В области развития многолетнемерзлых толщ мерзлотные и гидрогеологические особенности территории в значительной степени определяются соотношением в пространственном распространении многолетнемерзлых и талых горных пород. Под талыми (т.е. некогда промерзшими, а позже протаявшими) или немерзлыми (т.е. никогда прежде не промерзавшими) горными породами следует понимать все породы, температура которых или выше 0°, или выше температуры замерзания содержащихся в них минерализованных капельно-жидких вод. Это определение по существу своему идентично тому, которое дано Н.И. Толстихиным [1941] и И.А. Некрасовым [1967].

Талые и немерзлые горные породы могут занимать пространственно-различное положение по отношению к мерзлым толщам: залегать с поверхности (ниже слоя сезонного промерзания), пронизывая всю мерзлую толщу насквозь или на некоторую глубину, когда ниже развиты многолетнемерзлые породы; быть ограниченными мерзлыми толщами сверху и снизу, со всех сторон; находиться ниже мерзлой толщи. Различное пространственное соотношение многолетнемерзлых и талых (или немерзлых) пород определяет условия залегания и характер прерывистости мерзлых толщ в разрезах и их распространение по площади. В связи с этим по условиям залегания талых (немерзлых) пород, точнее по их соотношению к мерзлым толщам, целесообразно выделять следующие категории.

Талики, или талые (таликовые) зоны, представляющие собой толщи талых или немерзлых горных пород, которые развиты ниже слоя сезонного промерзания и существуют непрерывно более года. Сезонно-оттаивающие отложения, существующие в талом состоянии менее одного года, таликами не являются. При прерывисто-таликовом и сплошном распространении многолетнемерзлых пород по площади, где пространства, занятые талыми породами, имеют меньшие площади, чем мерзлые толщи, обычно употребляют название «талики». При островном и массивно-островном распространении мерзлых пород по площади правильнее говорить о талых (таликовых) зонах или массивах талых пород. Талики и таликовые зоны, окруженные мерзлыми толщами только по боковым поверхностям, т.е. пронизывающие мерзлую толщу насквозь, называются сквозными, а подстилаемые на некоторой глубине многолетнемерзлыми породами - несквозными, или надмерзлотными.

Межмерзлотные талики - талые и немерзлые слои, линзы, «каналы», «карманы» и тела другой формы, ограниченные по верхней и нижней поверхности многолетнемерзлыми горными породами.

Внутримерзлотные талики - талые и немерзлые слои, линзы и тела другой формы, ограниченные со всех сторон многолетнемерзлыми породами.

Талые и немерзлые горные породы, залегающие ниже подошвы мерзлых толщ. Для их определения не следует применять термин «подмерзлотные талики» даже для тех участков, где мощность мерзлых толщ резко сокращается по сравнению с окружающей территорией. В ряде случаев можно говорить о частично промерзших или промерзающих сверху таликах сквозных или несквозных, когда над талой толщей пород, некогда развитой с поверхности, начинает образовываться горизонт многолетнемерзлых пород. Например, промерзающие сверху талики бывают развиты по периферии сокращающихся по размерам озер.

В зависимости от характера залегания талых и немерзлых водоносных пород воды, приуроченные к ним, выделяются в различные категории по отношению к мерзлым толщам: а) воды сквозных таликов, б) надмерзлотные воды несквозных таликов, в) межмерзлотные воды, г) внутримерзлотные воды, д) подмерзлотные воды.

Особое значение в гидрогеологии области многолетней мерзлоты имеют талики, развитые с поверхности. Через них осуществляется питание и разгрузка вод глубокой (подмерзлотной и межмерзлотной) циркуляции; генезис таликов и характер их распространения влияет на интенсивность водообмена поверхностных и атмосферных вод, с одной стороны, и подземных вод - с другой. Поэтому весьма важным является их правильное подразделение с учетом условий их происхождения (или существования) и гидрогеологических особенностей.

Известно несколько схем подразделения и классификации таликов по ряду признаков (по отношению к мерзлой толще, времени существования, положению в рельефе, обводненности, морфологии талых тел и др.), предложенных Ю.А. Билибиным [1955], В.Ф. Тумелем [Сумгин и др., 1940], И.Я. Барановым (в рукописной работе), Н.А. Вельминой [Вельмина и Узембло, 1959] и др. Критический разбор их дан И.А. Некрасовым [1967]. Им же предложена наиболее полная классификация таликов. Однако она мало применима при мерзлотно-гидрогеологических исследованиях. Это связано, в частности, с крайне схематической гидрогеологической характеристикой таликов. Вызывает также сомнение правомерность выделения в том виде, как это предложено И.А. Некрасовым, эндогенных и полигенных типов таликов. По существу, к экзогенным могут быть отнесены только вулканогенные талики. «Тектонические талики» приуроченные «к зонам глубоких разломов и крупных тектонических дислокаций, служащих путями движения подземных вод с температурой выше нуля» [Некрасов, 1967, стр. 12], как показано в литературе [Калабин, 1960; Швецов, 1951 и др.] и подтверждается нашими наблюдениями, могут содержать воды и с восходящим, и с нисходящим характером движения. Последние имеют положительную температуру только благодаря влиянию экзогенных факторов. Да и восходящие потоки вод, имеющие, как правило, поверхностные источники питания, не являются: носителями только внутриземного тепла.

Все виды таликов, кроме вулканогенных, являются по существу полигенными, так как на их образование и условия существования всегда воздействуют теплопотоки из недр земли. В сквозных таликах, это воздействие носит более прямой характер, в несквозных - опосредствованный, проявляющийся через особенности температурного поля мерзлых толщ.

Из определения «тектонические талики» следует, что разрывные дислокации служат средой, по которой движутся подземные воды. Движение последних и их положительная температура являются причинами существования таликов. Но движение подземных вод, как восходящее, так и нисходящее, может осуществляться по интенсивно раскарстованным зонам в карбонатных породах, по водопроводящим пластам пород с крутыми углами падения в крупных пликативных дислокациях. Развитые в этих условиях талики по своему характеру и причинам существования практически не отличаются от «тектонических», что требует, видимо, их объединения в одну группу и выделения в классификации названием, отражающим основную причину их возникновения или существования.

В последнее время опубликованы классификации таликов С.М. Фотиева [1967] и С.Е. Суходольского [1969]. Классификация С.М. Фотиева отражает главным образом гидрогеологические особенности таликов, что является полностью правомерным, но с мерзлотно-гидрологических позиций недостаточным. С.Е. Суходольским предложена классификация таликов для Северо-Востока европейской части СССР. Типы таликов выделены аналогично классификации И.А. Некрасова, а классы - по преобладающей форме теплопередачи. Отсутствие количественных критериев для оценки формы теплопередачи делает такое разделение чисто субъективным. К примеру, к классу конвективных таликов отнесен ряд водно-солевых, приуроченных к прослоям пород, насыщенных минерализованными водами. Существование таких таликов известно без движения в них вод и при ограниченной плотностной конвекции исключительно за счет того, что соленые воды имеют температуру выше точки их замерзания.

Разделение таликов (отряды) на «первичные», сложенные немерзлыми, и «вторичные», сложенные оттаявшими породами, вызывает возражение (при включении их в классификацию) в том отношении, что в подавляющем большинстве случаев нет никаких критериев для такого разделения пород. Неудачно и определение первичных и вторичных таликов. Так, талики, непрерывно существующие со времени начала многолетнего промерзания горных пород, например те, по которым идет разгрузка вод глубокой циркуляции или их питание, меняют свое положение в связи с новейшими движениями, динамикой мерзлых толщ, развитием рельефа, миграцией водотоков и др. В результате изначально существующий талик может в настоящее время быть смещен в сторону и приурочен к оттаявшим породам. Такие талики были обнаружены нами на Северо-Востоке СССР, в пределах Уяндинской впадины и Селенняхского хребта, а также в северных предгорьях кряжа Полоусного на р. Тенкели.

В процессе комплексных съемок, проводимых кафедрой мерзлотоведения геологического факультета, изучено мерзлотно-гидрогеологическое строение значительных по площади территорий, находящихся в различных геоструктурных и зонально-поясных условиях. Накоплен большой материал по условиям существования и гидрогеологическим особенностям таликов. Обобщение этого материала позволило выработать и предложить новую классификационную схему таликов в большей степени, чем остальные известные классификации, учитывающую как мерзлотные, так и гидрогеологические особенности таликов. В первоначальном варианте они опубликованы в гл. VIII «Методика комплексной мерзлотно-гидрогеологической и инженерно-геологической съемки» [1970] и в «Инструкции» по ее производству [1969]. В настоящей работе классификационная схема уточнена и в большей степени обоснована.

Талики как сложное природное явление (геологическое, гидрогеологическое, геофизическое, естественноисторическое) могут быть охарактеризованы с различных сторон. К числу главных характеристик таликов могут быть отнесены: а) основные причины и условия, влияющие на их образование и существование; б) геологическое строение и их геоморфологическое положение; в) гидрогеологические особенности, включающие характер движения вод, особенности их питания, режима, температуры; г) особенности теплообмена и характер теплопередачи в таликах; д) положение их по отношению к мерзлой толще; е) время их возникновения; ж) устойчивость и динамика развития. Следовательно, талики могут быть классифицированы по большому числу признаков. Для целей мерзлотно-гидрогеологических исследований важнейшими характеристиками являются причины их существования, гидрогеологические особенности, температурная характеристика подземных вод таликов, положение последних по отношению к мерзлой толще.

Важнейшие признаки, по которым подразделяются талики, являются общими для всей области многолетнемерзлых пород. Так, основные черты радиационно-тепловых процессов на поверхности земли и теплового воздействия поверхностных и подземных вод на горные породы сохраняются в различных мерзлотно-зональных и геоструктурных условиях. Изменяются только термодинамический уровень радиационно-теплового обмена, степень теплового воздействия вод на горные породы, появляются некоторые особенности, которые не могут учитываться в общей классификации. На этой основе и построена предлагаемая классификационная схема (таблица). Остальные характеристики таликов принимаются как частные и в классификацию не включаются. Перечисление их приводится ниже. Все они в определенной степени подлежат изучению при исследовании таликов.

Причинами существования и возникновения таликов могут быть особенности радиационно-теплового баланса на поверхности земли, тепловое воздействие водных покровов, теплопривнос в горные породы, осуществляемый подземными водами, окислительные реакции в горных породах, проходящие с выделением тепла, воздействие молодого вулканизма. Но в большинстве случаев существование таликов определяется воздействием группы причин: радиационно-тепловых процессов и подземных вод, водных покровов и подземных вод. Тепловой режим сквозных таликов всегда определяется также потоком тепла из недр земли, т.е. зависит от геоструктурных условий.

Типы таликов в классификационной схеме выделены по основным причинам их образования; при выделении подтипов эти причины могут детализироваться, уточняться. Классы таликов выделены по их гидрогеологическим особенностям, подклассы - по температурным особенностям подземных вод, а виды - по отношению таликов к мерзлой толще. Подчеркнем, что понятие «основная причина», применяемое при выделении типов таликов, является в ряде случаев условным. Часто тепловое воздействие на температурный режим горных пород со стороны подземных вод бывает решающим для существования некоторых категорий таликов в двух первых типах.

Талики (и талые зоны) по «основным причинам» их формирования подразделены на шесть типов.

Тип I. Радиационно-тепловые талики, причиной возникновения и существования которых является радиационно-тепловой обмен на поверхности земли и в приповерхностном слое, приводящий к формированию положительных температур горных пород у подошвы слоя их годовых колебаний.

Тип II. Гидрогенные (подводно-тепловые) талики, формирующиеся в результате отепляющего воздействия водоемов и водотоков на температурный режим донных слоев горных пород. Температуры в донных породах бывают или положительными (под пресными и солеными водоемами и водотоками), или отрицательными, не превышающими точку замерзания минерализованных вод (под солеными водоемами).

Тип III. Гидрогеогенные (водно-тепловые) талики, существующие в результате напорной восходящей фильтрации подземных вод глубокой (подмерзлотной или межмерзлотной) циркуляции по тектоническим дизъюнктивным нарушениям, пластам водопроницаемых пород, пликативных структур или раскарстованным зонам. Воды таких таликов разгружаются в виде субаэральных источников, дающих начало водотокам.

Тип IV. Хемогенные талики, возникающие в результате выделения тепла при окислительных реакциях в толще горных пород. Известны талики, приуроченные к сульфидным месторождениям и к участкам возгорания углей, как в естественном залегании, так и в отвалах.

Тип V. Вулканогенные талики, существующие в районах активной вулканогенной деятельности под влиянием интенсивной теплоотдачи со стороны магматических очагов, выделения горячего газа, пара и вод. Этот тип таликов изучен очень слабо.

Тип VI. Техногенные талики, возникающие в результате производственной деятельности человека. К ним относятся талики, образующиеся под зданиями с повышенным тепловыделением. Часть техногенных таликов по условиям своего возникновения и характерным особенностям укладывается в выделенные классификационные градации естественных таликов. Примером могут служить талики под искусственными водоемами, участками, где изменен радиационно-тепловой обмен на поверхности земли, угольными отвалами и т.п. Подразделения техногенных таликов на подтипы, классы и т.д. в силу их слабой изученности в настоящей работе не приводятся.

В типе радиационно-тепловых таликов можно выделить два подтипа таликов.

Радиационные талики. Они образуются, когда положительная температура пород формируется под влиянием всего комплекса поверхностных условий и теплофизических особенностей горных пород в слое сезонного оттаивания - промерзания, но и без влияния инфильтрующихся атмосферных осадков. В слое сезонного промерзания в таких таликах распространены слабоводопроницаемые горные породы.

Дождевально-радиационные талики. Они образуются, когда положительная температура пород формируется под влиянием всего комплекса поверхностных условий, в том числе и привноса тепла в верхние горизонты горных пород инфильтрующимися осадками. Такие талики с поверхности на глубину, превышающую мощность слоя сезонного промерзания, сложены хорошо водопроницаемыми породами.

В типе гидрогенных (подводно-тепловых) таликов выделяются пять подтипов таликов.

Шельфовые, или субмаринные, талики. Они существуют в прибрежных участках арктических морей благодаря влиянию соленых морских вод, имеющих обычно отрицательную температуру.

Подэстуариевые талики, развитые под эстуариями и дельтами, в приустьевых участках рек, впадающих в море и испытывающих его воздействие. Причиной их развития является отепляющее воздействие речных вод при влиянии морских соленых вод, часто имеющих отрицательную температуру.

Подозерные талики, развитые под озерами различного генезиса (в том числе и старичными) и существующие благодаря отепляющему воздействию озерных вод.

Подрусловые талики, приуроченные к руслам рек и ручьев и испытывающие отепляющее воздействие поверхностных водотоков.

Прирусловые (пойменные) талики, приуроченные к прирусловым отмелям, косам, низким, ежегодно заливаемым водой поймам и вообще к поверхностям, испытывающим временное отепляющее воздействие, оказываемое полыми водами и временными поверхностными водотоками.

Отнесение прирусловых (пойменных) таликов к типу гидрогенных (подводно-тепловых) является несколько условным, так как они носят промежуточный характер между радиационно-тепловыми и гидрогенными таликами. Талики под низкими поймами, ложбинами стока, осушаемыми участками русел (прирусловыми отмелями), руслами временных пересыхающих водотоков, а в северных районах под малыми и средними реками, поверхностный сток в которых зимой полностью отсутствует, являются периодически подводными. Периодически подводными могут быть и некоторые подозерные талики (под пересыхающими ежегодно озерами). Остальные талики являются постоянно подводными.

Гидрогеологические особенности таликов для выявления их генезиса и условий существования, устойчивости при изменении мерзлотных условий территории и т.д. являются их важнейшей характеристикой. По наличию, особенностям существования и движению подземных вод в таликах последние целесообразно разделять на следующие классы:

Безводные, сложенные как водонепроницаемыми, так и водопроницаемыми породами, в которых подземные воды на всю мощность талика, т.е. до подошвы окружающих его мерзлых толщ, отсутствуют.

С застойным режимом (застойные), в которых подземные воды не движутся, находясь в водопроницаемых напластованиях или трещиноватых зонах, окруженных снизу и с боков водоупорами, часто криогенными.

Грунтово-фильтрационные, в которых существует поток грунтовых вод, двигающийся по уклону. Такие талики сложены в верхней части водопроницаемыми отложениями, подстилаемыми относительно водоупорными породами.

Инфильтрационные, или инфлюационнные, в которых подземные воды имеют нисходящее, часто близкое к вертикальному направление движения по водопроницаемым пластам, трещиноватым зонам, разрывным тектоническим нарушениям, раскарстованным зонам в карбонатных породах. Такие талики являются водопоглощающими и по ним происходит питание подземных вод глубокой циркуляции (подмерзлотных и межмерзлотных).

Напорно-фильтрационные, в которых подземные воды имеют восходящее направление движения по дизъюнктивным нарушениям, водопроницаемым пластам в складчатых структурах, раскарстованным зонам в карбонатных породах. Эти талики являются водовыводящими. По ним происходит разгрузка вод глубокой циркуляции.

Грунтово-фильтрационные, инфильтрационные и напорно-фильтрационные талики могут быть постоянно и периодически обводненными в зависимости от постоянства источника питания подземных вод. В ряде случаев талики, особенно подрусловые, в течение одной части года могут быть напорно-фильтрационными, а в другой - инфильтрационными. Это не учтено в классификации. Кроме того, в подрусловых и прирусловых (пойменных) напорно-фильтрационных и инфильтрационных таликах всегда существует поток грунтовых вод, идущий по аллювию, а иногда захватывающий верхнюю трещиноватую зону коренных пород. Таким образом, такие талики одновременно являются и грунтово-фильтрационными.

Как видно из сказанного выше, разделение таликов по гидрогеологическим особенностям предполагает (а следовательно, в некоторой степени и учитывает) определенные особенности их геологического строения.

По температурным особенностям подземные воды в таликах разделяются на два подкласса: «термальные» и криогидрогалинные. Как «термальные» выделены воды, имеющие температуру выше 0°, т.е. всегда превышающую температуру окружающих их многолетнемерзлых горных пород. Эти воды могут быть как пресными, так и солеными. Правомерность их выделения требует некоторых пояснений. Обычно воды в условиях развития мерзлых толщ имеют низкие положительные температуры. Термальными они могут быть названы, если следовать указанию Ф.А. Макаренко [1961] о том, что при региональных геотермических исследованиях за нижний предел температуры таких вод следует принимать температуру у подошвы слоя ее годовых колебаний. Для мерзлых толщ, окружающих водоносные талики, эта температура не превышает 0°. Поэтому она и принята в качестве нижнего предела термальных вод области многолетней мерзлоты. Криогидрогалинными названы высокоминерализованные воды (соленые и рассолы), имеющие температуру ниже 0°, но выше температуры их замерзания.

По отношению к толще многолетнемерзлых пород талики разделяются на два вида: сквозные и несквозные.

В качестве иллюстрации к классификационной схеме на рисунке показан ряд наиболее характерных таликов.

Помимо подразделения таликов по основным их характеристикам, учтенным при составлении классификационной схемы, они могут разделяться также:

по геологическому строению, определяющему в значительной мере гидрогеологические особенности талика и учитывающему соотношение по площади, мощности и взаимному положению в разрезе водопроницаемых и водоупорных пород. Частично характеристика геологического строения дается и при выделении классов таликов по их гидрогеологическим особенностям;

по характеру водопроницаемости водоносных пород в таликах. Здесь можно выделить: а) поровую и пластово-поровую водопроницаемость в рыхлых образованиях, развитых с поверхности; б) порово-трещинно- и карстово-пластовую проницаемость в водоносных пластах складчатых структур; в) трещинно-жильную проницаемость в зонах разрывных нарушений различных по составу пород; г) трещинную проницаемость скальных пород коры выветривания; д) трещинно-карстовую проницаемость тектонически нарушенных и раскарстованных карбонатных пород;

по положению в рельефе или приуроченности к определенным элементам рельефа могут быть выделены: а) водораздельные, б) склоновые, в) долинные и другие талики. Можно давать и более дробное разделение. Так, долинные талики могут подразделяться на террасовые, талики высокой поймы, низкой поймы, русловые, конусов выноса и т. д.;

по характеру теплообмена: а) кондуктивные, б) конвективные, в) кондуктивно-конвективные;

по устойчивости: а) неустойчивые, б) устойчивые, в) весьма устойчивые. При этом устойчивость таликов можно оценивать двояко. Во-первых, по их распространению в пределах различных мерзлотно-температурных зон и поясов; во-вторых, по изменению их размеров, температурного режима и других особенностей, при изменении климата или природной обстановки в результате хозяйственной деятельности человека в пределах одной определенной мерзлотно-температурной зоны или пояса;

по динамике развития: а) увеличивающаяся по размерам, б) сокращающаяся по размерам, в) находящаяся в квазистационарном состоянии. Кроме того, положение таликов во времени может изменяться, хотя их размеры существенно не меняются. Так, смещение испытывают подрусловые и прирусловые талики в связи с миграцией и фуркацией русла реки;

по времени возникновения таликов относительно формирования мерзлой толщи: а) первичные, б) вторичные.

В природе талики и таликовые зоны неединообразны по своему строению. Один вид, класс, подтип, тип талика может закономерно переходить в другой. При этом меняются их основные термодинамические условия существования, устойчивость при изменении климатических условий, значение для целей водоснабжения и другие особенности. Приведенная классификационная схема позволяет достаточно полно и точно охарактеризовать талики, а в случае их неоднородного строения - различные их части.

ЛИТЕРАТУРА

1. Билибин Ю.А. Основы геологии россыпей, изд. 2. М ., Изд-во АН СССР, 1955.

2. Вельмина Н.А., Узембло В.В. Гидрогеология центральной части Южной Якутии. М., Изд-во АН СССР, 1959.

3. Инструкция по производству комплексной мерзлотно-гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштабов 1 : 200 000 и 1 : 500 000. Изд-во МГУ, 1969.

4. Калабин А.И. Вечная мерзлота и гидрогеология Северо-Востока  СССР. «Тр. Магаданского ВНИИ-1», 1960, вып. 18.

5. Макаренко Ф.А. Некоторые общие закономерности формирования термальных вод и их распределение на территории СССР. В сб.: «Проблемы геотермии и практического использования тепла Земли», т. 2. М ., Изд-во АН СССР, 1961.

6. Методика комплексной мерзлотно-гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштабов 1 : 200 000 и 1 : 500 000. Изд-во МГУ, 1970.

7. Некрасов И.А. Талики речных долин и закономерности их распространения. М., «Наука», 1967.

8. Сумгин М.И., Качурин С.П., Толстихин Н.И., Тумель В.Ф. Общее мерзлотоведение. М., Изд-во АН СССР, 1940.

9. Суходольский С.Е. К вопросу о классификации таликов европейского Северо-Востока. В сб.: «Мерзлотные исследования», вып. IX. Изд-во МГУ, 1969.

10. Толстихин Н.И. Подземные воды мерзлой зоны литосферы. М., Госгеолтехиздат, 1941.

11. Фотиев С.М. Особенности формирования и развития сквозных водопоглощающих и водовыводящих таликов в области многолетнемерзлых пород. В сб.: «Мат-лы пятого совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока». Иркутск - Тюмень, 1967.

12. Швецов П.Ф. Подземные воды Верхояно-Колымской горно-складчатой области и особенности их проявления, связанные с низкотемпературной вечной мерзлотой. М., Изд-во АН СССР, 1951.