Вечная мерзлота в Западной Сибири простирается с севера на юг примерно до 58-59° с.ш. На территории столь большой протяженности характер вечной мерзлоты весьма разнообразен.

Современные особенности вечной мерзлоты данного региона определяются двумя основными моментами: во-первых, современным климатом и условиями теплообмена между горными породами и атмосферой, во-вторых, историей развития вечной мерзлоты в четвертичный период.

В данной работе освещаются основные закономерности в характере и распространении вечной и сезонной мерзлоты, наблюдаемые в настоящее время в Западной Сибири, и в некоторой степени выявляются причины этих закономерностей как современные, так и исторические.

При решении этой задачи мы исходили не только из собственных материалов, но опирались на исследования Н.Я. Каца и С.В. Кац [1939, 1952], А.И. Попова [1953, 1957, 1959, 1962], В.А. Кудрявцева [1959], К.А. Кондратьевой [1961], А.А. Шарбатяна [1962], А.П. Тыртикова [1964], Г.И. Лазукова [1965], Е.С. Мельникова и др. [1966], В.В. Баулина и др. [1967], Л.В. Груздова и др. [1968] и других, а также на большой фактический материал из фондов ПНИИИСА, МГУ, ВСЕГИНГЕО, Гидропроекта, Гидрогеологического управления, Желдорпроекта, Фундаментпроекта и т. д.

Первая закономерность в исследовании Западной Сибири - довольно четко выраженная зональность в распространении вечной мерзлоты, имеющая своей причиной как современные условия - зональное (из-за равнинности территории) распределение климатических и физико-географических элементов, так и исторические - совпадающее с зональным направление трансгрессий и регрессий моря в четвертичный период, определившее последовательность промерзания горных пород.

Второй особенностью вечной мерзлоты является ее двуслойное по вертикали залегание на части территории региона и наличие глубоко залегающей мерзлоты в той части равнины, где с поверхности мерзлота отсутствует. Этот факт был открыт при прохождении глубоких разведывательных скважин А.А. Земцовым [1957]. Объяснение же его дали В.В. Баулин [1962, 1967] и А.А. Шарбатян [1962], которые считают, что причиной двуслойности является особенность истории развития вечной мерзлоты Западной Сибири в четвертичный период, своеобразие которой заключается в чередовании холодных и теплых эпох.

Мы разделяем эту точку зрения. Нами составлено пять карт распространения, температуры и мощности вечной мерзлоты для пяти эпох четвертичного периода. Значения температуры и мощности получены расчетным путем. Это, в свою очередь, позволило для каждой из эпох определить положение южной границы вечной мерзлоты и выделить ряд геотермических зон, различающихся по температуре и мощности мерзлоты.

Расчет температуры горных пород проводился по методу В.А. Кудрявцева [1959], учитывающему связь между температурой горных пород и климатическими составляющими. За исходную принималась формула В.А. Кудрявцева

t_п = t_в + A_см/2 (1 – 1/f),      (1)

где t_п - среднегодовая температура почвы; t_в - среднегодовая температура воздуха с учетом абсолютной высоты местности; A_см - годовая амплитуда средних месячных температур воздуха; f = e^{+z √π/kT}, где z - мощность снежного покрова, k – коэффициент теплопроводности снега, Т - период колебаний, равный одному году. Выражение (1 – 1/f) отражает термическое сопротивление снежного покрова в зависимости от его мощности и плотности.

В результате анализа материалов по палеогеографическим и палеоклиматическим условиям четвертичного периода [Кац, 1939, 1946, 1948, 1949, 1952; Миланкович, 1939; Попов, 1947, 1957, 1959, 1962; Синицын, 1962; Марков и др., 1965; Эмилиани, 1966; Зубаков, 1967] были получены для каждой эпохи величины смещения составляющих правой части зависимости (1) по сравнению с современностью на трех широтах - 55, 65 и 75° с.ш.

Исходя из представления о том, что общая циркуляция атмосферы и общая картина распределения осадков и растительности была в основных своих чертах такая же, как и сейчас, а менялись только количественные значения элементов климата, главным образом температуры [Синицын, 1962], мы, предварительно составив по данным метеостанций карты распределения современных температуры воздуха, амплитуды температуры и мощности снежного покрова, рассчитали значения t_в, A_см и (1 – 1/f), а затем и t_п из уравнения (1) для всех широт Западной Сибири для пяти эпох четвертичного периода.

При проведении южной границы вечной мерзлоты, а также границ между геотермическими зонами помимо температуры грунта принимались во внимание инерция в изменении температурного поля мерзлых пород и соотношение между природными элементами и характером вечной мерзлоты в современных условиях, что в ряде случаев заставляло сделать существенную поправку, к рассчитанной температуре грунта.

Мощность вечной мерзлоты рассчитывалась с помощью простой зависимости

H = t_п/γ

где Н - мощность вечной мерзлоты в м; γ - вертикальный температурный градиент в град/м. При расчете мы исходили из двух предположений: во-первых, что температурный градиент в области промерзания во все исследуемые эпохи по своей величине был близок к современному, во-вторых, что он постоянен по глубине. Анализ температурных кривых современной зоны активного промерзания показывает, что в первом приближении это предположение может быть принято.

Граница леса на картах проводилась по палинологическим данным с учетом результатов анализа взаимосвязи между современным термическим состоянием горных пород и геоботаническими зонами Западной Сибири. Границы морского бассейна и контуры речных долин даются по А.И. Попову [1959] и Г.И. Лазукову [1965].

История развития вечной мерзлоты в четвертичный период представляется следующим образом.

Вечная мерзлота начала возникать в конце третичного - начале четвертичного периода вместе с резким общим похолоданием, отмечаемым исследователями в это время. К среднему плейстоцену, в эпоху максимального оледенения, вечная мерзлота была уже распространена на огромном пространстве, примыкавшем с юга к морскому бассейну (рис. 1). Внедрившееся вглубь суши до 58-59° с.ш. [Попов, 1959] холодное море способствовало значительному охлаждению и глубокому промерзанию горных пород. Температура последних достигала на водоразделах - 5-6°, а мощность – 400-600 м. Южная граница вечной мерзлоты проходила в это время примерно по 54° с.ш. По беретам бассейна были развиты тундра и лесотундра. В долинах пра-Оби, пра-Енисея [Попов, 1959] и других крупных многоводных рек температура грунтов была, по-видимому, более высокой (аналогично современному соотношению долин и водоразделов), а соответственно вечная мерзлота имела меньшую мощность. Под дном морского бассейна породы не промерзали, так как, по данным А.И. Попова, глубина его очень быстро достигала 50-100 м.

Следующая, казанцевская, эпоха характеризуется значительной регрессией моря [Лазуков, 1965] и заметным потеплением климата, сравнимым по своему уровню с голоценовым термическим максимумом. Судя по кривой векового хода солнечной радиации и температуры воздуха [Миланкович, 1939], последняя на шпроте 65° с.ш. в это время была немногим ниже -3°, что на 3-3,5° превышает современную среднегодовую температуру воздуха на той же широте. Большая континентальность климата обусловливала несколько меньшее количество осадков, однако почти сплошная залесенность существовавшей тогда суши (исключением были лишь северные острова) создавала благоприятные условия для снегонакопления, которое было, по-видимому, соизмеримо с современным в лесной зоне.

Подобные условия не являются достаточно благоприятными для существования вечной мерзлоты, так как для современной Западной Сибири предельной (критической) температурой воздуха, способной обеспечить существование вечной мерзлоты, является температура, равная -3,6° [Кудрявцев, 1959]. Следовательно, горные породы, освободившиеся в эту эпоху от моря, не должны были промерзать. Их температура, по нашим расчетам, составляла + 0,5 - +0,9° (рис. 2).

Исключение составляли северные острова, где среднегодовая температура воздуха опускалась до -7°, а температура грунтов - до -3 -4°. Здесь происходило активное промерзание горных пород. Донные осадки в северной части низменности в большинстве случаев, по-видимому, не промерзали. Об этом можно судить по тому, что в современной Обской губе на широте Каменного мыса, при среднегодовой температуре воздуха -9,4° мерзлота встречается лишь на отмелях и самых мелких барах.

Более сложные процессы протекали южнее 60° с.ш. на площади, где горные породы промерзли до большой глубины в эпоху максимального оледенения. При климатических условиях, неблагоприятных для существования вечномерзлых пород, температура последних, естественно, повышалась, а мощность уменьшалась. По расчетам А.А. Шарбатяна [1962], мерзлая толща мощностью 500 м (примерно такой и была мощность вечной мерзлоты к началу казанцевской эпохи) при температуре поверхности, равной 0°, должна протаять за счет потока тепла снизу за 40-50 тыс. лет. Если учесть, что исходная температура горных пород была равна -5-6°, а продолжительность казанцевской эпохи оценивается исследователями в 30-40 тыс. лет, причем начальный и конечный ее периоды были холодными, то можно с достаточным основанием считать, что вечномерзлые породы в казанцевское время на большей части территории сверху не протаивали, их температура повысилась до 0°, а мощность уменьшилась примерно до 300-400 м. Аналогично современной лесной зоне, различия в термическом режиме горных пород между водоразделами и речными долинами были, по-видимому, незначительны. Южная граница вечной мерзлоты должна была отступить к северу.

В эпоху зырянского оледенения вся суша, достигшая к этому времени почти современных границ [Лазуков, 1965], была занята вечной мерзлотой. Природные зоны значительно сместились к югу, и северная часть низменности, занятая тундрой и лесотундрой, начала активно промерзать. Температура горных пород на широте 65° с.ш. должна была быть равной на плакорах примерно -3°, в долинах рек несколько выше (рис. 3).

Анализ пространственного распределения температуры горных пород, основанный на признании природной зональности, аналогичной современной в течение всего четвертичного периода, показал, что в эту эпоху нулевая изотерма в горных породах проходила примеряю по 63° с.ш. Однако эта изотерма не являлась южной границей вечной мерзлоты. К югу от нее лежала обширная территория, где породы продолжали быть мерзлыми еще с эпохи максимального оледенения. Температура их, по-видимому, мало понизилась в зырянскую эпоху, так как похолодание в это время было не слишком сильным, а существование леса с его увеличенным снежным покровом дополнительно препятствовало охлаждению грунтов. Температура вечной мерзлоты в этой части Западной Сибири не опускалась ниже -1°, мощность же должна была либо остаться близкой к мощности казанцевского времени, либо несколько увеличиться, но не слишком сильно. Долины рек в геотермическом отношении мало отличались от водораздельных пространств.

Южная граница вечной мерзлоты, по всей вероятности, оставалась на прежней широте, так как похолодание могло стабилизировать ее положение, но вряд ли было способно отодвинуть ее к югу.

Как видно из рис. 3, в зырянскую эпоху мощность вечной мерзлоты в северной части региона оказывается заметно меньшей, чем в южной. Это объясняется тем, что в северной части мы имеем дело с вновь промерзшими породами, отвечающими климатическим условиям данного времени, на юге же - с реликтовыми мерзлыми породами, наследием более холодной эпохи, в данную эпоху лишь поддерживаемыми в мерзлом состоянии при предельных температурах. Попытка объяснить возможность такого явления будет приведена при описании современной вечной мерзлоты. К нулевой изотерме мы приурочили северную границу леса для зырянского времени, опираясь при этом на два положения: во-первых, на то, что по палинологическим данным, эта граница проходит где-то несколько севернее широтного отрезка р. Оби и, во-вторых, на причинную взаимосвязанность этих двух границ, которая вытекает из анализа современных мерзлотных условий.

Таким образом, южнее примерно 63° с.ш. вечная мерзлота, начиная уже с казанцевского времени, находилась в состоянии деградации и поддерживалась лишь относительной кратковременностью периодов потепления и их невысокими амплитудами, а также постоянной сменой этих периодов холодными эпохами.

Такое неустойчивое термическое состояние вечной мерзлоты обусловило тот факт, что в голоцене, в период термического максимума, когда температура воздуха заметно повысилась (на шпроте 65° с.ш. она была выше -3°), вечномерзлые породы, несмотря на непродолжительность эпохи (не более 5-7 тыс. лет), успели протаять сверху на большую глубину - до 100-150 м.

Для эпохи термического максимума (рис. 4) оказалось возможным выделить три геотермические зоны: южную - южнее 66° с.ш., где мерзлые породы повсеместно протаивали сверху, северную - севернее 68° с.ш., где горные породы продолжали активно промерзать, так как температура воздуха достигала -6° и ниже, и среднюю - между 66 и 68° с.ш., где температура горных пород колебалась в пределах от 0 до -3°. В последней зоне могли сосуществовать участки мерзлых пород (это были скорее всего водораздельные пространства), участки, где мерзлота находилась в неустойчивом состоянии, и участки, где вечная мерзлота протаивала сверху. Южная граница мерзлых пород в это время значительно отодвинулась к северу.

В наступившее вслед за термическим максимумом похолодание (примерно 5 тыс. лет назад) началось новое промерзание горных пород с поверхности, приостановившее протаивание вечной мерзлоты. Однако слияние верхнего, вновь промерзшего, слоя с нижним, оторванным от поверхности и ставшим уже реликтовым, произошло не везде, в результате чего в современную эпоху в Западной Сибири прослеживается три области, сменяющие одна другую в направлении с севера на юг: северная - севернее 66° с.ш. - область слитного залегания современной и древней вечной мерзлоты (область активного промерзания), средняя - между 66 и 63-64° с.ш. - область разобщенного залегания современной и древней вечной мерзлоты и южная - южнее 63° с.ш. - область глубокого залегания только древней (реликтовой) мерзлоты (рис. 5).

На карте (рис. 6) отражено современное состояние вечной мерзлоты региона. Каждая из трех названных выше областей разделена здесь на ряд геотермических зон, отличающихся одна от другой температурой и мощностью вечной мерзлоты, а также пространственным соотношением талых и мерзлых пород. Основная схема зональности заимствована нами у А.И. Попова [1953] и лишь детализирована на основе накопившихся за прошедшее с тех пор время новых сведений.

Вечная мерзлота является элементом ландшафта (природной зоны), так как именно он определяет количество тепла, поступающее в горные породы, и формирует их термический режим. Поэтому при выявлении основных закономерностей распространения вечной мерзлоты Западной Сибири в качестве исходного было принято представление о том, что в пределах одного ландшафта развит один геотермический тип вечной мерзлоты с одинаковыми или близкими значениями температуры и мощности, а потому границы между такими типами должны совпадать с границами ландшафтов (природных зон).

Как уже говорилось выше, одной из наиболее общих закономерностей в Западной Сибири является проявление зональности в изменении как физико-географических условий вообще, так и вечной мерзлоты. Такая зональность особенно четко проявляется в северной части низменности, которая выдвинута далеко в море и не испытывает влияния окружающего рельефа. Однородно суровый характер окружающего морского бассейна при малой абсолютной и относительной высоте поверхности создает здесь однородный фон, не нарушающий изначально широтного распределения солнечной энергии.

Южнее, в материковой части низменности, начинает сказываться влияние Уральских гор и Сибирского плоскогорья, которое заметно смещает в западной и восточной частях области направление границ зон по сравнению с широтным. Здесь в отличие от северных районов в ряде случаев наблюдается несовпадение границ геотермических и геоботанических зон. Особенно заметно это в западной, приуральской, части области. Это явление объясняется довольно просто. Дело в том, что в силу своеобразной циркуляции атмосферы район, вытянутый вдоль восточного склона Урала, находится в так называемой ветровой тени, вследствие чего здесь наблюдается несколько уменьшенное количество осадков. Уменьшение осадков, с одной стороны, способствует повышению температуры воздуха в летнее время, что благоприятствует развитию древесной растительности и продвигает границу леса к северу, а, с другой стороны, уменьшает мощность снежного покрова зимой, что обусловливает более интенсивное охлаждение горных пород и тем самым отодвигает границу геотермических зон к югу (см. рис. 6).

Рассмотрим более подробно характер вечной мерзлоты Западной Сибири.

Область слитного залегания современной и древней вечной мерзлоты

Для первых трех северных зон (северо- и южноарктическая и северосубарктическая), выделенных на карте (рис. 6), характерна одна особенность температурного поля горных пород - постоянный по глубине температурный градиент (рис. 7). Из этого следуют важные выводы, так как постоянный градиент свидетельствует о наличии линейной связи между температурой вечной мерзлоты и ее мощностью, что в свою очередь указывает на соответствие термического состояния горных пород климату современной эпохи. Это соответствие приводит к тому, что температура вечной мерзлоты должна закономерно повышаться, а мощность ее убывать с севера на юг вместе с зональным смягчением климата. Фактический материал полностью подтверждает эти соображения.

Линейная связь между температурой и мощностью вечной мерзлоты в этих зонах позволила вычислить мощность мерзлоты с помощью уравнения (2). Для этого были использованы данные наблюдений за температурой грунта на глубине нулевых годовых колебаний, а величина температурного градиента была принята равной 1,1° на 100 м [Равдоникас, 1962; Шарбатян, 1962]. Рассчитанные таким образом значения мощности совпадают с наблюденными. Такой расчет позволил более детально охарактеризовать выделенные зоны.

Температура горных пород в описываемых зонах мало связана с геологией района, будучи одинаково низкой во всех литологических разностях. Наиболее заметно она меняется в зависимости от геоморфологической приуроченности участков: она более высокая в долинах рек (главным образом на пойме и I надпойменной террасе) и более низкая на водораздельных пространствах. Связано это, главным образом, с неравномерным распределением снега (в понижениях он скапливается) и отепляющим влиянием подземных вод.

Под руслами крупных рек и озерами обычны талики, часто сквозные.

Четвертая, геотермическая зона (южносубарктическая) отличается от первых трех значительно большей пестротой температурных условий. Это связано, с одной стороны, со значительным разнообразием ее природной обстановки - внедрением в сушу заливов, сложностью гидрологических и гидрогеологических условий, наличием крупных рек и т.п. С другой стороны, с определенным историческим развитием этой части низменности, которая в эпоху термического максимума оказалась на границе между областями северной, где продолжалось промерзание грунтов, и южной, где мерзлые породы протаивали.

Как отмечалось выше, горные породы этой зоны в эпоху термического максимума протаивали только по части территории. Вследствие этого при последующем промерзании в эпоху наступившего похолодания на участках, где мерзлота частично протаяла, началось образование нового слоя уже современной вечной мерзлоты, которая в дальнейшем сомкнулась с древней; на участках же, где мерзлота не протаивала, началось дальнейшее понижение температуры в соответствии с изменившимися условиями. К настоящему времени термическое состояние горных пород не успело прийти в соответствие с современным климатом и мощность вечной мерзлоты, хотя и слитной в разрезе, значительно превышает ту, которую могла бы обеспечить наблюдаемая теперь температура грунта. Вертикальный термический градиент здесь непостоянен по глубине, и это обстоятельство не позволяет определять мощность вечной мерзлоты расчетным путем.

Температура горных пород изменяется в значительно более широких пределах, чем в северных зонах, и заметнее реагирует на изменение физико-географических и геологических элементов: она более низкая на водоразделах и более высокая в речных долинах (в последних мерзлота часто многослойная, что обусловлено влиянием гидрогеологических и гидрологических факторов); она более низкая в органогенных породах (торфяниках) и более высокая в минеральных грунтах, причем эта разница заметнее при более высоких температурах; она более высокая на залесенных участках (эта геотермическая зона по своему положению совпадает с зоной лесотундры), где мерзлота часто отсутствует до глубины 5-10 м, иногда и больше, и более низкая на тундровых безлесных поверхностях. Под руслами рек и озерами обычны талики.

Область разобщенного залегания современной и древней вечной мерзлоты

Эта область характеризуется резко отличными от предыдущей мерзлотными условиями. В разрезе два слоя вечной мерзлоты, из которых верхний (современный) залегает с поверхности (иногда с 10-15 м) до глубины 50-100 м, а в отдельных случаях до 20-30 м, а нижний (реликтовый), не связанный с поверхностью, залегает на глубине, причем положение его кровли колеблется в пределах глубин от 80 до 200 м, а подошвы - от 250 до 350 м, иногда и ниже.

О нижнем слое известно лишь по данным нескольких глубоких скважин - температура грунтов в его пределах равно 0 - -0,2°. Закономерности его распространения неясны. Можно только предполагать, что с современными поверхностными условиями теплообмена прямым образом он не связан. Определенно отсутствует он под руслами крупных рек, таких, как Обь, Пур, Таз.

Верхний слой мерзлоты, наоборот, целиком является продуктом современного теплообмена, поэтому тесно связан с современным ландшафтом. По характеру вечной мерзлоты этого слоя область делится на две зоны.

Первая (северобореальная) зона характеризуется очень высокими отрицательными температурами горных пород, которые по большей части близки к 0° и никогда не опускаются ниже -1º. На пространственное изменение температуры первостепенное влияние оказывает литология пород: более низкая температура свойственна органогенным породам (торфяникам), более высокая - минеральным.

В этой зоне часто наблюдается нарушение сплошности мерзлоты в плане: появляются острова таликов, как правило, приуроченные к участкам, сложенным песками. Геоморфологическая приуроченность на температурном режиме грунтов в этой зоне не сказывается. Грунты и водоразделов и долин имеют близкие значения температуры. Под руслами рек и озерами мерзлота отсутствует.

Вторая (южнобореальная) зона характеризуется уже островной мерзлотой. Последняя здесь существует только в органогенных породах (торфяниках). Все минеральные грунты, независимо от своего положения в рельефе, талые. Температура горных пород этой зоны как отрицательная, так и положительная, близка к нулю градусов.

Южная граница современной вечной мерзлоты Западной Сибири проведена нами вслед за А.И. Поповым [1953] по мерзлым торфяникам, которые благодаря своеобразным мерзлотным процессам в них проявляются в рельефе как выпуклобугристые [Попов, 1953, 1964].

Южнее этой границы мерзлые породы встречаются, но, как правило, весьма локально и лишь в аномальных условиях.

Область глубокого залегания только древней мерзлоты

Это область, где с поверхности мерзлота отсутствует, а с глубины 140-200 м обнаруживается слой реликтовой вечной мерзлоты, залегающей до глубины 350-400 м. Об этом слое известно очень мало, температура его равна примерно 0°. Пространственные закономерности неясны, и южная граница проведена нами условно, по самым южным точкам наблюдений.

Существование этого слоя, явно деградирующего, можно объяснить, по-видимому, лишь недостаточной продолжительностью периода протаивания. По расчетам А.А. Шарбатяна [1962], 500-метровая толща мерзлоты при температуре поверхности +2 - +2,5° протаивает за 15-20 тыс. лет, а при температуре 0° - за 40-50 тыс. лет (как уже говорилось выше). Если учесть, что продолжительность голоцена (времени, когда началось протаивание грунтов сверху) не превышает 10 тыс. лет, а за это время были и периоды похолодания, когда температура воздуха была заметно ниже современной, что и в настоящее время в пределах этой области среднегодовая температура воздуха не поднимается выше 0°, а температура поверхности не достигает +2°, то существование реликтового слоя вечной мерзлоты оказывается вполне закономерным.

Подводя итоги, необходимо подчеркнуть одно обстоятельство, обращающее на себя внимание: в то время как на севере Западной Сибири термический режим и мощность вечной мерзлоты находятся в соответствии с современным климатом, в центральной и южной областях они отвечают климату более ранних эпох. На первый взгляд это кажется несколько странным, поскольку во всех областях Западной Сибири, а особенно в южных, после регрессии моря было достаточно времени для того, чтобы термический режим горных пород пришел в соответствие с современным климатом. То, что этого не произошло, можно объяснить следующим образом.

Когда грунты промерзают, то с понижением температуры последовательно переходят в лед всё новые категории грунтовой воды (начиная от свободной и кончая связанной), причем чем ниже температура, тем все более прочно связанная вода претерпевает фазовые превращения. Согласно А.И. Попову, лед в шлирах, образованный связанной водой в результате миграции последней, ничем не отличается от льда, образованного свободной водой, а потому, хотя и образуется при достаточно низких отрицательных температурах (ниже -2°), переходит обратно в воду лишь при 0° [Попов, 1967]. Из этого следуют важные выводы.

На севере, где в четвертичный период в течение всего времени существования суши температура горных пород была ниже -2°, несмотря на ее колебания, фазовые переходы воды в грунтах практически отсутствовали. Это приводило к тому, что температурный режим горных пород благодаря хорошей теплопроводности высоко-льдистой мерзлой толщи сравнительно быстро приходил в соответствие с изменившимся климатом. Непродолжительные переходные периоды отражены в локальных нарушениях в целом постоянного по глубине термического градиента на температурных кривых современных разрезов по глубоким скважинам (см. рис. 7).

В южной же части Западной Сибири температура грунтов в течение длительного времени колебалась вблизи 0°, что обусловливало почти беспрерывный процесс фазовых превращений воды. Возникал эффект «нулевой завесы», когда все поступающее в грунт тепло расходовалось на фазовые переходы и не меняло температуры горных пород. Это резко сокращало амплитуду колебаний температуры и значительно замедляло охлаждение и прогревание горных пород. Следствием этого процесса была относительно слабая реакция термического режима грунтов, особенно в глубоких слоях, на климатические изменения.

Описанные процессы действовали на протяжении всего времени существования вечной мерзлоты в Западной Сибири, и ими в значительной мере можно объяснить многие особенности температурного поля вечной мерзлоты как в современную эпоху, так и в более ранние периоды четвертичного времени.

Своеобразной картине зонального распространения вечной мерзлоты соответствует характер сезонного промерзания и протаивания горных пород, которое хотя и более тонко реагирует на изменение природных условий (условий теплообмена), однако в основных чертах подчиняется той же зональности, что и вечная мерзлота.

На карте (рис. 8) показаны закономерности пространственного изменения глубины сезонного промерзания и протаивания. Выделены три крупные области: северная - сезонного протаивания на вечномерзлых породах, южная - сезонного промерзания на талых породах, и центральная, где встречаются оба эти типа промерзания и протаивания.

Поскольку одним из ведущих факторов, определяющих характер и глубину деятельного слоя, является литология, мы выделили два основных наиболее контрастных типа - сезонное промерзание и протаивание в органогенных породах (торфяниках) и в минеральных. Разделить последние на литологические разности (пески, глины и т.п.) в данном масштабе не представляется возможным, особенно учитывая чрезвычайно большую литологическую пестроту региона.

Сезонное промерзание и протаивание в минеральных грунтах резко отличается от такового в торфяниках. В минеральных грунтах глубина сезонного промерзания, помимо того, что она большая по абсолютной величине, закономерно (хотя и значительно варьируя) меняется с севера на юг, увеличиваясь от 0,5-1,0 м на севере до 2-2,5 м на юге. Здесь необходимо отметить одну особенность. Если увеличение с севера на юг глубины сезонного протаивания в области вечной мерзлоты вполне закономерно и объясняется общим смягчением в том же направлении климата, то увеличение к югу глубины сезонного промерзания в области талых пород (в южной области) противоречит такому изменению климата. Это противоречие можно объяснить тем, что в данной области к югу заметно уменьшается мощность снежного покрова. Это приводит к увеличению амплитуды колебания температуры поверхности почвы, что в свою очередь приводит к увеличению глубины сезонного промерзания.

Выделенные на карте зоны в основных своих чертах повторяют зоны вечномерзлых пород.

В торфяниках, как показывает фактический материал, подобная зональность не прослеживается. Они выступают как азональный тип с глубиной промерзания и протаивания, колеблющейся в пределах 0,1-0,5 м. Этот тип деятельного слоя разделен на предлагаемой карте на сезонное промерзание на талых торфяниках и сезонное протаивание на мерзлых торфяниках.

Зональность в изменении глубины деятельного слоя нарушается также и в поймах рек, где из-за пестрых литологических и влажностных условий глубина деятельного слоя варьирует в широких пределах.

ЛИТЕРАТУРА

Баулин В.В. Основные этапы развития многолетнемерзлых пород в Западно-Сибирской низменности. «Тр. Ин-та мерзлотоведения», 1962, т. XIX.

Баулин В.В. и др. Геокриологические условия Западной Сибири. М., «Наука», 1967.

Груздов А.В., Лурье И.С., Трофимов В.Т. Мерзлотные условия бассейнов рек Таз и Пур. Докл. научно-техн. конф. по проблемам градостроительства в газоносных районах Тюменской обл. Тюмень, 1968.

Земцов А.А. Новые данные о вечной мерзлоте в Западной Сибири. «Тр. Томск. гос. ун-та», т. 147, 1957.

Зубаков В.А. Стратиграфия новейших отложений Западно-Сибирской низменности и принципы климатостратиграфической классификации. Автореф. докт. дисс. Л., 1967.

Кац Н.Я. О динамике вечной мерзлоты в низовьях Оби в послеледниковое время. «Бюлл. МОИП», нов. сер., отд. биол., 1939, т. 48, № 2-3.

Кац Н.Я., Кац С.В. История растительности болот севера Сибири как показатель изменения послеледникового ландшафта. «Тр. Ин-та географии АН СССР», 1946, вып. 57.

Кац Н.Я., Кац С.В. Стратиграфия торфяников Приобского севера. «Тр. комис. по изуч. четв. периода АН СССР», т. VII, вып. 1. Л., Изд-во АН СССР, 1948.

Кац Н.Я., Кац С.В. О позднечетвертичной истории ландшафтов южной части западной Сибири. «Почвоведение», 1949, № 8.

Кац Н.Я. К истории позднечетвертичной флоры и климата севера СССР. «Мат-лы по четвертичному периоду СССР», 1952, вып. 3.

Кондратьева К.А., Труш Н.И. Некоторые данные обработки салехардских стационарных площадок. «Мерзлотные исследования», вып. II. Изд-во МГУ, 1961.

Кудрявцев В.А. Температура, мощность и прерывистость толщ мерзлых пород. Основы геологии, ч. 1. Изд-во АН СССР, 1959.

Лазуков Г.И. Четвертичные оледенения Западно-Сибирской низменности. В сб.: «Палеогеография четвертичного периода», под ред. Г.И. Лазукова. Изд-во МГУ, 1965.

Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Четвертичный период (ледниковый период - антропогеновый период), т. I и II. Изд-во МГУ, 1965.

Мельников Е.С. и др. Инженерно-геологическое районирование области многолетнемерзлых пород в пределах Западной Сибири. Мат-лы VIII Всес. межвед. совещ. по мерзлотоведению, вып. 7. Якутск, 1966.

Миланкович М. Математическая климатология и астрономическая теория колебаний климата. М.-Л., 1939.

Пономарев В.М. Вечная мерзлота и подземные воды р-на Усть-Енисейского порта. «Тр. ИНМЕРО», 1952, т. X.

Попов А.И. Вечная мерзлота в Западной Сибири и ее изменение в четвертичный период. «Мерзлотоведение», 1947, т. 2, № 2.

Попов А.И. Вечная мерзлота Западной Сибири. М., Изд-во АН СССР, 1953.

Попов А.И. История вечной мерзлоты в СССР в четвертичный период. «Вестн. Моск. ун-та», сер. биол., почвовед., геол., геогр., 1957, № 3.

Попов А.И. Четвертичный период в Западной Сибири. В сб.: «Ледниковый период на территории Европейской части СССР и Сибири». Изд-во МГУ, 1959.

Попов А.И. Карта вечной мерзлоты СССР (современной и древней). М-б 1 : 250 000 000, Атлас СССР, 1962.

Попов А.И. Перигляциальные образования и их генетические типы на севере СССР. В кн.: «Современные проблемы географии». М., АН СССР, 1964.

Попов А.И. Мерзлотные явления в земной коре (криолитология). Изд-во МГУ, 1967.

Равдоникас О.В. Основные итоги гидрологических исследований нефтеносных районов севера Западной Сибири. «Тр. НИИГА», 1962, т. 129.

Синицин В.М. Палеогеография Азии. Л., Изд-во АН СССР, 1962.

Тыртиков А.П. Динамика протаивания почв в северной тайге Западной Сибири и развитие многолетнемерзлых пород. В кн.: «Геокриологические условия Западной Сибири, Якутии и Чукотки». М., 1964.

Шарбатян А.А. К истории развития многолетнемерзлых горных пород (на примере севера Западно-Сибирской низменности). «Тр. Ин-та мерзлотовед.», 1962, т. 19.

Эмилиани. Изменение климата кайнозойской эры, определенные по стратиграфии и хронологии глубоководных колонок глобериново-иловых фаций. В сб.: «Солнечная активность и изменение климата». Докл. конф. в Нью-Йорке в 1961 г. Л., Гидрометеоиздат, 1966.

Ссылка на статью:

Шполянская Н.А. Основные закономерности распространения вечной мерзлоты Западной Сибири и этапы ее развития // Природные условия Западной Сибири. 1971. Вып. 1. С. 102-123.