Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Факторы формирования ландшафтов Субарктики
1.1. Палеогеографические условия 9
1.2. Климат. 15
1.3. Геологическое строение и литология субстрата 18
1.4. Рельеф 20
1.5. Гидрологические условия 22
1.6. Почвенный покров 26
1.7. Растительный покров 27
1.8. Многолетняя мерзлота как ведущий фактор формирования ландшафтной структуры
1.8.1. История изучения многолетней мерзлоты, криогенных процессов и форм рельефа 32
1.8.2. Геокриологическое районирование 44
1.8.3. Распространение многолетней мерзлоты 46
1.8.4. Мощность многолетней мерзлоты, типы и строение подземных льдов, температура горных пород 48
Глава 2. Физико-географическое районирование 55
2.1. Общая характеристика 55
2.2. Ландшафтная структура и функционирование субарктических равнинных и горных ландшафтов 68
2.3. Равнинные бореально - субарктические лесотундровые ландшафты 70
2.3.1. Климатические условия 72
2.3.2. Внутренние воды 75
2.3.3. Растительный покров 78
2.3.4. Почвы 81
2.3.5. Животный мир 88
2.3.6. Геохимические процессы и особенности ландшафтной структуры 89
2.4. Горно-тундровые низкогорные ландшафты 93
2.4.1. Климат 95
2.4.2. Внутренние воды 95
2.4.3. Растительный покров 99
2.4.4. Почвы 102
2.4.5. Геохимические процессы и особенности ландшафтной структуры 103
Глава 3. Криогенные процессы и формы рельефа как показатель функционирования субарктических ландшафтов 104
3.1. Процессы и формы при промерзании 104
3.1.1. Морозобойное трещинообразование 104
3.1.2. Пучение 109
3.1.3. Наледеобразование 117
3.2. Процессы и формы при протаивании
3.2.1.Термокарст. Причины и условия развития 120
3.2.2. Морфоскульптура при термокарсте 126
3.2.3. Термокарст смешанного происхождения (термоэрозия, термосуффозия, термоабразия) 128
3.2.4. Термокарст по подземным льдам (Ледяная Гора, Таб-Саля, Мамонтовское, Большая Хета) 131
3.3. Процессы и формы при частой смене промерзания и протаивания
3.3.1. Криогенное выветривание 138
3.3.2. Нивация 143
3.3.3. Сортировка материала 144
3.3.4. Морозобойное трещинообразование и термокарст... 149
3.3.5. Пятнообразование 150
3.3.6. Солифлюкция 153
Глава 4. Современные криогенные процессы в связи с антропогенным воздействием и изменения ландшафтной структуры 158
4.1. Термокарст на трассе «Мертвой» железной дороги 159
4.2. Термокарст на трассе нефтепровода «Ванкор- Игарка» 163
4.3. Термокарст на линии ЛЭП (Курейка - Норильск) 164
4.4. Деградация многолетней мерзлоты в заливе Сиговом Хантайского водохранилища 170
4.5. Термокарст после пожаров 174
4.6. Термокарст на разработках полезных ископаемых 177
4.7. Термокарст при городском строительстве 184
4.8. Использование гусеничного транспорта в тундре и лесотундре и пастбищные дигрессии 189
4.9. Термокарст на городских кладбищах 192
4.10. Техногенная нагрузка на ландшафты Норильского горно-металлургического предприятия 194
4.11. Прогноз изменения ландшафтной структуры Путоранской провинции 207
Заключение 220
Литература 223
- Геологическое строение и литология субстрата
- Ландшафтная структура и функционирование субарктических равнинных и горных ландшафтов
- Процессы и формы при протаивании
- Термокарст на трассе нефтепровода «Ванкор- Игарка»
Введение к работе
Актуальность исследования. Изменения климатических, геохимических и биологических характеристик географической оболочки, обусловленных как природными ритмами, так и хозяйственной деятельностью человека — один из фундаментальных вопросов в физической географии. Для районов Субарктики последствия этих изменений во многих случаях приводят к значительной трансформации в структуре и к нарушению функционирования природных геосистем. Подобные тенденции отмечены и на исследуемой территории в северо-западной части Средне-Сибирского плоскогорья (бассейны рек Курейка, Хантайка, Пясина).
Кроме этого, в условиях сплошной многолетней мерзлоты, чрезвычайная ранимость и неустойчивость природных систем Севера к внешним воздействиям определяют их мгновенное реагирование на любое вмешательство со стороны. Наиболее ярким показателем при этом являются мерзлотные формы рельефа. Изучение криоморфоскульптуры, таким образом, позволяет оценить степень трансформации геосистем под воздействием антропогенного фактора и прогнозировать изменения в будущем.
Целью диссертационной работы является исследование криогенных процессов как одного из ведущих факторов формирования ландшафтов северо-западной части Среднесибирского плоскогорья.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:
1. Рассмотреть природные условия возникновения и развития многолетней мерзлоты Субарктической Средней Сибири.
2. Провести анализ ландшафтной структуры региона.
3. Изучить криогенные процессы и формы рельефа северо-запада Средней Сибири, как показатели функционирования субарктических ландшафтов.
4. Оценить влияние антропогенного фактора на криогенные процессы, криоморфоскульптуру и современное состояние природных ландшафтов.
5. Дать прогноз развития криоморфоскульптуры на ближайшее будущее с учетом скорости протекания криогенных процессов.
Объекты исследования: природные системы (равнинные и горные ландшафты) северо-западной части Среднесибирского плоскогорья (бассейны рек Курейка, Хантайка, Пясина).
Предметом исследования является изучение естественных и антропогенных процессов, протекающих в условиях многолетней мерзлоты в природных системах Субарктической Средней Сибири, и форм криогенного рельефа.
Информационную базу составили: полевые исследования автора в бассейне р. Курейки (г. Рудная, 1988 г), экспедиционные работы в районе г. Игарки (1998, 2003 гг.), в составе Норильской экологической экспедиции 2003 года (бассейны рек Большого Авама, Эндэ, Иркингды, Хантайки, в районе хребта Хараелах, оз. Кутарамакан), работа с архивами Игарской научно-исследовательской мерзлотной станции (1998, 2003 гг.), опубликованные материалы по динамике криогенных процессов.
Теоретическая и методологическая основа исследования базируется на идеях и трудах ученых в области физической географии, геоморфологии, почвоведения, гляциологии и мерзлотоведения, геофизики и геохимии ландшафтов, ландшафтоведения и природопользования Н.И. Базилевич, Ф.Г. Бакулина, И.Я. Баранова, С.С. Воскресенского, Б.И. Втюрина, М.К. Гавриловой, Г.Ф. Грависа, Н.Ф. Григорьева, М.Г. Гроссвальда, И.С. Даниловой, Ю.И. Ершова, А.Г. Исаченко, О.А. Казанского, Е.Г. Карпова, В.А. Кудрявцева, СВ. Обручева, А.И. Попова, И.II. Романовского, В.И. Соломатина, Б.В. Сочавы, В.Л. Суходровского, СМ. Фотиева, П.Ф. Швецова, Н.С Шевелевой и Др.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались традиционные методы, применяемые в комплексных ландшафтно-географических исследованиях. К ним относятся логический анализ и синтез, ландшафтно-исторический, картографический, сравнительно географический, прогнозирования, визуальный, метод пробных площадей, дистанционные, методы закладки и изучения почвенных разрезов, методы дешифрирования.
Защищаемые положения: 1." Ведущим фактором формирования и эволюции ландшафтной структуры Субарктики Средней Сибири является многолетняя мерзлота.
2. Крайняя неустойчивость субарктических геосистем обусловлена не только развитием криогенных процессов, но и особенностями вертикальной структуры многолетнемерзлых пород, которая определяется изменениями климата, морскими трансгрессиями, регрессиями и оледенениями.
3. Ведущим процессом изменения ландшафтной структуры в современных условиях является термокарст.
4. Хозяйственная деятельность способствует деградации многолетней мерзлоты, усиливая естественные динамические процессы (термокарст, солифлюкцию, термоэрозию, термоабразию, термосуффозию, разрушение бугров пучения), и тем самым способствует изменению всей структуры ландшафтов.
Научная новизна:
1. Впервые для территорий бассейнов рек Курейки, Хантайки, Рыбной проведен комплексный физико-географический анализ многолетней мерзлоты, различных природных условий и ландшафтов, определяющих характеристики криогенной толщи. Составлена карта зависимости структуры ландшафтов от криогенных процессов и антропогенного воздействия.
2. Впервые с привлечением новых данных по малоизученным и труднодоступным районам Среднесибирской Субарктики (бассейны р. Большой Авам, Эндэ, Иркингда, районы оз. Кутарамакан, хр. Хараелах) собраны, проанализированы материалы и дана полная характеристика различных криогенных процессов и форм рельефа (генезиса, динамики, распространения и т.д.).
3. Впервые для северо-запада Среднесибирского плоскогорья проведена комплексная оценка влияния антропогенного фактора на современное состояние природных ландшафтов, криогенные процессы и формы рельефа.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на республиканских конференциях: IV Всероссийская студенческая научная конференция «Экология и проблемы защиты окружающей среды», Красноярск, 1999 г; Всероссийский съезд «Ассамблея народов Сибири и Дальнего Востока», Красноярск, 2000 г.; «География на службе науки, практики и образования», Красноярск, 2001 г; «Проблемы геологии и географии Сибири», Томск, 2003 г, XXVII Пленум Геоморфологической комиссии РАН, VII Всероссийский научный семинар «Самоорганизация устойчивых целостностей в природе и обществе», г. Томск, 2003 г. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Практическая значимость. Полученные выводы важны для органов охраны природы (региональные учреждения Министерства природных ресурсов, другие природоохранные ведомственные учреждения) в плане разработки мероприятий по рациональному природопользованию. Результаты исследования имеют большое значение для совершенствования образования в высших учебных заведениях. Отдельные разделы диссертационной работы рекомендуется использовать для разработки и проведения специальных курсов «Криогенное рельефообразование Средней Сибири» и «Экология Красноярского края» на географическом факультете Красноярского государственного педагогического университета, на естественных факультетах Красноярского государственного и аграрного университетов.
Структура, объем и содержание диссертации. Результаты исследования изложены в диссертации, состоящей из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, списка рисунков и таблиц. Работа содержит 243 страницы машинописного текста, иллюстрирована 76 рисунками, фотографиями и 11 таблицами. Библиографический список содержит 240 наименований печатных изданий, включая фондовую литературу.
Исследовательская работа проведена на средства TRAVEL - грантов КГПУ по категории ФП в 2003 г., по проекту № 34-04-3/кд в 2004 г.
Автор выражает глубокую благодарность за помощь и ценные советы научному руководителю, доктору географических наук, профессору В.П. Чехе, д.б.н., профессору Ю.И. Ершову, к.г.н. В.А. Коляге, к.г.н. М.В. Неустроевой, научным сотрудникам Игарской научно-исследовательской мерзлотной станции, за материальную поддержку научный отдел КГПУ, за моральную поддержку всем сотрудникам географического факультета Красноярского государственного педагогического университета.
Геологическое строение и литология субстрата
Льдообразование в различных горных породах представляет процесс литогенеза с формированием определенной текстуры, минерального состава, структуры и цвета горных пород.
Текстура - важный показатель условий миграции воды в горных породах. При замерзании воды в грунтах без заметного ее перемещения происходит цементация грунтов, при этом образуются массивные криогенные текстуры. В массивных текстурах лед в породе не образует скоплений. Массивную криогенную текстуру имеют мерзлые пески; при протаивании они приобретают иногда плавунное состояние. В верхних частях разреза в песках иногда прослеживаются вертикальные или косые жилки льда шириной 2-4 см и высотой не более 1,5 м. Тепловая осадка песчаных озерных отложений незначительна (4-6 %). Глины приобретают массивную криогенную текстуру с глубины 14-17 м, где увеличивается количество прослоек глины и уменьшается количество прослоек льда [133].
При замерзании текучей воды в галечниках, песках и других крупнозернистых горных породах, а также напорной воды, образуются сильнольдистые локализованные образования - линзы, лакколиты, гнезда, пласты. При замерзании миграционной воды, минеральных частиц и растворенных солей в тонкодисперсных горных породах формируются сегрегационные (сетчатые или слоистые) текстуры.
Суглинки характеризуются слоистой и сетчатой криогенными текстурами. Льдистость верхних горизонтов достигает 30-40 %, а в Норильской долине 40-70 %, с глубиной постепенно убывает до 10-15 %. Такие отложения могут дать тепловую осадку до 25-30 % и более.
Глины в мерзлом состоянии имеют сетчатую и наклонно - слоистую криогенную текстуру. На территории г. Игарки объемная льдистость от 25 до 80 %. В верхнем горизонте мощность прослоек льда значительно превышает мощность прослоек глин, с глубиной льдонасыщенность уменьшается. Аллювиальные супесчаные отложения имеют сетчатую криогенную текстуру, их льдистость незначительна - до 10 %. Их влажность в среднем составляет 30-40 %; с глубиной она убывает и уже ниже 11 м составляет 10-12 %.
Минералогический и литологический состав определяют устойчивость горных пород к выветриванию и оказывают влияние на процесс промерзания, на миграцию воды и пучение. Глины содержат большое количество воды, но вода эта относительно неподвижна. Поэтому в глинах обычно проявляется очень сильное пучение.
Максимально благоприятными литологическими условиями для криогенного пучения и растрескивания грунтовой толщи считаются ее пылевато-глинистый и торфяной состав и увлажнение свыше максимальной влагоемкости. При наличии этого литологического условия величина криогенного пучения определяется глубиной промерзания и давлением вышележащей толщи.
Развитие на склонах нагорных или солифлюкпионных террас зависит от литологического состава коренных пород. В верхней части склонов, сложенных трудно разрушаемыми траппами на плато Путорана, дающими при выветривании грубообломочный материал, формируются нагорные террасы. Измельчение этого материала вниз по склону обусловливает смену нагорных террас солифлюкционными формами рельефа.
Структура. Тонкозернистые скальные породы более устойчивы к выветриванию в морозных условиях, чем грубозернистые. В инженерной практике принято считать, что грунты не испытывают морозное пучение, если в них содержится несколько процентов частиц размером меньше 0,07 мм. В свою очередь, морозное воздействие сильно влияет на структуру породы путем перекомпоновки минеральных частиц. Структура горных пород может способствовать или тормозить развитие растительности и процессов морозного воздействия.
Цвет. Темноцветные траппы в большей степени, чем светлые, поглощают радиацию и нагревают окружение. Например, вблизи темно окрашенных минералов наблюдалось таяние снега при температуре воздуха до - 16,5 и даже при - 20 С.
С повышением местности на 100 м температура горных пород понижается на 0,5 - 0,7 С. С изменением высоты местности температуры почв и горных пород изменяются на 10-20 С и более [113].
На вершинах Лонтокойского Камня и гор Хараелах температура горных пород равна -7-8 С. На наиболее высоких точках гор Путорана она понижается до -14-15 С. В средней части гор Хараелах и Лонтокойский Камень она близка к -6 С, у их основания -5( С, в межгорных понижениях - 3-4 С, а близ рек и озер превышает-2-3 С, часто близка к О С [127, 203].
Рельеф влияет на температуру земной коры вследствие неравномерности распределения снежного покрова. Выпуклые формы рельефа имеют маломощный снежный покров или вовсе лишены его, а отрицательные формы являются местами скопления часто мощного снега [177]. Большая мощность снежного покрова, раннее выпадение и позднее стаивание снега в горах не благоприятствуют развитию вечной мерзлоты. Это приводит к сравнительно высокой температуре почвы в отрицательных формах рельефа и более низкой -на положительных. Крупные формы рельефа оказывают влияние на температуру горных пород на значительных пространствах и на сравнительно большую глубину. Влияние же микрорельефа ограничено незначительными участками и малой глубиной [141].
Форма и крутизна склонов могут определять тип склонового процесса — морозный крип или солифлюкция. Очень малые углы уклона способствуют задержанию влаги и развитию некоторых форм структурных грунтов. Крутизна склонов определяет динамическое соотношение между способностью растений укореняться и противоборствующими склоновыми процессами.
В свою очередь, мерзлота может служить причиной стабильности или нестабильности рельефа. Процессы многолетнего промерзания - протаивания, сопровождающиеся образованием или таянием подземных льдов, весьма существенно сказываются на облике рельефа. Большую рельефообразующую роль играют морозобойное трещинообразование, морозное выветривание и криогенные склоновые процессы.
Панцирь многолетней мерзлоты смягчает процессы эрозии, предохраняя рыхлые породы от сильного размывания. Вместе с тем летние осадки и паводки после ливней в условиях водонепроницаемого пласта вечной мерзлоты приводят к широкому развитию долинной сети. Днища небольших речек скованы на некоторой глубине вечной мерзлотой, поэтому глубинная эрозия заменяется
Ландшафтная структура и функционирование субарктических равнинных и горных ландшафтов
Для типичной тундры и лесотундры характерны небольшие запасы живого и мертвого органического вещества (рис. 2.3, 2.4), причем доля первого не превышает 10 % от общего состава. В мертвом органическом веществе над почвенным гумусом преобладают растительные остатки (сухостой, валежник, ветошь, подстилка, отмершие корни), на долю которых приходится около 55-60 % его суммарных запасов, а также животные остатки. А в живой биомассе заметно господствуют растения (более 95 %) [12].
В структуре живого органического вещества господствуют растения (92-99 %), затем следуют микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты, простейшие) - от 0,14 % и более [81]. Среди животных наиболее значима роль сапрофагов (сотые доли процента). Характерно возрастание роли фитофагов от экосистем тундр к экосистемам лесов. Запасы живой фитомассы, в которой преобладают подземные органы, невысоки, и относительная доля зеленой фитомассы и надземной части незначительна.
Для тундры и лесотундры характерны следующие показатели функционирования природных экосистем: чистая первичная продукция - 3,44 т / га в год, скорость оборота первичной продукции по отношению к живой фитомассе - 0,20/1, скорость оборота мертвой массы по отношению к первичной продукции — 44/1, скорость оборота живой фитомассы и мертвой массы к первичной продукции - 49/1. Удельная скорость продукционного процесса составляет 5,2 мг / г в сутки, удельная скорость деструкционного процесса - 0,4 мг / г в сутки, емкость биологического круговорота - 115 кг / га в год.
Среднее содержание в продукции азота - I %, среднее содержание в продукции зольных элементов - 2,18 %, потребление продукции фитофагами -2 %, общий газообмен экосистемы - 8,66 т / га в год, газообмен растений -61,50 %, фитофагов - 0,1 %, сапрофагов - 0,4 %, зоофагов - 0,01 %. Удельные траты на дыхание составляют: растений - 2,7 мг / г в сутки, фитофагов — 200, химических элементов очень низкая. Доля животного населения невелика — менее 1 % (из них 9/10 - сапрофаги), а микроорганизмов, преимущественно микромицетов, - свыше 3 %. Первичная продукция используется гетеротрофами очень эффективно. Доля потребления первичной продукции фитофагами не превышает 3 %.
Общий газообмен экосистемы незначителен, обеспечиваетсяпреимущественно жизнедеятельностью (дыханием) растений имикроорганизмов и в значительно меньшей степени животным населением. Общий газообмен не более 9-12 т / га в год (доля растений - 45 %, микроорганизмов - 25-45 %), 1,5 % общего газообмена органического вещества выключаются из круговорота вследствие роли ветровой и водной миграции.
В запасе фитомассы преобладают мохообразные, кустарнички и деревья. В структуре годичной продукции преобладает прирост фитомассы надземных органов. Соотношение надземной и подземной частей больше 1. В целом в продукции надземной сферы всех экосистем полярного пояса закономерно преобладают зеленые ассимилирующие части растений.
На территории исследования (рис.2.2, таб.3) выделяются следующие равнинные ландшафтные районы [100]:1. Дудыпта - Хетский низких зандровых и моренных равнин болотно-тундрово-лиственнично-мелколесный ландшафтный район Северо-Сибирской ландшафтной области Таймырской низкогорной и равнинной с тундрами и лиственничными редколесьями физико-географической страны.2. Курейка-Пясинский низких моренных и зандровых равнин болотно-мелколесно-лиственпично-тундровый ландшафтный район Сыверма-Путоранской ландшафтной области Среднесибирской плоскогорной с тундрами, лиственничными, сосновыми и темнохвойными лесами физико-географической страны. 3. Хантайский слабовозвышенных коренных равнин болотно-тундрово-мелколесно-лиственничный ландшафтный район.4. Курейка-Хантайский возвышенных пластовых равнин и лавовых плато с мелколесными приречными лиственничниками тундровый ландшафтный район.5. Виви-Курейкский возвышенных моренных и зандровых равниннизкопроизводительно-кедрово-сосново-листвннично-тундровый ландшафтныйрайон.
По А.Г. Исаченко выделяются следующие виды ландшафтов [82]: 1. Низменные аллювиальные и озерно-аллювиальные суглинистые равнины, сильно заболочены (кочковатые, мелко- и крупнобугристые болота), отчасти покрыты кустарниковыми и пятнистыми тундрами. Редколесья аллювиальных равнин приурочены к дренированным склонам долин, бровкам террас, образованы сибирской лиственницей с участием сибирской ели; в подлеске кустарниковая ольха (душекия), карликовая березка, ивы; в травянисто-кустарничковом ярусе - багульник, голубика, осока жесткая. 2. Низменные моренные и холмисто-моренные возвышенности образуют повышенные водоразделы в приенисейской части, где хорошо выражены моренные гряды высотой до 200 м. Сложены глинами, суглинками, супесями и песками с галькой и валунами. Почвенно-растительный покров пестрый: на ровных участках преобладают плоскобугристые и кочковатые болота, на вершинах холмов ерниковые и мохово-лишайниковые тундры; лиственничные и елово-лиственничные редколесья приурочены к склонам холмов и гряд. 3. Низменные зандровые равнины широко распространены на Северо Сибирской низменности. Плосковолнистая поверхность сложена водно ледниковыми песками, местами развеваемыми. Лиственничные редины и редколесья чередуются с ерниковыми тундрами и болотами. 4. Платообразные ступенчатые возвышенные равнины на верхнепалеозойских терригенных породах и отчасти на нижнепалеозойских терри генных породах формируют северную окраину Среднесибирского
Процессы и формы при протаивании
Термокарст - явление неравномерного проседания и провала почвы и подстилающих ее горных пород в результате вытаивания из них подземного льда. Этим понятием объединены все процессы разрушения подземного льда под действием солнечного тепла и тепла поверхностных вод. Термин введен в научную литературу М.М. Ермолаевым.
Основная причина появления и развития термокарста: изменение термического режима поверхности, увеличение мощности деятельного слоя. Главное условие: большая льдонасыщенность пород. Формы рельефа при термокарсте: озерные котловины (аласы), провалы, западины, блюдца, ниши, ложбины, термокары (термоцирки), байджарахи. Размеры термокарстовых форм могут достигать нескольких квадратных километров, но встречаются и совсем небольшие формы (рис.3.12).
Минимальная глубина, необходимая для развития прогрессирующего термокарста, должна составлять 1,5 - 1,7 м [195]. Большинство озер имеют округлые очертания. Прямоугольные озера приурочены обычно к речным отложениям, находятся в днищах долин рек, размеры менее 50 м, глубина менее 3 м.
Округлые озера отличаются большими размерами, ширина их достигает несколько сотен метров и даже километров, а глубина нескольких метров (озеро Пясино).
В Северной геокриологической зоне термокарст распространен повсеместно, его распространение подчиняется особенностям распространения льдистых рыхлых отложений, залегание которых в условиях расчлененного рельефа крайне неравномерно. В исследуемом районе развиты два основных типа термокарстовых озер.
Первый тип характерен для областей развития обширных болот, получивших название Сухаринская (Игарская, Остяцкая) тундра, с массивами промороженных крупнобугристых торфяников. Здесь широко развиты современные и позднеголоценовые ММП, характеризующиеся льдом-цементом с большим количеством макровключений подземных льдов. При локальном разрушении мерзлых торфяных бугров пучения образуются не глубокие термокарстовые озера глубиной от 1 до 3 м, реже 4-5 м. Берега их со стороны разрушающихся массивов торфяников обычно крутые, обрывистые, сильно изрезаны. Размеры озер до нескольких десятков и сотен метров в ширину.
Озера такого типа широко развиты на участке трассы от р. Курейки до р. Гуткочи, в районе г. Игарки и р. Хол пакова.
Второй тип термокарстовых озер характерен для областей развития выраженного рельефа конечноморенных гряд - термокарстовых озерно-ледниковых ландшафтов. Эти ландшафты развиты западнее трассы ЛЭП Светлогорск - Игарка - Норильск, от р. Большой Кожарки до р. Сухарихи и севернее г. Игарки на участке от р. Гравийки до р. Хол пакова. Граница ледниковых ландшафтов хорошо выражена на крупномасштабных картах по отчетливому распространению и развитию котловин термокарстовых озер [93].
Классическими примерами озерно-ледниковых, моренных ландшафтов являются районы обнажения Ледяная Гора, район оз. Тайменьего и Мирового. Протяженность ледникового рельефа с огромным количеством всевозможных форм и размеров термокарстовых озер - 34 км, ширина 12,5 км. Котловины термокарстовых озер образовались не только в результате вытаивания сегрегационных, инъекционных льдов, но и больших массивов залежеобразующих пластовых подземных льдов остаточного и погребенного ледникового происхождения [93]. Разница высот между котловинами озер и вершиной моренной гряды достигает 40,5 м. Глубина озер до 20 м. Озера имеют сложные очертания берегов, всевозможные размеры.
Термокарстовые формы рельефа встречаются в нижнем течении р. Дудинки, на участках, прилегающих к озеру Пясино, в долине р. Норильской (рис.3.13, 3.14) и её притоков. Южнее Норильска значительная часть подземных льдов подверглась интенсивному вытаиванию с образованием озер.
На плато Путорана термокарстовые образования развиты только в долинах рек; на плосковершинных плоскогорьях и пологих склонах термокарстовые формы обычно мелкие [238]. В настоящее время проявление термокарста можно наблюдать по погруженным в воду стволам и пням деревьев, саблеобразному изгибанию стволов деревьев, пьяному лесу, свежим трещинам на бортах впадин, затоплению кустарников и дернины.
Причины развития термокарста. Природа Севера чрезвычайно ранима. Даже при небольшом повышении температуры, а это неизбежно бывает при хозяйственном освоении территории - ММП протаивают. В естественных условиях в системе включаются природные механизмы саморегуляции. В периоды потепления происходит изменение почвы, растительности, гидрологического режима. Воздействие этих изменений на подземный лед часто имеет противоположный эффект влиянию повышения температуры.
Но за последнее столетие активного заселения и хозяйственного освоения северных территорий на природу стал воздействовать еще один фактор - антропогенный, который активизирует большинство криогенных процессов, в том числе и термокарст. Его активное развитие связано с нарушением теплового состояния верхних горизонтов толщи ММП в результате удаления напочвенного покрова, изменения дренажных условий и действием иных причин, приводящих к увеличению глубины СТС грунтов. Полное уничтожение напочвенного покрова, экскавация грунта -соответствуют катастрофическим изменениям в природной среде, глубина СТС может возрастать в 2-3 раза, что приводит к развитию термокарста.
Теплофизическая сторона процесса определяется повышением температуры, таянием льда в горной породе. Геоморфологическая определяется возникновением просадки поверхности вследствие выжимания воды от таяния льда при уплотнении породы [211]. Высокая степень льдистости пород -главное условие термокарста. Подземный лед должен залегать в относительной близости к земной поверхности. Интенсивность и длительность процесса зависят от формы и количества льда и ряда физико-географических особенностей территории.
П.А. Соловьев [155] пришел к выводу, что наблюдаемые им термокарстовые образования вызваны некоторыми локальными факторами. СВ. Томирдиаро [176] показал, что развитие термокарста в широких масштабах не связано с климатическими изменениями. Г.Ф. Гравис [49] считает, что основной фактор, определяющий развитие или затухание термокарста, - степень обводнения территории, связанная с колебаниями климата и уровня моря. Обводнение отдельных участков является чаще причиной термокарста, чем следствием. Этой же точки зрения придерживается Е.М. Катасонов [95], считающий, что единственной непосредственной
Термокарст на трассе нефтепровода «Ванкор- Игарка»
В 1994-1995 гг. впервые были проведены исследования по территории будущей трассы нефтепровода Ванкор - Игарка. Были выяснены геокриологические условия на левобережье р. Енисей, в 10 км западнее г. Игарки в районе урочища «Прилуки». Планируемое здесь строительство трассы будущего нефтепровода протяженностью около 160 км начинается на местном водоразделе. Трасса будет проходить по открытым тундровым пространствам с обширными болотами, озерами термокарстового и остаточно-ледникового происхождения и массивами крупнобугристых торфяников. Данный район характеризуется прерывистым [93], а местами островным развитием маломощных, высокотемпературных, сильно льдонасыщенных ММП. В современный период здесь наблюдается активизация термокарстовых процессов. Это прослеживается по берегам меандрирующих рек и озер. . В 1997 г. на территории урочища «Прилуки» комиссия госуд. контроля проводила комплексную проверку земель и сделала выводы о том, что они находятся в крайне неудовлетворительном состоянии. Игарская нефтегазоразведочная экспедиция (ИНГРЭ), ранее проводившая здесь геологоразведочные работы, оставила земли загрязненными [233]. Большая часть бочек, наполненных химическими реагентами, применяемыми для бурения скважин, были открыты или перевернуты, а их содержимое разлито по поверхности земли. В результате этого на площади около 100 м2 произошло значительное загрязнение почвы. Прежними хозяевами было брошено 500 т цемента, который уже превратился в цементный камень, 10 т бентонитового порошка, 50 т химических препаратов в разорванных мешках. Здесь же были разбросаны остатки техники, монтажного оборудования. После ликвидации загрязнения урочища «Прилуки», восстановить экологическое состояние почвогрунтов не удалось. Уничтожение почвенно-растительного покрова способствовало активному началу термокарстовых процессов. Изучение геокриологических условий проводилось по линии электропередачи (ЛЭП) Курейская ГЭС - Норильск. Трасса ЛЭП пересекает весь Игарский район [226]. Она проложена параллельно в две нити, непосредственно прилегающие друг к другу, которые расходятся только при подходе к крупным населенным пунктам: Светлогорск, Игарка и Норильск.
Ширина просеки для каждой нити составляет 50 м, а вместе 100 м. Общая протяженность трассы 387 км, в том числе: Светлогорск - Игарка -115 км, Игарка - Снежногорск - 111 км и Снежногорск - Норильск - 161 км. Наиболее крупными водными преградами, пресекающими ЛЭП от Курейской ГЭС до южных отрогов хребта Лонтокойский Камень, являются реки Курейка, Хантайка и залив Сиговый Хантайского водохранилища, ширина которого составляет около 1,5 км, а глубина около 10 м. К средним и мелким относятся
реки Сухариха с притоками: Гуткочи и Шумиха, Большая Кожарка, Черная, Гравийка, Остяцкая, Филькина и Холпакова По трассе отмечается большая пестрота ландшафтов: леса - 96,6 км; безлесная кустарниковая тундра из карликовых берез, ольхи и ивы - 3,1 км; болота сфагновые и мохово-травяные с различной степенью обводненности - 16,3 км [224].
Незначительные площади занимают озера и крупнобугристые торфяники[93]. Изучение сотояния ММП по трассе ЛЭП проходило по несколькимгеокриологическим профилям.
Профиль «Большая Кожарка» оборудован в апреле 1991 г в 73 км южнее Игарки сотрудниками ИНИМС. Для изучения состояния ММП на старой и новой трассах ЛЭП пробурено 4 скважины глубиной от 5 до 6,5 м. Старая трасса, проложенная в 1979 г, в настоящее время заросла мелким березняком высотой до 4 м. Новая трасса расчищена от лесного массива летом 1985 г. и к настоящему времени еще не успела зарасти. При исследовании было выявлено, что проходка просек и строительство ЛЭП привели к повышению температуры грунтов на глубине 2 м на 1-2 и к увеличению мощности СТС до 2-2,5 м. Граница ММП поднялась до 4,5 м.
Таким образом, через 6-12 лет после прокладки ЛЭП мощность ММП, составлявшая более 6,5 м, уменьшилась до 1,5 - 2,3 м. Процесс деградации ММП существенно замедлился и даже приостановился. Но при увеличении снежного покрова и даже при незначительном потеплении может произойти полная деградация ММП на данном участке.
Геокриологический профиль «Игарка» расположен в 750 м к северо-востоку от окраины старой части города. На этом участке старая и новая трассы проложены на расстоянии около 50 м друг от друга. Три скважины были заложены в июле 1991 г на холмистом склоне водораздела с абсолютными отметками 47-50 м, с уклоном в сторону заболоченного Безымянного лога.
Наглядно прослеживается изменения [93] геокриологических условий в результате постоянных вырубок, лесных пожаров, атмосферных загрязнений от сжигания свалки (отходов от лесопильного комбината). На этом участке деградация ММП [236] произошла еще до проложения трасс ЛЭП. На месте это выражено бугристо-западинным рельефом, блюдцеобразными плоскими и неглубокими котловинками, ныне занятыми обводненными и заболоченными участками и озерками (остаточно-термокарстовым рельефом). Сквозные талики имеют температуру грунтов от 0,1 до 0,4 .
Анализируя особенности формирования температурногорежима грунтов с 1991 г. на этом участке, можно отметить следующее:1. На оси старой трассы, заросшей невысоким и густым березняком, температура талых грунтов на глубине 6 м повысилась от 0,1 до 0,6, а 1996-1997 гг. достигла 0,8-0,9С.2. В полосе леса между трассами, а также по новой трассе температура грунтов на глубине 7 м в те же периоды возросла соответственно до 0,5 - 0,6 и 0,7-0,8С.
Таким образом, в результате исследований установлено наличие ММП в лесных массивах, мощность которых не превышает 10 м. Как на старой, так и на новой трассах ЛЭП они полностью деградировали, а температура грунтов возросла до 0,7-0,9С и имеет тенденцию к дальнейшему повышению.
Геокриологический профиль «оз. Мировое» был заложен в 1993 г. в 25 км севернее подстанции Игарка на залесенном водоразделе с абсолютной высотой 45 м. Было пробурено 5 скважин. За 15 лет старая трасса заросла березняком высотой 3-4 м, новая еще не успела зарасти древесной растительностью.
По данным наблюдений с 1993 по 1995 гг., верхняя граница ММП на просеках залегала на глубине от 3,5 до 6,0 м, а температура их на глубине 6,5 м была равна -0,1 - 0,2 С. Максимальная глубина СТС в лесу под мощным моховым покровом достигала только 1,2-1,5 м, а температура мерзлых грунтов составляла -0,4С. В результате сведения древесной растительности, нарушения мохово-лишайникового покрова на трассах и увеличения толщины снежного покрова произошло повышение температуры грунтов и понижение кровли ММП (рис.4.8).
Соответственно увеличилась глубина СТС в 1,5-2 раза. Это подтверждает деградацию ММП. Если в естественных условиях на залесенных участках глубина СТС составляет 1,0-1,5 м, то на просеках ЛЭП глубина достигает 2,1-2,5 м. На безлесных участках торфяников составляет 0,3-0,5 м, в нарушенных -0,8-1,0 м.На участке между реками Гуткочи и Холпаковка протяженностью около
