Работа в поле

Как известно, наука весьма разнообразная сфера человеческой деятельности. Классический образ это кабинетный ученый, сидящий за столом, вооруженный ручкой или гусиным пером, перед листами бумаги (в современном варианте перед экраном компьютера), а на заднем плане стоят громоздкие шкафы с книгами и рукописями. Такой собирательный образ достаточно точен, потому что любой ученый проходит этап обработки материала. 

Но процент рабочего времени, проведенного за столом, сильно отличается у представителей разных направлений науки. Есть гуманитарии, не вылезающие из-за стола своего кабинета, библиотеки или архива, есть социологи или политологи, которые, кроме того, еще и работают с людьми, и, наконец, есть археологи, которые проводят немало времени на раскопках.

Для ученого естественнонаучного направления типично делить свое время между сбором материала в природе и его обработкой. Эти люди наиболее близки к реальной жизни, геологи в особенности. Кабинетный геолог это, как правило, пенсионер, накопивший достаточно материала и не имеющий возможности из-за состояния здоровья ездить в поле. Геолог проводит больше времени на природе чем средне статистический рабочий или служащий. Поэтому в геологических ВУЗах в обязательном порядке преподают методы полевых исследований, технику безопасности и даже специальную физическую подготовку (рис. 3).

Почтение к полевым работам ставит геологию на особое положение среди прочих естественных наук. Имеется свод правил (похожих в чем-то на правила уличного движения), которые у каждого геолога крепко сидят в подсознании. Например, одно из таких правил – никогда не работать в одиночку. Оно, бывает что и нарушается, но люди идут на это неохотно, с оглядкой, только в крайнем случае, в общем, как всегда, когда приходится нарушать правило. Геологу трудно поверить, что некто может вполне официально отправиться в длительную одиночную экспедицию в отдаленный район. Энтомолог не только поедет один в джунгли Лаоса на два месяца, но и будет потом охотно всем рассказывать о своих приключениях. Такое поведение, в общем то, свойственно ученому.

Геология, как почти производственная дисциплина, конечно, стоит здесь особняком. Если энтомолог выбирает, собирать ли ему только свою любимую группу жуков карапузиков или, по просьбе коллег, брать еще и жужелиц, то геолог обязан сделать на разрезе максимум доступной ему работы, чтобы охватить картину как можно более полно. Геология достаточно коллективная профессия, требующая участия в одном проекте специалистов разных направлений (рис. 4).

Результаты трудов геологов обычно публикуются под несколькими фамилиями, образуются неформальные сообщества со своими лидерами, которые обобщают результаты работ и часто инициируют их, но вовсе не обязательно ставят себя первыми авторами в статьях. Демократичность, связанная с более вольным, чем у среднего человека, образом жизни, тоже отличительная черта геолога. Особенно того, кто работает на севере.

В четвертичной геологии есть свои методы полевых исследований. Многие из них считаются не только рекомендованными, но и практически обязательными. Так, любой четвертичный геолог обязан тщательно зарисовать разрез и описать его строение, отобрать подробную серию образцов пород для нескольких видов анализа (в английской терминологии bulksample или массовый образец) и взять также образцы для определения возраста. Методы определения возраста и методы отбора соответствующих образцов достаточно разнообразны и мы расскажем о них ниже.

У разреза должен быть адрес. Раньше адрес выглядел примерно так: правый берег ручья Вечерний в 10 км выше его места впадения в реку Тихую, 50 км севернее поселка Лесной. При том, что подробные карты были секретными и выдавались в особом отделе под расписку. Подобные адреса не всегда давали возможность последующим исследователям правильно найти место разреза. Сейчас необходимо также указывать точные географические координаты. Но и раньше, геологи старались облегчить участь читателей тем, что помещали в статью схему реки, срисованную с секретной карты, с обозначением, на какой именно излучине находится разрез. Схема без координат считалась уже не секретной.

После изучения всех предварительных материалов, геолог решает, что ему очень интересен этот самый разрез на ручье Вечерний, допустим, там его предшественник нашел много костей мамонта. Он планирует свои полевые работы и намечает точки, которые хочет посетить. Тут начинается этап решения проблем, который превращает геолога в менеджера. Главная проблема при работах на севере – на чем туда добраться.

Еще относительно недавно путешествие в Якутию было нелегким мероприятием, с такими основными транспортными средствами как лошади и гребные лодки (рис.5).

В 70-80 годы, когда транспортные возможности значительно улучшились, тоже имелись трудности, и при планировании экспедиции отводилось специальное время «ждать вертолет» (рис. 6, 7).

Это не удивительно, так как дорог в северо-восточной тундре нет и малая авиация выбивалась из сил, являясь единственным транспортом для разбросанных на тысячи километров мелких поселков. Преимущество имеют разрезы, расположенные на крупных реках, куда можно доплыть на катере. Международные экспедиции, которые обычно более ограничены во времени, предпочитают именно их (рис.8),

в частности большой популярностью пользуется разрез Дуванный Яр на Колыме, он не только интересен, но туда еще относительно легко попасть. Пока еще летали прямые рейсы из Москвы в Тикси, пользовался популярностью разрез на Быковском полуострове, куда можно было попасть из Тикси кораблем или на вездеходе (и даже, при желании, пешком). Пока действовал крупный аэродром в Чокурдахе, активно изучались разрезы на Индигирке.

Такая, странноватая, имея ввиду научные интересы, приверженность к транспортным артериям существует не только в четвертичной геологии северо-востока России. В Америке положение другое, но тенденция похожая. Например, мне было занятно читать этикетки к современным насекомым с Аляски, почти все они были собраны вдоль хайвеев. Если их поместить на карту, то получится не реальная картина распространения вида, а схема дорожного сообщения Аляски.

На севере Северной Америке тоже есть мало проходимая тундра, куда можно попасть только на вертолете, но освоенность Юкона и Аляски намного выше чем российского северо-востока, в частности, там имеется неплохая дорожная сеть. До места работы американский геолог, как правило, может добраться на машине, везя за собой на прицепе катер. Даже если приходится использовать вертолет, его не нужно долго ждать. Вертолеты на американском севере небольшие, легкие, и обслуживают специально экспедиции или туристов. Для местных жителей есть отдельный транспорт, поэтому не возникает конфликта интересов. Да и частный самолет на Аляске такое же привычное дело как частный автомобиль (рис. 9).

Тем не менее, ученый, как и любой человек, предпочитает избегать излишних трудностей. Если есть возможность доехать до интересного разреза на машине, в первую очередь изучать будут его, а уже потом обсуждать более труднодоступные точки.

Благодаря энтузиазму российских ученых, степень изученности нашего севера не ниже чем американского. Что удивительно, работы продолжаются и сейчас, при том что положение дел на севере, особенно с транспортом, стало особенно тяжелым (рис. 10).

Даже посещение одного и того же разреза дает каждый год новые результаты. Пример - уже упомянутый Дуванный Яр на Колыме (рис. 11).

Разрезы на севере, из-за активной эрозии мерзлых пород, очень динамичны. Каждый визит на Дуванный Яр приносил новые результаты и не удивительно, что крупнейшее открытие последнего времени - жизнеспособные семена более 30 тысячелетнего возраста были собраны именно здесь (рис. 12).

После решения транспортного и продовольственного вопросов (цены на продукты на севере в разы выше и нужно также решать что везти с собой, а что покупать на месте), остается приступить к собственно полевой работе. Но в первые дни много сил, кроме того, отдается на установку лагеря и хозяйственные нужды. Если пренебречь этими вопросами и сразу активно приступить к работе, то ожидаются проблемы в достаточном скором времени. Поставив лагерь на приятного вида тундровой полянке, через пару дней вы можете оказаться со своей палаткой в центре грязного болота. Еще хуже, если лагерь ночью затопит внезапно разлившаяся река. Хорошо организованная экспедиция должна проходить по возможности без приключений. Иногда приходится каждый день с некоторыми усилиями добираться до разреза, но стоять в пригодном для лагеря месте (рис. 13).

Тщательно выбирается также место основной работы на разрезе. Основной разрез должен быть наиболее полным и по возможности доступным для работы. Бывает, что образцы берутся с вертикальной стены с помощью альпинистского оборудования (рис. 14),

но гораздо удобнее если по разрезу можно ходить. На сильно льдистых разрезах удобно ходить в альпийских ботинках с кошками. Обычно в экспедиции находится наиболее ловко лазающий человек, он и прокапывает ступеньки для остальных (рис. 15).

Через несколько дней разрез становится привычным и обжитым рабочим местом (рис. 16).

Есть полевые работы, такие как картирование и рекогносцировка незнакомой местности, которые требуют большей мобильности. Но таких становится все меньше и меньше, они были во времена первопроходцев. Сейчас настало время для тщательного изучения выборочных разрезов с применением разных анализов.

Что можно извлечь из стандартных bulksample (рис. 17),

отбор которых является обязательным при любом изучении четвертичного разреза? Из мешочка породы весом около 200 гр. часть уходит на анализ минерального и гранулометрического состава, часть на споро-пыльцевой анализ, из этого же образца извлекают остракод, диатомей, мелких моллюсков; растительные остатки хорошей сохранности, чаще всего семена, отдаются на определение радиоуглеродного возраста новым методам (о нем ниже), который позволяет использовать небольшой объем органики. Образец должен быть чист от посторонних примесей, иначе один из дорогостоящих анализов может дать неверные результаты. Перед отбором стандартных образцов разрез особенно тщательно зачищается, на северо-востоке принято чистить до «мерзлоты» и брать образец на следующий день из свеже оттаявшего слоя или отбивать мерзлую породу.

Имеются также анализы, которые требуют большого объема породы и, в ряде случаев, промывки. Так, образец на семена уже должен весить несколько килограмм (рис. 18),

образцы на насекомых промывают десятками и сотнями килограмм, а очень важные для определения возраста образцы на грызунов отмываются тоннами. Здесь уже специалист убирает с разреза только осыпную часть и берет рыхлую породу с признаками коренного залегания (рис. 19).

Даже если чужеродная порода немного загрязнит такой образец, она здесь не окажет большого влияния на результат анализа.

Образцы на палеомагнитный анализ отбираются отдельно в специальные емкости. Раньше это был трудоемкий процесс, делались вручную кубические коробочки из картона, на которых указывалось направление север-юг и верх-низ. Сейчас новая методика позволяет брать такие образцы менее тщательно и без особо специальной упаковки, главное чтобы порода в образце не пересыпалась и на образце имелось направление верх-низ. Несмотря на значительное упрощение, отбор образцов на палеомагнитный анализ продолжает оставаться занудным делом.

Гораздо приятнее ходить по пляжу и подбирать кости крупных животных. Этим с удовольствием занимаются все участники экспедиции, включая подсобных рабочих и гостей экспедиций (рис. 20).

На Быковском полуострове новые кости появлялись во время каждого отлива и сбор палеонтологического материала напоминал поход за грибами (рис. 21). Сложнее находить кости в самом разрезе (insitu), что является более важным с научной точки зрения палеонтологическим материалом. Для этого нужно уметь неплохо передвигаться по крутым и, частенько, скользким склонам и обладать острым зрением. Иногда кость вытаивает несколько дней, из небольшого малозаметного фрагмента (рис. 22) постепенно показывается великолепный экземпляр, важно не упустить процесс и вытащить кость прежде чем она покроется наплывами свеже растаявшей породы.

Палеонтологи четвертичники редко посвящают все свое время поискам костей. Материал находится в процессе работы, а основная работа это понять строение разреза и правильно его описать. Для зарисовки схемы разреза существует специальная система условных обозначений. Конечно, каждый исследователь может придумать свои условные обозначения, но хорошим тоном считается придерживаться общепринятых.

Итоговые зарисовки бывают двух типов: стратиграфическая колонка и геолого-геоморфологическая схема. Колонка представляет собой изображение вертикальной последовательности слоев (рис. 23). Она сопровождается словесным описанием – цвет, размер зерен, включения, толщина слоев. На колонке должны быть указаны высоты или глубины. Геологическое описание традиционно проводится снизу вверх, но иногда делаются исключения, например, разрез доступен только сверху или описывается керн скважины.

Геолого-геоморфологичесая схема показывает особенности залегания отложений и их связь с рельефом (рис. 24). В ней соблюдается вертикальный масштаб, но горизонтальный может быть произвольным, схемы получаются «сжатыми» что делает их более наглядными.

Конечно, в полевых дневниках схемы и зарисовки выглядят не так красиво как в финальной публикации. Но полевой дневник важный документ, записи и рисунки в нем выполняются достаточно тщательно и разборчиво. Записи должны быть как можно более подробными. Даже люди с феноменальной памятью склонны забывать со временем события прошлого, а уж такие особенности, как последовательность образцов, тем более. Раньше, когда использовались пленочные фотоаппараты, фотоиллюстрации представляли собой некоторую проблему. Между снимком и его обработкой проходило достаточно много времени – проявка, печать, терялась последовательность кадров (ее мучительно восстанавливали путем сравнения с негативами). Да и качество снимков было не всегда на высоте. Современная фототехника сильно упростила задачу. Сочетание даты создания файла с дневником делает возможным легко привязывать кадры к разрезу. Некоторые исследователи даже диктуют свои комментарии на фотокамеру, чтобы не забыть зачем снимался тот или иной кадр. Больше всего помогают разобраться в снимках специальные метки на самом разрезе (рис. 25, 26).

Очень важно правильно измерить высоту разреза и отдельных его горизонтов. Если экспедиция бедная, высоту измеряли по старинке с помощью своего роста и меток на лопате. При тщательном соблюдении правил и при помощи простейшего отвеса удавалось достигать достаточно точных результатов. Более хорошо оснащенная экспедиция пользовалась геодезическими инструментами. Сейчас стали распространены лазерные дальномеры, не очень дорогие, легкие и удобные в эксплуатации.

Выходных во время поля нет, но иногда устраиваются камеральные дни (чаще всего в плохую погоду). Нужно привести в порядок записи, просушить образцы и многое другое. В крупных экспедициях обычно есть повариха. В небольших партиях процесс готовки происходит коллективно (рис. 28). Бывает, редко, что партия состоит из индивидуалистов и каждый готовит себе сам. Обычно это происходит во временных и не очень хорошо отлаженных коллективах и не на севере. Геологи обычно любят и умеют готовить, это интернациональное правило, один из признаков профессии и еще они умеют жить и работать в коллективе. Эти и другие признаки объединяют геологов и туристов, хотя между ними существует некое соперничество, свойственное, впрочем, более представителям старой школы геологии. Как бы геолог не отнекивался, в душе он немного турист, иначе не выбрал бы себе такую профессию. Многие имеют (и благодарны ему) опыт школьных туристских кружков.

Когда экспедиция окончена, начинается новый, достаточно тяжелый этап работы. Труд не должен пропасть, а значит образцы должны быть тщательно упакованы и отправлены, допустим, в Москву. Полевые дневники и самые ценные образцы везутся в личном грузе, но обычно вес и объем образцов превышает многократно допустимые нормы багажа. Их отправляют отдельно. Потом их встречают отдельно, для чего нужно проследить, договориться, нанять машину, и геолог снова превращается в менеджера (рис. 29, 30).

Когда все экспедиционные и постэкспедиционные хлопоты позади, начинается этап аналитической работы. Образцы распределяются по людям и лабораториям для разных анализов. Один из наиболее важных анализов это определение возраста породы радиоуглеродным методом. О нем расскажем в следующей главе.

 С. Кузьмина

 

Литература

Тумской, В.Е. Особенности криолитогенеза отложений северной Якутии в среднем неоплейстоцене – голоцене. Криосфера Земли, 2012, т. XVI, № 1, с. 12–21

Jensen, B. J. L., Reyes, A. V., Froese, D. G., and Stone, D. B. 2013. The Palisades is a key reference site for the middle Pleistocene of eastern Beringia: new evidence from paleomagnetics and regional tephrostratigraphy, Quaternary Sci. Rev., 63, 91–108.

Oxelmana, B, Petria, A., Elvenb, R., Lazkov, G. 2012. The taxonomic identity of the 30,000-y-old plant regenerated from fruit tissue buried in Siberian permafrost Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 October 9; 109(41): E2735. Publishedonline 2012 August 15. doi: 10.1073/pnas.1207774109

Yashina, S.; Gubin, S.; Maksimovich, S.; Yashina, A.; Gakhova, E, Gilichinsky, D. 2012. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. Proc Natl Acad Sci USA. 2012, 109:4008–4013.