Мерзлота, на которой мы живем

В 1960-х годах в лаборатории инженерного мерзлотоведения трудилось около 60 специалистов. Основное направление деятельности лаборатории, как, впрочем, и всего института было связано с решением практических проблем, прямо или косвенно касающихся золотодобычи. А так как в работе А.И. Калабина по имевшимся в его распоряжении данным, собранным еще с 40-х годов, уже была сделана оценка мощности мерзлых грунтов и проанализирован их температурный режим, то интерес мерзлотоведов к фундаментальным исследованиям в этом направлении на территории Магаданской области был потерян. Как оказалось впоследствии - на очень много лет.

В конце 1980-х ВНИИ-1 утратил свою главенствующую роль в сфере научных исследований мерзлых грунтов. Самый крупный в г. Магадане научный институт – СВКНИИ – хоть и занимался вопросами мерзлотоведения, но в основном на Чукотке.

В 1985 году на выездной сессии отделения физики атмосферы, океанологии и географии АН СССР директор Института мерзлотоведения, академик Павел Иванович Мельников рекомендовал организовать в Магаданской области академическое подразделение с целью координации усилий ученых и практиков, решающих проблемы освоения криолитозоны. Его идея была поддержана. В 1989 году Госплан РСФСР принял постановление о специальном финансировании Сибирского отделения АН СССР для развития геокриологических исследований в интересах Магаданской области и Чукотского автономного округа. В перспективе в Магадане задумывалось создать институт, подобный Институту мерзлотоведения в Якутске. В 1990 г. на генплане города под здание нового института было выделено место в районе мкр. Солнечного.

В декабре 1989 г. в Магадане был организован Северо-Восточный отдел Института мерзлотоведения СО АН СССР, а в апреле 1994 г. этот отдел был реорганизован в филиал Института мерзлотоведения – Северо-Восточную научно-исследовательскую мерзлотную станцию. Данная станция стала четвертой в стране, наряду с действовавшими в то время в Анадыре, Игарке и Чернышевском. Заведующим Северо-Восточным отделом Института мерзлотоведения был назначен доктор геолого-минералогических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РСФСР Георгий Захарович Перльштейн.

В течение трех лет Г.3. Перльштейн создал небольшой, работоспособный и амбициозный коллектив научных сотрудников в возрасте от 30 до 45 лет. Как показало время, собранная им группа успешно справилась с поставленными перед ней задачами.

Начавшиеся в стране в начале 1990-х годов перемены существенно изменили перспективы развития мерзлотной станции в Магадане. Сложности с финансированием, совпавшими с первыми годами работы станции, заставили забыть на неопределенное время о собственном здании. Сегодня станция размещается в арендуемых помещениях. Институт же мерзлотоведения всячески поддерживал вновь созданное подразделение. В Северо-Восточный отдел были безвозмездно переданы приборы и оборудование, необходимые для проведения исследований, транспорт повышенной проходимости, научная литература. Кроме того, в трудные 90-е на основании указа президента республики Саха (Якутия) М.Е. Николаева работники науки в этом регионе получали дополнительные выплаты. Такая политика руководства позволила уберечь от развала не только все научные и учебные заведения Якутска, но и небольшое научное подразделение Института мерзлотоведения в Магадане. Интеллектуальный потенциал отдела (станции) за годы перестройки прошел практически без потерь.

– Перед нами стояли две задачи, – рассказывает нынешний начальник Магаданской мерзлотной станции, кандидат технических наук Сергей Гулый. – Это, во-первых, проведение фундаментальных геокриологических исследований, во-вторых - оказание помощи предприятиям, сталкивающимся в процессе своей деятельности с проблемами, которые ставит перед ними вечная мерзлота.

Первые два хозяйственных договора: «Математическое моделирование температурного режима грунтов территории поселка Дукат» и «Оценка возможностей изменения мерзлотных условий в нижнем бьефе проектируемой Усть-Среднеканской ГЭС» были заключены на следующий год после образования отдела. Впервые в мировой практике эти исследования касались нижнего бьефа гидротехнического сооружения и стали первым экзаменом, с которым отдел справился блестяще.

С тех пор станция ежегодно выполняет от одной до пяти научно-исследовательских работ для сторонних организаций. Однако в последнее время получить заказ на работы стало сложнее. Вступил в действие хорошо всем известный Федеральный закон № 94-ФЗ, в соответствии с которым нужно проводить конкурсы среди подрядных организаций на исполнение различных работ. Но беда не в самих конкурсах. Проблема в том, что их победители определяются по минимальной цене. Заказ получают не те предприятия, которые имеют собственную, хорошо оснащенную базу и профессиональный коллектив, а те, кто предложит более низкую цену. У таких организаций вообще может не быть ничего, кроме лицензии. Поэтому, естественно, работы они или не выполняют вовсе, или производят их на очень низком качественном уровне. В итоге, страдает заказчик.

Сегодня этот закон очень сильно критикуют, но пока изменений не произошло. Я надеюсь, что в Москве, наконец, поймут – главным критерием при определении победителя на конкурсе должна быть не стоимость работ, а профессионализм тех, кто будет их выполнять для заказчика. Даже если цена при этом будет выше.

– Вы говорили и о второй задаче – о фундаментальных исследованиях на территории... 

– Хочу сказать о геотермических наблюдениях. К сожалению, со времен Калабина в Магаданской области так и не ведутся постоянные наблюдения за температурным режимом мерзлых грунтов в том объеме, как это делается в Якутии. Я уже упоминал о первом директоре Института мерзлотоведения Герое социалистического труда Павле Ивановиче Мельникове. Не знаю, правда это или нет, но ходит легенда, что когда он только приступил к управлению институтом в 1960 году, то сразу поставил условие – каждая десятая пробуренная на территории тогда еще Якутской ССР скважина будет оборудована приборами для термических наблюдений за состоянием мерзлых грунтов. Поэтому сегодня в Якутии геотермическими исследованиями охвачено около трех тысяч скважин. К сожалению, в Магаданской области так вопрос не ставился никогда. За последние три года мы сумели возобновить геотермические исследования в 10 скважинах. Это конечно не сопоставимо с теми объемами исследований, что делают в соседней Якутии. В ближайшие годы будем наверстывать упущенное. Вот поэтому, собственно, труд А. И. Калабина для нас по-прежнему остается основным.

– Сейчас весь мир охвачен потеплением. Чего людям ждать от него? Не пора ли готовить свои ковчеги? 

– Потепление идет, и от этого никуда не деться. Оно, кстати, уже явно отмечается в Магаданской области в течение последних 15 лет. По нашим наблюдениям среднегодовая температура по сравнению с 1960 г. возросла в Магадане и Сеймчане примерно одинаково - на 1,8 - 2,0 градуса Цельсия. И, надо отметить, что на потепление климата очень чутко реагирует вечная мерзлота. Поэтому геотермические наблюдения, которые мы проводим, очень важны для понимания процессов изменения климата. Но будет ли процесс потепления продолжаться и дальше – сказать не могу. Существует цикличность природных процессов, ее никто не отменял.

Явные процессы потепления отмечаются в Якутии. В связи с этим администрация г. Якутска поставила перед учеными Института мерзлотоведения задачу обследовать все здания города и оснастить их термическими трубками, чтобы отслеживать динамику изменения температурного режима грунтов основания фундаментов, понять, как это будет влиять на их несущую способность. Известно, весь Якутск построен по так называемому первому принципу, при котором мерзлые грунты должны оставаться в мерзлом состоянии в процессе всей эксплуатации здания. При потеплении климата несущая способность грунтов начнет снижаться, и они через какой-то промежуток времени уже не смогут нести ту нагрузку, на которую были рассчитаны. Существуют разные способы защиты вечной мерзлоты от оттаивания. Можно применить теплоизоляцию, установить рядом с фундаментом охлаждающие установки, чистить снег вокруг домов, чтобы мороз сильнее промораживал грунт. Способы есть, нужно их только с умом применять.

У нас подобная проблема может возникнуть в Сусумане, который большей частью, также как и Якутск, построен по первому принципу строительства на вечномерзлых грунтах. Этот принцип, между прочим, используется и сейчас, но никто не предполагал, что процессы глобального потепления пойдут настолько интенсивно и грунты будут оттаивать уже в период эксплуатации зданий.

– А в Магадане? 

– В Магадане такой проблемы не существует. Город построен в основном на талых или мерзлых малосжимаемых при оттаивании грунтах. Конечно, было бы лучше опереться на скалу, как в Чикаго – родине небоскребов. Но скала под Магаданом находится слишком глубоко - на глубине примерно 100 м. Многолетний опыт строительства показал, что наиболее экономичным и надежным типом фундаментов для Магадана является свайный. Надо отметить, что в Магадане очень интересные грунты. Они имеют так называемую посткриогенную криотекстуру. Данные грунты многократно промерзали и также многократно оттаивали, вследствие чего приобрели необычайную прочность. Поэтому они прочнее грунтов того же самого вида по сравнению с представленными в СНиПе на 20 - 25 %.

– Как образуется вечная мерзлота? Я читал, например, что земля промерзает от вечного космического холода, почему она и называется вечной... 

– Мерзлота, образно говоря, образуется как снаружи, так и изнутри Земли, либо одновременно. Все зависит от среднегодовой температуры воздуха. То есть мерзлота и климат нашей планеты взаимосвязаны. На климат Магадана оказывает свое воздействие и Охотское море. Вообще, вода постоянно несет с собой тепло. Там, где протекают реки, обычно даже на территории вечномерзлых грунтов образуются талые зоны, называемые таликами.

В Магадане среднегодовая температура составляет минус 3,5 градуса Цельсия, и вечная мерзлота носит островной характер, располагаясь участками глубиной до 20 метров. А вот на Ольском перевале на расстоянии 20 км от Магадана мощность мерзлых пород достигает уже 140 - 160 метров. То есть под возвышенностями она больше. До Палатки мерзлота остается островной; от Палатки до Атки носит прерывистый характер, а от Атки уже сплошной. Соответственно, до минус 5 - 6 градусов Цельсия понижается температура и увеличивается мощность мерзлых грунтов.

– Сергей Александрович, а что было раньше на территории Колымского края? Ведь согласно концепции Льва Николаевича Гумилева, на границе ледника в Сибири вообще цвели сады яблонь, груш и вишен? 

– Я с уверенностью могу сказать, что на территории нынешнего Магадана располагалось море. А если серьезно, то исследование ледников и мерзлых грунтов не одно и тоже. Гумилев, как и многие другие, не видит большой разницы между мерзлотоведением и гляциологией - наукой о ледниках. Мерзлотоведение сравнительно молодая наука. Ее становление закончилось лишь к двадцатым годам прошлого столетия. Родиной мерзлотоведения считается Якутия. Историки говорят, что о наличии вечной мерзлоты русские знали еще в конце XVI веке в период освоения казаками новых земель. Европейские ученые того времени с недоверием относились к этой информации, так как в Европе мерзлоты нет – существуют только ледники.

Первое фактическое подтверждение о мощности и температуре мерзлых грунтов в Якутске было получено в шахте Федора Шаргина. В 1828 году он решил выкопать для себя колодец, так как проблема питьевой воды всегда была острой в городе. Работы продолжались 9 лет. За это время шахта была пройдена на глубину 116 м, но до воды так и не добрались. Колодец Шаргина был бы заброшен, если бы им не заинтересовался академик Миддендорф, работавший в это время по заданию Академии наук в Якутске. Он провел температурные наблюдения по всей глубине шахты и впервые теоретически вычислил, что мощность мерзлых грунтов в Якутске в этом месте равняется 180 м.

– Что же касается яблонь, то могу сказать, что на многих дачах колымчан они растут, цветут и плодоносят. Правда, плоды их пока не созревают. Это уже вопросы ученых сельскохозяйственной отрасли. Но клубники, надо сказать, в прошлом году было очень много, и магаданцы накушались ее вдоволь, – сказал в завершение Сергей Гулый.

Станислав ШУТОВ.