Архив статей журнала
Настоящее исследование посвящено инженерно-геокриологической оценке теплового воздействия добычи минерального сырья на деградацию многолетнемерзлых пород в пределах арктической криолитозоны России. Работа сосредоточена на Юньягинском угольном разрезе и прилегающих подземных шахтах Печорского угольного бассейна, включая Воргашорскую, Воркутинскую и Заполярную шахты. Эти объекты размещены в районах с повсеместным распространением многолетнемёрзлых грунтов и подвержены возрастающему антропогенному тепловому воздействию, связанному с открытой и подземной добычей угля. В исследовании рассматривается, каким образом устойчивые тепловые нагрузки от производственной инфраструктуры, отвалов и вентиляционных выбросов способствуют увеличению глубины сезонного протаивания, перераспределению влаги и снижению прочностных характеристик мерзлых грунтов. Особое внимание уделено пространственной неоднородности температурных аномалий и их зависимости от технологических факторов, таких как интенсивность отработки, параметры вентиляции и температура шахтных вод. В работе использован комплексный подход, включающий натурный температурный мониторинг, бурение инженерно-геологических скважин, лабораторные испытания образцов мерзлых грунтов и численное моделирование процессов теплопереноса для оценки степени и темпов деградации многолетнемерзлых пород под тепловым воздействием. Научная новизна исследования заключается в количественной характеристике тепловых полей, формируемых в условиях промышленной эксплуатации месторождений на фоне многолетних многолетнемерзлых пород, а также в установлении пороговых условий, при которых процесс деградации существенно ускоряется. Моделирование и натурные наблюдения показали, что при плотности тепловой нагрузки, превышающей 100 Вт/м², протаивание многолетнемерзлой породы достигает глубины 3-4 метра за пять лет. В зоне влияния угледобычи глубина сезонного протаивания увеличивается вдвое по сравнению с фоновыми участками и достигает 2,8 м. Отдельные очаги полной деградации многолетнемерзлых пород зафиксированы в районах размещения отвалов и сброса шахтных вод, где температура грунта превышала 0 °C, а содержание влаги достигало более 35 %. Полученные результаты подтверждают необходимость внедрения инженерных мер термозащиты - теплоизолированных платформ, пассивных термосифонов и автоматизированных систем мониторинга - для снижения рисков потери устойчивости инфраструктуры и обеспечения экологически безопасного освоения Арктики.
В работе рассматривается малоизученный аспект реализации крупнейшей по масштабам и задачам научно-исследовательской инициативы своего времени - Якутской комплексной экспедиции Академии наук СССР 1925-1930 гг. Целевой установкой исследования является реконструкция истории аккумулирования участниками данной экспедиции сведений, касающихся осмысления феномена многолетнемерзлых пород. На основе материалов, выявленных в архивных и музейных фондах гг. Москвы, Санкт-Петербурга и Якутска, в том числе, впервые вводимых в научный оборот, привлечения опубликованных по итогам работы экспедиции документов, показана история изысканий, проведенных в шахте Шергина в г. Якутске. Представлены наиболее репрезентативные выводы, сделанные исследователями в ходе работы в ряде административных округов Якутской АССР, в первую очередь, в составе отрядов сельскохозяйственной направленности. В методологическом отношении данная статья базируется в основном на применении специально-исторических подходов к научному познанию: принципе историзма, историко-типологическом, историко-сравнительном и историко-генетическом методах. В результате проведенных исследований представлена история аккумулирования участниками Якутской комплексной экспедиции сведений о многолетнемерзлых породах, сделаны выводы о значении выполненных изысканий. В этой связи установлено, что несмотря на отсутствие специализированного геокриологического отряда, неудавшуюся попытку организации планомерного научного изучения феномена «вечной мерзлоты», участники экспедиции получили комплекс важных сведений, характеризующих специфику и масштабы протекания некоторых криогенных процессов. В частности, они свидетельствуют о значительной активности термокарста в пределах земель сельскохозяйственного назначения в первой четверти ХХ в. Значительный интерес представляет также отмеченные участниками Якутской комплексной экспедиции примеры традиционного знания сельского населения Якутии в отношении некоторых особенностей формирования термокарстовых форм рельефа, которые впервые в историографии позволили сделать определенные сопоставления в отношении степени соответствия современным представлениям о криогенных процессах.
Предметом исследования являются едомные толщи, сложенные глинистыми грунтами: супесями и суглинками. Показано, что толщи едомного комплекса обычно сложены льдонасыщенными пылеватыми супесчано-суглинистыми грунтами. Однако часто они представлены льдонасыщенными песчаными, песчано-гравийными и даже щебнистыми грунтами. Приведено определение едомных толщ: едома - это сильнольдистые (содержащие более 50-90% льда), как правило, богатые органическим материалом (содержащие более 1-2% органики), иловатые и пылеватые супесчаные и мелкопесчаные поздненеоплейстоценовые отложения; в межгорных котловинах и на склонах едомные толщи, могут быть насыщены дресвой и щебнем, а в долинах и дельтах рек едомные толщи могут содержать гравий и галечник. Возраст едомных толщ варьируется от 12 до 50 калибр. тыс. лет и старше. Едомные отложения вмещают мощные (высотой до 15-20 м и более), нередко многоярусные - циклитно располагающиеся, сингенетические повторно-жильные льды. Едомные отложения, вскрытые обнажениями, как правило, издают специфический запах «старой конюшни» из-за разлагающейся органики. Методология исследования заключается в детальном обзоре изученных авторами и коллегами едомных толщ. Едома с крупнообломочным материалом обнаружена как севернее 80° с. ш., так и на юге в Западном Саяне и Забайкалье южнее 55° с. ш. Наиболее интересными, изученными авторами на севере России являются разрезы едомного комплекса, сложенные преимущественно глинистыми, суглинистыми и супесчаными грунтами, вскрытые в обнажениях повторно-жильного комплекса у пос. Сеяха (высота более 20 м), едомы у пос. Зеленый Мыс (высота обнажения более 40 м), Дуванный Яр (высота около 55 м), едомы Бизон (высотой до 15 м), Станчиковский Яр (высота около 35 м), Батагайский мегапровал (высота более 75 м), и в долине р. Майн. Особо подчеркнуто, что в Западной Сибири едомные толщи изучены на Ямале в Сеяхинском позднеплейстоценовом сингенетическом повторно-жильном комплексе, высотой от 22 до 24 м.