Вічна мерзлота. Вічна мерзлота на карті Росії

У цій статті ми розповімо про таке цікаве явище, як багаторічна мерзлота. Хоч її і називають часто вічної, це насправді не так. Просто ця назва є історично сформованим. Вона виникла в льодовиковий, або четвертинний період розвитку Землі. У районах з морозним і сухим кліматом була незначна товщина льодовикового наземного покриву, а деколи він не утворювався зовсім. У цих місцях відбулося промерзання ґрунтів. Таким чином виникли райони багаторічної мерзлоти.

Крижані включення

Гірські породи, які довгий час (від декількох років до тисячоліть) знаходяться при негативних температурах і є зцементованими вологою, замерзлої в них, стали називатися вічної, або багаторічної, мерзлотою. В багаторічномерзлих породах скупчення води утворюють прожилки, прошарки, клини і лінзи льоду. Тобто і підземні льоди входять до складу вічної мерзлоти.

Льдистость мерзлоти

Льдистость мерзлоти, тобто зміст льоду, може бути різної. Її значення істотно коливаються: від кількох до 90% від всього об'єму породи. Льоду зазвичай мало буває в гірських районах, зате підземний лід на рівнинах нерідко виявляється основною породою. Особливо крижаних включень багато міститься в суглинистих та глинистих відкладах, що зустрічаються на крайній півночі Північно-Східної і Середньої Сибіру (від 40-50% до 60-70% в середньому). Ці райони відрізняються найнижчою температурою ґрунту.

Діяльний шар, багаторічна і сезонна мерзлота

Нижче 0°С мають температуру мерзлі породи. Вся вода або частину її знаходяться у них в кристалічному стані. Тільки невеликий поверхневий шар промерзає взимку в середніх широтах. Тут, тому панує сезонна мерзлота. За морозну, довгу зиму в північних широтах дуже глибоко промерзає земля. Вона відтає коротким літом всього лише на 05-2 метри в глибину з поверхні. Відштовхуючий шар називається діяльним. В породах нижче нього цілий рік температури є негативними. Ці райони знаходяться в умовах вічної мерзлоти. На Землі мерзлі грунти поширені в основному у заполярних районах. Сибір, а також північна частина материка Північної Америки - найбільші райони вічної мерзлоти.

Криолитозона

Не одними лише скупченнями рідкої води представлені внутрішні води Росії. Вони бувають і в твердому стані, яка утворює сучасне підземне, гірниче і покривне заледеніння. Криолитозоной називається область підземного зледеніння. Цей термін був введений в 1955 році П. Ф. Швецовим, радянським мерзлотоведом. Раніше термін "вічна мерзлота" служив для її позначення. Криолитозона - це верхній шар кори Землі, який характеризується негативними температурами різних гірських порід, а також наявністю підземних льодів або можливістю їх існування. У її складі - гірські многолетнемерзлие породи, підземні льоди, а також непромерзающие горизонти підземних сильно мінералізованих вод.

Як утворюється вічна мерзлота?

При досить невеликій потужності покриву снігу в умовах тривалої холодної зими гірські породи втрачають значну кількість тепла. Вони промерзають на досить велику глибину, перетворюючись у мерзлу тверду масу. Вони не встигають влітку повністю розтопити. Протягом сотень, а іноді і тисяч років можуть зберігатися навіть на невеликій глибині негативні температури грунту. Сприяють цьому великі запаси холоду, що накопичуються в зимовий період в місцях, середньорічна температура яких є негативною. Наприклад, в Північно-Східної і Середньої Сибіру сума всіх негативних температур, які виникають під час залягання снігового покриву - від -3000 до -6000°С. А сума активних температур становить лише влітку+300 - +2000°С.

Історія вивчення багаторічної мерзлоти

Незвичайне явище природи - багаторічна мерзлота. На нього звернули свою увагу ще жили в 17 столітті землепрохідці. Про неї також згадував Ст. Н. Татищев в своїх роботах (початок 18 століття). А. Миддендорфом в середині 19 століття було проведено її перші наукові дослідження. Це сталося під час експедиції цього вченого на схід і північ Сибіру. Миллендорф справив вперше вимірювання температури в ряді пунктів мерзлого шару, встановив у північних районах його потужність, а також висловив припущення про те, як з'явилася мерзлота і чому вона широко поширилася в Сибіру. Вічна мерзлота вивчалася також у 2-й половині 19 і початку 20 століття разом з вишукувальними роботами, які проводили гірські інженери і геологи. Серйозні її дослідження в радянські роки проводили М. І. Сумгин, А. В. Попов, П. Ф. Швецов, І. Я. Баранов та інші вчені.

Вічна мерзлота на карті Росії

У Росії близько 11 млн кв. км займає область поширення вічної мерзлоти. Це становить майже 65% всієї території цієї країни. Розповімо про те, де знаходиться вічна мерзлота на карті Росії. По Кольському півострову, за його центральної частини, проходить її південна межа. Далі мерзлота перетинає поблизу полярного кола Східно-Європейську рівнину, відхиляється на південь Уралу майже до 60° с. ш., а також уздовж Обі, досягаючи півночі гирла Північної Сосьви. Потім межа вічної мерзлоти проходить по Сибірських Увалам, їх південному схилу, і виходить до Єнісею у Підкам'яної Тунгуски. Тут вона круто повертає на південь, проходить далі вздовж Єнісею і по схилах Алтаю, Туви та Західного Sayana. Межа її на Далекому Сході йде до гирла Селемджи від Амура, потім до гирла Амура підніжжя гір його лівобережжя. Відсутня зона вічної мерзлоти на Сахаліні, а також в південній половині Камчатки (в прибережних районах). Зустрічаються також її плями в горах Кавказу і в горах Сіхоте-Аліня.

Територіальні особливості вічної мерзлоти

Однак глибина вічної мерзлоти і її розвиток на цій великій території неоднакові. Північно-східні та північні райони Сибіру, о. Нова Земля і про-ва азіатського сектора Арктики покриті багаторічною низькотемпературної суцільний мерзлотою. Межа її на півдні проходить через Ямал (північну частину), Гиданский півострів і виходить до Єлисея (Дудинка), далі - до гирла Вілюя. Вона перетинає верхів'я Колими і Індигірки і виходить на південь від Анадиря до узбережжя Берингової моря. Температура розташованих на північ від цієї лінії багаторічномерзлих порід в середньому становить -6 - -12°С. При цьому потужність його досягає 300-600 метрів, а часом і більше. Західніше й південніше поширена вічна мерзлота з острівцями талого ґрунту (таликов). Тут температура мерзлого шару декілька вище (від -2 до -6°С). Зменшується його потужність (до 50-300 м). Лише окремі острови (плями) мерзлоти зустрічаються серед талого ґрунту поблизу південно-західного кордону області її поширення. Близька до 0°С температура мерзлого грунту, а потужність становить менше 25-50 метрів. Це так звана острівна мерзлота.

Підземні льоди

Великі запаси води концентруються в мерзлій товщі у вигляді підземних льодів. Одна з їх частин була утворена разом з сингенетическими льодами (вміщуючими породами), а інша - при замерзанні в раніше накопичених товщах води (епігенетичні). Полигонально-жильні льоди поширені в пухких відкладеннях на Вилюйской низовини, Новосибірських островах, а також від гирла річки Хатанги до Колими на приморських низовинах. Їх потужність складає 40-50 метрів, навіть 70-80 метрів на Великому Ляховском острові. Вони вважаються "копалинами", оскільки у період зледеніння (в среднечетвертичное час) відбувалося їх формування. У тріщинах метаморфічних і кристалічних порід представлений широко жильний лід. Він знаходиться в гірських системах Північно-Сходу, а також в Середній Сибіру (північної її частини). Гидролакколити (крижані інтрузії) утворюються в солифлюкционних, делювиальних та озерно-алювіальних відкладах улоговин Північно-Сходу і Забайкалля, а також в Західному Сибіру (північні райони) і Центральної Якутії. Заповнюють собою морозобойние тріщини міграційні льоди зустрічаються практично у всіх районах з мерзлотою.

Солифлюкция

Поперечний промерзання і відтавання знаходяться на схилах гірських порід, а також ґрунтів призводить до того, що із-за сили тяжіння починає повільно сповзати діяльний шар. Він сповзає не тільки з крутих, але і з пологих схилів. Швидкість цього процесу становить від 1 см на рік до декількох метрів на годину. Називається цей процес солифлюкцией (від латинських слів solum і fluctio - відповідно, "грунт" і "закінчення"). Вона поширена досить широко в Східній і Середньої Сибіру, а також в Канаді, в тундрі і високогір'ях. На схилах при цьому виникають невисокі гряди, напливи. Якщо є деревна рослинність, то ліс може нахилятися. Це явище було названо "п'яним лісом".

Позитивна і негативна роль мерзлотних процесів

Мерзлотние процеси сильно перешкоджають будівництва, а також експлуатації тунелів, мостів, доріг і будівель. Мерзлі грунти доводиться зберігати в природному стані. Споруди з цією метою встановлюють на опори, а потім прокладають охолоджуючі труби. Після цього в прорубані свердловини занурюють палі. Російські будівельники залізних і автомобільних доріг з 1960 років земні температури стабілізували застосуванням так званих парорідинних термосифонов. Це металеві труби, які заповнюються замороженої двоокисом вуглецю і вставляються потім вздовж доріг в землю так, щоб один кінець її був занурений в мерзлоту (при цьому нижче її активного шару), а другий знаходився над ним у повітрі. Від 1 до 5 °С зменшує температуру природний теплообмін. При витаивании великих покладів підземних льодів спостерігається суттєва активізація схилових процесів. Це також ускладнює будівництво. Потрібно враховувати при освоєнні районів півночі, що тут природа дуже ранима. Однак мерзлота є і помічником людини, адже в ній можна влаштовувати склади, які будуть служити величезними природними холодильниками.