Парадоксы северного сфинкса

Парадоксы северного сфинкса

Разведчики недр уходят на поиск (фото В. Надеждина).

Мосье Ляфюр, видный специалист дорожного строительства, прилетел в Якутск в (необычной для него роли стажера. В Институте мерзлотоведения он принялся старательно изучать неведомую науку, и многие удивлялись: какая в том надобность у француза?

Оказалось, нужда заставила. Морозы во Франции хоть и хилые (по сибирским понятиям), но случаются, и ремонт дорог, разрушающихся от морозного выпучивания и сезонного протаивания, обходится ежегодно в 200—300 миллионов франков. Как вы сами понимаете, ни один уважающий себя предприниматель не станет терпеть убытки там, где их можно избежать. В данном случае помочь могла только наука: решено было создать в Париже мерзлотную лабораторию, а за опытом пришлось командировать Ляфюра в Якутск.

Четверть всей земной суши — и около половины территории нашей страны — занимает вечная мерзлота. Мерзлота (правда, не вечная, а сезонная) есть даже в Африке.

Но ничто не вечно под луной, и подтверждением этой банальной истины служит... вечная мерзлота. Вечной ее зовут в обиходе, ученые же выражаются точнее: мерзлый грунт, имеющий отрицательную температуру, длящуюся непрерывно от нескольких лет до десятков тысячелетий. Ибо вечная мерзлота поразительно чутка, таяние ее иногда начинается, казалось бы, из-за пустяка. Протоптали тропинку, содрали мох, поставили какой-нибудь домишко — и природное равновесие нарушено. Отсюда и коварство ее: если на Севере построить обычный дом, земля под ним от теплового воздействия протает, дом завалится или рассыплется, как карточный. А ведь толща-то ее на Севере, как правило, сотни метров! Толстенный, твердейший, казалось бы, панцирь, и вот достаточно легкого дыхания тепла, чтобы твердь «поплыла»!

И в долгие месяцы полярной зимы трудно представить себе все многообразие флоры, «прописавшейся» на этой вечно ледяной земле (фото И. Серегина).Но это не все и даже не самые изощренные парадоксы вечной мерзлоты, которую недаром называют «северным сфинксом».

Если вы попадете на Игарскую мерзлотную станцию (филиал Института мерзлотоведения) летом, то получите редкую возможность за одну минуту перенестись с солнечной зеленой лужайки в ледяной грот, искрящийся тысячами кристаллов. И хотя над головой девять метров грунта, сорокапятиметровый туннель не имеет никаких креплений.

Это подземная лаборатория станции, в которой по бокам туннеля вырублены комнаты-камеры, где находятся приборы. Здесь ученые воспроизводят «жизнь» вечной мерзлоты и за короткое время прослеживают развитие мерзлотных процессов, длящихся в природе сотни и тысячи лет.

В мерзлом состоянии грунт тверд как скала и выдерживает мгновенную нагрузку до 100 килограммов на один квадратный сантиметр (такую не всякий металл выдержит). Но если один килограмм груза будет постоянно давить на этот самый сантиметр в течение, допустим, пятидесяти лет, то прочность грунта снизится в 10—15 раз. С таким каверзным изменением свойств опоры, пожалуй, редко кто имеет дело: хочешь строить — знай, что сегодняшний «гранит» станет «глиной»...

Дома на Севере теперь строят на воздушной подушке. Свайные фундаменты и проветриваемые подполья — вот чем перехитрили вечную мерзлоту. Работы доктора технических наук профессора С. С. Вялова, члена-корреспондента Академии наук СССР П. И. Мельникова (сейчас он директор Якутского института мерзлотоведения) и других исследователей положили начало методу свайного строительства. Он повсеместно применяется теперь на Севере и позволяет возводить на вечной мерзлоте даже современные высотные здания.

Все это стало возможным и потому, что во многих случаях удалось одолеть еще одно коварное свойство вечной мерзлоты — морозное пучение. Замерзая, верхний слой грунта, распираемый образующимся льдом, пучится и со страшной силой тащит с собой наверх все, что в нем находится. Фундамент или свая неудержимо лезут ввысь, как злой дух из бутылки. Чтобы избежать выпучивания, сваи обычно заделывают на достаточную глубину. Но тогда утяжеляются конструкции, больше затрачивается строительного материала.

Вот так мерзлота может оборачиваться то камнем, то грязью, то лезущим из бутылки джинном. Словом, мерзлоту не с чем сравнивать. Она мерзлота, и этим все сказано.

Шесть лет исследуют на Игарской мерзлотной станции морозное выпучивание грунтов. Рекомендации по борьбе с пучением на некоторых грунтах, недавно разработанные научными сотрудниками станции, дают большой экономический эффект при строительстве.

Но научно-технический прогресс — это еще своего рода и «прогресс проблем».

Летом 1968 года всех сотрудников Игарской мерзлотной станции, бывших в отпуске, срочно отозвали. Было получено задание: в жесткие сроки провести геокриологические исследования на трассе будущего газопровода Мессояха —Дудинка—Норильск—Талнах. Набиравший новые мощности Норильский горно-металлургический комбинат мог оказаться на голодном топливном пайке.

Работали днем и ночью, благо ночи не было — стоял полярный день. Прямо в поле обрабатывали данные: буквально за спиной у мерзлотоведов нетерпеливо топтались проектировщики, которым, в свою очередь, наступали на пятки строители. Проектировщикам, чтобы избежать каверз вечной мерзлоты — просадок, пучения, морозобойных трещин, возникновения болот — и тем самым предотвратить катастрофические деформации газопровода, нужно было точно знать, как будут изменяться мерзлотные условия при строительстве и эксплуатации газопровода, какие последствия повлекут эти работы.

Без преувеличения: судьба газопровода оказалась в руках мерзлотоведов. Это можно сравнить с полетом ракеты: отклонилась при старте от курса на миллиметр — на финише отклонение составит уже тысячи километров.

Мерзлотоведы сказали: чтобы предотвратить нарушение растительного покрова и изменение температурного режима вечной мерзлоты, прокладывать трубопроводы необходимо, как правило, на сваях. Строительство должно вестись только зимой.

БагульникЖдать зимы было некогда, проектировщики в спешке допускали ошибки, да и строители, еще не наученные горьким опытом, не очень внимательно прислушивались к рекомендациям мерзлотоведов. Те советовали восстанавливать разрушенный растительный покров искусственным способом. Но мне показывали снимки трассы, сделанные с вертолета: там и сям по обеим сторонам нитки изрезанная глубокими ранами-колеями тундра, черная развороченная земля, ручьи, болотца. Последствия не замедлили сказаться...

Но в какой-то мере понятны и объективные причины: еще ни одной стране не доводилось осваивать на Крайнем Севере такие месторождения. Прокладка первого в мире газопровода в суровой заполярной тундре была сложным экспериментом. Трудности, с которыми столкнулись мерзлотоведы, проектировщики и строители, объясняются еще и. тем, что слабо пока изучены многие теоретические проблемы строительства мощных трубопроводов в заполярных условиях.

Сейчас сотрудники станции создали на трассе опорные пункты, ведут наблюдения за эксплуатируемым газопроводом. Ошибки учли при сооружении второй нитки, опыт используется на строительстве трансконтинентальной системы заполярных газопроводов.

Наука теперь нередко преподносит нам захватывающие дух сенсации. Еще несколько лет назад в печати сообщалось, что советскому ученому-мерзлотоведу П. Н. Каптереву впервые в истории удалось оживить извлеченного из недр вечной мерзлоты рачка-хидоруса. Он спокойно пролежал в природном холодильнике, дожидаясь своего часа, около 20 тысяч лет. Час его пробил: жизнь, прерванная, приостановленная в незапамятные времена, возобновилась! Удалось оживить и бактерии, зародыши водорослей, споры грибов. Самое удивительное в том, что очнувшиеся организмы дали потомство!

Вечная мерзлота — прекрасный естественный холодильник, работающий безотказно тысячелетия. А Таймыр вообще своеобразный холодильник ископаемых растений и животных. Не раз находили здесь прекрасно сохранившихся мамонтов, пролежавших в вечной мерзлоте десятки тысячелетий.

Раскопки в вечной мерзлоте — не просто дань любопытству и извечному стремлению человека познать прошлое Земли; они дают точные научные данные о геологических пластах и животном мире древности, законах его эволюции, о капризах климата нашей планеты и катастрофах, постигавших ее в разные периоды. Как писал в своих «Письмах об изучении природы» А. И. Герцен, «мир прошедший, покорный мощному голосу науки, поднимается из могилы свидетельствовать о переворотах, сопровождавших развитие поверхности земного шара»...

Если вы пройдете по подземному коридору Игарской мерзлотной станции, то увидите вмерзшие в стены деревья. Это древние лиственницы. Обнаружили их при рытье туннеля. Радиоизотопным методом определили возраст — более 30 тысяч лет!

Сотрудники станции говорят, что едва отбиваются от предприимчивых туристов, желающих унести в качестве сувенира щепочку дерева, которое тьму лет назад росло на земле нынешнего Таймырского полуострова. Туристов привлекает уникальный музей вечной мерзлоты, расположенный в одной из подземных комнат лаборатории, древние лиственницы в котором — первые, посланные самой природой экспонаты.

Еще в 1938 году основоположник советского мерзлотоведения М. И. Сумгин высказал идею создания на глубине нескольких десятков метров музея-холодильника. Подземный «музей вечности» — так была сформулирована идея. Некоторые редкие представители флоры и фауны могут вскоре бесследно исчезнуть, говорил Сумгин, как исчезли с лица Земли мамонты. Создав своеобразный естественный музей-памятник в вечной мерзлоте, можно сохранить в нем для потомков на многие тысячелетия сегодняшних животных и растения, как сохранились до сих пор в вечной мерзлоте те же мамонты.

Музей открыли в 1963 году. Появились первые экспонаты — песцы, куропатки, рыбы, растения. Их заморозили и оставили меж двумя до прозрачности отшлифованными пластинами льда.

ТолокнянкаОднако скоро дали себя знать технические несовершенства кустарного музея. Прозрачные пластины льда от удивленного дыхания множества людей стали мутнеть, поэтому решили до лучших времен заменить их органическим стеклом, а натуральные экспонаты — чучелами.

«Лучшие времена» воплощены пока что в чертежах проекта капитального музея вечной мерзлоты, составленного в 1964 году под руководством тогдашнего начальника станции доктора геолого-минералогических наук А. М. Пчелинцева. Оборудованный по всем правилам науки, музей будет состоять из двух больших подземных залов и надземного строения. Проект утвержден, но строительство все не начинается, и сотрудники пока сами потихоньку роют второй зал.

Доктор Пчелинцев предложил тогда и заманчивый проект подземного катка, вырубленного в вечной мерзлоте в форме восьмерки, со 120-метровой беговой дорожкой. Обычные катки в Заполярье заносят многодневные метели, да и на сорокаградусном морозе не шибко покатаешься. А тут катайся себе на здоровье зимой и летом при любых метеоусловиях.

Специалисты долго спорили: можно ли употреблять в пищу мясо ископаемых мамонтов. В конце концов решили, что лучше не стоит. Ясно, однако, что продукты в вечной мерзлоте можно хранить долго. В Игарке ее так и используют: там по образу и подобию подземной лаборатории мерзлотной станции вырубили на глубине 10 метров стометровый туннель с боковыми камерами-хранилищами объемом 150 кубометров каждая.

Собственно говоря, неясно, что из происходящего на Севере не касается мерзлотоведов.

Вечная мерзлота обладает такими физико-химическими свойствами, при которых хранящийся в ее недрах обычный природный газ переходит в необычное кристаллическое состояние. Более тридцати новых месторождений твердого газа уже нашли геологи на севере Сибири и в Якутии. Себестоимость этого газа такая же, как и обычного. Для его добычи не надо сооружать шахты. Его можно перевести в газ прямо в пласте, а затем выводить на поверхность с помощью обычных скважин. Такие эксперименты ведутся на Мессояхском месторождении.

Это тоже проблемы, в решении, которых принимают участие мерзлотоведы. Их успехи сделали возможным проектирование и строительство на вечной мерзлоте таких крупных гидроэлектростанций, как Усть-Илимская, Колымская, Вилюйская и Хантайская. Без мерзлотоведения нельзя решить и сельскохозяйственные проблемы Севера. В Якутском институте мерзлотоведения, например, разработали методику создания сенокосных угодий в северо-восточной тундре — появились возможности для развития там мясомолочного животноводства. Кстати, северная граница сельскохозяйственной зоны на Аляске лежит на 700 километров южнее Норильска, возле которого успешно работает животноводческий и овощеводческий совхоз «Норильский».

Так что визит доктора Ляфюра в Якутск — лишь одно из свидетельств успехов молодой советской науки, вышедшей на международную арену. Институты мерзлотоведения по нашему примеру созданы в Англии и Японии, во многих странах работают мерзлотные лаборатории. Американцы, до сороковых годов и понятия не имевшие о геокриологии, проявляли повышенный интерес к работам советских ученых: принуждала их к тому Аляска, которую они после войны начали усиленно осваивать. Может, поэтому именно в США состоялся в 1963 году Международный конгресс по мерзлотоведению. А один из недавних симпозиумов проходил в Якутске: туда приехали мерзлотоведы из Чехословакии, Польши, ГДР, Венгрии, Болгарии, Франции, США, Канады, Финляндии, ФРГ, Голландии.

...Летом на Игарской мерзлотной станции тихо и немноголюдно — многие в тундре, в экспедициях. К зиме все возвращаются: обрабатывают данные, пишут отчеты. А в газетах в это время появляются сообщения: «На Медвежьем месторождении газа сейчас термометры показывают минус сорок градусов. Но это самое благоприятное время для решительного наступления на богатства Сибири».

Первыми эту фразу, надо полагать, произнесли мерзлотоведы...

В. Ярославцев

 
# Вопрос-Ответ