Вклад академика А. Ф. Миддендорфа в становление геокриологической науки

ВКЛАД АКАДЕМИКА А. Ф. МИДДЕНДОРФА В СТАНОВЛЕНИЕ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ

М. Н. Железняк, И. В. Кпимовский, В. В. Шепелёв

V

Михаил Николаевич Железняк,

доктор геолого-минералогических наук, директор Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН

Игорь Владимирович Климовский,

кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории общей геокриологии Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН

Виктор Васильевич Шепелёв,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик АН РС(Я), заместитель директора по научной работе ИМЗ СО РАН, главный редактор журнала «Наука и техника в Якутии»

К плеяде учёных, внесших существенный вклад в становление геокриологии (мерзлотоведения), совершенно справедливо относят действительного члена Императорской Академии наук, известного естествоиспытателя и путешественника Александра Фёдоровича Миддендорфа (1815 - 1894 гг.) В его жизни было немало различных путешествий и научных экспедиций, но особое место среди них, безусловно, занимает Сибирская академическая экспедиция (1842 - 1845 гг.), которая принесла ему всемирную известность, восхищённость современников и благодарную память потомков.

Академия наук тщательно готовила эту экспедицию. Помимо проведения традиционно широкого комплекса экспедиционных работ (климатических, зоологических, ботанических, геоморфологических, картографических, этнографических, лингвистических и др.), перед А. Ф. Миддендорфом была поставлена задача изучения вечной мерзлоты в Восточной Сибири. Важность разрешения этой задачи связывалась с тем, что многие западные учёные отрицали сам факт существования вечной мерзлоты в Сибири. Академией наук была создана специальная комиссия, состоящая, в основном, из действительных членов академии для разработки программы, составления инструктивных указаний и выбора маршрута. Подготовить инструкцию по изучению вечной мерзлоты для экспедиции А. Ф. Мид-дендорфа было предложено выдающемуся естествоиспытателю, одному из основателей Русского географического общества, академику К. М. Бэру (1792 - 1876 гг.). Проделав колоссальную работу по обобщению и анализу имеющихся сведений о вечной мерзлоте, он подготовил обстоятельную записку, назвав её

«Материалы к познанию нетающе-го почвенного льда в Сибири» [1]. В 1940 г., т.е. спустя почти 100 лет, академик В. А. Обручев, будучи директором Института мерзлотоведения АН СССР, изучая данный труд К. М. Бэра в рукописном варианте и готовя его к опубликованию на русском языке (издан он был только в 2000 г. Институтом мерзлотоведения СО РАН в г. Якутске), назвал его фундаментальным обобщением, подытоживающим первый этап в научном изучении вечной мерзлоты. Помимо рассмотрения общих сведений о вечной мерзлоте, в записке К. М. Бэра содержались программа исследований и конкретные инструктивные указания по проведению экспедиционных работ.

В 1842 г. А. Ф. Миддендорф отправился в своё дальнее многолетнее путешествие по просторам Восточной Сибири. Значительный объём

АЛ

Выдающийся естествоиспытатель, путешественник и подвижник науки академик Александр ФёдоровичМиддендорф

К. М, Б;в

ХИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОТОВЕДЕНИЯ ИМ. АКАД. П.И. МЕЛЬНИКОВА

K.M. Бэр

МАТЕРИАЛЫ К ПОЗНАНИЮ НЕТАЮЩЕГО ПОЧВЕННОГО ЛЬДА В СИБИРИ

Ответственный редактор P.M. Кам>

Обложка и титульный лист книги К. М. Бэра «Материалы к познанию нетающего почвенного льда в Сибири»

геокриологических исследований Александр Фёдорович выполнил в районах Красноярска, Туруханска и других населённых пунктов во время следования на п-в Таймыр, имея цель добраться до верховий рек Пясины и Хатанги. Эти местности были указаны в программе экспедиции как обязательные. Во время следования по намеченному маршруту А. Ф. Миддендорф описывал встречаемые мерзлотные процессы и явления, проводил бурение скважин с целью определения глубины летнего протаивания и температуры мёрзлых горных пород. По возможности он осуществлял обустройство стволов скважин для дальнейших измерений температуры горных пород.

Научная программа экспедиции, подготовленная К. М. Бэром, содержала перечень основных научных задач, направлений маршрутов и мест обязательного детального обследования. Среди последних важное

значение имел район г Якутска, особенно проведение температурных наблюдений в глубоком колодце, пройденном в толще вечной мерзлоты до глубины 116,4 м в 1828 - 1837 гг. купцом Ф. Е. Шергиным. Этот колодец задавался им для получения подземной воды рядом со своим домом в г. Якутске. Однако через два года, когда глубина колодца достигла 36 м, а мёрзлые породы полностью пройти не удалось, Ф. Е. Шер-гин решил завершить дальнейшую его проходку. Оказавшийся в это время в Якутске выдающийся путешественник, адмирал, почетный член Императорской академии наук Ф. П. Врангель (1796 - 1870 гг.), осмотрев выработку, уговорил Ф. Е. Шергина продолжить работы по её углублению для научных целей, в частности, для определения температуры мёрзлых пород. Первые замеры температуры пород в этом колодце, получившем название «Шахта Шергина», были проведены ещё в 1829 г. профессором А. Эрма-ном, т.е. через год после начала проходки шахты, когда ее глубина достигала всего 15,75 м. Во время последующих работ по углублению этой выработки температуру мёрзлых пород в ней удалось замерить М. Злобину (в 1831 г.) и Р. Краузе (в 1832 г.). Первым, кто определил температуру мёрзлых пород по всей глубине шахты, был сам энтузиаст этого мероприятия купец Ф. Е. Шергин (1837 г.). Он же в 1838 г. в журнале «Народное просвещение» опубликовал полученные им фактические данные о температуре пород практически без их серьёзного научного анализа. В этом же году контрольные замеры температуры пород по всей глубине шахты осуществил и академик Г. Гельмерсен (генерал-лейтенант корпуса горных инженеров).

Тем не менее все имеющиеся сведения о температуре пород в шахте, полученные до А. Ф. Миддендорфа, были эпизодическими и весьма противоречивыми, что не позволяло использовать их для правильной оценки

Карта экспедиционных научных маршрутов А. Ф. Миддендорфа

Спуско-подъемное устройство шахты Шергина

температурного режима и определения мощности многолетнемёрзлых пород в районе г. Якутска. Учитывая это, геотермические наблюдения в шахте Шергина были организованы и проведены А. Ф. Миддендорфом с особенной тщательностью и на строго научной основе. На одной из стенок шахты на разных расстояниях от дневной поверхности им было задано 11 горизонтальных буровых выемок (шурфов), имеющих длину 2,13 м. В каждой из них он поместил по два термометра: один (основной) устанавливался на забое выемок, а второй (контрольный) располагался в их приповерхностной части на глубине 30 см. Наблюдения за температурой пород проводились 2 - 5 раз в месяц непрерывно в течение года (с 1 ноября 1844 г по 1 ноября 1845 г.). Последующие геотермические исследования в данной шахте, выполненные уже в ХХ и в начале XXI вв., подтвердили обстоятельность и точность наблюдений, проведённых А. Ф. Миддендор-фом (таблица). По полученным данным он вычислил геотермический градиент, позволивший ему расчётным путем впервые определить мощность вечной мерзлоты в Сибири, которая оказалась равной 189,6 м [2, 3].

В Якутии А. Ф. Миддендорфом были проведены геотермические

Температура мерзлых пород в шахте Шергина, ° С

Глубина, м Автор

Эрман

15 -6,0 -8,2 -7,0 -7,2 -5,6

20 -6,7 -6,6 -6,5 -5,6 -4,1

23 -6,9

30 -6,4 -6,4 -6,4 -6,3 -5,5 -4,3

36 -5,0

40 -6,0 -6,0 -6,0 -5,4 -4,3

46 -5,7 -4,3

60 -5,2 -5,1 -5,0 -5,0 -4,3

61 -5,2

66 -2,5

70 -4,9 -4,9 -4,8 -4,8 -4,2

76 -4,1

90 -4,2 -4,2 -4,2 -4,2 -3,9

92 -1,9 -3,9

107 -3,4 -3,7

110 -3,5 -3,6 -3,6 -3,6

116 -0,6 -3,0

120 -3,2 -3,2

136 -2,6

* Наблюдения проводились в буровой скважине, расположенной на удалении 30 м от шахты.

Подъемное приспособление

Барабан

К

8 Н О

о

я ><

л

О)

со о к н о

13

к к ю

£

Надшахтное здание Шкиф

Мощность, м

Высота над ур. моря, м

1-100

Схематический технический и геологический разрез шахты Шергина при обследовании в 1938 г.

наблюдения не только в г. Якутске (шахта Шергина), но и в его окрестностях, а также в других районах республики, где имелись или проходились участниками экспедиции специально шурфы и скважины. В отчётных материалах А. Ф. Миддендорфа имеются фактические данные по температуре мёрзлых пород на террасах рек Лены, в поселках Витим, Амга, Олёкминск и др.

Некоторые предварительные итоги своих исследований А. Ф. Миддендорф по просьбе Императорской Академии наук опубликовал в виде научных статей в 1846 - 1849 г., а в 1860 г. вышла в свет отдельным изданием на русском языке его обобщающая работа «Путешествие на Север и Восток Сибири» [4].

Будучи талантливым естествоиспытателем, А. Ф. Миддендорф во время своих экспедиционных маршрутов, насколько ему позволяли условия и обстоятельства окружающей его природной среды, уделял внимание проявлениям подземных вод (ключам, наледям, местам с увлажнённой поверхностью и т.п.), тем более что эти вопросы были обозначены в программе его путешествия по Сибири. Не располагая достаточно кондиционными материалами по подземным водам районов распространения вечной мерзлоты, Александр Фёдорович, тем не менее, высказывал свои предварительные представления о гидрогеологических явлениях, связанных со взаимодействием подземных вод с мёрзлыми горными породами. Некоторые его выводы впоследствии были учтены при более углублённом анализе гидрогеологических условий криолитозоны Сибири.

Результаты работ Сибирской экспедиции Мидден-дорфа были высоко оценены современниками и особенно последующими исследователями вечной мерзлоты. Так, после ознакомления с трудами этой экспедиции выдающийся немецкий естествоиспытатель и путешественник Александр Гумбольдт

так отмечал вклад А. Ф. Миддендорфа в становление геокриологии (мерзлотоведения): «Миддендорфу я приписываю приоритет по времени и приоритет по значению в деле изучения вечной мерзлоты. Если его предшественники открыли факт наличия на земном шаре громадных пространств с вечной мерзлотой, то Миддендорф победоносно утвердил этот факт в умах учёных, явился Ермаком вечной мерзлоты» [5, стр. 40]. Особенно высоко М. И. Сумгин оценивал результаты геотермических исследований, выполненных А. Ф. Миддендорфом. В своём фундаментальном труде «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР», изданном в 1927 г. и переизданном в 1937 г., М. И. Сумгин при описании истории изучения температуры вечной мерзлоты выделял стадию геотермических исследований до Мид-дендорфа, работы в этом направлении самого Мидден-дорфа и исследования, проведённые после него.

Таким образом, работа небольшой по составу и крайне ограниченной по финансовым возможностям экспедиции увенчалась значительными научными достижениями. Её результаты можно считать этапным событием, знаменующим начало становления новой науки - геокриологии (мерзлотоведения). Сибирская экспедиция А. Ф. Миддендорфа составила целую эпоху в истории геокриологической науки, фундаментальные положения которой были сформулированы лишь в конце 20-х - начале 30-х годов ХХ столетия.

Список литературы

1. Бэр, К. М. Материалы к познанию нетающего почвенного льда в Сибири / К. М. Бэр. - Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2000. - 160 с.

2. Соловьёв, П. А. Шахта Шергина (прошлое и настоящее) /П. А. Соловьёв, М. М. Шац. - Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2012. - 20 с.

3. Академическое мерзлотоведение в Якутии. -Якутск : Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 1997. - 328 с.

4. Миддендорф, А. Ф. Путешествие на север и восток Сибири / А. Ф. Миддердорф. - СПб, 1860. - Ч. I, отд. II.

5. Сумгин, М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР / М. И. Сумгин. - М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1937. - 377 с.

ЛФхт муРЬ1ХШ1СЛ<ЕЙ

Закон прогресса не свободен от затмений, от попятных движений и возвратов.

Ромен Роллан

Общество, где каждый ведёт себя исключительно эгоистически и равнодушен к другим, нежизнеспособно.

Эггертсон