Прорыв знании о вечной мерзлоте. Шахта Шергина

Первые измерения температуры мерзлых грунтов были проведены профессором Адольфом Эрманом в скважине глубиной 18,2 м, которую он пробурил в декабре 1825 г. в районе Березово. Но безусловным прорывом в нашем знании о вечной мерзлоте следует считать шахту Федора Шергина – служащего Русско-Американской компании. Во дворе своего дома в г.Якутске он решил выкопать колодец, так как проблема питьевой воды была всегда острой. Шергин начал проходку колодца в 1828 г. и вел ее в течение 9 лет.

Работать можно было только зимой, так как именно в это время года осуществлялась естественная вентиляция выработки за счет конвекции. Шахта была пройдена до глубины 116,4 м. После крушения надежд на вскрытие водоносного горизонта работы велись благодаря любознательности Федора Шергина и поощрялись Ф.П. Врангелем – влиятельным представителем

Русско-Американской компании, которая финансировала проходку. Но зимой 1835 – 1836 гг. стоимость проходческих работ в сумме 1362 руб. не была оплачена этой компанией, что явилось причиной ухода Ф. Шергина со службы и отъезда его на родину в г.Устюг. После того, как министр просвещения доложил о шахте Ф. Шергина императору Николаю I, тот очень высоко оценил труд последнего и наградил его кольцом с бриллиантом и золотой медалью. Это был, действительно, и человеческий, и научный подвиг.

Член-корреспондент АН СССР П.Ф. Швецов, который уделял особое внимание истории геокриологических исследований, оценивал значение работы Ф. Шергина для геокриологии наравне с вкладом нидерландского натуралиста Антони ван Левенгука в микробиологию.

Первые температурные измерения в шахте были проведены профессором А. Эрманом в апреле 1829 г. На глубине 15,75 м температура оказалась равной –6° R*. Как мы теперь знаем, полученное значение было заниженным в сравнении с реальным вследствие охлаждения стенок шахты за счет конвекции воздуха. После этого геотермические наблюдения в шахте вел сам Ф. Шергин. Он переписывался с Санкт-Петербургской Академией наук, сообщая сведения о температуре горных пород в шахте, о глубине летнего оттаивании грунтов, наличии источников подземных вод в районе Якутска. Академия наук планировала поручить Ф. Шергину весь комплекс геотермических наблюдений в шахте. Ему была прислана инструкция, в которой указывались 12 горизонтов для измерения температуры (по два термометра на горизонт – 30 см и 180 см в глубину от стенки шахты).Но из-за отъезда Ф. Шергина из Якутска этот план оказался не реализованным. Однако сведения о шахте, пройденной в вечной мерзлоте до глубины более 116 м, поразили умы русских ученых. Академия наук приняла решение послать своего представителя для проведения геотермических наблюдений по всей глубине шахты. Выбор пал на профессора зоологии Киевского университета Александра Федоровича Миддендорфа (в 1850 г. он был избран академиком). Правда, вначале он должен был провести исследования на Таймыре на междуречье Пясины и Хатанги и оценить продуктивность водоемов, в том числе прибрежных вод Ледовитого океана, после чего прибыть в Якутск.

Одной из важнейших научных задач при исследовании вечной мерзлоты, как понимали члены академии и, в частности, К. Бэр, является установление закона изменения (повышения) температуры грунта с глубиной, что позволяет хотя бы приблизительно (путем экстраполяции) установить ее мощность. Миддендорф блестяще справился с этой задачей. Исходя из фактических данных, он установил, что мощность криолитозоны в условиях Якутска составляет 609 футов (185,7 м). Это было первое большое научное достижение в геокриологии. Результаты бурения,осуществленного уже в ХХ столетии, показали, что мощность вечной мерзлоты в районе Якутска находится в пределах 250 – 325 м.

В период своих экспедиционных исследований (1843 – 1846 гг.) А.Ф. Миддендорф провел геотермические наблюдения в скважинах и шурфах в 12 пунктах Восточной Сибири. Он первым обратил внимание на различие в скорости и глубине протаивания песчаных и глинистых грунтов, дал этому физическое объяснение. Исследования А.Ф. Миддендорфа окончательно закрепили первенство русских ученых в открытии и познании криолитозоны как природного геофизического явления.

2.3 Комиссия «Транссиба» Русского географического общества

Во второй половине XIX в. наиболее плодотворно многолетняя криолитозона изучалась горными инженерами, геологами-разведчиками и инженерами путей сообщения (И.А. Лопатин, С.А. Подьяконов, В.А. Обручев, Л.А. Ячевский и другие).Они имели доступ к горным выработкам и могли накапливать данные о температуре вечной мерзлоты в различных районах, отличающихся по литологическому составу пород, высоте местности, характеру растительности, мощности снежного покрова. Исследователи наблюдали также криогенные явления – термокарст, пучение, солифлюкцию, наледи.

28 апреля 1889 г. Леонард Антонович Ячевский прочитал доклад в Русском географическом обществе «О вечно мерзлой почве Сибири», в котором представил основные результаты своих многолетних исследований и дал анализ материалов и представлений о многолетней криолитозоне, принадлежавших другим ученым. Л.А. Ячевский впервые определенно указал на необходимость в интересах науки связать изучение «мерзлых почв» с задачами практики, особенно в связи со строительством Транссибирской железнодорожной магистрали. На карте, прилагаемой к докладу, он значительно уточнил южную границу распространения вечной мерзлоты и особо подчеркнул значение снежного покрова в развитии многолетнемерзлой зоны земной коры. Однако первенство в установлении влияния снежного покрова на глубину промерзания грунтов принадлежит знаменитому геофизику-климатологу члену-корреспонденту Санкт-Петербургской АН Александру Ивановичу Воейкову, который за 6 дней до выступления Л.А. Ячевского на заседании Специальной комиссии Русского технического общества высказал свое мнение о роли снега в теплообмене почвы с атмосферой.

В связи с началом строительства Транссиба, по просьбе Управления строительства, Русское географическое общество организовало особую комиссию для изучения мерзлых грунтов вдоль трассы дороги под председательством крупнейшего геолога и географа профессора Ивана Васильевича Мушкетова. В нее вошли В.И. Воейков, В.А. Обручев, геофизик М.А. Рыкачев, геолог К.И. Богданович. Комиссия составила первую, обстоятельную для того времени, «Инструкцию для изучения мерзлоты почвы в Сибири», опубликованную в 1895 г. под редакцией И.В. Мушкетова.

Большой вклад в геокриологию внес горный инженер Сергей Аристархович Подьяконов, который в 1903 г. подготовил и опубликовал работу «Наледи Восточной Сибири и причины их возникновения», заложив тем самым основы учения о наледях. Николай Семенович Богданович в 1912 г. в книге «Вечная мерзлота и сооружения на ней» описал приемы строительства в районах с многолетнемерзлыми грунтами.

В 1916 году был опубликован капитальный труд Александра Владимировича Львова «Поиски и испытания водоисточников водоснабжения на Западной части Амурской железной дороги в условиях ''вечной'' мерзлоты почвы». В этой книге он подвел итог огромной работы русских ученых по изучению вечной мерзлоты. Книга явилась первой крупной сводкой по гидрогеологии области распространения мерзлой зоны литосферы. Она содержала также «Проект программы для собирания сведений к вопросу о вечной мерзлоте почвы и явлений, с ней связанных».

Дата добавления: 2015-10-24