| Григорьев А.А. | Субарктика |
Наличие вечной мерзлоты, избыточное увлажнение оттаивающего слоя почвогрунтов, его низкая температура и интенсивное зимнее промерзание являются важнейшими условиями развития гидро-геоморфологического звена физико-географического процесса, создаваемыми особенностями климатического режима восточноевропейской Субарктики.
Вечная мерзлота как фактор гидро-геоморфологического процесса. Наличие постоянного источника холода в верхних частях литосферы в виде вечной мерзлоты накладывает на отдельные гидрологические и геоморфологические процессы особенно глубокую печать. Мощность вечной мерзлоты в восточноевропейской Субарктике возрастает как с запада на восток, так и с юга на север. В прибореальной зоне на западе, близ Печоры, ее мощность достигает около 20 м; близ предгорий Урала, в районе Воркуты она колеблется от 80 до 130 м (Сумгин, 1940, стр. 100); на юге приарктической зоны, на Вайгаче, нижняя граница ее залегает на глубине свыше 500 м (Сакс, 1940, стр. 78). Под морским дном ее, однако, нет - она здесь исчезает у самого берега моря. Глубина летнего оттаивания мерзлоты не велика и обычно варьирует между 30 и 200 см. Особенно слабо ее оттаивание под торфяным покровом в связи с его ничтожной теплопроводностью. Большую роль играет и влагоемкость грунтов. Чем она выше и чем больше воды в грунте, тем больше теплоемкость последнего и тем слабее оттаивание.
Глубже всего оттаивают хорошо дренируемые пески. Вообще, чем лучше дренаж при прочих равных условиях, тем глубже почвы оттаивают. Для Болбшеземельской тундры Ю. А. Ливеровский (1934) приводит следующие данные о мощности деятельного (оттаивающего) слоя (в метрах):
В торфяниках..... 0.5-0.8
В суглинистых грунтах 0.7-1.2
В песках....... 1.5-2.0
Эти данные относятся, впрочем, лишь к элементам рельефа, не подвергающимся воздействию озерных или проточных, например талых, вод и не оказывающимся зимой под снежными сугробами. Последние факторы, особенно в сочетании друг с другом, очень сильно понижают верхний уровень вечной мерзлоты: снежные сугробы, озера и постоянные реки, вследствие защиты ими литосферы от сезонного промерзания, и временные проточные воды, как один из самых эффективных факторов оттаивания мерзлоты. В подобных условиях если поверхность почвы зимой и промерзает, то на сравнительно небольшую глубину, так что между этой сезонной мерзлотой и вечной мерзлотой, лежащей в таких местах значительно глубже, зимой сохраняется незамерзающий горизонт.
От года к году мерзлотная обстановка может здесь сильно видоизменяться в зависимости от смены климатических условий. Так, если после года с большим развитием снежных сугробов зимой, с особенно теплым летом и большим количеством талых вод наступает год с обратными условиями, то на следующее затем лето слой сезонной: мерзлоты может перелетовать и даже к осени в почве оказываются два слоя мерзлоты, отделенные друг от друга (и от вечной мерзлоты) незамерзшими горизонтами. В Большеземельской тундре под сугробами снега толщиной в 3 м почва зимой вовсе не промерзает. Под озерами значительных размеров и значительной глубины не только не образуется сезонная мерзлота, но и уровень вечной мерзлоты сильно понижается - метров на 20 и более.
В долинах рек понижение уровня вечной мерзлоты наблюдается не только под речным руслом и под поймой, но и в районе более приподнятых террас, по крайней мере сложенных аллювиальными песками, что обеспечивает возможность хорошего дренажа. Так, по наблюдениям М. Ф. Розен (1935), в районе дельты Печоры, к северу от 67.5° с. ш., на песчаной 6-9-метровой террасе в пределах г. Нарьян-Map вечная мерзлота летом залегает ниже 13.5 м глубины. На дне Печоры в северной части дельты 12-метровая скважина не обнаружила летом мерзлоты, хотя в отдельных пунктах дельты вечная мерзлота оказалась на глубинах в 6.5, 4.4 и 3 м.
Одним из существенных факторов, понижающих уровень вечной мерзлоты, на речных террасах является большая толщина на них снега, свеваемого сюда ветром с междуречий.
Очень большое влияние на глубину залегания поверхности вечной мерзлоты оказывает характер расчленения рельефа. В общем рельеф мерзлоты отвечает рельефу дневной поверхности, с тем, однако, различием, что на холмах (и на водоразделах), где снег сильно сдувается ветром, глубина залегания вечной мерзлоты летом незначительна, а в незаболоченных впадинах, под днищем долин и под озерами, как мы видели, она уходит на значительную глубину.
То же наблюдается и в отношении микрорельефа. Режим рек и озер. Наличие близкой вечной мерзлоты оказывает громадное влияние как на питание рек, так и на эрозионную работу текучих вод, сближая в этом отношении Субарктику с внешне-арктической зоной. Вечная мерзлота чрезвычайно сокращает возможность грунтового питания рек, особенно зимой, когда грунтовые воды почти целиком, за малыми указанными выше исключениями (да за исключением термальных источников), переходят в твердую фазу. Но и летом это питание незначительно не только в силу ограниченной мощности талого слоя, но и вследствие слабого эрозионного расчленения междуречий, обусловленного той же вечной мерзлотой, как это подробнее описано в моей работе, касающейся внешнеарктической зоны (Григорьев, 1939). С этим связано широкое распространение здесь участков поверхности, иногда вовсе бессточных, а чаще превращающихся в бессточные после спада полых вод. Нередко такие площади непосредственно примыкают к бортам речных долин. В связи с этим основное питание рек Субарктики снеговое, к которому летом присоединяется дождевое. Однако, поскольку величина летних осадков здесь сравнительно не велика, а поверхностный сток ограничен наличием бессточных в этот сезон участков и сильной водопоглощающей способностью мохового и лишайникового покрова, снеговое питание является наиболее мощным. Его роль тем больше, что весной, во время вскрытия рек, поверхность почвы вначале находится еще в мерзлом состоянии, так что талые воды скатываются в реки в очень большом количестве.
У более крупных рек, текущих с юга из соседних зон и вскрывающихся с верховьев, уровень воды поднимается во время ледохода на несколько метров, но своего максимума достигает несколько позднее, когда таяние снега в самой Субарктике достигает кульминационного пункта. У таких рек самый низкий уровень наблюдается зимой. В общем у этих рек на талые воды падает 50-70% годового стока, на дождевые 15-35% (летом и осенью) и лишь 10-20% на грунтовые воды, поступающие в реки главным образом при пересечении рекою более южных зон (вне Субарктики).
Режим рек местного питания отличается еще большими колебаниями уровня и еще меньшей ролью грунтового питания. У некоторых мелких речек - протоков между тундровыми озерами - дело доходит даже до того, что к концу лета они нацело пересыхают, так что носят чисто сезонный характер, напоминая в этом отношении небольшие местные реки внешнеарктической зоны. Небольшие реки местного питания, не пересыхающие к осени, зимою в большинстве случаев во многих местах промерзают до дна, так как на реках толщина льда значительно более 1 м, а на озерах вдвое больше. В период замерзания рек образование донного льда происходит в довольно широком масштабе. Описанный характер ледостава приводит к широкому распространению наледей. Они встречаются даже на крупных реках, текущих с юга. Таким образом, эрозионный процесс в основном ограничивается здесь периодом, занимающим не свыше 40% года, чаще он меньше.
Эрозия и денудация. Вечная мерзлота, сковывающая рыхлые грунты, и ничтожные размеры грунтового питания рек лишают речную сеть возможности нормально развиваться путем пятящейся эрозии. Если овраги здесь и образуются, то они очень коротки и не проникают в междуречья более чем на несколько десятков метров. Так, например, довольно глубокая долина верхней Адзьвы (в центре Большеземельской тундры) "оказывает дренирующее влияние только на очень узкую, прилегающую полосу тундры, так как овражки и долины речек, в нее спускающиеся, чаще всего быстро заканчиваются, не врезаясь далеко в водораздел" (Коперина, 1933, стр. 317).
Процесс эрозионного развития оврагов и долинок ручьев задерживается еще и тем, что в них нередко снег залеживается, медленно тая и защищая их в начале лета от воздействия текучих вод (Богдановская-Гиенэф, 1938, стр. 24). На междуречьях имеется поэтому собственная гидросеть, состоящая из множества озер и протоков между ними, часто временных, чрезвычайно слабо врезанных в земную поверхность. Нередко случается, что такое озерко расположено по соседству с бровкой коренного берега речной долины, но имеет сток в другую сторону. По мере расширения речной долины или развития впадающих в нее коротких оврагов такие озерки получают связь с речной долиной и вследствие этого оказываются спущенными. В ряде районов Большеземельской тундры таких спущенных озер довольно много.
Озера междуречий занимают либо первичные впадины широко распространенного в Субарктике моренного рельефа, либо замкнутые формы рельефа, получившиеся в результате вспучивания грунта от промерзания и оттаивания. Многие из озер целиком или частично превратились в болота. Такая гидросеть междуречий в сочетании с перезимовывающей из года в год влагоемкой тундровой дерновиной из мхов и лишайников (правда, часто прерываемой голыми пятнами) и с преобладанием моросящих дождей до крайности ограничивает снос мелкозема с междуречий в основную речную сеть. Впрочем процессы денудации осложняются здесь движением по склонам плывуна. Однако в связи со сказанным выше, эти движения в значительной своей части направлены не в сторону основной речной сети и сводятся к перемещению материала лишь в пределах самого междуречья, несколько способствуя выравниванию его рельефа. Вдобавок материал денудации междуречий в основном должен отлагаться в находящихся там же озерах. В результате всех этих процессов междуречья хотя и меняют свой рельеф, но очень медленно, и снос с них нерастворимого минерального материала крайне ограничен, что напоминает условия внешнеарктической зоны. То же можно сказать и про процессы выветривания в Субарктике.
В Субарктике, как и во внешнеарктической зоне, преобладает механическое выветривание, достаточно интенсивное. Что это так даже в прибореальной зоне, свидетельствует то, что лежащие на поверхности земли не очень крупные івалуны здесь нередко разбиты на части трещинами.
Летом развитию процессов механического выветривания способствует значительная амплитуда колебаний температур в моменты смен высоких температур, связанных с местными радиационными условиями, на низкие, вызванные вторжением арктических воздушных масс. Зимой обнаженные ветром от снега горные породы могут разрушаться под влиянием наступающих время от времени сильных морозов. Наконец, в переходные времена года механическое выветривание, опять-таки на незащищенных снегом площадях, форсируется переходами температуры через 0°. Обилие же влаги в поверхностной оболочке литосферы в Субарктике создает в переходные сезоны, как, впрочем, и зимою, особенно благоприятные условия для механического разрушения горных пород под влиянием кристаллизации воды в трещинах. Поэтому в Субарктике, в местах выходов плотных коренных пород, поверхность ;их оказывается покрыта каменными россыпями. В прибореальной зоне условия для образования при посредстве механического выветривания на скальных породах смешанных грунтов, состоящих из мелкозема и щебня, мало благоприятны, так как талых и дождевых вод вполне достаточно, чтобы вымывать мелкозем, оставляя на месте каменные глыбы и щебень.
В приарктической зоне образование грунтов из мелкозема и щебня еще значительно.
Как ни ограничен сезон эрозионной деятельности рек Субарктики, он все же значительно больше, чем во внешнеарктической зоне, к тому же и температура воды выше. Поэтому эрозия протекает в Субарктике заметно интенсивнее, чем там. Лучше развиты здесь и оползневые процессы, связанные с оттаиванием вечной мерзлоты на крутых обнаженных склонах долин, а также и размывание оползней реками. Это способствует в большей мере, чем там, расширению долин. Большая крутизна склонов при этом сохраняется до самого верха.
Сохранению ее, по-видимому, способствует морозное выветривание нижних частей склонов, прилегающих к ежегодно образующимся у их подножья снежным сугробам. Соседство снежных сугробов весной способствует тому, что температура указанных частей склонов часто переходит через 0°, содействуя их разрушению, аналогично тому, как это происходит в нижних частях крутых склонов ледниковых каров. Известную роль в расширении речных долин играют и наледи.
Размыв реками многочисленных оползней способствует отложению в руслах рек большого количества кос, а также дельтовых наносов. Таким образом, если на междуречьях денудационно-эрозионные процессы ослаблены и вынос нерастворимого материала коры выветривания с междуречий крайне мал, то в разработанных долинах основной речной сети вынос этот уже значителен.
Интенсивность эрозионных процессов в Субарктике нарастает к югу вместе с ростом летних температур. В этом отношении очень сильно отличаются друг от друга не только приарктическая и прибореальная зоны, но и южная подзона прибореальной зоны от северной.