ЛЕКЦИЯ 8. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОКРИОЛОГИИ

Методологические основы геокриологии базируются на законах, которые являются отправными пунктами для построения научных концепций в геокриологии. Так, наиболее общий закон об эволюционном характере количественных изменений и скачкообразности перехода (на определенном этапе) количества в качество по существу и предопределил возникновение и развитие самой геокриологии. Действительно, изменение температуры пород в положительной или отрицательной области (без перехода через О°С) приводит только к преобразованиям количественных показателей горных пород, которые продолжают оставаться в одном и том же классе пород. При переходе же температуры горной породы через О°С происходит фазовый переход воды в лед и породы из немерзлого состояния в мерзлое (или наоборот). При этом практически скачкообразно происходит глубокое качественное преобразование породы, которое проявляется прежде, всего в существенном отличии состава, текстуры, структуры и большинства свойств мерзлых пород от немерзлых или талых. При этом возникает новый минерал — лед и образуются новые специфические породы — криогенные, т. е. образуется качественно новый геологический объект — мерзлая горная порода.

Весьма важным для геокриологии представляется верное понимание и толкование закона отрицания- отрицания применительно к процессу перехода немерзлых осадочных пород в мерзлое состояние, а затем последующего оттаивания мерзлых пород и перехода их в талое состояние. Первичное отрицание немерзлой породы в данном случае заключается не просто в переходе осадочных образований в мерзлое состояние, а в существенном изменении их гранулометрического, микроагрегатного и химико-минерального состава, текстуры, структуры и свойств. Поэтому вторичное отрицание, т. е. возвращение мерзлой породы вновь в немерзлое (талое) состояние (собственно «отрицание отрицания»), никогда не приведет эту мерзлую породу к ее первоначальному качеству. Именно поэтому в геокриологии приходится рассматривать не только немерзлые (никогда не промерзавшие) и мерзлые породы, но и талые породы, претерпевшие процесс промерзания.

В целом же осадочные образования в криолитозоне в соответствии с принципом неразрывности единства и борьбы противоположностей претерпевают сложный эволюционный путь, никогда не возвращаясь в исходную позицию. В природе, таким образом, должен работать закон непрерывного, развитая криолитосферы. Мерзлые породы являются сложным и весьма динамичным природным объектом, формирующимся в специфических геосистемах. Последние представляют собой определенным образом взаимосвязанное множество природных компонентов (с характерными для них структурой, свойствами, процессами), образующих целостное единство в виде природно-территориальных комплексов. Естественно, что подход к изучению) мерзлых пород поэтому должен быть системным, комплексным базирующимся на законах о всеобщей и причинной связи процессов и явлений, о непрерывности развития, о переходе количества в качество. Методологическое значение такого подхода состоит в том, что многолетнемерзлые породы изучаются в зависимости от каждого элемента комплекса (системы) в отдельности и, от конкретного их сочетания как единого целого. При этом определяются зависимости и устанавливаются частные и общие закономерности. Под первыми обычно понимаются двухсторонние зависимости либо между отдельными геокриологическими характеристиками и отдельными природными факторами, либо между двумя геокриологическими характеристиками, из которых одна рассматривается как фактор-причина, другая — как следствие.

Под общей закономерностью понимается суммарный результат воздействия всех природных факторов, свойственных данному природному комплексу, на формирование одной из геокриологических характеристик, выраженной либо температурным режимом пород, либо мощностью или криогенным строением многолетнемерзлых толщ, либо определенным типом сезонно и многолетнемерзлых пород.

В основе изучения закономерностей лежат анализ и синтез. Изучение многолетнемерзлых пород можно разложить на ряд задач, связанных с изучением отдельных характеристик, таких как состав, строение, свойства, мощность, температурный режим и др. Каждая из геокриологических характеристик отражает определенное качество объекта и его связь с другими характеристиками (свойствами, проявлениями). В целом все характеристики природной среды образуют единый природный комплекс - геосистему. В то же время все геокриологические характеристики находятся в сложной взаимосвязи между собой.

Весь процесс познания природных геокриологических систем возможен при проведении комплексной геокриологической съемки, которая позволяет в натурных исследованиях экспериментально, а также путем логических и математических построений (основанных на эксперименте) выявить зависимости и установить закономерности распространения и динамики различных типов сезонно- и многолетнемерзлых пород со свойственным им характеристиками.

Мерзлотная (геокриологическая) съемка представляет собой комплекс полевых, лабораторных и камеральных работ, имеющих целью изучение, закономерностей формирования и развития сезонно- и многолетнемерзлых горных пород и мерзлотно-геологических процессов и явлений в зависимости от существующих природных условий, от их естественных изменений на протяжении плейстоцена — голоцена и под влиянием техногенных воздействий, а также составление мерзлотных карт и мерзлотного прогноза. Основным методом мерзлотной съемки является ландшафтно-ключевой метод, сущность которого заключается в следующем. На первом этапе проводится типологическое ландшафтное районирование (микрорайонирование) территории по факторам и условиям, с которыми связано формирование и существование определенных типов сезонно- и многолетнемерзлых пород. Далее, на основе карты ландшафтного районирования, выбираются ключевые участки, являющиеся представительными для выделенных типов ландшафта, на которых в полевой период с помощью различных методов изучаются частные и общие геокриологические закономерности, гидро- и инженерно-геокриологические условия; затем составляются геокриологические карты путем распространения полученных закономерностей на типы ландшафта — аналоги изученным на ключевых участках и прослеживаемым на карте ландшафтного районирования.

Изучение мерзлотных условий территории должно вестись с учетом динамики всей природной обстановки. Так, например, формирование, пространственную и временную изменчивость сезонно- и многолетнемерзлых толщ горных пород необходимо рассматривать в связи с общей геологической историей развития территории в позднем кайнозое, т. е. с историей формирования осадков и с их фациальными особенностями, с историей развития рельефа, гидрогеологических и гидрологических условий, растительности, климата и т. д. Необходимость учета динамики многолетнемерзлых толщ является одной из основных положений геокриологической съемки. Логическим завершением изучения динамики мерзлых пород является восстановление истории их развития в пределах изучаемого района и прилегающих территорий в неогене и плейстоцене.

В связи с неизбежным нарушением естественных условий в результате широкого хозяйственного освоения области распространения многолетнемерзлых пород резко изменяются и мерзлотные условия. Поэтому в ходе геокриологической съемки проводятся специальные работы по составлению прогноза (т. е. ожидаемого изменения) мерзлотных условий, как в процессе естественного развития природы, так и в результате антропогенного воздействия на природную среду.

Для изучения геокриологических условий, закономерностей их формирования, определения классификационных признаков мерзлых пород, таликов, геокриологических процессов и явлений используется большой комплекс полевых, лабораторных и камеральных методов.
Л и т е р а т у р а

1. Данилов И.Д. Методика криолитологических исследований

М.: Недра, 1983.

2. Ершов Э. Д. Криолитогенез М.: Недра, 1982.

3. Ершов Э.Д. Физика-химия и механика мерзлых пород, М.: МГУ, 1986.

4. Ершов Э. Д., Данилов И.Д., Чеверев В.Г. Петрография мерзлых пород М.: МГУ, 1987.

5. Ершов Э.Д. Общая геокриология, М.: Недра, 2000.

6. Методика мерзлотной съемки М.: МГУ, 1979.

7. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: МГУ, 1974.

8. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / Под ред. В. А. Кудрявцева. М.: МГУ, 974.

9. Общее мерзлотоведение / Под ред. В. А. Кудрявцева. М.: МГУ, 1976.

10. Руководство по выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Инженерное мерзлотоведение» УГГГА, Екатеринбург, 2000.

11. Цитович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973.

12. Мазуров Г. П. Физико- механические свойства мерзлых грунтов.