Многолетняя мерзлота 🏔️ определение, условия и причины образования

Многолетняя мерзлота

Что такое многолетняя мерзлота

Горные породы, находящиеся в верхнем слое земной коры, могут промерзать достаточно большое количество времени, десятки, а то и сотни лет. Такое явление в научном мире принято называть многолетней мерзлотой. Подземные льды круглый год сохраняют нулевую или отрицательную температуру.

Причины образования многолетней мерзлоты

Основная версия о причинах возникновения многолетней мерзлоты связана с четвертичным оледенением. Так почему же одни участки земли остались без последствий оледенения, а другие остаются в промерзшем состоянии до сих пор? Ученые дают следующее объяснение. Дело в том, что в тех областях, где выпадало достаточно большое количество осадков, было покровное оледенение. Земля была покрыта толстым слоем льда, который не давал грунту промерзать. Лед был своеобразной защитой. А там, где этой защиты не было, вследствие малого количества осадков, грунт промерз очень сильно.

Особенности многолетней мерзлоты

Одной из особенностей многолетней мерзлоты можно считать то, что распространение ее неравномерно, и можно выделить три разновидности.

  1. Зона сплошного распространения.
  2. Зона прерывистого распространения.
  3. Зона островного распространения.

Интересны также формы льда, цементирующего горные породы: линзы, жилы, пятна, клинья, пласты.

Причины сохранения многолетней мерзлоты

Можно назвать комплекс факторов, способствующих сохранению многолетней мерзлоты.

  1. Резко-континентальный климат.
  2. Отрицательный радиационный баланс.
  3. Преобладание антициклона, особенно в зимнее время.
  4. Очень короткое лето, во время которого мерзлый грунт не успевает оттаивать.
  5. Малое количество осадков зимой.
  6. Отрицательные среднегодовые температуры.

Регионы распространения многолетней мерзлоты

Многолетняя мерзлота присутствует практически на каждом континенте, исключением является Австралия. Общая площадь многолетней мерзлоты на нашей планете – 35 млн. км 2 , это четвертая часть всей суши.

Если мысленно представить карту мира, то можно прочертить границы этого уникального явления природы. Если начинать от Западной Сибири , то точкой отсчета будет широта Тобольска и Подкаменной Тунгуски. Продвигаясь на юг, и уткнувшись в Северную Монголию, нужно повернуть в сторону Благовещенска и Татарского пролива. Камчатка практически полностью занята многолетней мерзлотой.

Северная Америка также сохранила это реликтовое явление. Многолетнюю мерзлоту здесь можно встретить в бассейне рек Мекензи, Юкон, также на полуострове Лабрадор.

Многолетняя мерзлота в России

В разных частях России многолетнемерзлые грунты не однородны, да это и понятно, ведь климат хоть и незначительно, но различается. Так, например, единый замороженный монолит можно увидеть на Севере Сибири, а в районе Кольского полуострова он достигает нескольких десятков метров.

Как уже упоминалось ранее, вечная мерзлота распространена зонами. Зона сплошного распространения самая обширная. Начинается она на островах Северного Ледовитого океана в европейской части, затем спускается к югу и к востоку азиатской части России. Это самая северная часть страны, в частности это северо-восточная часть западносибирской равнины, большая часть среднесибирского плоскогорья и северо-восточная Сибирь.

Вечная мерзлота накладывает отпечаток на ландшафт, лед значительно деформирует поверхность, создавая особые микрорельефы. При очень сильных морозах грунт покрывается трещинами, в которые попадает вода. Вода замерзает, образуя своеобразные решетчатые полигоны.

Еще одно интересное явление – это гидролокколиты, или бугры вспучивания. Образуют их линзы льда, залегающие на глубине и приподнимающие грунт, находящийся над ними. Гидролокколиты могут достигать сорока метров, такие бугры вспучивания распространены в центральной Якутии.

На склонах Буранга и плато Плуторана распространены каменные осыпи. Из-за чередования промерзания и оттаивания, они начинают перемещаться вниз по склону гор. Такое явление называют солифлюкацией.

Зона прерывистого распространения многолетней мерзлоты расположена южнее предыдущей зоны. Очевидно, что лед в этой местности не залегает сплошным пластом, а располагается участками. Оттаявший грунт образует воронку, которую называют термокарстовой. Часто в таких воронках образуются озера, но вода из них может уйти в ближайшую реку, а водоем превращается в болото.

На территории Прибайкалья и юге Забайкалья преобладает зона островной многолетней мерзлоты. Для этой зоны характерны те же самые особенности микрорельефа, но встречаются они значительно реже.

Оттаивание многолетней мерзлоты

Оттаивание многолетней мерзлоты не сулит человечеству ничего хорошего. Это и глобальное потепление, и огромные воронки в земной коре, образующиеся в следствие просадки грунта и формировании подземных полостей. Дело в том, что земная поверхность проседает от того, что мерзлый грунт начинает протаивать, появляются провалы, которые постепенно заполняются водой.

Из-под земли выходит природный газ метан, который образуется в результате оттаивания различных органических останков, таких как реликтовые растения и животные. Вода в таких озерах ярко-голубого цвета, поэтому такие водоемы легко отличить от обычных, термокарстовых. Отличаются они еще и тем, что на дне таких озер огромная воронка. Обилие этих озер, которые хорошо видно на съемке сверху, говорит о том, что проблема оттаивания многолетней мерзлоты стоит уже очень остро и ее непременно нужно решать.

Читайте также:
Северная Африка географическое положение, характеристика, численность населения, особенности климатических условий, список стран со столицами, достопримечательности

Оттаивание многолетней мерзлоты в России

Чем опасно оттаивание мерзлого грунта? Во-первых, это грозит образованием гигантских провалов, таких как Батагайский кратер в Якутии. Размеры его пугают не только обывателей, но даже ученые относятся к этому явлению настороженно. Такой провал в результате оттаивания вечной мерзлоты может случиться в любом месте и в любое время.

Во-вторых, в результате провалов, в атмосферу выходит природный газ метан, один из парниковых газов. Дело в том, что накопленные тысячелетиями органические вещества, законсервированные в природном холодильнике, начинают постепенно оттаивать под влиянием глобального потепления. Отсюда и природный газ. Чем больше выброс метана, тем выше средние показатели температуры на планете. Получается замкнутый круг.

Ухудшения состояние мерзлого грунта вредит не только природе, но и отражается на человеке. Например, в течение последних десяти лет в Норильске подверглись разрушению более 250 многоэтажных домов. Получается, что с одной стороны человечеством был сделан огромный шаг в сторону освоения многолетней мерзлоты. Люди стали жить, работать, учиться в таких условиях, в которых, казалось бы, жить невозможно. А с другой стороны, вмешательство в природу привело к деградации мерзлого грунта, что пошатнуло природный баланс. Спустя десятилетия человечество вынуждено наблюдать, что научные достижения рушатся как карточный домик.

Влияние человека на многолетнюю мерзлоту

К большому сожалению, влияние технических достижений человечества на многолетнюю мерзлоту только пагубное. Здесь и загрязнение окружающей среды, и последствия строительства различных сооружений. Получается, что любое вмешательство человека в природу, нарушает хрупкий баланс и приводит к деградации мерзлых пород.

Влияние многолетней мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

Освоение регионов с многолетней мерзлотой началось в тридцатых годах 20 столетия. Ряд трудностей, возникающий при работе в этих регионах, подтолкнул ученых к созданию особых способов ведения хозяйственной деятельности.

Например, строителям пришлось пересмотреть основные правила возведения сооружений, таких как жилые дома, мосты, теплотрассы, дороги. При постройке и эксплуатации жилых домов приходится учитывать тот факт, что при определенных условиях грунт начинает оттаивать, дома проседать и трескаться. Земляные работы очень трудоемки, требуют больших энергетических затрат, это тоже приходится учитывать.

Из-за многолетней мерзлоты очень остро стоит вопрос водоснабжения и обеспечения теплом жилых домов.

Земледелие затруднено из-за заболоченности почвы. Прежде чем приступить к обработке земли и непосредственно к посевам, приходится проводить работы по удалению лишней влаги из грунта.

Хозяйственная деятельность на многолетней мерзлоте

К основным видам хозяйственной деятельности в условиях многолетней мерзлоты можно считать оленеводство, пушной промысел, рыболовство, чуть менее распространено коневодство. Равнинная и горная тундра – это отличные пастбища для оленей, а для крупного рогатого скота подходят луга в долинах рек. Это отличная кормовая база.

С точки зрения добычи природных ископаемых, это своеобразная кладовая природы. Здесь присутствуют уголь, алмазы, газ, никель, золото, медь, олово. К тому же добыча упрощается тем, что мерзлота является прекрасным крепежным материалом при организации шахт.

Вечная мерзлота используется людьми как природный холодильник. В ней сохраняются ягоды, рыба, мясо, фрукты.

Земледелие на вечномерзлом грунте затруднительно, но возможно, оно несет с собой массу трудностей. Распаханная земля более темная, она притягивает тепло, грунт оттаивает, местность покрывается болотами, которые приходится осушать. Но люди постепенно осваивают земли Восточной Сибири, хотя грунт никогда не прогревается, корневая система растений слабая, но при этом людям удается выращивать некоторые овощи и даже овес. С точки зрения плодородия тоже не все гладко. Из-за низких температур почвенный покров образуется очень медленно, гумус практически отсутствует.

Строительство в условиях многолетней мерзлоты

По мнению ведущих архитекторов, строительство возможно при любых климатических условиях, важно лишь учесть особенности грунта и погодных условий. При строительстве в условиях вечной мерзлоты важно соблюсти следующие принципы.

  1. При возведении любого сооружения важно сохранить мерзлое состояние грунта, как при строительстве, так при эксплуатации.
  2. Начинать строительство в местах, где грунт оттаял.

Так как же сохранить целостность вечномерзлого грунта? Можно возводить постройку на подсыпках, используя теплоизоляцию поверхности и грунта. Эффективны также вентилируемые подполья и не отапливаемые первые этажи, сооружение установок для искусственного охлаждения грунтов, свайные фундаменты.

При возведении монолитных сооружений, и при укладке фундамента, используют особые способы работы с бетоном. Также разработали состав бетонных смесей таким образом, что они эффективно застывают и сохраняют свою целостность долгое время в условиях вечной мерзлоты.

Но даже при соблюдении всех технологий строительства зданий, трубопроводов, аэродромов, плотин, дорог, промышленных сооружений приводит к тому, что грунт все же начинает оттаивать. Земля в местах неравномерного оттаивания проседает, постройки рушатся, предотвратить это достаточно сложно. Тем не менее, начиная с тридцатых годов, были возведены такие города как Якутск, Норильск, Мирный.

Читайте также:
Природный газ - физико-химические свойства, состав, плотность

Заключение

Многолетняя мерзлота – уникальное явление на земле, хотя она так же естественна как пустыни, джунгли или степи, только менее изучена. Исследования в области мерзлотоведения очень необходимы, и они ведутся по сей день. Новые технологии позволяют более детально изучать мерзлый грунт, открывая его новые особенности. И если в начале двадцатого столетия основной целью изучения было эффективное освоения, то сейчас одно из направлений изучения – это предотвращение деградации многолетней мерзлоты. Десятилетия используя природу исключительно для своего обогащения, человечество, наконец-то, пришло к выводу, что сохранение природы гораздо более выгодно и безопасно.

Многолетняя мерзлота

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 351.

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 351.

Более 25% поверхности суши земного шара занимает многолетняя или вечная мерзлота. Она представляет собой промерзший грунт, который никогда полностью не оттаивает. Многолетняя мерзлота была сформирована в ледниковый период развития планеты, в районах с сухим и морозным климатом.

География вечной мерзлоты

Многолетняя мерзлота представляет собой типичное явление для приполярных и полярных районов, расположенных вблизи Северного и Южного полюсов. Также мерзлота встречается и в других районах Земли, в том числе и в экваториальных широтах, но лишь высоко в горах, вершины которых покрыты льдом и снеговыми шапками.

Рис. 1. Снежные пики высоких гор.

Единственный материк на планете, на территории которого нет вечной мерзлоты – это Австралия. Все дело в том, что он максимально удален от Южного полюса и не может похвастать высокогорьем.

Огромные массивы многолетней мерзлоты расположены в таких регионах:

  • северная часть Евразийского континента;
  • северные территории Канады;
  • Аляска;
  • Гренландия;
  • Антарктида.

Толщина промерзшего почвенного слоя колеблется от нескольких десятков сантиметров до километра и более. Многолетняя мерзлота в России занимает 2/3 всей территории. Наибольшая зафиксированная глубина составляет 1370 м, и находится она в Якутии, в верховьях реки Вилюй.

Мерзлота представлена двумя формами:

  • Сплошная вечная мерзлота расположена на территории Сибири, Новой Земли, на арктических островах. В течение многих лет она никогда не таяла, и образовала внушительные массивы промерзшей суши.
  • Частичная мерзлота расположена несколько южнее. Она характеризуется небольшим промерзшим слоем и залеганием в виде отдельных областей.

Условия формирования мерзлоты

В северных регионах грунт остается промерзшим даже летом. Оттаивает лишь небольшой слой, не более 10 см. Вода, образующаяся после таяния зимнего снега, не в состоянии полностью впитаться в твердый мерзлый грунт, поэтому летом верхний слой летом представляет полужидкое грязное месиво.

В случае, если таяние снега происходит на склоне, то впоследствии грязевая «волна» под действием силы тяжести сползает вниз. Такие грязевые оползни наиболее характерны для рельефа тундры.

С приходом осени природный ландшафт может кардинально измениться. Талая вода, скопившаяся в трещинах скальных пород, замерзает. При этом ее объем увеличивается, и порода разрушается. Это приводит к сдвигу грунта либо его вспучиванию. Так образуется пинго.

Внешне подобное место напоминает куполообразный холм высотой до 50 м, с расколотой или раскрошенной вершиной. Пинго встречаются в Сибири, Гренландии, Канаде. На их вершинах часто образуются небольшие впадины, в которых летом образуются небольшие озерца.

Рис. 3. Пинго.

Мерзлота и человеческая деятельность

Для успешного освоения северных районов очень важно владеть полной информацией о многолетней мерзлоте. Подобные знания необходимы для выполнения следующих задач:

  • строительство зданий и различных сооружений;
  • проведение геологоразведки;
  • добыча полезных ископаемых.

Бесконтрольное таяние мерзлоты может стать причиной появления многих проблем, связанных с особенностью деятельности человека в северных районах. При проведении работ на севере это нужно избегать всеми способами.

Глубоко промерзший грунт, лишенный малейшей подвижности своих пластов, очень удобен при разработке месторождений полезных ископаемых карьерным открытым способом. Поскольку стенки карьера, скованные мерзлотой, не осыпаются, они позволяют более эффективно проводить работу.

В последние годы площадь, которую занимает многолетняя мерзлота, начала сокращаться. Области промерзшего грунта стали медленно отступать к северу. Это напрямую связано с глобальным потеплением на планете и неизменным ростом температуры. Если ситуация не изменится, то уже через несколько десятилетий районы, которые были освобождены от мерзлоты, станут пригодными для сельскохозяйственных работ.

Что мы узнали?

При изучении темы «Многолетняя мерзлота» мы рассмотрели кратко о причинах образования многолетней мерзлоты. Мы выяснили, какие факторы сопутствуют ее формированию, в каких районах Земли она находится и как влияет на деятельность человека.

Вечная мерзлота, удивительная и загадочная

Все началось с дискуссии на одном из гляциологических форумов. Один из ведущих российских гляциологов случайно обронил необычную фразу: «Paul писал(а):Таких мамонтовых находок полно по всей Арктике. Их датировки противоречат моделям
гляциалистов, которые опираются на иные, геолого-геоморфологические и
палеогляциологические материалы. В горах – то же самое – разногласия палеогляциологов и археологов. Вероятно, правы и те, и другие. Это – глобальная и, видимо, методологическая, проблема(ошибка). При этом – ни наличие остатков мамонтовой фауны, ни наличие геологических следов оледенения в это же время там же не объясняет возникновение и наличие до сих пор в это же время “вечной” мерзлоты. Какова же должна была быть температура воздуха на поверхности в Арктике и Субарктике, если земная кора пром;рзла, по данным бурения, на сотни метров. Сейчас при нынешних температурах
мощность деятельного слоя, максимум, 3-5 метров. -200 градусов было, что ли? Тогда что там делали мамонты и пр.?» Вопрос поставил в тупик – уж если специалист, всю жизнь посвятивший изучению льда, многолетнемерзлых пород и сопутствующих им явлений, сомневается в традиционной теории формирования мерзлоты, то может быть есть какой-то другой механизм ее образования?
Для начала немного о том, что такое многолетняя мерзлота.
Многолетней мерзлотой (или многолетнем;рзлыми горными породами) называют горные породы, пром;рзшие на значительную глубину и не оттаивающие в течение длительного времени – от нескольких десятков лет до многих тысячелетий. Мерзлота формируется на суше (в горах и на равнинах), на шельфе арктических морей (Баренцево, Карское и др.) и под ледниками. Возможность промерзания горных пород под ледниками определяется температурой воздуха и мощностью ледника (в толще льда температура повышается с глубиной на 2–2,5°С на каждые 100 м). В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, е; глубина иногда превышает 1 000 метров. Самая мощная вечная мерзлота в Якутии. На западе республики, в районе реки Мархи, притока Вилюя, она
уходит в земную кору почти на полтора километра.
Многолетняя мерзлота занимает площадь около 10 млн км2, или более 60% территории России. Южная граница распространения мерзлоты проходит с северо-запада на юго-восток от Кольского п-ова к устью р. Мезень и далее почти по Северному полярному кругу до Урала. В Западной Сибири граница имеет субширотное простирание: вдоль широтного отрезка р. Обь, к истокам р. Таз и далее до р. Енисей к устью р. Подкаменная Тунгуска, где она резко поворачивает на юг. К востоку от Енисея мерзлота распространена почти повсюду.
Верхний слой земной коры, являющийся ареалом распространения многолетней
мерзлоты, называют криолитозоной. Нижней границей криолитозоны служит изотерма 0°С. Температура верхних горизонтов мерзлоты в начале и конце т;плого сезона года переходит через 0°С. В ходе циклических процессов промерзания и оттаивания в е; кровле формируется сезонно-талый слой. Считается, что многолетняя мерзлота образовалась в ледниковую эпоху там, где земная поверхность не покрывалась льдом, но среднегодовые температуры были очень низкими. На рубеже позднего плейстоцена и
голоцена в Северной Евразии началась грандиозная по масштабам деградация позднеплейстоценовой криолитозоны. За последние 10-12 тысяч лет ее площадь уменьшилась более чем в 2 раза.
В настоящее время толщи многолетнемерзлых пород по условиям промерзания
подразделяются на два основных типа: эпикриогенные и синкриогенные. В природной обстановке мерзлые толщи пород обычно представляют различные их комбинации как в плане так и по разрезу, и тогда их называют поликриогенными.
Эпикриогенные мерзлые толщи формируются при промерзании обычно сверху вниз
литифицированных пород как коренных монолитных, так и неоген-четвертичных рыхлого чехла.
Синкриогенные породы формируются при одновременности (в геологическом смысле) процессов осадконакопления и промерзания. Поэтому, мерзлые породы данного типа могут быть только рыхлыми, и их промерзание идет снизу вверх от пород уже замерзших эпигенически.
Таким образом, эпикриогенные мерзлые толщи лежат в основе всего многообразия и огромных площадей многолетнемерзлых пород. Их формирование происходит тогда, когда поток тепла поступающего снизу от внутренних слоев Земли становится меньше отвода тепла от поверхности. При этом происходит замерзание влаги в переохлажденных породах и формируется мерзлый слой. Основным условием нарушения теплового баланса является превышение сезонного промерзания над сезонным протаиванием пород. В результате, постепенно, мерзлый слой увеличивается за счет теплопроводности и теплоемкости пород и льда, входящего в их состав. Формируется слой многолетнемерзлых пород.
Так, несколько упрощенно, выглядит «вечная» мерзлота в учебниках по геокриологии. На самом деле в многолетнемерзлых породах происходят сложные физические и химические процессы, желающие могут познакомиться с ними первоисточниках. [6] Меня же больше будут интересовать условия теплового баланса при формировании многолетней «вечной» мерзлоты. Среднегодовая температура пород по глубине слоя не остается постоянной, а повышается
с глубиной слоя за счет тепла поступающего из недр Земли на величину геотермического градиента. Величина, обратная геотермическому градиенту называется геотермической ступенью. Она показывает, на каком расстоянии по вертикали температура пород изменится на один градус и на континентах в среднем составляет 33 метра на 1гр.С.
Путем несложных расчетов можно увидеть, что для формирования мерзлоты в 1000
метров необходимо в течение длительного промежутка времени иметь температуру на поверхности не выше -30 гр. С, а для образования полутора километровой мерзлоты температура должна быть еще ниже – до -50 гр. С. Могут возразить, что в Антарктике зарегистрированы температуры до -88 гр.С, да и в Якутии морозы за 60 градусов не редкость, но нужно учитывать, что речь идет о необходимых средних многолетних температурах, действующую на поверхность, не защищенную снежным или растительным покровом, сильно утепляющим земную поверхность. В Антарктике низкие температуры в основном на поверхности ледника, тогда как в теле ледника температура повышается и у ложа ледника температура во многих местах близка к нулевой. При этом, ни о какой
тысячеметровой толщи многолетнемерзлых пород под ледником не может быть и речи. В то же время районы распространения мерзлоты по большей части совпадают с расположением Панарктического ледяного щита, но само это вряд ли являлось причиной ее образования, так как температуры у ложа ледника были явно недостаточными для ее образования. А вот давление у основания ледника было весьма значительным, и точка равновесного состояния воды находилась вблизи границы льда и ложа. Нечто подобное мы видим в подледном озере на станции Восток в Антарктике. При снижении нагрузки при таянии ледника точка равновесного состояния неизбежно должна была смещаться в глубину ложа, а значит, температура внутри грунта понижаться, а вместе с этим должна
была увеличиваться и глубина промерзания, но не за счет теплопроводности, а всего лишь за счет необычных свойств воды. Это чем-то напоминает поведение жидкости, переохлажденной при повышенном давлении, которая быстро замерзает при снятии давления. Думаю, только необычными свойствами воды можно объяснить образование “вечной” мерзлоты, без привлечения температур в -200 градусов.
Если взглянуть на карту Панарктического ледяного щита, предложенную М.Г. Гросвальдом [3] и карту распространения вечной мерзлоты на территории СССР, то можно заметить, что они во многом совпадают.
Отсутствие мерзлоты на месте Скандинавского ледяного щита можно объяснить
отепляющим действием Гольфстрима, разрушившего не только ледник, но и слой
многолетнемерзлых пород на его большей территории.
Вечномерзлые толщи распространены не только на суше. Они были обнаружены в морях Восточно-Сибирском и Лаптевых. Эти острова являются остатками огромной древней равнины, соединявшей Азию и Северную Америку и разрушенной наступающим морем в последние 10 тыс. лет. На мелководьях шельфов морей Бофорта, Лаптевых, Восточно-Сибирского, Карского вечная мерзлота залегает на разной глубине и простирается от берега на многие десятки и сотни километров. Мощность шельфовой мерзлоты достигает нескольких сотен метров. Шельфовая мерзлота получила название субаквальной. В этой связи возникает вопрос о механизме формирования мерзлой толщи на дне морей, которую трудно объяснить существующими теориями. Даже если допустить длительный период
морской регрессии, вряд ли это удастся без применения аномально низких температур.
Попробуем поподробнее рассмотреть возможный механизм формирования
многолетнемерзлых пород (ММП) на месте Панарктического ледника.
По мере роста ледника, его объем и масса увеличиваются. Породы, расположенные под ложем ледника испытывают все увеличивающееся давление. При сжатии вещества, действующие на него извне силы давления, совершают механическую работу и увеличивают тем самым энергию тела — внутреннюю, если не происходит теплообмена с окружающей средой (изоэнтропийный процесс, сопровождающийся нагреванием тела), или свободную, если температура сжимаемого тела не меняется (изотермический процесс). На практике к изотермическим часто относят процессы статического сжатия, при которых температуру тела можно считать постоянной. Если в результате сжатия
температура тела повышается, то в н;м развивается большее давление, чем при
изотермическом сжатии (при одинаковых начальных условиях и одинаковой степени сжатия, т. е. относительной плотности).
В конденсированных фазах (жидкостях, тв;рдых телах) различают упругую и тепловую составляющие. Первая, называемая “холодным” давлением (px), связана с упругим взаимодействием частиц при уменьшении объ;ма тела, а вторая — с их тепловым движением, обусловленным повышением температуры при сжатии.
Упругое нагружение реальных тел вызывает не только обратимые изменения размеров и формы тела, но и изменение характеристик внутренней атомно-молекулярной динамики тел. Так, имеет место термоупругий эффект (эффект Джоуля) — изменение температуры адиабатически нагружаемых упругих тел. [2], [5].
Тут нужно добавить определение адиабатического процесса. Определение
адиабатического процесса в Википедии: “Адиабатический, или адиабатный процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством .”
“Адиабатические процессы обратимы только тогда, когда в каждый момент времени система оста;тся равновесной (например, изменение состояния происходит достаточно медленно) и изменения энтропии не происходит. Некоторые авторы (в частности, Л. Д. Ландау) называли адиабатическими только квазистатические адиабатические процессы” На мой взгляд, покровный ледник полностью попадает под описание адиабатического процесса – макроскопическая квазистатическая система, существующая десятки тысяч лет и по минимуму обменивающаяся энергией с окружающим пространством. Ледник можно
считать равновесной системой, в которой изменение состояния происходит достаточно медленно, следовательно, и процессы, происходящие в нем можно считать адиабатическими. Небольшие изменения температуры на поверхности не успевают повлиять на температуру внутри ледника за счет теплопроводности. Имеющие огромную теплоемкость запасы льда просто не успевают отреагировать на изменения температуры на поверхности. Со временем в леднике термодинамические процессы приходят в равновесие, и на какой-то глубине образуется слой равновесного состояния. При изменении размеров ледника точка равновесного состояния может смещаться по глубине как в ту, так и в другую сторону. За точку отсчета примем нулевую изотерму, вблизи которой происходят фазовые превращения перехода воды в лед и обратно. При эпикриогенных процессах смещение точки равновесия в основном происходит за счет
теплопроводности, когда, при изменении температуры поверхности происходит смещение нулевой изотермы.
Суть предлагаемой идеи о понижении точки равновесного состояния не в
теплопроводности, а в законах термодинамики, когда тела нагреваются при сжатии и охлаждаются при снятии нагрузки. При сжатии ложе ледника нагревается и отдает тепло за счет той же теплопроводности, а так как процесс этот растягивается на десятки тысяч лет основание ледника приходит к какому-то равновесному состоянию. При относительно быстром таянии ледника нагрузка на ложе ледника снимается, и ложе ледника охлаждается за счет адиабатических процессов (то, что когда-то пошло на нагревание при
сжатии, нужно вернуть при расширении). Так как процесс таяния был более скоротечный, чем процесс замерзания, то Земля и атмосфера не успевают вернуть затраченное тепло, образуется слой многолетнемерзлых пород, который рано или поздно растает (или, по крайней мере, не будет иметь такую глубину), если ледники не образуются вновь.
В статье, [1] приводится график поведения мерзлых грунтов при изменении нагрузки. Он неплохо иллюстрирует, как меняется температура в опытных лабораторных образцах, я лишь перенес этот процесс на макроскопический уровень покровного ледника и растянул этот процесс во времени. В результате получилась квазистатическая система, по минимуму обменивающаяся энергией с окружающей средой, с процессами неплохо подходящими под определение адиабатического процесса.
В книге [4] попалась интересная картинка, которая в какой-то мере поясняет возможный вариант образования многолетнемерзлых пород под ложем покровного ледника. На рисунке показан Гренландский ледяной щит, который в настоящее время находится в состоянии относительного покоя.
Если теперь уменьшить толщину ледника за счет поверхностного таяния, то, по мере снижения нагрузки на ложе ледника, будет понижаться температура под ложем и точка равновесного состояния смещаться глубже. Ледник как бы уходит под поверхность.
Таким образом, можно сделать вывод, что «вечная» мерзлота образуется только в периоды межледниковий, и механизм ее возникновения несколько иной, чем предлагает классическая теория.
При образовании ледника, на поверхность ложа будет давить вся масса ледника. При толщине ледника в 3 км на каждый квадратный дециметр будет давить почти 30000 килограмм, или 300 кг/см2. На глубине в 100 м под поверхностью земли породы будут сжаты еще на высоту столба грунта умноженного на его плотность. Но, если лед давит с давлением в 300 атмосфер, с такой же силой Земля сопротивляется и давит на столб льда.
Таким образом, породы на глубине в 100 метров будут испытывать давление 300 кг/см2 + (1000 дм х 2,6/100) = 326 кг/см2 при гранитном ложе ледника. Если ледник растает, то давление внутри пород на глубине 100 м под ложем будет равно 26 кг/см2. Таким образом, разница давлений внутри пород на глубине 100 метров после и до таяния ледника будет отличаться почти на порядок. Тут нужно посчитать, как это все согласуется с законами термодинамики, нужна теоретическая проработка, но на первый взгляд, предложенный вариант образования ММП должен работать. При этом нельзя исключать и
классический механизм образования эпикриогенных пород, но он лишь дополняет
предложенную выше гипотезу формирования ММП.
Из изложенного выше можно сделать еще один, далеко идущий вывод – процесс
интенсивного разрушения «вечной» мерзлоты, который связывают с потеплением
климата, это естественный процесс таяния ледников, который начался свыше 10 тысяч лет назад и не завершился до настоящего времени. Участь Скандинавского ледника со временем ждет и остальные регионы нашей планеты, если только какой-то другой процесс не запустит образование нового ледникового периода. [7]

Читайте также:
Эратосфен Киренский основной вклад древнегреческого ученого в географию, заслуги по измерению окружности Земли, открытия и достижения

1. Я.Б. Горелик, В.С. Колунин, Удивительная мерзлота, Природа №10, 2001 г.
2. В.Л. Гиляров, А.И. Слуцкер, В.П. Володин , А.И. Лайус Энергетика термоупругого эффекта в твердых телах. Физика твердого тела, 1998, том 40, № 8
3. Гросвальд М.Г. Оледенение Русского Севера и Северо-Востока в эпоху последнего великого похолодания. 2009. 152 с.
4. Чувардинский В.Г. О ледниковой теории. Происхождение образований
ледниковой формации. – Апатиты, 1998. (;Мурмангеолком;, ОАО ;Центрально-
Кольская экспедиция;). 302 c.
5. А.И. Слуцкер, Ю.И. Поликарпов, Д.Д. Каров, И.В. Гофман Физика твердого тела, 2013, том 55, вып. 3
6. Э.Д. Ершов Общая геокриология, 2002 г
7. В.Н. Конищев Реакция вечной мерзлоты на потепление климата.

Многолетняя мерзлота в России: происхождение и территория

Многолетней мерзлотой называется промёрзший тысячелетия назад грунт, который никогда полностью не оттаивает по причине постоянно низких температур в регионах его местонахождения. Сформировалась она в ледниковый период на территориях с сухим и холодным климатом. Всего она занимает около четверти суши Земли. В России многолетняя мерзлота занимает 60−65% всей территории страны, делая эти регионы непригодными или малопригодными для жизни и ведения хозяйства.

  1. Терминология и границы понятия
  2. Особенности явления и его причины
  3. Изменение климата и его влияние
  4. Задания на школьный урок географии

Терминология и границы понятия

Термин «многолетняя мерзлота» используется преимущественно петербургской географической научной школой, в общепринятом понимании она называется вечной.

Также можно встретить такие обозначения явления:

  • многолетняя криолитозона;
  • вечная криолитозона;
  • многолетние мерзлые породы.

К вопросу о том, что такое многолетняя мерзлота в географии, нет однозначного подхода.

Иногда так называют полностью промёрзшие и совсем не оттаивающие грунты, иногда допускают определённый процент оттаивания земли.

Само понятие и близкие к нему явления, которые иногда в него включают:

  • многолетняя мерзлота в северном полушарии;
  • районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году;
  • территории промерзания почвы менее чем на 15 суток в году.

Остальные зоны — это области сезонного снежного покрова, где грунт может промерзать зимой или не промерзать вовсе, а в тёплое время года полностью оттаивает.

Допустимо оттаивание верхнего слоя толщиной примерно 10 см — эта погрешность не противоречит определению термина.

Благодаря тому, что вода, образовавшаяся из льда этого слоя, не может впитаться в землю глубже по причине её мёрзлости, она остаётся наверху, в результате чего на поверхности образуется грязное месиво.

Это может сбить с толку тех, кто не разбирается в явлении: им кажется, что грязи не может быть в зонах постоянной мерзлоты.

Читайте также:
Река Иртыш - расположение, исток и устье, режим питания

Особенности явления и его причины

Причиной образования вечной криолитозоны является то, что в некоторых регионах слишком холодно даже летом, и температура верхнего слоя земной коры никогда не поднимается выше нуля. Это приводит к тому, что грунт промерзает зимой, но и летом не может оттаивать: для этого слишком холодно. Так как такие климатические условия сохраняются на протяжении тысячелетий, есть смысл называть такое явление вечным.

Зоны многолетних мёрзлых пород не только занимают обширные территории (35 млн км²), но и могут уходить вглубь на 1 000 и более метров. В этих случаях даже грунтовые воды и целые подземные реки существуют в виде никогда не тающего льда.

В этих зонах важно учитывать особенности грунта при любой хозяйственной и промышленной деятельности.

В основном постоянно промёрзшие породы приносят проблемы (невозможность качественной обработки почвы, сложности с добычей полезных ископаемых, иные проблемы, связанные с подземными работами), но иногда и полезны: например, благодаря прочности грунта, здесь удобнее делать некоторые виды карьеров.

Изменение климата и его влияние

Ввиду явления, называемого глобальным потеплением, границы зон вечной мерзлоты смещаются в сторону севера. Это означает расширение пригодных для комфортной жизни и ведения сельского хозяйства территорий.

С другой стороны, это может повлечь за собой ряд проблем:

  • Ледники и постоянно промёрзшие земли оказывают огромное влияние на климат, и их оттаивание приведёт к его изменению.
  • В регионах вечной мерзлоты здания строятся с её учётом: твёрдый ледяной грунт играет роль фундамента, также есть иные строительные нюансы. Изменение твёрдости и прочности земли вследствие её оттаивания приведёт к разрушению таких строений, а предотвращение этого за счёт дополнительных укреплений может оказаться экономически невыгодным.
  • Большинство карьеров для добычи полезных ископаемых окажутся небезопасными и оттого непригодными к работам.

Задания на школьный урок географии

Вечная мерзлота изучается в школах на уроках географии. Это входит в рамки курса 8 класса о климатических особенностях России.

После изучения учебника и дополнительных материалов можно предложить ученикам ответить на следующие вопросы и выполнить задания:

Читайте также:
АСЕАН расшифровка, история создания ассоциации стран Юго-Восточной Азии, участники, структура, штаб-квартира, основные функции, цели и задачи организации

  1. В каких частях России находится вечная мерзлота?
  2. Объясните происхождение явления и причины его распространения в определённых районах.
  3. Сделайте сообщение о жизни в населенных регионах в зоне вечной мерзлоты.
  4. Напишите реферат на тему «Многолетняя мерзлота и ее влияние на экономику страны».
  5. Назовите и укажите на карте регионы, занятые многолетними мёрзлыми породами.
  6. Подготовьте доклад о том, как может уменьшиться или распространиться вечномёрзлая территория в зависимости от экологической обстановки.

Так, многолетняя мерзлота занимает значительную часть территорию России, что оказывает значительное влияние на экономику страны. Также описываемое явление играет важную роль в формировании климата всей планеты в целом и близлежащих стран в частности.

Понимание особенностей вечной мерзлоты важно для любой деятельности в зонах её распространения.

Многолетняя мерзлота

Вы будете перенаправлены на Автор24

Многолетняя мерзлота и ее особенности

Многолетняя мерзлота (или вечная мерзлота, многолетняя криолитозона, многолетне-мерзлые породы) – это часть криолитозоны, для которой характерно отсутствие периодического протаивания. Общие территории многолетней мерзлоты планеты составляют 35 млн. кв. км. Это около 25 % всей суши. Полностью вечная мерзлота отсутствует в Австралии. В Африке многолетняя мерзлота встречается только в высокогорных районах.

Самые обширные территории вечной мерзлоты:

  • север Аляски;
  • север Европы;
  • Канада;
  • Север Азии;
  • Антарктида;
  • Острова Северного Ледовитого океана.

Районы вечной мерзлоты занимают верхнюю часть земной коры. Температура на этих территориях не поднимается выше 0 ºС (на протяжении нескольких тысячелетий). Грунтовые воды данной зоны постоянно пребывают в виде льда. Почва промерзает до 1 км в глубину. Рекордная глубина промерзания – 1370 м.

Рисунок 1. Многолетняя мерзлота. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Содержание льда в промерзлых породах колеблется от нескольких до 90%.

В многолетней мерзлоте образуются залежи гидрата метана.

По разным данным, от 60% до 65% территории России – вечная мерзлота. Более широко она распространена в Забайкалье и Восточной Сибири. Высший предел вечной мерзлоты находится в Якутии в верховьях реки Вилюй.

Учет вечной мерзлоты очень важен при проведении геологоразведочных, строительных и других работ в северных регионах.

Читайте также:
Транспортная система России - состав, значение, проблемы

Изучение многолетней мерзлоты

Одни их первых описаний вечной мерзлоты сделали, покорявшие просторы Сибири, русские землепроходцы XVII века. Впервые на состояние почвенного покрова обратил внимание Я. Святогоров. В дальнейшем грунты изучали первопроходцы Иван Ребров и Семен Дежнев. Они указали на наличие особых таежных зон, в которых почва не оттаивает даже летом. В 1640 году М. Глебов и П. Головин подтвердили, что земля среди лета не оттаивает.

Готовые работы на аналогичную тему

Как особое геологическое явление понятие «вечная мерзлота» было введено в употребление основателем школы мерзлотоведов в Советском Союзе М.И. Сумгиным в 1927 году. Он указывал, что данное понятие подразумевает мерзлоту почвы, которая сохраняется от двух лет до нескольких тысячелетий.

Термин «мерзлота» часто подвергался критике, поэтому были предложены альтернативные варианты: многолетняя криолитозона и многолетнемерзлые горные породы. Но эти варианты не получили широкого распространения.

Понятие «мерзлые породы» по длительности существования пород в мерзлом состоянии подразделяется на такие понятия, как:

  • кратковременномерзлые породы (сутки, часы);
  • сезонномерзлые породы (месяцы);
  • многолетнемерзлые породы (десятки, сотни и тысячи лет).

Между этими видами есть взаимные переходы и промежуточные формы. Так, сезонномерзлая порода в течение лета может не протаять и просуществовать несколько лет. Такие формы называют «перелетками».

Многолетняя мерзлота по происхождению является реликтом ледниковых эпох четвертичного периода. В послеледниковое время наблюдалось потепление климата, что обусловило оттаивание мерзлых пород и сокращение мест их распространения. Это доказывает островной характер распространения вечной мерзлоты, существование в толще мерзлых пород отдельных видов и частей флоры и фауны, активный процесс оттаивания.

С такой точкой зрения согласны не все ученые. Некоторые считают, что вечная мерзлота – явление современное. В доказательство они приводят наблюдения за развитием мерзлоты на островах, недавно образованных в дельтах крупных рек Сибири. Главная причина возникновения мерзлоты – длительные малоснежные зимы с низкими температурами и кратковременное лето, во время которого лед накапливается в почве, так как не успевает растаять.

Почвенный покров территорий многолетней мерзлоты

На территориях вечной мерзлоты формируются специфические структуры почвы, включающие каменные и торфяные круги, каменные гирлянды, полигональные трещины, каменные полосы. Эти структуры, образованные под влиянием криогенных процессов, находятся на вершинах многих гор.

Читайте также:
Горы в Евразии ⛰️ географическое положение, список самых высоких и низких возвышенностей, происхождение, названия и описание горных систем

В почвах, находящихся в зоне постоянной или длительной сезонной мерзлоты, протекает совокупность процессов, зависящих от воздействия низких температур. Над мерзлым слоем – водоупором – вследствие коагуляции органических соединений наблюдается накопление гумуса, или надмерзлотная регенерация гумуса, оглеение даже при малом годовом объеме осадков.

Образование шлиров (слоев льда) в почве способствует разрыву капилляров, в результате чего останавливается подтягивание воды из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою.

Кольцевые структуры могут возникать в результате как промерзания почвы, так и замерзания воды. При замерзании воды образуются главным образом торфяные круги, которые связаны с переменным оттаиванием и замерзанием воды, разрывом и раздвижением почвенного слоя. При промерзании почвы и появлении трещин просадки образуются каменные кольца. Весенние талые воды стекают в трещины, вынося тонкозернистый материал и оставляя грубый обломочный материал на поверхности. Так формируется полигональная система трещин.

Наличие мерзлого слоя вызывает такие процессы, как:

  • солифлюкация – сползание по мерзлому слою со склонов почвенной массы, насыщенной водой;
  • криотурбация – перемешивание массы почвенного покрова под воздействием разницы температур.

Особенно широко данные явления распространены в тундровой зоне. Криогенные деформации определяют образование пятнистых тундр и характерный бугристо-западинный рельеф, включающий бугры пучения и термокарстовые западины.

Криогенное оструктурирование почвы происходит под действием низких температур. Отрицательный температурный режим способствует переходу продуктов, участвующих в процессах почвообразования в более конденсированные формы, что сильно замедлят их подвижность. С воздействием криогенных явлений связано обогащение средней части профиля подзолотистых почв кремнекислотой. При этом белесая присыпка рассматривается как следствие мерзлотной дифференциации плазмы почвы.

Мерзлотная коагуляция коллоидов предопределяет ожелезнение таежных почв.

Многолетняя (вечная) мерзлота и ее гидрологическое значение

Многолетняя (вечная) мерзлота и ее гидрологическое значение

Понятие о многолетней мерзлоте, ее распространение.

Помимо сезонного промерзания, зависящего от географи­ческого положения и местных особенностей района, имеется об­ширная зона, в пределах которой на некоторой глубине грунт по­стоянно сохраняется в мерзлом состоянии. Мощность сезонной мерзлоты в пределах России изменяется от нескольких сантиметров до 1-2 м. В средних широтах глубина сезонного промерзания со­ставляет 0,6-0,8 м.

Читайте также:
Растения Евразии 🌱 особенности флоры материка, описание природных зон, список наиболее распространенных и редких видов, примеры эндемиков с названиями

Толщина слоя постоянной, или вечной, мерзлоты находится в пределах от 1-2 до нескольких сотен метров. Например, в от­дельных местах западного Шпицбергена мощность слоя вечной мерзлоты достигает более 240 м, а в районе Амдермы — не менее 400м.

Над толщей постоянного мерзлого грунта находится слой, ко­торый ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Этот слой на­зывается деятельным, или активным.

Толща вечной мерзлоты и слой сезонного промерзания могут непосредственно переходить один в другой или же между ними бы­вает талая прослойка.

Если слой постоянной мерзлоты находится на такой глубине, что сезонное промерзание ежегодно достигает его верхней поверх­ности, то в этом случае вечная мерзлота называется сливающейся; когда указанного соединения сезонного промерзания и вечной мерзлоты не наблюдается, мерзлота называется несливающейся.

Область сплошного распространения вечной мерзлоты по мере продвижения к более южным и менее континентальным зонам сме­няется областью вечной мерзлоты с включениями участков талого грунта. Эти участки, называемые таликами, обычно располагаются под озерами и реками, а также в местах, благоприятных для об­разования мощных скоплений снега.

В зависимости от соотношения площадей вечной мерзлоты и площадей таликов различают:

1. Районы сплошного распространения вечной мерзлоты, т. е. районы, в пределах которых вечная мерзлота, как правило, наблю­дается повсеместно, независимо от различий в местных особенно­стях отдельных участков.

2. Районы почти сплошного распространения вечной мерзлоты, нарушаемой более или менее значительными вкраплениями та­ликов.

3. Распространение вечной мерзлоты в форме отдельных остро­вов среди обширных таликовых пространств.

4. Распространение вечной мерзлоты только в буграх торфя­ников.

Воды в районах многолетней мерзлоты. В соответствии с характером вертикального строения воды этой зоны могут быть разделены на четыре категории:

1) воды поверхностные (реки, озера);

2) надмерзлотные воды, залегающие над толщей вечной мерз­лоты, на ее верхней поверхности;

3) межмерзлотные воды, находящиеся в пределах вечной мерз­лоты. Наиболее часто они находятся в твердом состоянии;

4) подмерзлотные воды, залегающие ниже толщи вечной мерз­лоты. Для верхней части этих вод вечная мерзлота является кровлей.

Режим поверхностных вод в районе распространения вечной мерзлоты обладает рядом существенных особенностей.

Реки, протекающие в этих районах, отличаются весьма малым стоком в зимний период. Если реки, протекающие в районах, не охваченных вечной мерзлотой, за период декабрь-февраль проно­сят 6-10% годового объема стока, то в районах вечной мерзлоты на таких же реках протекает 1-2% и менее годового стока. Многие даже крупные реки промерзают до дна, и течение их совершенно прекращается. Резкое уменьшение стока зимой сопровождается образованием ледяного покрова значительной толщины, достигающей 1,0-1,5 м, а в ряде случаев 2 м и более.

Читайте также:
Страны Южной Америки - какие страны входят, список

Широкое распространение в районах вечной мерзлоты имеют речные наледи, которые представ­ляют собой наросты льда, занимающие иногда ты­сячи квадратных метров. Возникают речные на­леди вследствие выхода на дневную поверхность воды, которая не помещается в быстро уменьшающемся под влиянием морозов русле реки.

В районах распространения вечной мерзлоты дождевые и снеговые воды в небольшой степени по­глощаются почво-грунтами и, скатываясь в реки, вызывают в них резкие подъемы воды. Большое влияние вечная мерзлота оказывает на формирова­ние русел рек, определяя их большую устойчивость по сравнению с речными руслами немерзлотных районов.

Озера. Характерной особенностью районов веч­ной мерзлоты является наличие озер, возникающих на месте понижений, образующихся в результате просадок грунта в местах таяния заключенных в грунт крупных скоплений льда. Площадь таких провальных, или термокарстовых, озер может до­стигать нескольких квадратных километров. Пита­ние озер оттаивания осуществляется за счет по­верхностных вод.

Термокарст, или термический карст, — явление, свойственное исключительно вечной мерзлоте. При­чинами, ведущими к нарушению термических ус­ловий грунта, развитию процесса таяния заключен­ных в толще мерзлого грунта скоплений льда и образованию просадок грунта, могут явиться пожар леса, его вырубка, уничтожение, в частно­сти выгорание мохового покрова, распашка земель и пр.

Мелкие озера, глубиной до 1-2 м, промерзают до дна, в результате чего под дном таких озер мерзлый грунт залегает неглубоко. Более глубокие озера под своим дном имеют более мощные та­лики и в некоторых случаях могут иметь питание за счет подземных вод.

Надмерзлотные подземные воды залегают на толще вечной мерзлоты как на водо­упорном основании. Они наиболее часто встреча­ются в толще переработанных деятельностью воды отложений на дне речных долин и озерных кот­ловин, а также у подножий склонов; реже эти воды скапливаются на склонах и на водоразделах. Среди надмерзлотных вод выделяют:

а) сезонно промерзающие, или верховодку, находящуюся только в пределах деятельного слоя;

б) сезонно частично промерзающие; эти воды заполняют толщу почво-грунтов, простирающуюся ниже слоя сезонного промерзания;

в) сезонно не промерзающие, залегающие ниже толщи, подвер­женной сезонному промерзанию.

Основным источником питания надмерзлотных вод являются ат­мосферные осадки. Поэтому увеличение их запасов тесно связано, во-первых, с ходом оттаивания почвы и, во-вторых, с выпадением дождей в течение летнего периода.

Частично промерзающие надмерзлотные воды, будучи изолиро­ваны снизу вечной мерзлотой, а сверху горизонтом сезонного про­мерзания, расширяясь при замерзании, могут образовать подзем­ный наледный бугор нередко значительных размеров. В отдель­ных случаях происходит разрыв деятельного слоя и часть надмерз­лотных вод выходит на поверхность, где и застывает в виде наледи.

Межмерзлотные воды представлены главным образом в виде различного рода скоплений, так называемого ископаемого льда; встречаются и временно законсервированные многолетней мерзлотой водоносные горизонты. Скопления ископаемого льда встречаются в форме пластов, линз, жил, глыб и др.

При оттаивании ископаемые льды дают начало источникам, пи­тают озера и пересекающие их реки.

Межмерзлотные воды в жидкой фазе не подвержены сезон­ному промерзанию и оттаиванию. Промерзание и оттаивание их может происходить лишь в разрезе многолетнего отрезка времени, если наблюдается смена групп теплых и холодных лет. Важное зна­чение в сохранении межмерзлотных вод в жидком состоянии имеет часто наблюдающийся водообмен их с над – и подмерзлотными во­дами. При наличии такого водообмена через межмерзлотные воды происходит связь над – и подмерзлотных вод и поступления через них атмосферных осадков к подмерзлотным водам. В большинстве случаев межмерзлотные воды существуют за счет восходящих под-мерзлотных вод; в этом случае межмерзлотные воды обладают на­пором. Межмерзлотные воды, получающие питание за счет поверх­ностных вод, обычно связаны с подрусловыми потоками, с водами рек и озер.

Подмерзлотные воды, залегающие ниже толщи вечной мерзлоты, характеризуются отсутствием твердой фазы воды-льда; эти воды обычно обладают напором. Воды, залегающие вблизи нижней поверхности слоя вечной мерзлоты, имеют температуру, близкую к 0°С; при удалении от мерзлой толщи в глубину темпе­ратура их возрастает. Характер залегания и условия циркуляции подмерзлотных вод существенно не отличаются от залегания глу­боких подземных вод и в немерзлотных районах. Скопления под­мерзлотных вод могут наблюдаться в виде водоносных потоков или жил, заполняющих различные полости и трещины в земной коре.

В пределах зоны вечной мерзлоты широкое распространение имеют наледи.

Наледи представляют собой ледяные образования, возникаю­щие в результате замерзания речных или подземных вод, излив­шихся на дневную поверхность или скопившихся в пределах деятельного слоя. Вся совокупность процессов, приводящих к обра­зованию наледи, — замерзание грунта, вытесняющее воду на днев­ную поверхность, передвижение воды к дневной поверхности в ре­зультате промерзания водоносных трактов, по которым она дви­жется, образование ледяных бугров и ледяных полей, выливание воды на дневную поверхность и замерзание ее называется наледным процессом.

Читайте также:
Растения Евразии 🌱 особенности флоры материка, описание природных зон, список наиболее распространенных и редких видов, примеры эндемиков с названиями

В соответствии с их происхождением различают наледи речные, подземных вод и смешанные. По длительности существования на­леди бывают однолетними (сезонными) и многолетними.

Площади, занимаемые наледями, колеблются в широких преде­лах. Наиболее часто встречаются наледи толщиной от 1 до 4 м. При образовании подземной наледи, возникающей в пределах дея­тельного слоя, на поверхности земли образуются бугры, исчезаю­щие в теплый период года при таянии наледи.

Что такое многолетняя (вечная) мерзлота?

Не менее четверти всей суши на нашей планете занимает вечная мерзлота – слой грунта, который в течение многих лет сохраняет отрицательную температуру, не оттаивая в теплое время года.

В научном сообществе в настоящее время принято называть вечную мерзлоту многолетней криолитозоной либо многолетней мерзлотой, так как на самом деле промерзший слой существует не «вечно», а в течение определенного промежутка времени.

Где можно встретить многолетнюю мерзлоту?

Вечная мерзлота – явление, характерное для полярных и приполярных районов, которое наблюдается на территории, прилегающей к обоим полюсам – и Северному, и Южному. Помимо того, мерзлота встречается и в других регионах планеты, в том числе в экваториальных, но только в высокогорных районах, на вершинах, увенчанных снеговыми шапками.

Единственным материком, где вечной мерзлоты нет, является Австралия, которая достаточно удалена от Южного полюса и не обладает высокими горными массивами. Сплошные массивы вечной мерзлоты располагаются в северной части Евразийского континента, на территории севера Канады, Аляски, не менее чем на половине площади Гренландии, а также на всей территории Антарктиды.

Толщина промерзшего слоя колеблется от 30 сантиметров до более чем километра. Наибольшая зафиксированная глубина многолетней мерзлоты обнаружена в верховьях сибирской реки Вилюй, протекающей на территории Якутии, и составляет 1370 метров. В России вечная мерзлота занимает почти две трети общей территории (65%), или 11 миллионов квадратных километров.

Многие территории заняты сплошной мерзлотой, которая носит многолетний характер – это северо-восток Сибири, острова Арктики, Новая Земля и т.д. Территории, расположенные немного южнее, характеризуются так называемой островной мерзлотой, где промерзший слой невелик и может залегать не сплошным слоем, а отдельными пятнами, а температура толщи грунта колеблется от –6 градусов до нуля.

Как проявляется вечная мерзлота?

В северных районах, где грунт скован вечной мерзлотой, даже летом оттаивает только тонкий слой, не более 5-10 сантиметров. Вода, которая образуется после таяния зимних снегов, не может полностью впитаться в почву, поэтому верхний слой летом представляет собой полужидкую грязь.

Если оттаявшая почва расположена на склоне, то грязевой «язык» под действием силы тяжести нередко сползает по нему в низину. Рельеф тундры во многих местах изобилует такими следами грязевых оползней.

С окончанием лета ландшафт может измениться до неузнаваемости. Талая вода, заполнявшая трещины в скальных породах, замерзает (при этом ее объем увеличивается примерно на 10%) и разрывает породу. Это вызывает либо вспучивание, либо сдвиг грунта. Внешне такое место выглядит как холм в форме купола высотой около 30-50 метров, вершина которого расколота на несколько частей либо раскрошена.

Местные жители называют эти холмы словом «пинго». Их можно встретить не только в Сибири, но и в Канаде и Гренландии. На вершинах пинго нередко образуются небольшие кратеры, которые летом превращаются в неглубокие озерца.

Мерзлота и деятельность человека

Для освоения северных районов знание особенностей многолетней мерзлоты представляет чрезвычайную важность. Учитывать свойства мерзлоты необходимо при постройке зданий и сооружений, проведении геологоразведки, при добыче полезных ископаемых и их транспортировке в более благоприятные регионы страны. Бесконтрольное таяние мерзлоты может доставить немало проблем, и при проведении работ такой возможности необходимо всячески избегать.

В то же время промерзший, лишенный подвижности грунт очень удобен при разработке месторождений открытым, карьерным способом. Так как стенки карьера скованы мерзлотой и не осыпаются, работы ведутся значительно более эффективно, чем в обычных условиях.

В последнее десятилетие площадь, занимаемая вечной мерзлотой, начала сокращаться. Промерзшие слои медленно отступают к северу, так как общая температура на планете растет под влиянием процессов глобального потепления. Не исключено, что через 50-100 лет районы, освобожденные от мерзлоты, смогут стать новой житницей России.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: