Вода-скала

На дворе январь. Запуржило, и покрыло землю снежным одеялом. Однако и оно не спасает верхнюю часть земной коры от промерзания. Попробуйте копнуть поверхность земли лопатой. Она упрется в прочную преграду. Вода, находящаяся в почве, превратилась в ледяные кристаллы и прочно сцементировала минеральные частицы. Образовавшийся лед сделал рыхлую породу прочной, как скала.

Наступила весна, и льда как не бывало. Ученые назвали это явление сезонной мерзлотой. Там, где климат оказывается настолько суровым, что за короткое и холодное лето смерзшие породы протаивают только в верхнем слое, на некоторой глубине в течение многих лет и даже столетий сохраняется слой замерзшего грунта, в котором часто имеются целые пласты-жилы льда.

Еще в XVI веке стало известно, что в Сибири имеются обширные районы с такими вечномерзлыми, или, точнее, много-летнемерзлыми, породами. В 1640 году Ленский воевода писал в донесении: «А в Якуцком, де, государь, по сказкам торговых и промышленных служилых людей, хлебной кашки не чаять; земля, де, государь, и среди лета вся не растаивает...»

В нашей стране многолетняя мерзлота встречена на территории в 10 млн. км², что составляет почти 47% поверхности страны. Она распространена и во многих других странах: Гренландии, Канаде, США, Монголии, Китае, Антарктиде и др., занимая 26% поверхности суши. Толщина слоя мерзлоты колеблется от единиц до многих сотен метров. Особенно велик ее слой в Антарктиде. Освоение территорий, покрытых многолетней мерзлотой, — сложная и важная задача, поэтому возникла и широко развивается отрасль геологии — мерзлотоведение.

В нашу задачу не входит ознакомление читателей с этой интересной наукой, но гидрогеолог, работающий в районах распространения вечной мерзлоты, обнаруживает, что несмотря на существование ледяных жил, воды-скалы, жидкая подземная вода встречается и здесь. Она играет немаловажную роль в формировании рельефа, народнохозяйственном освоении этих территорий. Где же может помещаться жидкая вода в этом царстве холода?

Как видно, прежде всего, в верхнем слое, протаивающем в течение короткого быстротечного лета. Сюда же поступают и талые снежные воды. Сохраняющийся на глубине мерзлый слой породы является хорошим водоупором, ведь все поры его заполнены льдом.

Рис. 32. Наледь «затопила» дом

Толщина протаивающего слоя зависит от климата местности и вида поверхностной породы. Чем южнее, тем теплей, и она больше. Под травянистой поверхностью, защищающей породы от яркого солнца, тепло распространяется на меньшую глубину, чем на открытой песчаной. На южном склоне холма тепла в грунты поступает больше, чем на северном. В общем мощность растаивающего слоя колеблется от сантиметров до 3 — 4 м.

Вот и накапливается за лето в талом слое надмерзлотная вода. Ее появление влечет за собой ряд неприятных последствий. Во многих случаях она служит причиной образования болот. Когда наступает зима и начинается промерзание поверхности, образующийся мерзлый слой как тисками сжимает жидкую воду. Ледяным панцирем сдавливает ее сверху и снизу. В ней возникает значительное давление, которое приводит к приподниманию поверхности земли и образованию на дорогах «пучин».

В ряде случаев вода вырывается из ледяных тисков и затапливает подвалы домов (рис. 32), выемки дорог, образуя наледи. Но с другой стороны, эти надмерзлотные воды могут служить источником хорошей питьевой воды.

Интересным фактом является существование жидкой воды непосредственно в вечно мерзлой толще. Это явление вызывало удивление первых исследователей. Ведь температуры в этих слоях отрицательные. Было обнаружено, что эта странность объясняется непрерывным движением воды по трещинам, а также частым присутствием в ней растворенных солей, понижающих температуру замерзания. Эти воды получили название межмерзлотных.

Рис. 33. Вот где находятся подземные воды в царстве вечной мерзлоты

1 — воды надмерзлотные, 2 — межмерзлотные, 3 — лодмерзлотные; а — сезонное промерзание, б — слой вечной мерзлоты

В слоях вечной мерзлоты часто встречаются целые пласты или линзы ископаемого льда (рис. 33). Эти образования могут достигать десятка и более метров толщины. Такая твердая фаза может служить крупным источником питьевых вод, необходимо только научиться ее растаивать с наименьшей затратой энергии.

Иногда межмерзлотные воды по трещинам прорываются к поверхности и разливаются по ней. Но здесь их ждет мороз. И вот обширные площади от 100 м² до 20 км² покрываются ледяным панцирем — наледью. Если вода не может пробиться на дневную поверхность, она застывает на некоторой глубине, приподнимая вследствие увеличения объема земные слои. Так образуются ледяные бугры.

Чтобы завершить рассказ об удивительных водах, текущих под землей в областях вечной мерзлоты, следует кратко остановиться на подмерзлотных водах. Под многолетнемерзлой толщей широко распространены подземные воды. Они очень разнообразны и образуют целые бассейны. Глубина их залегания увеличивается с юга на север. Эти воды могут служить прекрасным источником промышленных, а иногда и питьевых вод.

ГДЕ ЖЕ ОНА?