Якутия – стартовая площадка планомерном изучении вечной мерзлоты

Якутия – стартовая площадка в планомерном изучении вечной мерзлоты

Учителя, наставники тех лет,
Вы одержимо верили, творили!
Не стоит с грустью говорить – их нет,
А с благодарностью, что были!

Первое административное здание Якутской научно-исследовательской мерзлотной станции Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР (1949 г.).

Планомерное изучение вечной мерзлоты в Якутии началось с организации в 1941 г., по инициативе основоположника мерзлотоведения, профессора М.И. Сумгина, первого в республике академического научного подразделения – Якутской научно-исследовательской мерзлотной станции (ЯНИМС) Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР. Начальником мерзлотной станции был назначен П.И. Мельников. Благодаря его колоссальной энергии, настойчивости и энтузиазму, за короткий срок был подобран коллектив из высококвалифицированных специалистов и создана необходимая материально-техническая научная база.

В 1949 – 1953 гг. планомерные геокриологические исследования осуществлялись на ЯНИМС по двум направлениям: инженерному и региональному. Сотрудниками станции изучались состав, строение и физико-механические свойства многолетнемерзлых отложений, обобщался имеющийся опыт строительства, в лабораторных и природных условиях проводились многочисленные эксперименты. Полученные материалы позволили сделать вывод о том, что в условиях сурового континентального климата Центральной Якутии принцип сохранения мерзлого состояния грунтов в основании промышленных и жилых зданий является основным. По этому принципу все здания рекомендовалось возводить с проветриваемыми подпольями или вентиляционными продухами и каналами. Эти специальные устройства препятствуют проникновению тепла от отапливаемых зданий в мерзлый грунт и создают свободный доступ холодного воздуха, который в зимнее время охлаждает грунтовое основание, обеспечивая его надежность.

Одновременно с изысканием наиболее рациональных методов строительства зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах сотрудниками ЯНИМС были предложены оригинальные методы восстановления деформированных инженерных объектов, возведенных в свое время на ленточных фундаментах без учета мерзлого состояния грунтов. Чтобы прекратить деформации и спасти здания, рекомендовалось в фундаментах устраивать вентиляционные продухи, выбирать грунт в подполье, откачивать надмерзлотные воды и т.д. Эти мероприятия были направлены на то, чтобы восстановить мерзлое состояние грунтов и не допустить их последующего протаивания. Так был значительно продлен срок эксплуатации здания республиканской библиотеки, бывшего педагогического института в г. Якутске и других объектов.

Всестороннее изучение прочностных характеристик многолетнемерзлых и оттаивающих грунтов дало возможность разработать и рекомендовать для использования в пределах республики новые, увеличенные в 1,5 – 3 раза, нормы допустимых нагрузок на мерзлые грунты оснований (П.И. Мельников, И.Н. Вотяков, Г.О. Лукин). Применение этих норм в два раза сократило расход строительных материалов, уменьшило объем и ускорило производство земляных работ, а также позволило увеличить этажность зданий без усиления фундаментов.

Определение физико-механических свойств грунтов в полевых условиях проводят научный сотрудник ЯНИМС
А.Е. Федосов и лаборант Т. Муран (Центральная Якутия, 1949 г.).

В содружестве с Якутской геолого-поисковой конторой сотрудниками научно-исследовательской мерзлотной станции было осуществлено бурение и опробование первой разведочно-эксплуатационной скважины на подмерзлотные воды для водоснабжения г. Якутска. Результаты работ были изложены П.И. Мельниковым, А.И. Ефимовым и П.А. Соловьевым в специальном научно-техническом отчете, который получил очень высокую оценку специалистов и был удостоен премии по Отделению геолого-географических наук АН СССР. Эти исследования открыли эпоху широкого использования артезианских подмерзлотных вод в Центральной Якутии для питьевого и хозяйственного водоснабжения.

Гидрогеологические скважины, пробуренные в дальнейшем в других районах Центральной Якутии, подтвердили теоретический вывод о водоносности юрских и кембрийских пород и существовании обширного артезианского бассейна подмерзлотных вод. Результаты этих исследований были обобщены П.И. Мельниковым и А.И. Ефимовым в монографии «Опыт эксплуатации подземных вод в области распространения вечной мерзлоты» (1953). В данной работе, кроме теоретических вопросов, даются практические рекомендации по эксплуатации подмерзлотных вод в криолитозоне.

Региональные геокриологические исследования охватывали обширную территорию республики и включали изучение условий распространения и развития многолетнемерзлых пород, подземных вод, гигантских наледей и «ископаемых» льдов. Проводились они в содружестве с ведущими учеными Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Всесоюзного геологического института, Ленинградского горного института и других.

В соответствии с постановлением Совета Министров СССР о комплексном изучении Якутии, а также в связи с перспективами освоения алданских железных руд и чульманских каменных углей, был организован Алданский мерзлотный отряд ЯНИМС. Было проведено изучение условий распространения многолетнемерзлых пород на участках Чульман, Чульмакан, Угольный, Нерюнгри, Сивагли, Таежный. В результате исследований установлен характер распространения мерзлых пород на участках первоочередного промышленного освоения месторождений, сделан вывод о благоприятных мерзлотных условиях на Чульманском шахтном поле, даны основные рекомендации о методах строительства на других участках с разными мерзлотно-грунтовыми условиями.

Выбор места заложения первой разведочной скважины на подмерзлотные воды в окрестностях г. Якутска (1941 г.). Слева направо: П.И. Мельников, В.К. Яновский, М.И. Сумгин.

Наиболее крупные круглогодичные экспедиционные работы ЯНИМС проводились в пределах Яно-Индигирской низменности в 1952 – 1953 годах (П.А. Шумский, Е.М. Катасонов, А.П. Тыртиков, Б.Н. Втюрин, Е.А. Втюрина, Т.Н. Каплина, Т.Н. Кузнецова, Е.Г. Григорьева, Н.Ф. Григорьев и др.). Были получены новые данные о составе, строении и распространении многолетнемерзлых пород, обследованы классические обнажения подземных льдов на побережье пролива Дмитрия Лаптева в арктической зоне Якутии. На основании проведенных круглогодичных геотермических наблюдений установлена мощность слоя с годовыми колебаниями температуры в Приморской низменности и изменения геотермического режима мерзлых пород. По результатам проведенных экспедиционных работ к.г.н. Н.Ф. Григорьев выделил два типа многолетнемерзлых пород в прибрежной зоне моря Лаптевых: 1) континентально-погруженный (реликтовый) и 2) современный шельфовый, существующий в донных отложениях под слоем морской воды или льда. По материалам многолетних исследований им была написана обобщающая работа «Многолетнемерзлые породы приморской зоны Якутии», опубликованная позднее (1966).

Важные результаты при изучении литологии четвертичных отложений в Янской приморской низменности были получены к.г.-м.н. Е.М. Катасоновым. Он разработал метод мерзлотно-фа-циального анализа, который дал перспективу развития криолитологического направления в мерзлотоведении. Им была со-ставлена классификация криогенных текстур для аллювиальных, делювиальных и элювиальных отложений, а также разработана классификация криолитогенных образований по мерзлотно-формационному принципу, т.е. по месту и обстановке аккумуляции и промерзания осадков.

В пятидесятых годах с приходом на ЯНИМС Н.С. Иванова (1952 г.) и В.Т. Балобаева (1953 г.) интенсивно начало развиваться теплофизическое направление. В первую очередь, это было связано с необходимостью углубленного изучения процессов промерзания и оттаивания горных пород, формирования температуры и мощности криолитозоны. В эти годы началось углубленное изучение тепло-массообменных процессов и теплофизических свойств мерзлых пород. Были разработаны уникальные установки для физического моделирования процессов промерзания-оттаивания верхних горизонтов криолитозоны, а также возможного применения геофизических методов для оконтуривания мерзлых и талых горных пород.

Способ транспортировки экспедиционного груза научными сотрудниками ЯНИМС Н.П. Анисимовой и П.А. Соловьевым (г. Олекминск, 1948 г.).

Большой фактический материал, полученный сотрудниками ЯНИМС при проведении экспедиционных и экспериментальных исследований, был обобщен в 1955 г. в двухтомной монографии коллектива авторов: «Мерзлая зона литосферы на территории Якутской АССР в пределах бассейна р. Лены» (П.И. Мельников, А.И. Ефимов, П.А. Соловьев, Н.П. Анисимова, Н.С. Иванов, И.Н. Вотяков, Г.О. Лукин, А.И. Бобов), а также в кандидатских диссертациях П.И. Мельникова, А.И. Ефимова, Н.Ф. Григорьева, Н.П. Ани-симовой, И.Н. Вотякова, Н.С. Иванова, П.А. Соловьева, по которым позднее были опубликованы монографии.

В 1956 г. по ходатайству Якутского обкома КПСС вышло постановление Президиума АН СССР о преобразовании ЯНИМС в Северо-Восточное отделение Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР. Директором этого отделения был назначен П.И. Мельников. Сразу же началась большая работа по формированию новой структуры отделения, укрепления его кадровой и материально-технической базы, строительству жилых домов для сотрудников и т.д. За полтора года, т.е. к концу 1957 г., штат сотрудников отделения увеличился в 2,5 раза и достиг 114 человек. Таким образом была создана солидная научная, кадровая и материально-техническая основа для организации в г. Якутске самостоятельного академического института по комплексному изучению теоретических и разрешению прикладных проблем мерзлотоведения.

Основатель Якутской научно-исследовательской базы АН СССР и первый председатель Якутского филиала АН СССР, член-корреспондент АН СССР Н.А. Цытович (слева) и начальник Якутской научно-исследовательской мерзлотной станции Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР П.И. Мельников (1951 г.).

В 1948 г. Государственный комитет по запасам присвоил право первооткрывателей Якутского артезианского бассейна группе ученых, в том числе сотрудникам Якутской научно-исследовательской мерзлотной станции (ЯНИМС) Института мерзлотоведения им. В.А. Обручева АН СССР П.И. Мельникову, А.И. Ефимову и П.А. Соловьеву. В 1949 г. по Постановлению Совета Министров СССР за это открытие им была присуждена Государственная премия.

Первая разведочная гидрогеологическая скважина на подмерзлотные воды в Якутии (г. Якутск, местность Сергеллях, 1949 г.).

В 1951 г. в издательстве АН СССР вышла монография П.И. Мельникова «Мерзлотно-геологические условия возведения гражданских и промышленных зданий на территории Центральной Якутии и опыт строи-тельства». В предисловии к ней академик В.А. Обручев отмечал: «П.И. Мельников результатами своих исследований подтвердил целый ряд теоретических предположений, ранее основанных исключительно на общих соображениях, и стимулировал рассмотрение методов возведения совершенно по-новому, обосновывая их динамикой процесса и литологическим строением вечномерзлой толщи». В монографии рассмотрены основные принципы, методы проектирования и строительства зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты Якутии, проанализированы опыт их эксплуатации, а также предложены различные методы ликвидации деформаций возведенных зданий.