Книга: Азбука рисунков природы

Реки, озера и другие художники Севера

Реки, озера и другие художники Севера

Рассмотрим такой пример: представим какую-нибудь северную реку, выберем однородный мерзлый пойменный массив, ограниченный относительно крутым берегом реки. Допустим, что климат не очень суровый и морозобойное растрескивание не происходит. Но вдруг климат изменился, похолодало — и массив растрескался (пока это традиционная постановка). При этих условиях должен появиться рисунок, похожий на рис. 9, а. В этом примере есть берег реки, он разгружает край массива, и трещины к нему должны подходить под прямым углом.

А теперь вспомним, что любая равнинная река все время смещается, ее русло на излучинах подмывает один берег и намывает другой. Река постоянно обновляет поймы в своей долине. Значит, она должна постоянно обновлять и морозобойные рисунки. Зададим, что этот берег намывной, линия берега смещается и массив плавно наращивается. Климат уже изменился, и каждую зиму массив будет подвергаться растрескиванию. При этом трещины пойдут по тем же ослабленным местам, повторяя прежний рисунок. Проникнут они и во вновь намытую и уже промерзшую полосу берега, естественно, под прямым углом к нему (см. рис. 9, б). Через ряд лет берег еще больше сместится и в пределах вновь намытой полосы за счет повторного растрескивания сформируется система перпендикулярных берегу протяженных трещин, параллельных между собой. Берег как бы тянет за собой сеть трещин. Или трещины как бы все время тянутся вслед за отступающим берегом.

Как только берег отступит от первоначального положения на расстояние, превышающее ширину зоны разгрузки, то полосы, заключенные между этими параллельными трещинами, начнут разбиваться поперечными (см. рис. 9, в). В дальнейшем, по мере отступания русла эти трещины будут образовываться одна за другой через одинаковые промежутки, равные ширине зоны разгрузки (см. рис. 9, г—е). В итоге этих совместных мерзлотных и гидрологических процессов появляется рисунок с упорядоченностью и в ориентации, и в размерах.

Рис. 9

Рисунок, сформированный таким путем, можно считать сингенетическим. Он нарастает маленькими порциями по мере нарастания массива. И какую бы площадь ни занимал весь рисунок, любой его кусочек сформировался (зародился) на берегу реки. По такому рисунку, как по хронологической записи (как по кольцам на срезе дерева), можно прочитать историю развития долины, по ней легко восстановить положение береговых линий, можно определить направление их смещения. Часть же рисунка, изображенная на рис. 9, а, — это эпигенетический рисунок, он сформировался единовременно на заранее сформированном массиве.

На низменностях Севера площадь озер составляет обычно 20—40%. Они окружены высокольдистыми берегами и поэтому находятся в непрерывном движении. Озера смещаются, меняют очертания, размеры их увеличиваются или сокращаются. И вслед за их берегами также тянутся морозобойные трещины, формируя строгие прямоугольные решетки, такие же, как речные. Но во многих случаях можно отличить, каким берегом (речным или озерным) она сформирована, и соответственно по виду решетки различать осадки разного генезиса. Так, намывные речные берега практически всегда увеличивают свой радиус кривизны, поэтому их решетка расходящаяся — длинные оси ячеек чаще ориентированы параллельно берегу (рис. 10, верхняя часть). Берега исчезающих озер обычно уменьшают радиус кривизны — в итоге формируется сходящаяся решетка (рис. 10, нижняя часть).

Рис. 10

Рассматриваемая схема формирования морозобойных рисунков, как в дальнейшем будет показано, далеко не универсальна, но типична для долин и озерно-аллювиальных равнин Севера. Озерно-аллювиальная равнина — это территория, поверхность которой сложена речными и озерными осадками, т. е. вся эта территория (вся ее суша) появилась в результате их отступания, и, следовательно, морозобойные рисунки этих территорий «нарисованы» их движущимися берегами. Мороз в данном случае — кисть, а художник — берега рек и озер.

Кажется, в рассмотренной схеме все очевидно? Но для тех, кто несколько раз прочитал положения теории Б. Н. Достовалова в учебнике, приведем дополнительные аргументы и сравним, насколько теория из учебника соответствует конкретному объекту.

На рис. 11 представлен полученный в результате теодолитной съемки план морозобойной решетки на левом берегу одной из проток р. Колымы в ее нижнем течении. Этот массив как типичный был выбран для проведения многолетних наблюдений за морозобойным растрескиванием. Левый, более низкий берег, на котором расположена эта решетка, — намывной. Правый, более высокий, обрывистый берег этой протоки — подмываемый.

Мы видим тетрагональную решетку, ориентированную вдоль берега реки. Из теории Б. Н. Достовалова следует, что первой в этой сети образовалась ближайшая к берегу параллельная ему трещина, а затем последующие, параллельные ей. Соответственно самая дальняя от берега — самая молодая? Но река смещается, и тогда из теории Б. Н. Достовалова следует, что наблюдаемый рисунок сформирован совсем недавно, так как очевидно, что берег реки лишь недавно занял современное положение. Почему же тогда этот обширный пойменный массив не растрескался раньше, ведь он существует уже сотни лет, а климат и тогда был столь же суровым?

О возрасте заложения элементов морозобойной сети можно судить по возрасту ледяной жилы. Обычно чем она старше, тем шире, а ее размеры, в свою очередь, отражаются в полигональном рельефе — шире канавка над ней и больше валики отжатого грунта. Что же мы видим? У берега полигоны плоские, без валиков, канавки над жилами очень узкие, а у самого берега они еле заметны — это явно молодой полигональный рельеф. При удалении же от реки ширина канавок значительно возрастает.

Рис. 11

Возраст ледяных жил был рассчитан и непосредственно по числу элементарных годичных жилок. Для этого на различном удалении от берега эта решетка ледяных жил была покрыта множеством шурфов. Кроме того, с помощью гидроразмыва на протяжении 50-метровой траншеи была полностью вскрыта одна из перпендикулярных берегу жил. В расчистках видно, что на перегибе берегового склона, где полигональный рисунок на поверхности еще не просматривается, ледяные жилы состоят из единичных жилок, а у самого русла они полностью выклиниваются. На расстоянии 50 м ширина перпендикулярных берегу жил около 80 см, а в дальней части массива, где прирост жил сейчас почти прекращен, их ширина в среднем 120 см. В генерализованном виде изменение ширины ледяных жил при удалении от берега на рассматриваемом массиве показано на рис. 12. Явно, что ближайшие к реке элементы морозобойной сети наиболее молодые, т. е. эта решетка надстраивается по мере его отступания.

И еще один довод. На плане мы видим, что многие трещины, идущие вдоль реки, не являются магистральными, большинство из них явно образовано после трещин, перпендикулярных берегу. В соответствии же со схемой Б. Н. Достовалова должно быть наоборот (ср. рис. 11 с гипотетическим рис. 3).

Рис. 12

Добавим, что в пределах рассматриваемого массива в течение пяти лет в десятках точек проводились наблюдения за температурными деформациями жильно-полигональных блоков, в том числе с помощью самописцев с непрерывной записью, это позволило точно фиксировать время образования трещин. Наблюдения показали, что в полосе, примыкающей к берегу, трещины в перпендикулярном ему направлении образуются значительно чаще, чем в параллельном.

А теперь отвлечемся от морозобойных решеток.

Формирование рисунков, структур путем бокового наращивания — широко распространенное явление. Смещаются не только берега рек и озер, расширяются торфяные болота, смещается граница леса, смещаются границы физических и химических полей, например граница мерзлых пород, отступают берега морей, а вслед за ними тянется гидросеть — достраивается ее рисунок. Поле критических напряжений в литосфере не может сразу охватить большую территорию. Первоначально напряжения достигают величины прочности горных пород на небольшом участке, и лишь затем зона критических напряжений и, следовательно, зона деформаций расширяется. Да и сами литосферные плиты появились не сразу. Например, бесполезно рассуждать, какие из магистральных разломов на дне океана вблизи рифтовой зоны появились первые — перпендикулярные ей или параллельные. Литосферные плиты наращиваются здесь со скоростью нескольких сантиметров в год, соответственно с такой же средней скоростью достраивается и сеть разломов. Поэтому рисунок здесь такой строгий: параллельная сеть секущих рифтовую зону трансформных разломов. А полосы между ними разбиты разломами, параллельными оси рифта.

Улицы городов возникают также не сразу. Обычно граница города медленно, столетиями, отодвигается от его исторического центра и тянет за собой улицы. В противоположность этому, есть города (районы), сформированные эпигенетически: они заложены не как последовательное продолжение старой структуры, а сразу, по единому плану. Многие большие территории заселялись и покрывались транспортными сетями также не сразу. Вспомним движение волны переселенцев в Сибири и в Северной Америке. А биологические структуры? Они часто возникают тоже путем последовательного наращивания клеток от точек, линий и поверхностей роста. А символ строгого порядка — кристаллы? И здесь медленное наращивание, а если нет смещающейся границы структурообразования, то возникает аморфная структура, в ней нет дальнего порядка.

После этих примеров напрашивается вывод, что пространственная упорядоченность возникает при пространственной и, следовательно, временной последовательности в образовании структурных элементов. Порядок в пространстве — это порядок во времени! (?).

Наращивание — важный момент, но только этим не объяснить все многообразие и все детали природных рисунков. Чтобы разобраться во всех сложностях и закономерностях пространственной организации, перейдем к рассмотрению простейших (специально упрощенных) примеров и абстрактных моделей.