Норильск. Фрагмент аварийного дома, под которым подтаяла вечная мерзлота.
Мария Покровская
Более половины территории России находится в зоне вечной мерзлоты. Именно там добывается бОльшая часть российской нефти, газа, угля и цветных металлов. Спустя 30 лет после распада СССР доходы от эксплуатации северных земель получает государство (и некоторые из приближенных к государству миллиардеров, как стоило бы добавить справедливости ради). В целом здесь, получается, всё стабильно. А вот насколько стабильна сама вечная мерзлота, на которой стоят нефтяные вышки, горно-обогатительные комбинаты и ёмкости с дизельным топливом?
Весной 2020 года из одной такой ёмкости, принадлежащей дочерней компании «Норникеля», в таймырскую тундру вылилось 20 тысяч тонн нефтепродуктов. Первоначально одной из причин аварии в «Норникеле» называли проседание резервуара из-за подтаивания мерзлоты. В феврале 2021 года суд обязал «Норникель» выплатить 146 млрд рублей – рекордный штраф за вред природе в российской истории. Но могут ли повториться такие аварии в условиях глобального потепления? Ведь когда проектировалась практически вся промышленная инфраструктура в северных регионах России, изменение климата не было предметом экспертной дискуссии. Поговорили обо всём этом с Михаилом Железняком, директором Института мерзлотоведения имени П.И.Мельникова.
Фотографии, которые иллюстрируют это интервью, сделаны Марией Покровской в Норильске зимой 2020 года.
– Большинство людей, наверное, удивятся, что для изучения вечной мерзлоты существует целый институт в Якутии. Правильно ли я понимаю, что его создание в 1961 году было связано с активным освоением северных территорий, наращиванием добычи нефти – словом, с производственной необходимостью?
– На самом деле, на проблемы освоения вечной мерзлоты начали обращать внимание в конце 19 века, при строительстве Западно-Сибирской железной дороги. В 1929 году по инициативе основателя мерзлотоведения профессора Сумгина и академика Вернадского была создана Комиссия по изучению вечной мерзлоты, которую в 1936 году реорганизовали в Комитет по вечной мерзлоте. В 1939 году в рамках экспедиции Совета по изучению производительных сил были начаты мерзлотные исследования в Якутии – в составе этой экспедиции был, в частности, молодой специалист Павел Иванович Мельников. По итогам работы и рекомендации участников этой экспедиции в 1941 году была создана Якутская научно-исследовательская мерзлотная станция, которая в 1956 году стала филиалом Института мерзлотоведения имени Обручева, а в 1961-м году – самостоятельным отдельным институтом Сибирского отделения РАН [Мельников последовательно возглавлял все эти научные учреждения – Republic]. Бытует легенда, что это произошло после того, как Хрущев, проходя по столице и увидев вывеску «Институт мерзлотоведения АН СССР», сказал: «А что тут делает институт мерзлотоведения? Мерзлоты же в Москве нет!».
Конечно, институт, который занимается мерзлотой, в России просто необходим. Представьте, многолетние мерзлые породы развиты на 65% территории нашей страны. Грунты в северных регионах могут состоять на 100% из льда, а ледовая толща может достигать 30 и более метров. Чтобы научиться жить на этих территориях, осваивать их, строить на них, необходимо знать особенности строения и залегания этих высоко-динамичных систем.
– Скажите, а где южная граница мерзлоты в России проходит?
– Есть понятие «сплошное распространение», где многолетние мерзлые породы встречаются на более чем 90% территории. К таким территориям у нас относятся Якутия, Чукотка, Магаданская область, Север Красноярского края и Западной Сибири. Южная граница в Восточной Сибири проходит по северу Амурской области, в Западной Сибири и Красноярском крае она намного севернее.
– То есть, она не совпадает с Полярным кругом?
– Нет, конечно. В Центральной России она выклинивается к Западу и выходит к Полярному кругу в районе Архангельска, где носит островной характер распространения. Тем не менее, на ней приходится строить, вести сельхозработы и т.д.
- А в чем основные особенности жизни на вечной мерзлоте?
– В области распространения мерзлоты вода в грунтах находится в твердой фазе (лед). Лед – это термодинамичная система, которая при изменении теплового режима переходит из твердого состояния в жидкое состояние. Среднегодовые температуры воздуха на территории могут быть отрицательными, но мерзлоты там может не быть вследствие различных условий теплообмена на поверхности. Это растительный, почвенный покровы и снежный покровы, которые являются колоссальным теплоизоляторами, определяющим тепловое состояние грунтов.
На всей этой огромной территории, где распространена мерзлота, формируется сезонно-талый слой, который промерзает и протаивает в течение года. Соответственно, в этом слое происходят деформационные процессы – если вода замерзает, она увеличивается в объеме, а если протаивает – то уменьшается. Поэтому, когда в северных районах начинают что-то строить, стараются выбрать грунты, которые под воздействием промерзания и протаивания незначительно изменяют свои физико-механические свойства (непучинистые грунты). Часто используют свайные фундаменты, которые заглубляют в многолетнемерзлые грунты на значительную глубину. В Якутске, например, глубина заложения таких свай – до 18 метров. Сваи смерзаются с многолетнемерзлыми грунтами и становятся надежным основанием для того, чтобы не происходили деформации домов. Если силы смерзания сваи с грунтами превышают силы пучения, основание сооружения будет устойчивым.
– В Норильске есть целые кварталы так называемых размороженных домов (см. фотогалерею ниже). Как рассказывают норильчане, этот феномен появился в 1980–90-е годы, когда в городе перестали следить за температурным режимом под жилой застройкой – и эти дома стали аварийными. Вы же знаете эту историю? Как это произошло?
