоскогорий обусловливает дифференциацию прихода солнечной радиации и циркуляционную специфику их отдельных крупных частей. Эти особенности создают существенные различия в условиях формирования мерзлых толщ в обособляющихся разновысотных горных массивах. При выделении регионов II порядка используется преимущественно морфоструктурный признак, так как геосистемы региональной денудации (горы, нагорья, денудационные равнины) в криолитозоне Земли являются преобладающими. Ландшафтообразующая роль геосистем, выделяемых по морфоструктурному признаку, весьма заметна. Так, субширотная граница Таймыра и Средней Сибири отделяют подзону арктических тундр от подзоны северных тундр. Граница плато Путорана и Прианабарского плато, относящихся к субарктическому климатическому поясу, с Лено-Ангарским плато и Центральноякутской низменностью умеренного климатического пояса представляет собой зону перехода от предтундровых редколесий и редкостойных северотаежных лесов к средней тайге. Ландшафтообразующая роль подобных геосистем проявляется и в их геокриологическом своеобразии. В этом отношении показательно сопоставление геокриологических условий приокеанической части Дальнего Северо- Востока и юга Верхояно-Колымской горной системы, расположенных на одних широтах.

Рис. 4.3

Таблица 4.1