Многолетняя мерзлота — это слой мёрзлых горных пород, которые не оттаивают даже летом в течение длительного времени. В России она занимает обширные территории (рис. 146) и является отражением современной климатической системы Земли.
Сопоставив карту многолетней мерзлоты с климатическими картами, можно установить, что причиной сильного развития вечной мерзлоты является суровость климата. Выхолаживание земной поверхности происходит в условиях длительной малоснежной холодной зимы и короткого лета.
На островах Северного Ледовитого океана и севере Сибири и Дальнего Востока образовалась сплошная мерзлота. Южнее среди постоянной мерзлоты встречаются участки талых грунтов. А в бассейнах Верхнего Енисея и среднего течения Амура остаются только «острова» мерзлотных грунтов. Здесь в тёплое время года верхний слой, который называется деятельным, оттаивает и в нём развиваются растения и немногочисленные животные.
Мощность многолетней мерзлоты весьма различна и в целом уменьшается с севера (от нескольких сотен метров) на юг (до нескольких десятков метров). Максимальные значения (1500 м) отмечаются в верховьях реки Мархи, левого притока Вилюя.
|
| Рис. 146. Распространение многолетней мерзлоты в России |
По мнению учёных, мерзлота — это реликт ледниковой эпохи. Об этом свидетельствуют многочисленные находки останков трупов мамонтов — обитателей доледникового периода.
Мерзлота оказывает влияние на режим и питание рек, подземных вод, распространение озёр и болот; почву, растительность.
Освоение северных территорий требует учёта специфики мёрзлого грунта и строительства зданий на глубоких сваях. В противном случае потепление климата приведёт к оттаиванию мерзлоты, просадкам и провалам грунта, разрушению коммуникаций.
Современные ледники России занимают небольшие площади, но в них сконцентрированы значительные запасы пресных вод.
Различают покровные и горные ледники. Покровные ледники покрывают арктические острова: Новая Земля, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля. Горное оледенение характерно для высоких гор Кавказа, Алтая, Камчатки. Летнее таяние ледников обеспечивает питание рек: Терека, Кубани, Катуни (таблица).
|
Район оледенения |
Количество ледников |
Площадь оледенения, км2 |
|
Большой Кавказ |
2 047 |
1 424,4 |
|
Алтай |
1 499 |
906,5 Материал с сайта http://doklad-referat.ru |
|
Камчатка |
405 |
874,1 |
|
Корякский хребет |
1 335 |
259,7 |
|
Горы Сунтар-Хаята |
208 |
201,6 |
|
Хребет Черского |
372 |
156,2 |
На этой странице материал по темам: 
Вопросы по этому материалу: doklad-referat.ru
В пределах России площадь распространения многолетней мерзлоты равна приблизительно 10 млн. кв. км, что составляет почти половину территории нашей страны. Глубина залегания мёрзлых слоёв различна и зависит от суровости климата. Так, например, в Якутии мерзлота обнаружена на глубине 400 м.
Наличие многолетней мерзлоты в отдельных районах ставит перед учёными много задач, решение которых имеет большое практическое значение.
Здания, сооружённые без учёта многолетней мерзлоты, могут через некоторое время прийти в негодность. Происходит это потому, что летом земля прогревается на несколько десятков сантиметров — где больше, а где меньше. При таянии грунт становится влажным, подчас текучим. Он оседает, расползается. Та часть здания, под которой грунт размяк, оседает. Зимой почва снова замерзает, влажный грунт вспучивается, и здание перекашивается, а иногда и разрушается.
Сотни городов и посёлков стоят на многолетней мерзлоте, стоят прочно, на века. В этих городах сооружены заводы, школы, больницы, кинотеатры, жилые дома. У этих зданий есть одна особенность: они стоят на железобетонных сваях (рис. 107). Нижняя часть их уходит вглубь, в слой вечной мерзлоты, а над поверхностью земли они возвышаются не более чем на метр. Воздух свободно проходит под зданиями. Верхний слой грунта зимой замерзает, летом оттаивает, но на домах это не отражается, так как железобетонные сваи прочно вмёрзли своим основанием в слой многолетней мерзлоты и она прочно их держит (рис. 108).
Многолетняя мерзлота почти не мешает росту растений, так как на ней сверху лежит слой почвы, прогреваемый летом. И под огромными площадями, занятыми сибирской тайгой, находится мерзлота. Правда, у деревьев, растущих на мерзлоте, корни уходят не вглубь, а в стороны, они как бы стелются в верхнем слое почвы. Из всех деревьев лучше всего приспособлена к мерзлоте даурская лиственница.
Скованный холодом вечной мерзлоты грунт никогда не оттаивает, и всё, что туда попадает, становится как бы законсервированным. В этом слое находят трупы давно вымерших животных.
Это было в начале XIX века. Охотник-эвенк шёл вдоль берега реки. Стояло полярное лето, и под действием солнечных лучей тундра преобразилась: зазеленела трава, воздух огласился криками птиц, прилетевших сюда на лето выводить птенцов. Проходя мимо обрывистого берега реки, охотник увидел под толщей земли какое-то чудовище — огромную голову с густой бурой шерстью и два больших клыка, похожих на бивни слона. Охотник с ужасом рассказал односельчанам о своей находке. Через некоторое время из Петербургской Академии наук в далёкую тундру была послана экспедиция. Материал с сайта http://wikiwhat.ru
Пока участники экспедиции добирались до этого места, прошло немало времени. И животное не сохранилось в таком виде, в каком его нашёл охотник: дикие звери съели почти всё мясо, остался лишь скелет. Учёные определили, что охотнику удалось найти тушу мамонта.
Очень хорошо сохранившегося мамонта нашли также в 1901 г. на Колыме. Чучело этого животного (единственное в мире) поместили в музее Академии наук в Санкт-Петербурге. На территории Сибири находили мамонтов и позже, и каждый раз приходилось поражаться, что трупы животных прекрасно сохранились. Можно было подумать, что мамонты попали в землю вчера: мясо их было достаточно свежим, его с удовольствием ели собаки, а ведь на самом деле туши пролежали в земле десятки тысяч лет.
На этой странице материал по темам: 
Вопросы к этой статье: wikiwhat.ru
Реферат на тему:
Легенда:фиолетовый - районы многолетней мерзлоты в северном полушарии, синий — районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году, красный — районы промерзания почвы менее чем на 15 суток в году, сплошная линия — граница области сезонного снежного покрова
карьер трубки Удачная
«Многолетняя мерзлота» (Многолетняя криолитозона) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общей площадью 35 млн км². Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.
Впервые обнаружена в 1911 г. в южной Сибири.
Многолетняя мерзлота (общепринятое название - вечная мерзлота, «многолетней» вечную мерзлоту именует только петербуржская географическая научная школа) — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности гидрата метана.
Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я.Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина.
Термин «вечная мерзлота», как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. Он определял его, как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий[1]. Слово мерзлота при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.
65 % территории России — районы многолетней мерзлоты[2]. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.
Самый глубокий предел многолетней мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания многолетней мерзлоты — 1 370 метров, зафиксирована в феврале 1982 года.
Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.
Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачный — с почти отвесными стенками.
| 1 | 4,44 |
| 350 | 79,9 |
| 3500 | 219,3 |
| 35000 | 461,4 |
| 100000 | 567,8 |
| 225000 | 626,5 |
| 775000 | 687,7 |
В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.
Под действием мороза происходит криогенное оструктуривание почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы и скелета почвы.
wreferat.baza-referat.ru
Вечная мерзлота - мерзлые горные породы, характеризующиеся температурой от 0 и ниже, содержащие в своем составе лед и находящиеся в таком состоянии в течение длительного времени - от нескольких лет до многих тысячелетий. Зона многолетней мерзлоты простирается до южных пределов Средней Сибири и уходит за ее границы, что существенно отличает среднюю Сибирь от Западной Сибири. Мерзлота как бы несет далеко на юг, в умеренные широты, полярные условия формирования микрорельефа, роста растений, почвообразования и водного режима. В результате создаются противоречивые условия развития органического мира при холодных грунтах с холодными грунтовыми водами и высокими температурами почв и воздуха летом. В Средней Сибири наблюдается вечная мерзлота за исключением южной ее оконечности. Граница спускается от 60 параллели реки Енисей до Восточного Саяна, огибает его и спускается почти до истока Ангары, далее поднимается по Предбайкальской впадине, северной части Северо-Байкальского нагорья, Патомского нагорья к низовью реки Оленька, вдоль Алданского нагорья до среднего течения реки Алдан поднимается до 60 гр. с.ш. и уходит по границе Средней Сибири на север (вдоль устья реки Лена по западной оконечности Верхоянского хребта.) По характеру распространения вечная мерзлота может быть разделена на три зоны по Сумгину 1937 г. 1) сплошная 2) мерзлота с островами талых грунтов 3) островная - острова мерзлоты среди талых пород Каждая из трех зон характеризуется различными мощностями и температурами мерзлотных толщ. При этом внутри зон мощности и температуры изменяются в направлении с севера на юг - мощности уменьшаются , температуры повышаются. Зона сплошной вечной мерзлоты характеризуется наибольшими мощностями мерзлотных толщь - от 500 и более до 300 м. И самыми низкими температурами- от -10 и ниже до -2 градусов. Сплошная вечная мерзлота на Средне-Сибирском плоскогорье располагается к северу от Нижней Тунгуски, на всем Таймырском полуострове, островах архипелага Северная Земля. В зоне, где среди вечной мерзлоты встречаются острова талых пород, мощности вечномерзлотных толщ иногда достигают 250-300 м., но чаще от 100-150 до 10-12 м. Температуры от -2 до 0 гр. Этот тип вечной мерзлоты имеется на Средне-Сибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгусками, в южной части Лено-Алданского плато с мерзлотными грунтами мощностью до 60 м. Островная вечная мерзлота характеризуется малыми мощностями вечно-мерзлотных толщ от нескольких десятков метров до нескольких метров и температурами, близкими к 0 гр.
Мерзлотно - геологические районы вечной мерзлоты. Северо-Таймырский район охватывает всю область нагорья Бырранга, вплоть до побережья Карского моря и моря Лаптевых. Находится в подзоне арктической тундры. Сложена палеозойскими метаморфическими осадочными и массивно-кристаллическими (граниты, траппы) горными породами интенсивно дислоцированными. В геотектоническом отношении представляет собой складчатое поднятие, осложненное надвиговыми дислокациями. Область преимущественного поднятия в четвертичный период. Четвертичные образования представлены морскими, ледово- и ледниково-морскими галечниками, песками, супесями и суглинками (не выше 300 м. Над современным уровнем моря), моренными суглинками (главным образом в долинах верхних частей гор), маломощным аллювием разных фаций в речных долинах, маломощными озерными и болотными отл ожениями, широко распространенными солифлюкционными образованиями на обширных пологих склонах и различными грубообломочными гравитационными - на более крутых. В вечномерзлотном состоянии находятся все типы указанных горных пород. В немерзлотном состоянии горные породы находятся лишь под дном глубоких обширных озер и под руслом глубоких рек (Пясина, Нижняя Таймыра). Географическое положение района между 73 и 78 гр. с.ш. обуславливают повсеместность развития вечной мерзлоты, низкую температуру и большую мощность (более 400 - 500 м.) вечномерзлотных толщ. Вечно мерзлое состояние коренных пород фиксируется наличием льда в тектонических трещинах. В четвертичных пойменных, озерных, болотных, солифлюкционных отложениях наблюдается сингенетический тип криогенного состояния. В торфяно-иловатых и суглинистых пойменных отложениях обычны массивные решетки полигонально-жильного льда, мощностью до 5-7-10 м. И более в зависимости от мощности пойменного аллювия, свидетельствующие о сингенетичности накопления осадков и льда. Моренные суглинки местами могут заключать погребенный глетчерный лед. Морские и ледово-ледниково-морские суглинки и глины характеризуются ледяной решеткой эпигенетического типа. Плохая выраженность решетки отчасти обусловлена малой мощностью отложений (в случае озерных осадков), отчасти - интенсивным промерзанием морских отложений по мере спада морских вод, установления низкой температуры порядка -8 -10 гр. и ниже, исключавшей дальнейшую миграцию воды в мерзлой породе. Температура вечномерзлотных толщ от -10 до -13 гр., возможно, ниже. Все мерзлые породы весьма плотные. Возраст наиболее древних вечномерзлотных тощ (морена, отчасти морские и ледово-ледниково-морские отложения) - средне- и верхнеплейстоценовый; более молодых (аллювий в долинах, озерные и болотные, а также солифлюкционные отложени) - позднеплейстоценовый или голоценовый.
Южно-Таймырский район совпадает с зоной лесотундры и тундры, охватывает территорию Таймырской низменности, которая в геотектоническом отношении представляет собой депрессию - область преимущественного опускания в течение мезо-кайнозоя. Район сложен мощной толщей четвертичных песчано-глинистых, торфяно-иловатых осадков (морских, ледово- и ледниково-морских, аллювиальных, озерных и болотных), подстилаемых мощной толщей песчано-глинистых третичных и мезозойских отложений. В восточной части района (Ноардвик, Хатанга) отложения соленосны. Район отличается суровым климатом, тундровым ландшафтом и относительно однородными мерзлотными условиями, так как вытянут сравнительно узкой полосой в широтном направлении (отсутствие существенных зональных изменений). Распространение вечной мерзлоты практически сплошное, талики - лишь под дном глубоких озер и под руслом глубоких рек, например Хатанги, Пясины. Мощность ее достигает 400-500 м. и более. Вечномерзлые морские, ледово- и ледниково-морские глины и суглинки, а также некоторые озерные суглинки характеризуются криогенным строением эпигенетического типа и с не столь четким разреживанием ледяных шлиров, вследствие интенсивного промерзания их по мере спада вод и осушения (миграция воды быстро прерывалась замерзанием; установившаяся низкая температура замерзших толщ порядка -7, -9 гр. исключала дальнейшую миграцию воды в мерзлотных толщах). Широко распространенные на низменности аллювиальные, особенно пойменные, мелководные озерные и болотные торфяно-иловатые, суглинистые и супесчаные мерзлые отложения повсеместно характеризуются сингенетическим типом строения, т.е. равномерным распределением по глубине мелкой льдистой сетки. В торфяно-иловатых и суглинистых пойменных образованиях надпойменных и современных пойменных террас обычны массивные решетки полигонально-жильного льда, достигающие мощности 10м. и более. В восточной части района, в низовьях р. Хатанги, полигонально-жильный лед в пойменных отложениях с фауной мамонта достигает мощности 40 м. Температура вечнопмерзлотных толщ -8, -10 гр.. Возраст мерзлых, ледово- и ледниково-морских суглинков позднеплейстоценовый. Мерзлые аллювиальные, озерные и болотные отложения с полигонально-жильным льдом имеют голоценовый возраст. Мощные аллювиальные образования с полигонально-жильным льдом (до 40 м.) в восточной части района, по-видимому, имеют более древний средне- и верхнеплейстоценовый возраст.
Северо-Тунгусский район охватывает северную часть Средне-Сибирского плоскогорья (к северу от долины реки Подкаменной Тунгуски). Район находится в пределах разреженной тайги, а также характеризуется обширными участками тундры на возвышенных плато. В геотектоническом отношении представляет собой северную часть Сибирской платформы, область преобладавшего поднятия в четвертичный период. Район представлен в основе своей метаморфизированными осадочными свитами палеозоя, слабо нарушенными, прорванными пластовыми интрузиями траппов. Четвертичные отложения представлены чаще маломощными (в несколько метров), реже мощными (в несколько десятков метров) ледниковыми моренами к северу от долины Нижней Тунгуски, солифлюкционными и делювиальными суглино-супесями с щебнем и глыбами коренных пород на склонах, элювиальными, в основном глыбовыми россыпями коренных пород на плато и террасовым русловым песчано-галечным и пойменным мелкопесчано-иловатым и суглинистым аллювием - в долинах. Аллювий иногда достигает несколько десятков метров мощности. Озерные и болотные иловатые суглинки и торф занимают подчиненное место. Вечномерзлое состояние свойственно всем типам четвертичных и дочетвертичных горных пород. В коренных породах оно фиксируется присутствием льда в тектонических трещинах. Валунные суглинки содержат мелкие шлиры и гнезда льда, а также крупные остаточные глыбы погребенного глетчерного льда (Норильские горы). Солифлюкционные и делювиальные суглино-супеси со щебнем коренных пород на склонах нередко характеризуется сингенетическим типом строения - тонкими горизонтальными и вертикальными шлирами льда в пределах всего пласта. Мерзлый песчаный аллювий в речных долинах представляет собой породу с массивной криогенной текстурой; пойменные супесчаные и иловато суглинистые разности аллювиальных отложений характеризуются мелкослоистой и мелкосетчатой криогенной текстурой. Присутствие в пойменном аллювии мощного полигонально-жильного льда указывает на сингенетичность накопления осадков и мерзлоты. Озерные и болотные иловатые и торфянистые отложения, ограниченные в своем распространении, обычно характеризуются сингенетическим типом строения, т.е. мелкослоистой и мелкосетчатой криогенной текстурой, выраженной по глубине. В некоторых озерных суглинках наблюдается разреживающаяся с глубиной решетка из льда, возникшая в следствии промерзания осадков, ранее формировавшихся в глубоком озере, долго не промерзавшем до дна (эпигенетический тип). Температура вечномерзлых горных пород меняется от -2 на юге района, до 6, -7 гр. ниже ноля на севере. Все мерзлые породы плотные. Мощность вечномерзлых почв меняется с юга на север от 200-250 до 400 м. и более. Возраст вечномерзлотных толщ на плато и высоких надпойменных террасах в речных долинах - плейстоценовый; на низких террасах и современной пойме - голоценовый. Вечномерзлые моренные образования с погребенным глетчерным льдом - наследие ледникового времени.
Лено-Вилюйский район охватывает Ленскую и Вилюйскую аллювиальные равнины. В основе сложен главным образом кембрийскими и юрскими песчано-глинистыми, известняковыми и песчано-глинистыми, известняковыми и песчаниковыми отложениями платформенного типа. Третичные песчано-глинистые отложения миоцена или плиоцена встречаются эпизодически. Четвертичные отложения представлены аллювием разных фаций, от русловой песчано-галечной до пойменной-суглинистой и глинистой с растительными осадками и полигонально-жильным льдом. Аллювий слагает как древние террасы, обычно с цоколем из дочетвертичных пород, превышающие современный уровень Лены и Вилюя на 120 м. и более и имеющие несомненно плейстоценовый возраст, так и более низкие, позднеплейстоценовые и голоценовые, вплоть до современной поймы. Кроме того, имеются маломощные делювиальные суглинистые отложения на склонах и маломощные иловатые аласные вторичные образования, т.е. пойменный аллювий, переотложенный в следствие термокарста. Торфянистые болотные отложения очень маломощны и весьма ограничены в своем распространении. Весь район характеризуется суровым, резко континентальным климатом с очень суровой малоснежной зимой, вследствие чего распространение вечной мерзлоты повсеместное (кроме подрусловых полос и днищ глубоких озер), мощность вечномерзлых толщ превышает 250-300 м., температура в пределах от -2 до -6 гр. В вечномерзлом состоянии находятся все типы отложений. Все они весьма плотны вследствие низкой температуры. Наиболее характерным является присутствие широко распространенного мощного, до 20 м. и более, полигонально-жильного льда в суглинках пойменной фации в составе всех террас, за исключением первой надпойменной и современной поймы. Мощность сингенетического полигонально-жильного льда соответствует мощности пойменного аллювия. Криогенная текстура пойменного суглинка является или массивной, или мелкослоистой и мелкосетчатой (сингенетический тип). Делювиальные, аласные и озерно-болотные отложения также характеризуются криогенной текстурой сингенетического типа. Иногда озерно-болотные, а отчасти аласные отложения характеризуются разреживающейся льдистой решеткой эпигенетического типа. Обычны ледяные ядра в многолетних (бугуняхи) и сезонных буграх пучения, чаще всего приуроченных к аласам. Возраст вечномерзлых толщ наиболее высоких террас равнины -плейстоценовый, более низких террас - средне- и верхнеплейстоценовый и самой низкой надпойменной террасы и современной поймы - гоглоценовый. Присутствие полигонально-жильного льда, синхронного террасовым осадкам, позволяет считать возраст вечной мерзлоты Центральной Якутии, вопреки часто высказываемым мнениям, достаточно древним - раннеплейстоценовым. Чем моложе терраса, тем моложе вечная мерзлота.
Южно-Тунгусский район охватывает южную часть Средне-Сибирского плоскогорья. Район таежный. В геотектоническом отношении относится к Среднесибирской платформе. Северной границей района условно считается долина реки Подкаменная Тунгуска. Район представлен в основе своей плотными метаморфическими осадочными свитами палеозоя, слабо нарушенными, прорванными пластовыми интрузиями траппов. Четвертичные отложения представлены маломощными делювиальными образованиями на склонах и террасовым русловым песчано-галечным и пойменным суглинистым лессовидным аллювием - в долинах. Иногда мощность аллювия достигает нескольких десятков метров. Поверхность плоских или пологоволнистых водоразделов плоскогорья часто перекрыта маломощным суглинисто-щебнистым элювиально-делювиальным чехлом. В вечномерзлом состоянии находятся как четвертичные, так и дочетвертичные образования. Распространение вечномерзлых толщ островное, сугубо локальное. Вечномерзлое состояние коренных дочетвертичных пород определяется присутствием льда в трещинах. Мерзлые четвертичные аллювиальные и прочие отложения характеризуются сравнительно малой льдистостью, отчасти по причине преимущественно песчаного их состава. В немногих местах, где развиты бугристые торфяники, наблюдается разреживающаяся эпигенетическая решетка из льда в подстилающих торф озерных суглинках, если они достаточно мощны. По направлению с запада на восток увеличивается сплошность распространения вечномерзлых пород, понижается их температура. Мощность вечномерзлых толщ на западе района не превышает 100 м., на востоке - возможна и большая. Температура мерзлых пород от0 до -1, -1,5 гр. Возраст вечной мерзлоты в отдельных местах на плато, на высоких надпойменных террасах рек возможно плейстоценовый; на низких террасах - голоценовый.
Литература: А.И. Попов. Мерзлотные явления в земной коре (Криолитология). Из-во Московского Университета, 1967.
www.ronl.ru
Многолетняя мерзлота (Криолитозона)
Многолетняя мерзлота – это явление промерзания земной коры на значительную глубину, при этом мерзлое состояние многолетнемерзлых горных пород длится годы, века и тысячелетия. Толщи промороженных пород, имеющие нулевую или более низкую температуру, образуют криолитозону.
У поверхности земли лежат сезонно протаивающие и сезоннопромерзающие слои. При промерзании горных пород вода в них превращается в лед. При этом и при последующем оттаивании рыхлые породы (глины, пески) резко меняют свои физико-механические свойства, а также развиваются разнообразные мерзлотные (криогенные) процессы и явления. Пучение грунтов и выжимание из земли мелких предметов, формирование бугров пучения и залежей подземного льда, морозное трещинообразование, развитие термокарста, провалы и просадки поверхности при оттаивании мерзлых толщ.
Многолетнемерзлые толщи, почти повсеместно сливающиеся с сезоннопротаивающим слоем, распространены на всей территории Якутии. Характер распространения и другие особенности мерзлой толщи в общих чертах отражают широтную географическую зональность, в горных районах существенно осложненную высотной поясностью и различны в разных геоструктурных регионах. Это обусловило резкие различия криолитозоны Западной – платформенной и Восточной – горно-складчатой частей Якутии.
Условия промерзания, мощность и температурный режим определяются в основном тремя группами факторов: 1.радиационно – тепловым балансом поверхности Земли и нижележащих слоев, условиями теплообмена их с атмосферой; 2.теплообменом мерзлых толщ с поверхностными и подземными водами; 3.тепловым потоком из недр Земли.
До глубин порядка 100 метров особенности развития и температура мерзлых толщ отражают современные физико-географические и климатические условия. Периодические колебания климата влекут изменение состояния мерзлых толщ на глубину от 30-40 до 200-300 метров в зависимости от продолжительности периода.
Возраст многолетней мерзлоты, длительность пребывания мерзлой толщи непрерывно в мерзлом состоянии в Якутии в основном оценивается цифрами от 300 тыс. до 1 млн.лет. Наряду с этим есть участки , где мерзлые толщи промерзли 100-200 лет тому назад и образуются в наше время рпи промерзании таликов.
На большей части территории многолетнемерзлые толщи непрерывны по площади, сквозные талики встречаются обычно только под крупными озерами и реками или возникают вследствие воздействия подземных вод.
Для каждой зоны характерны свои пределы наибольшей мощности мерзлых толщ в типичных зональных условиях, которые могут отмечаться в любом районе зоны. Фактическая мощность мерзлой толщи внутри каждой зоны значительно меняется даже на небольших расстояниях, уменьшаясь до нуля вблизи таликов.
Мерзлым толщам свойственно наличие в них подземного льда различных генетических типов и форм залегания. Лед – цемент между частицами рыхлых пород и сегрегационные льды, имеющие форму небольших прослоек, а также лед, заполняющий трещины в скальных и полускальных породах. Широко распространены суглинки, супеси, заиленные пески, пронизанные мощными полигональными решетками субвертикальных жил повторножильного льда, образующегося в связи с морозобойным трещинообразованием залегающего с глубины 1-2,5 метров. Расстояние между жилами льда порядка 10 метров, ширина их от 0,5 до 5-10 метров и более, размер по вертикали от 5-7 до 40-50 метров и более. На этой территории развиты термокарстовые явления и аласные котловины. На равнинах Якутии, реже – в долинах горных районов встречаются многолетние бугры пучения – булгунняхи – с ледяным ядром из иньекционно – сегрегационного льда мощностью обычно 5-15 метров.
Многолетняя мерзлота и явления накладывают отпечаток на всю природу Якутии и имеют огромное инженерно-геологическое значение. Всесторонний учет воздействия многолетнемерзлых толщ и криогенных явлений на различные хозяйственные обьекты необходим для успешного строительства сооружений любого вида, мелиорации и освоения новых сельскохозяйственных угодий.
freepapers.ru
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное развитие северо-восточной части России, где приходилось строить в условиях сезонного промерзания пород, вызывает необходимость изучения многолетней мерзлоты. В советское время были предприняты колоссальные усилия по изучению многолетней мерзлоты, и актуальность проблемы состояла в оборудовании новых месторождений и строительстве поселений рядом с ними.
Эта проблема актуальна и по сей день. На территории распространения многолетней или вечной мерзлоты не только нужно строить поселения, но также есть задача сооружения и эксплуатации трубопроводов и скважин. Основной способ строительства на изучаемой территории ― это свайные фундаменты, при строительстве которых возможно оттаивание мерзлотных грунтов и впоследствии деформация свай.
При длительной или неправильной эксплуатации объектов строительств, многолетнемерзлые породы могут менять свои прочностные свойства в результате перехода из мерзлого состояния в состояние растепления, т.е. таяния мерзлотных грунтов. Также в условиях вечной мерзлоты приходится строить железные дороги, на сегодняшний день общая длина участков с вечной мерзлотой на сети железных дорог в нашей стране составляет около 5000 км.
Сегодня во всем мире есть тенденция к глобальному потеплению; в России ученые констатируют уменьшение площади вечной мерзлоты. Районы вечной мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой длительное время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1000 метров.
Многолетняя мерзлота, общей площадью 35 млн км², распространена на территории севера Европы, Западной Сибири, Канады, Аляски и островах Северного Ледовитого океана. На территории нашей страны находится шестьдесят процентов мировой территории, покрытой вечной мерзлотой. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.
Тема «Влияние многолетней мерзлоты на природу и жизнь человека» меня заинтересовала тем, что многолетняя мерзлота – это одно из явлений, оставшихся нам после эпохи четвертичного оледенения, а эта эпоха оказала огромное влияние на формирование рельефа России. Мне интересна физика экзогенных процессов, связанных с мерзлотой.
В работе я использовала следующие методы: литературный, картографический и статический. Передо мной поставлены следующие задачи:
1. Ознакомиться с научной литературой, посвященной истории развития, динамике и эволюции вечной мерзлоты.
2. Исследовать положительные и отрицательные стороны воздействия вечной мерзлоты на природные компоненты.
Глава 1.
1.1.История термина «вечная мерзлота».
Основной задачей общего мерзлотоведения является изучение мерзлотных горных пород и выяснение закономерностей их распространения и развития. Поэтому общее мерзлотоведение, имеющее предметом своего изучения мерзлотные горные породы, является в основном геологической наукой, и изучает происхождение, состав, свойства, строению сложение и распространение мерзлых пород в связи с происходящими в них геологическими, геофизическими и биологическими процессами.
Основатель мерзлотоведения как самостоятельной науки М. И. Сумгин (1873―1942) кратко определил его как учение о вечной мерзлоте и мерзлотных грунтах, но понимал при всём этом слово «вечная» как «длящаяся века», а «мерзлота» ― в расширенном смысле. Это вытекает из содержания опубликованного им в 1940 г. в соавторстве с другими мерзлотоведами курса «Общее мерзлотоведение» (Сумгин и др., 1940).
При этом такое расширенное понимание слова «мерзлота» привело к употреблению этого термина в нескольких смыслах, а именно:
1. Мерзлое состояние горных пород,
2. Сами мерзлые горные породы,
3. Область или зона распространения мерзлых пород,
4. Процессы развития мерзлых пород.
Вечная (многолетняя) мерзлота – 1) явление длительного охлаждения горных пород верхней части земной коры до нулевой температуры; 2) слой или область оттаивающих горных пород; 3) горные породы, сцементированные замерзшей в них влагой. (Географический энциклопедический словарь, 1988.)
Хотя при употреблении слова «мерзлота» всегда было понятно, о чем идет речь, необходимость в каждом случае оговаривать и уточнять термин вызвала предложение о введении в мерзлотоведение новых терминов, однозначно определяющих существующие понятия. Так, П. Ф. Швецов (советский ученый, специалист по особенностям формирования подземных вод в условиях многолетней, 1955) указал на нежелательность пользоваться терминами «мерзлота» и «мерзлотоведение» и предложил вместо них соответственно «криолитозона» и «геокриология». Термин «криолитозона» обозначает область, или зону развития мерзлотных пород и соответствует обычно употребляемому термину «мерзлотная толща».
«Геокриология», по Швецову, является учением о закономерности развития и распространения зон мерзлотных почв и горных пород, о сопутствующих процессах и особенностях состава, строения, сложения и свойств мерзлотных горных пород. Это определение не отличается по существу от приведённого выше определения предмета мерзлотоведения по Сумгину.
В литературе первые упоминания о наблюдавшихся летом мерзлотных породах стали появляться с XVI века. В это время усилились поиски северного морского пути из Европы в Индию и Китай, и путешествия в северные страны стали более популярными.
В древнем русском сочинении «Описание чего ради невозможно от Архангельского города морем проходити в Китайское государство и оттоле к Восточной Индии», составленном в 1598 г., видно, что имелись отчетливые и даже научные представления о причинах существования многолетних льдов Арктики. В XVII столетии в связи с продвижением русских людей на восток и северо-восток Сибири, в Москву стали поступать донесения о существовании многолетнемерзлых пород. В конце XVII и начале XVIII вв. в связи с развитием торгового капитала и общим подъемом науки в эпоху Петра I север и восток Сибири посещают как отдельные путешественники, так и целые экспедиции. Это привело к постепенному увеличению сведений о существовании и распространении многолетнемерзлых пород. Так, историк и географ первой половины XVIII в. В. Н. Татищев в своих работах (1725, 1736) сообщает о наличии многолетнемерзлых пород и о том, что в них находятся бивни и сохранившиеся битвы мамонтов.
В середине XVIII в. М. В. Ломоносовым в его «Слове о рождении металлов от трясения Земли, произведенном 6 сентября 1757 г., впервые высказывается теоретическое положение о том, что существование многолетнемерзлых пород является результатом двух взаимно противоположных процессов ― летнего нагревания и зимнего охлаждения ― и тем самым кладется начало учению о теплообмене между горными породами и окружающим пространством как об основном факторе, определяющем тепловое состояние верхнего слоя атмосферы. Эти теоретические положения Ломоносова получили дальнейшее развитие лишь в конце XIX столетия, во второй половине XVIII в. и первой половине XIX в. продолжалось накопление фактического материала о многолетнемерзлых породах.
В 1820―1824 гг. Ф. П. Врангель (российский военный и государственный деятель, мореплаватель и полярный исследователь) и Ф. Ф. Матюшкин (мореплаватель, впоследствии адмирал, в начале карьеры – по окончании Царскосельского лицея – участвовавший в двух полярных экспедициях вместе с Врангелем) исследовали северо-восточные области Сибири, уделив также много внимания мерзлым породам.
В 1828 Ф. Е. Шергин (купец 3-ей гильдии, помощник комиссионера Российско-Американской компании в Якутске) начал проходку «колодца» в Якутске и достиг глубины 116,4 м. Таким образом была создана знаменитая Шергинская шахта. Она шла все время в мерзлых породах, не вскрыла водоносных горизонтов и с течением времени сыграла значительную научно-исследовательскую роль в изучении мерзлых пород. В начале 40-х годов XIX в. академик А. Ф. Миддендорф измерил температуру мерзлых пород в Шергинской шахте до глубины 116 м, что позволило впервые определить температурный градиент в мерзлых породах и судить о мощности мерзлой толщи.
В 1850―70 гг. активизировалось промышленное освоение Сибири. Строители непосредственно встретились с мерзлыми породами, им пришлось изучать их и изыскивать новые методы строительства. У агрономов стали возникать вопросы к мелиорации почв в области распространения мерзлых пород.
В 1866 г. горный инженер И. А. Лопатин исследовал многолетнемерзлые четвертичные отложения в низовье Енисея и на Бреховских островах (70⁰15’ ―71⁰00’ с.ш.) и установил широкое распространение в этом районе подземных жильных льдов (включение льда в виде клинообразных тел в горную породу) и явления пучения и термокарста. Он первый обратил внимание на значение этих явлений для строительства на севере, заложив таким образом начало инженерного мерзлотоведения.
Большой вклад в развитие мерзлотоведения сделал Л. А. Ячевский (русский геолог, горный инженер). Он указал на значение для развития многолетнемерзлых пород отрицательные температуры воздуха, мощности снежного покрова, геологического строения местности, состава и теплоемкости пород, их обводненности, происходящих в них геохимических процессов, а также экспозиции склонов. Ячевский опубликовал карту распространения многолетнемерзлых пород и дал и южную границу.
В. А. Обручев (русский и советский геолог, географ, писатель и популяризатор науки), выполняя геологические исследования в Олекминско-Витимской горной стране, установил колебания мощности и отсутствие мерзлых пород в пределах одной и той же климатической области (1891 г.).
В 1890 гг. по просьбе Управления строительства Сибирской железной дороги при Русском географическом обществе в Петербурге была создана комиссия для изучения мерзлых грунтов под председательством геолога и географа, знаменитого путешественника И. В. Мушкетова. Членами комиссии были знаменитый климатолог А. В. Воейков, В. А. Обручев, геофизик М. А. Рыкачев и геолог К. И. Богданович. Комиссия опубликовала в 1895 г. первую «Инструкцию для изучения мерзлоты почвы в Сибири».
Изучение мерзлых пород и связанных с ними практических вопросов усилилось в связи с постройкой и эксплуатацией западной части Амурской железной дороги (1909―1914 гг.). В это же время работники Переселенческого управления и Метеорологического бюро приступили к исследованию почв растительного покрова, земледелия и водоснабжения в условиях распространения многолетних пород (работы ученых Н.И. Прохорова, П. И. Колоскова, М. И. Сумгина, Л. И Прасолова, Б. Б. Полынова, Б. Н. Сукачева, Р. И. Аболина).
В связи с необходимостью развития промышленности и транспорта в период восстановления народного хозяйства после Гражданской войны в Ленинграде и в Москве в 1923-1928 гг. стали возникать организации, которые в своей основной работе сталкивались с вопросами мерзлотоведения и вынуждены были заняться их изучением для разработки рациональных методов строительства. К ним относились Гипромез, ЦУМТ в Ленинграде и Институт инженеров ж/д транспорта, а также Сельскохозяйственная Академия им. К.А.Тимирязева в Москве.
Развитие хозяйственной деятельности в области распространения мерзлых пород потребовало обобщения полученных данных. Эта задача была выполнена М.И.Сумгиным в его капитальном труде «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР», вышедшем в 1927 г. В конце 1929 г. по инициативе Сумгина при поддержке академика В.И.Вернадского а АН СССР была организована постоянная Комиссия по изучению вечной мерзлоты (КИВМ) под председательством В.А.Обручева. Помимо непосредственного изучения вечной мерзлоты, КИВМ стала центром, организующим всю работу в области мерзлотоведения. В 1939 г. на основе КИВМ был организован Институт мерзлотоведения им. В.А.Обручева АН СССР.
В 1953 г. на геологическом факультете МГУ ИМ. М.В.Ломоносова была организована первая в мире кафедра мерзлотоведения, начавшая выпуск специалистов-мерзлотоведов.
После окончания Великой отечественной войны, несмотря на трудности восстановительного периода, мерзлотоведение продолжало быстро развиваться. Явно наметились несколько направлений: 1)общее, региональное и историческое мерзлотоведение, включая криолитологию; 2) физика и механика мерзлых горных пород; 3)термодинамика и теплофизика мерзлотных пород; 4) инженерное мерзлотоведение; 5) агробиологическое мерзлотоведение; 6) тепловая и водно-тепловая мелиорация мерзлотных горных пород; 7)методика мерзлотных исследований; 8) исследования подземных вод.
Мерзлотоведение за послевоенный период созрело как наука, в нем формируются крупные самостоятельные разделы знаний. Оно перерастает в геокриологию.
После упразднение Института мерзлотоведения АН СССР им. Обручева организующий центр этой науки переместился в Сибирь, где в Якутске на базе Северо-восточного отделения Института мерзлотоведения им. Обручева в 1961 году был создан Институт мерзлотоведения Сибирского отделения им. Обручева под руководством П. И. Мельникова.
В 1970 г. в Москве создается Научный совет по криологии Земли, в состав которого вошли крупные ученые. В 90-е гг. в связи с экономическим кризисом численность сотрудников во многих научных центрах сократилась, многие научные исследования были приостановлены. Тем не менее в институте велись исследования по региональной, исторической и инженерной геокриологии, по тепломассообмену в мерзлых толщах земной коры, изучались природа прочности и геологические свойства мерзлых горных пород, разрабатывались различные геофизические и геохимические методы исследования мерзлых горных толщ. Экспедиции института продолжали сбор информации о мерзлых породах и связанных с ними явлениях на севере Западной Сибири, в Прибайкалье и Забайкалье, а также на территории Монголии.
В 2006 г. в Якутске открылся Музей истории изучения вечной мерзлоты, который выполняет научно-просветительскую и образовательную функции, имеет естественно-научный, научно-технический и историко-культурный профили.
В 2012 г. прошла Х Международная конференция по мерзлотоведению. Впервые за полувековую историю существования Ассоциации по вопросам изменения климата такая конференция проводилась в России. Участие в мероприятии приняли свыше 600 делегатов из 22 стран. По итогам Конференции было принято две резолюции. В первой дается высокая оценка роли Ямала в развитии международного сотрудничества по мерзлотоведению и выражается поддержка Губернатору ЯНАО Дмитрию Кобылкину в его инициативе по созданию в автономном округе Международного Научного Центра по изучению Арктики и рассмотрению территории региона как международного полигона для проведения арктических исследований. Во второй резолюции речь идет о необходимости междисциплинарного подхода в исследовании вечной мерзлоты и воздействия на нее инженерии. Как необходимое выделяется создание комплексных карт, которые отразят количество вечной мерзлоты в разных точках мира, а также условия, которые существуют в этих местах.
Последняя международная конференция по мерзлотоведению (а они проводятся каждые 4 года) прошла в конце июня 2016 г. в г. Потсдам (Германия). Следующая, XII международная конференция пройдёт в 2020 году в Китае. До того исследователи многолетнемёрзлых пород смогут встретиться на Азиатской конференции по мерзлотоведению в Саппоро, Япония (июнь 2017 года) и на Европейской конференции по мерзлотоведению на Монблане, Франция (лето 2018 года).
Вечная мерзлота – реликт ледниковых эпох. Причем в эпоху максимального распространения покровных материковых льдов в среднем плейстоцене площадь вечной мерзлоты хотя и увеличивалась по сравнению с современным состоянием, но не достигала размеров, свойственных последнему термическому минимуму плейстоцена.
Она сохранилась здесь благодаря резко континентальному климату с очень суровой, продолжительной и малоснежной зимой. Надежным доказательством реликтового происхождения многолетней мерзлоты служит хорошая сохранность в нетленном состоянии мамонтов и шерстистых носорогов, живших в перигляциальной зоне в плейстоцене. Но в районах с крайне суровыми зимами мерзлота возникает и сейчас: в поймах и дельтах рек Северо-восточной Сибири (Лены, Яны, Индигирки, Колымы и др.).
2.1.Распространение мерзлых пород по площади.
По характеру распространения вечная мерзлота может быть разделена на 3 зоны: 1) сплошная, 2) мерзлота с островами талых грунтов, 3) островная - острова мерзлоты среди талых пород (Сумгин, 1937), что показано на рисунке 1.
Рис. 1.
Каждая из этих зон характеризуется различными мощностями и температурами мерзлых толщ. При этом и внутри зон мощности и температуры изменяются в направлении с севера на юг – мощности уменьшаются, температуры повышаются.
Зона сплошной вечной мерзлоты характеризуется наибольшими мощностями мерзлых толщ – от 500 и более метров до 300 метров и самыми низкими их температурами – от -2 градусов до -10 градусов и ниже.
Сплошная вечная мерзлота в России развита в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, северной части Среднесибирского плоскогорья (к северу от долины реки Нижней Тунгуски), на всем Таймырском полуострове, на островах архипелага Северной Земли, на Новосибирских островах, на Яно-Индигирской и Колымской приморской равнине и дельте реки Лены, на Лено-Вилюйской аллювиальной равнине, на Лено-Алданском плато и в обширной области хребтов Верхоянского, Черского, Колымского, Анадырского, а также Юкагирского плоскогорья и других внутренних межхребтовых нагорьях, на Анадырской равнине.
В зоне, где среди вечной мерзлоты встречаются острова талых пород, мощности вечномерзлых толщ иногда достигают 250-300 м, но чаще от 100-150 до 10-20 м, температуры – от -2 до 0 градусов. Этот тип вечной мерзлоты имеется в Большеземельской и Малоземельской тундре, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в южной части Лено-Алданского плато, в Забайкалье.
Островная вечная мерзлота характеризуется малыми мощностями вечномерзлых толщ – от нескольких десятков метров до нескольких метров – и температурами, близкими к 0 градусам.
Островная мерзлота встречается на Кольском полуострове, в Канинско-Печорском районе, в таежной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, в северной части острова Сахалин, вдоль побережья Охотского моря и на Камчатке.
В горной зоне вечномерзлые породы встречаются главным образом по периферии районов оледенения и имеют чаще всего островное распространение. Имеются данные о присутствии вечной мерзлоты в породах, слагающих дно полярных шельфовых морей Лаптевых и Восточно-Сибирского.
В пределах геокриозоны поверхностный деятельный слой, оттаивающий летом и замерзающий зимой, увеличивается от первых десятков сантиметров на севере до 5–7 м на юге, но существенно варьируется из-за климата, состава пород, экспозиции склонов и пр. Граница геокриозоны в целом и подзон подвержены колебаниям вследствие глобальных потеплений и похолоданий климата в послеледниковое время. В горных районах с увеличением высоты гор мощность многолетнемерзлых пород возрастает.
В мерзлых породах наблюдаются различные формы льда: повсюду – как цемент в виде замерзшей воды в порах и капиллярах, довольно широко – в виде клиньев в морозобойных трещинах, ледяных жил и прослоек, локально – в виде линз и глыб мощностью до 20 – 30 м. Обычно это бывшие озерные и речные, реже морские и ледниковые глыбы.
2.2.Южная и высотная границы распространения мерзлых толщ.
Сложный характер залегания и распространения мерзлых толщ и их большая динамичность привели к различиям в определении их южной границы в зависимости от того или иного подхода к этому вопросу.
В 80-90-е гг. существовали следующие частные определения южной границы распространения многолетнемерзлых пород.
1. Географическая южная граница распространения многолетнемерзлых пород представляет собой линию, оконтуривающую с юга область распространения мерзлых толщ, за исключением отдельных высокогорных участков мерзлых пород в субтропических и тропических зонах.
2. Геофизическая южная граница распространения мерзлых пород представляет собой среднее многолетнее положение нулевой геоизотермы у подошвы слоя сезонных колебаний температур.
3. Физическая граница мерзлых и талых пород представляет собой границу контакта между мерзлой и талой зонами независимого от географического положения.
Сегодня границы распространения мерзлоты в России проводят так: южная граница 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, исключая юг п-ова Камчатка, о. Сахалин и Приморье (рис.1).
При рассмотрении отдельных зон многолетнемерзлых пород в горных областях вместо термина “южная граница” пользуются термином “высотная граница многолетнемерзлых пород”.
Высотную границу можно определить и по крайнему положению мерзлых толщ, и по среднему положению нулевой геоизотермы.
Глава 3.
3.1. Мерзлотные формы рельефа
Рельефообразующие процессы геокриозоны весьма разнообразны: морозобойное растрескивание, пучение грунтов и образование наледей, термокарст, скально-морозное выветривание, морозная сортировка грунтов, солифлюкция, термоэрозия, термоабразия и др. Особенностью большинства мерзлотных форм рельефа является их сложный генезис, так как криогенные процессы взаимодействуют как между собой, так и с другими экзогенными процессами. На образование рельефа существенное влияние оказывает тенденция развития климата: при похолодании – восходящее развитие вечной мерзлоты, возникновение новых форм, которые накладываются на реликтовые, при потеплении – нисходящее развитие, разрушение прежних форм. Важны геологическое строение территории, вещественный состав пород, направленность экзогенного развития – соотношение денудационных и аккумулятивных процессов и другие факторы. Среди мерзлотных форм рельефа преобладают микроформы и мезоформы, как на равнинах, так и в горах.
Трещинно-полигональные формы рельефа развиты на равнинах, сложенных однородными мелкоземистыми породами. Это сеть полигонов в форме многоугольников, ограниченных трещинами, возникающими в результате морозобойного растрескивания при маломощном снеге или на обнаженной поверхности. Размеры блоков в поперечнике могут достигать от нескольких десятков до сотен метров, поверхность их сначала плоская. Первоначальная ширина трещин 3 – 5 см, глубина 0,5 – 0,7 м, т. е. в пределах деятельного слоя. Трещины заполняются водой, и при ее замерзании возникают жилы в виде ледяных клиньев. Из года в год они растут в ширину и глубину, рассекают деятельный слой, внедряются в вечномерзлую толщу, вызывая вспучивание и выжимание грунта, благодаря чему по краям полигонов образуются валики до 1 м высотой, а поверхность грунта становится вогнутой и заболоченной. Такой полигонально-блочный рельеф свойствен тундре («полигональная тундра»). Полигонально-ячеистое строение подчеркивается растительностью: на повышениях-валиках растут лишайники, в центре блоков и в межблочьях на месте трещин – мхи и пушица, накапливается торф.
На блоках развиты микроформы – пятна-медальоны диаметром до 0,5 м. Они образуются осенью, когда плывун, зажатый между замерзающим деятельным слоем и вечномерзлым грунтом, под давлением прорывает поверхностный грунт и в виде «грязевого вулканчика» изливается на поверхность. Такие тундры с голыми глинистыми пятнами, лишенными на первых порах растительности, часто называют «пятнистыми тундрами».
«Структурный микрорельеф» – каменные кольца и многоугольники – микроформы рельефа на горизонтальных поверхностях, сложенных мелкоземом с включением грубообломочного материала. Это пятна или полигончики диаметром 1–2 м из мелкозема со щебнистым обрамлением. Они возникают при избыточном увлажнении деятельного слоя, лежащего на мерзлом грунте, в результате процессов ячеистого растрескивания, вспучивания грунта при промерзании, вымораживания щебня к поверхности и сортировки его на поверхности от повышенного центра ячей в сторону трещин. На наклонных равнинах при крутизне 5 – 6° каменные многоугольники из изометричных становятся продолговатыми, вытягиваясь вдоль линии падения, и постепенно превращаются в каменные полосы, которые чередуются с полосами мелкозернистого грунта, сползающего под влиянием солифлюкции.
Следует отметить, что вымораживание каменных обломков из рыхлого грунта происходит не только в зоне распространения многолетней мерзлоты, но и в любом другом месте при периодическом промерзании и оттаивании грунта. В частности, типичным является вымерзание валунов из морен московского и особенно валдайского оледенений, продолжающееся до сих пор с неослабевающей интенсивностью.
Наледи образуются на днищах речных долин (в руслах и на поймах, иногда – на первых надпойменных террасах) и в местах подтока и выхода незамерзших грунтовых вод в условиях суровых малоснежных зим. Это плосковыпуклые ледяные тела, образующиеся при излиянии воды и быстром замерзании ее на поверхности в условиях сильных морозов (–30... –50 °С). В зависимости от места возникновения и характера питающих их вод различаются речные, озерные и ключевые наледи. По продолжительности существования бывают сезонные, летующие и многолетние наледи –тарыны (по-якутски). Речные наледи образуются при сокращении живого сечения реки вследствие ее замерзания и промерзания; при всём этом образуются полыньи, вода из которых неоднократно изливается на поверхность и замерзает слой за слоем. Речные наледи служат ледяным барьером для весенних вод и способствуют изменению положения русла реки. Известны случаи, когда наледи брали «в плен» деревни. Речные наледи могут протягиваться на десятки километров. Озерные наледи тоже большие по площади.
Ключевые наледи возникают в местах выхода обильных напорных межмерзлотных или подмерзлотных вод, особенно вдоль тектонических разломов. Они присущи горным областям с трещиноватыми породами, чаще встречаются на склонах южной экспозиции, где меньше слой вечной мерзлоты и ближе к поверхности подходят подмерзлотные воды. Местоположение их постоянное. Самая большая ключевая наледь Улахан-Тарын в долине реки Момы, правого притока Индигирки, протягивается на 26 км при ширине 6–8 км и максимальной толщине льда 4 м. Такие жестко фиксированные наледи оказывают сильное воздействие на природу окрестностей: здесь особый микроклимат с невысокой летней температурой, угнетена растительность, от наледи летом растекаются ручейки. Вред наледей огромен: они разрушают дороги, коммуникации, мосты и другие сооружения.
Бугры пучения образуются на сильно влажных грунтах, особенно при подтоке грунтовых вод со стороны, в местах подземных наледей, когда напор подземных вод оказывается недостаточным для прорыва поверхностного слоя грунта. Вода замерзает в виде линзы и вспучивает грунт (рис.2).
Рис. 2.
Соответственно различают минеральные и торфяные бугры пучения. По длительности существования они делятся на многолетние и сезонные. Многолетние бугры пучения с ледяным ядром являются гидролакколитами и называются булгунняхами (по-якутски) или пинго (по-эскимосски). Это холмы до 30–40 м высотой, 150 – 200 м в диаметре, с крутизной склонов 20–40°. Для образования таких мезоформ необходим постоянный подток подземных вод, поэтому они располагаются над таликами, часто на днищах бывших озерных котловин. При увеличении подземной линзы льда поверхность бугра на вершине часто разбивается радиально-концентрическими трещинами, лед ядра обнажается, летом подтаивает и «макушка» бугра проседает, в результате чего образуется кратерообразная воронка, иногда с водой.
Наряду с булгунняхами есть минеральные бугры пучения, состоящие из грунта с прослойками льда. Они образуются при медленной миграции воды снизу, пропитывающей грунт, замерзающей и увеличивающей объем породы. Размеры их меньше, но распространены они шире, чем булгунняхи.
Торфяные бугры образуются на болотистых равнинах. Ядро их обычно минеральное с прослойками льда, а сверху лежит слой торфа. Высота их достигает 10 м, поперечник – 20–40 м. Бугры пучения разрушают дороги, стройплощадки, аэродромы, так как с них убирается снег, а значит, увеличивается глубина промерзания и усиливается морозное пучение пород.
Термокарстовые формы рельефа – западины, воронки, котловины – образуются при вытаивании ледяных линз и клиньев в местах распространения льдистых рыхлых пород. Благодаря неравномерному вытаиванию содержащегося в породе льда на поверхности возникают просадки и провалы, внешне напоминающие карстовые формы. Среди них есть реликтовые и современные формы. Термокарстовые процессы проявляются в зоне деградации вечной мерзлоты, а также вызываются местными причинами, связанными с хозяйственной деятельностью человека: вырубкой лесов, распашкой земель. Большое значение имеют лесные пожары, в результате которых прогревается грунт, поверхность земли на пожарищах становится черной, летом сильнее нагревается и грунт глубже протаивает. Такой же эффект производят и мелкие озера, которые образуются на месте термокарстовых понижений. В них летом хорошо прогревается вода, а это стимулирует более глубокое прогрессивное протаивание грунта. Увеличение площади озер связано с термоабразией, т.е. оттаиванием и обрушением льдистых пород на побережьях озер из-за отепляющего влияния вод.
Высыхание озер приводит к образованию на их месте аласов – термокарстовых котловин с крутыми склонами и плоским дном. Площадь аласов – от сотен квадратных метров до нескольких квадратных километров, глубина – 15–30 м. В них располагаются ценные луга, издавна используемые местными жителями для выпаса скота. Термокарстовые озера специально осушают и создают луговые оазисы для получения сочных кормов и заготовки сена. Особенно много термокарстовых котловин с озерами на Центрально-Якутской равнине, на приморских Яно-Индигирской и Колымской низменностях, на севере Западной Сибири.
Термоэрозионные формы рельефа – ложбины, промоины, рытвины и даже овражки образуются на склонах речных долин и аласов в местах временных водотоков. Вода воздействует на льдистый грунт прежде всего термически, довольно легко врезаясь в него, и потом механически, унося оттаявшую и оплывающую породу. Если термокарстовые просадки и термоэрозионные промоины-рытвины образуются на месте морозобойных трещин по межблочьям, то блоки-полигоны превращаются в бугры клумбовидной формы диаметром до 10 м и высотой более 2–3 м – байджарахи (по-якутски). Они нередко располагаются в шахматном порядке, образуя целые колонии бугров.
Криогенно-денудационные формы развиты в горах, на нагорьях, плоскогорьях и плато, сложенных твердыми породами и являющихся областями разрушения и сноса. Там интенсивно протекает скально-морозное выветривание. В результате на выровненных участках образуются плащеобразные скопления глыбово-щебнистого материала – так называемые каменные моря. Они служат источником материала для плоскостных и линейных курумов – каменных рек. Останцы выветривания причудливых очертаний на месте устойчивых пород называются кигил-ляхами.
На склонах гор в высотной гольцовой зоне – выше границы лесов и лугов – широко распространены денудационные нагорные террасы – пологонаклонные (3–5°) площадки шириной в сотни метров, перекрытые с поверхности маломощным чехлом обломочного материала. С внешней стороны они ограничены уступами крутизной 25– 30°, сложенными твердыми породами. Число их может быть различным. Они образуются вследствие более интенсивного морозного выветривания в понижениях на склонах, где зимой за счет метелевого переноса образуется «снежный забой». Весной грунты здесь сильно увлажняются и поэтому в большей степени подвергаются морозному выветриванию. В результате понижения расширяются и сливаются между собой, образуя нагорные террасы. В удалении продуктов выветривания с площадок участвует солифлюкция.
Криосолифлюкционный рельеф в виде натечных языков весьма широко распространен на склонах в зоне многолетней мерзлоты. В распространении существующего мерзлотного рельефа на равнинах наблюдается определенная зональность. В северной мерзлотно-климатической подзоне на приморских низменностях преобладают полигональный рельеф, бугры поучения, местами термокарст. В средней подзоне шире развиты процессы солифлюкции, термокарст. В южной подзоне криогенная морфоскульптура ограничена и представлена в основном разными формами термокарста и термоэрозии, часто реликтовыми.
Наряду с зональностью существуют и провинциальные различия, обусловленные степенью континентальности климата. Например, в европейской тундре типичен термокарст, мало бугров пучения и трещинно-полигональных форм, наледи небольшие и образуются редко.
В резко континентальном климате на северо-востоке Сибири с суровыми продолжительными зимами многочисленны наледи, бугры пучения, блочно-полигональный рельеф. Нарушают зонально-провинциальные закономерности горы, нагорья, плоскогорья, на которых господствуют криогенно-денудационные и солифлюкционные формы рельефа.
3.2.Подземные воды в зоне многолетней мерзлоты
Подземные, воды многолетней мерзлоты, по Н. И. Толстихину (русский геолог и гидрогеолог), подразделяются на три категории: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные.
Надмерзлотные воды, залегающие над зоной мерзлых пород, в свою очередь подразделяются на воды деятельного слоя и воды многолетних надмерзлотных таликов. Надмерзлотные воды деятельного слоя залегают на толще многолетней мерзлоты, которая является для них водоупорным ложем. Характерная особенность этих вод — сезонная смена жидкой и твердой фаз. На севере длительность существования жидкой фазы определяется двумя-тремя месяцами летне-осеннего периода; по направлению к югу существование жидкой фазы увеличивается до шести месяцев и более. Питание вод деятельного слоя происходит за счет атмосферных осадков и частично за счет поверхностных водотоков. В химическом отношении надмерзлотные воды сезонного слоя характеризуются малой минерализацией, значительным содержанием органических веществ и наличием гумусовых кислот. Температура их низкая и редко превышает 5° С.
Надмерзлотные воды многолетних таликов существуют благодаря тепловому влиянию поверхностных вод. Залегают подобные талики под озерами и руслами рек. По долинам рек Сибири, несущим тепло, имеются сквозные талики, через которые осуществляется связь, надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных вод. Отличаются эти воды постоянством качества и количества. Минерализация их невысокая, жесткость 0,8—1,2 мг•экв; они широко распространены в бассейнах рек Лены и Колымы. Дебит скважин и галерей нередко достигает 47 л/сек. Используются данные воды на питьевое и хозяйственно-техническое водоснабжение.
К межмерзлотным водам, по Н. И. Толстихину, относят как жидкие воды, циркулирующие в массиве вечномерзлых пород, так и твердую фазу - ископаемые льды и временно законсервированные многолетней мерзлотой мерзлые водоносные горизонты, некогда функционировавшие. Основным фактором, предохраняющим жидкие межмерзлотные воды от замерзания, являются их динамичность, а иногда также высокая минерализация. По характеру вмещающих горных пород выделяются пластовые, карстовые и трещинно-жильные межмерзлотные воды.
Подмерзлотными водами называются все подземные воды, залегающие ниже слоя многолетней мерзлоты. Эти воды обладают напором, нередко в несколько сотен метров. По характеру залегания и условиям циркуляции подмерзлотные воды аналогичны подземным водам внемерзлотных районов. Условия же питания и стока подмерзлотных вод иные. По гидрогеологическим условиям среди подмерзлотных вод Н. И. Толстихин выделяет следующие типы: аллювиальные, порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинные или жильные, и трещинно-карстовые.
Аллювиальные под мерзлотные, воды питаются за счет просачивания атмосферных вод по таликам в аллювии, подтока подземных вод из коренных пород и за счет конденсации. Подмерзлотные воды аллювиальных отложений имеют температуру, близкую к нулю. Лишь в тех случаях, когда в питании аллювиальных вод принимают участие воды коренных пород с более высокой температурой, подмерзлотные воды аллювия имеют аномально высокую температуру. Химический состав подмерзлотных вод аллювия характеризуется меньшим содержанием органических веществ.
Порово-пластовые подмерзлотные воды залегают в осадочных породах и обладают напором. Во многих местах выявлены артезианские бассейны подмерзлотных вод. Трещинно-пластовые подмерзлотные воды характерны для пород древнего возраста (палеозой — юра). Циркулируют они по трещинам в пластах песчаников, известняков, конгломератов и других пород, перекрываемых водоупорами. В частности, на многих месторождениях каменного угля, распространенных в зоне многолетней мерзлоты (Букачачинском, Буреинском бассейнах и др.), подмерзлотные воды этого типа приурочены к трещиноватым песчаникам, конгломератам, изредка к алевролитам и пластам угля. Породы глинистого состава являются водоупорными и разделяют подземные воды на ряд водоносных горизонтов. Воды обладают напором от десятков до сотен метров.
Трещинные и трещинно-карстовые подмерзлотные воды связаны с тектоническими нарушениями. Эти воды отмечены во многих местах Забайкалья, в бассейнах Алдана, на Лене и в других местах. Режим данных вод еще более непостоянный. Известняки на площади распространения многолетней мерзлоты являются наиболее водообильными породами, с ними связаны выходы крупных источников, где образуются мощные наледи.
Источники в зоне многолетней мерзлоты. Для районов распространения многолетней мерзлоты характерны специфические условия выходов подземных вод на поверхность. Источники разделяются на нисходящие и восходящие. Нисходящие источники образуются за счет надмерзлотных вод, расположенных выше местного базиса эрозии. По режиму источники надмерзлотных вод разделяются на сезонные и функционирующие в течение всего года. Дебит тех и других источников непостоянен.
Восходящие источники образуются за счет выходов подмерзлотных вод. Геологические условия выходов подмерзлотных вод весьма разнообразны. Режим источников осложняется мерзлотными факторами — оттаиванием и замерзанием путей движения воды, что обусловливает разделение восходящих источников на следующие виды: периодически исчезающие, мигрирующие, сменные сезонные, непостоянные по дебиту и постоянные. Режим восходящих источников, зависящий от замерзания и оттаивания путей движения воды, не отражает истинного состояния водоносного горизонта, питающего эти источники. Высокодебитные восходящие источники образуются в местах выходов на поверхность трещинно-карстовых подмерзлотных вод.
3.2.Особенности формирования почв в условиях развития многолетней мерзлоты
Особенности формирования почв в области распространения многолетнемерзлых пород изучалось главным образом почвоведами (Сумгин, 1931; Цыплецкий, 1944; Золотников, 1954; Надеждин, 1961; Еловская и др., 1966).
Специфическое условие почвообразовательных процессов в области распространения мерзлоты представляет собой многолетнемерзлые толщи, являющиеся водоупором, ограничивающим глубину горизонта впитывания влаги. Поэтому почвообразующий процесс идет только в слое летнего протаивания.
Второй особенностью являются сравнительно низкие температуры почвы в вегетационный период, накладывающий отпечаток на процессы почвообразования и ослабляющие интенсивность биохимических реакций и жизнедеятельность микроорганизмов.
Обычно в слое летнего протаивания заканчивается слой впитывания (горизонт В), и многолетнемерзлая толща представляет собой горизонт С - материнскую породу, из которой образовалась почва.
Поэтому зимой по почвенному разрезу можно определить слой сезонного промерзания. Горизонт В обычно отличается более повышенным содержанием железа, придающего ему желтовато-коричневый или бурый цвет.
Это относится главным образом к подзолистым почвам, особенно распространенным в южной и средней частях области многолетней мерзлоты.
Этот признак можно использовать для установления максимальной многолетней мощности слоя летнего протаивания, если наблюдения ведутся при неполном протаивании в более холодные годы. Таким образом, почвенный разрез может дать представление о динамике слоя летнего протаивания даже в далеком прошлом.
Подзолистые почвы развиваются преимущественно при отсутствии подстилающего водоупора. При наличии последнего в виде толщи многолетнемерзлых пород часто происходи заболачивание территорий и образуются болотно-глеевые толщи, это видно на примере почв Западной Сибири.
В южных районах области распространения мерзлоты подзолистые почвы не отличаются по своему составу от почв вне области многолетней мерзлоты вследствие сходства в этих зонах температурного режима в вегетативный период.
Е. И. Цыпленкин, исследуя почвы тундры, отмечает относительно большое содержание углекислого газа и щелочную реакцию почв севера. Поэтому обычные приемы агромелиорации почв - внесение извести - для северных районов не рекомендуются. Большое содержание CO₂ в северных почвах по сравнению с южными объясняется также их низкой температурой вследствие увеличения растворимости углекислоты с понижением температуры.
Общеизвестно, что увеличение содержания CO₂ в почвенных растворах усиливает геохимические процессы выветривания минералов. Это обстоятельство в известной мере компенсирует ослабляющее влияние низких температур. Поэтому процессы почвообразования на севере идут более интенсивно, чем предполагалось ранее, но имеют тенденцию к образованию глеево-карбонатных почв (Тютюнов, 1957). Большое значение этого подчеркивал академик Б. Б. Полынов (1934).
3.1.2.Влияние многолетней мерзлоты на развитие растительности
Многолетнемерзлые породы понижают температуру корнеобитаемого слоя почвы значительно ниже оптимальной. Кроме того, являясь водоупором и способствуя заболачиванию почв, они ухудшают аэрацию почв и способствуют обеднению их питательными веществами вследствие ослабления деятельности микроорганизмов.
Низкая температура почвы замедляет рост корней, ослабляет ветвление и проникновение вглубь почвы (Дадыкин, 1952; Тыртиков 1959), при всём этом замедляется скорость синтеза белков, который осуществляется именно в корнях растений.
Различные растения неодинаково угнетаются неблагоприятными почвенными условиями. Так, лиственница значительно дальше продвигается на север и восток, чем ель, а северная граница кедра южнее, чем северная граница ели. Как известно, для каждой породы растений существует предельная температура почвы, ниже которой синтез белков в корнях настолько замедляется, что не покрывает потребностей роста. Эти предельные температуры, неодинаковые для различных растений, и определяют главным образом их неодинаковое продвижение на север и восток.
Вопросы питания растений на холодных почвах изучил биолог и физиолог растений В. П. Дадыкин (1952). В опытах этого исследователя корневая система растений разделялась на две части, помещавшиеся в двух различных сосудах. В один из этих сосудах какой-то один элемент питания из трех основных: калия(К), фосфора (Р) и азота (N). Один из сосудов находился при нормальной температуре (+15, +20⁰), а второй - при низкой температуре (от 0 до +5⁰).
Таким методом определялась возможность усвоения растениями К, Р и N. Рост подопытных растений сравнивался с ростом контрольных растений в нормальных условиях. Таким путем было доказано, что растения могут усваивать все необходимые для их роста питательные вещества из почвенного раствора даже при температуре, приближающейся к нулю градусов.
Дадыкин, пользуясь своей методикой, определил оптимальные условия питания растений на холодных почвах и показал, что при низких температурах нормы содержания К, Р и N в почве должны отличаться от норм для средних климатических условий. Отсюда стали понятны неудачи выращивание огородных и зерновых культур на севере с применением обычных норм удобрений.
Этот автор изучал также развитие корневых систем на холодных почвах. Было отмечено, что корни растений распространяются не только в слое почвы с летней температурой выше +5⁰, но и в более холодных горизонтах вплоть до поверхности многолетнемерзлой толщи. При этом были обнаружены корни растений, заглубляющиеся в многолетнемерзлую толщу на один метр.
Под микроскопом было установлено, что эти корни находятся в состоянии анабиоза, остаются живыми и способны к дальнейшему росту. Автор высказал мнение, что корни растений способны брать воду и питание из мерзлой почвы
Условия развития корневых систем и наземных частей растений, условия их питания и особенности процессов почвообразования зависят от теплового режима мерзлых пород. Поэтому, регулируя температуры мерзлой почвы и глубину ее оттаивания, можно управлять экологическими условиями развития растений.
Заключение
Задачи работы были достигнуты: выявлены следующие следствия влияния мерзлоты на природу России. Во-первых, в зоне распространения многолетней мерзлоты образуются определенные формы рельефа, такие как бугры пучения и наледи, что говорит, о значительном влиянии мерзлоты на рельеф России. Во-вторых, присутствие вечной мерзлоты влияет на деятельность подземных вод, где почти отсутствуют органические вещества. В-третьих, в пределах формирования многолетнемерзлых пород почвообразующей процесс протекает только летом во время оттаивания деятельного слоя почвы. И в-четвертых, образование многолетней мерзлоты, которая является водоупором, способствует заболачиванию, а также распространению на территории России морозоустойчивых растений (лиственница, ель и др.).
Литература:
1. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины/ Гл. ред. А. Ф. Трёшников; Ред. кор. Э. Б. Алаев, П. М. Алампиев, А. Г. Воронов и др. – М., Сов. энциклопедия, 1988.
2. Достовалов Б. Н., Кудрявцев В. А. Общее мерзлотоведение. Издательство Московского Университета. М., 1967.
3. Конищев В. Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата. Издательство МГУ. М., 2008.
4. Маслов А. Д. Основы геокриологии: учебное пособие. Ухта, 2005.
5. http://www.ikz .ru/Криологический-профиль-академически
6. http://www.r89 .ru/novosti/2068.php
7. http://www.geogr.msu .ru/structure/labs/geos/news/news_detail.php?print=Y&ID=11719
8. http://www.novrosen .ru/Russia/nature/chill.htm
9. http://dlib.rsl .ru/viewer/01000791992
10. http://dlib.rsl .ru/viewer/01003243215
referatwork.ru
Реферат на тему:
Легенда:фиолетовый - районы многолетней мерзлоты в северном полушарии, синий — районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году, красный — районы промерзания почвы менее чем на 15 суток в году, сплошная линия — граница области сезонного снежного покрова
карьер трубки Удачная
«Многолетняя мерзлота» (Многолетняя криолитозона) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общей площадью 35 млн км². Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.
Впервые обнаружена в 1911 г. в южной Сибири.
Многолетняя мерзлота (общепринятое название - вечная мерзлота, «многолетней» вечную мерзлоту именует только петербуржская географическая научная школа) — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной многолетней мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В многолетней мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности гидрата метана.
Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я.Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина.
Термин «вечная мерзлота», как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. Он определял его, как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий[1]. Слово мерзлота при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.
65 % территории России — районы многолетней мерзлоты[2]. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.
Самый глубокий предел многолетней мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания многолетней мерзлоты — 1 370 метров, зафиксирована в феврале 1982 года.
Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.
Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачный — с почти отвесными стенками.
| 1 | 4,44 |
| 350 | 79,9 |
| 3500 | 219,3 |
| 35000 | 461,4 |
| 100000 | 567,8 |
| 225000 | 626,5 |
| 775000 | 687,7 |
В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.
Под действием мороза происходит криогенное оструктуривание почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы и скелета почвы.
wreferat.baza-referat.ru
