Вечная мерзлота. Вечная мерзлота на карте России

В этой статье мы расскажем о таком интересном явлении, как многолетняя мерзлота. Хоть ее и называют часто вечной, это на самом деле не так. Просто это название является исторически сложившимся. Она возникла в ледниковый, или четвертичный период развития Земли. В районах с морозным и сухим климатом была незначительна толщина ледникового наземного покрова, а порой он не образовывался совсем. В этих местах произошло промерзание грунтов. Таким образом возникли районы многолетней мерзлоты.

Ледяные включения

Горные породы, которые долгое время (от нескольких лет до тысячелетий) находятся при отрицательных температурах и являются сцементированными влагой, замерзшей в них, стали называться вечной, или многолетней, мерзлотой. В многолетнемерзлых породах скопления воды образуют прожилки, прослои, клинья и линзы льда. То есть и подземные льды входят в состав вечной мерзлоты.

Льдистость мерзлоты

Льдистость мерзлоты, то есть содержание льда, может быть различной. Ее значения колеблются существенно: от нескольких до 90% от всего объема породы. Льда обычно мало бывает в горных районах, зато подземный лед на равнинах оказывается нередко основной породой. В особенности ледяных включений много содержится в суглинистых и глинистых отложениях, встречающихся на крайнем севере Северо-Восточной и Средней Сибири (от 40-50% до 60-70% в среднем). Эти районы отличаются самой низкой температурой грунта.

Деятельный слой, многолетняя и сезонная мерзлота

Ниже 0°С имеют температуру мерзлые породы. Вся вода или часть ее находятся в них в кристаллическом состоянии. Только небольшой поверхностный слой промерзает зимой в средних широтах. Здесь поэтому господствует сезонная мерзлота. За морозную, долгую зиму в северных широтах очень глубоко промерзает земля. Она оттаивает коротким летом всего лишь на 0,5-2 метра в глубину с поверхности. Отталкивающий слой именуется деятельным. В породах ниже него круглый год температуры являются отрицательными. Эти районы находятся в условиях вечной мерзлоты.

На Земле мерзлые грунты распространены в основном в заполярных районах. Сибирь, а также северная часть материка Северной Америки - крупнейшие районы вечной мерзлоты.

Криолитозона

Не одними лишь скоплениями жидкой воды представлены внутренние воды России. Они бывают и в твердом состоянии, которое образует современное подземное, горное и покровное оледенение. Криолитозоной называется область подземного оледенения. Этот термин был введен в 1955 году П. Ф. Швецовым, советским мерзлотоведом. Ранее термин "вечная мерзлота" служил для ее обозначения.

Криолитозона - это верхний слой коры Земли, который характеризуется отрицательными температурами различных горных пород, а также наличием подземных льдов или возможностью их существования. В ее составе - горные многолетнемерзлые породы, подземные льды, а также непромерзающие горизонты подземных сильно минерализованных вод.

Как образуется вечная мерзлота?

При довольно небольшой мощности покрова снега в условиях холодной длительной зимы горные породы теряют значительное количество тепла. Они промерзают на довольно большую глубину, превращаясь в мерзлую твердую массу. Они не успевают летом оттаять полностью. В течение сотен, а порой и тысяч лет могут сохраняться даже на небольшой глубине отрицательные температуры грунта. Способствуют этому большие запасы холода, накапливающиеся в зимний период в местах, среднегодовая температура которых является отрицательной. Например, в Северо-Восточной и Средней Сибири сумма всех отрицательных температур, наблюдающихся во время залегания снежного покрова, - от -3000 до -6000°С. А сумма активных температур летом составляет лишь +300 - +2000°С.

История изучения многолетней мерзлоты

Необычное явление природы - многолетняя мерзлота. На него обратили свое внимание еще жившие в 17 веке землепроходцы. О ней также упоминал В. Н. Татищев в своих работах (начало 18 века). А. Миддендорфом в середине 19 столетия были проведены ее первые научные исследования. Это произошло во время экспедиции этого ученого на восток и север Сибири. Миллендорф произвел впервые измерения температуры в ряде пунктов мерзлого слоя, установил в северных районах его мощность, а также высказал предположения о том, как появилась мерзлота и почему она широко распространилась в Сибири. Вечная мерзлота изучалась также во 2-й половине 19 и начале 20 века вместе с изыскательскими работами, которые проводили горные инженеры и геологи. Серьезные ее исследования в советские годы проводили М. И. Сумгин, А. И. Попов, П. Ф. Швецов, И. Я. Баранов и другие ученые.

Вечная мерзлота на карте России

В России около 11 млн кв. км занимает область распространения вечной мерзлоты. Это составляет практически 65% всей территории этой страны.

Расскажем о том, где находится вечная мерзлота на карте России. По Кольскому полуострову, по его центральной части, проходит ее южная граница. Далее мерзлота пересекает близ полярного круга Восточно-Европейскую равнину, отклоняется к югу по Уралу почти до 60° с.ш., а также вдоль Оби, достигая севера устья Северной Сосьвы. Затем граница вечной мерзлоты проходит по Сибирским Увалам, их южному склону, и выходит к Енисею у Подкаменной Тунгуски. Здесь она поворачивает круто на юг, проходит далее вдоль Енисея и по склонам Алтая, Тувы и Западного Саяна. Граница ее на Дальнем Востоке идет к устью Селемджи от Амура, затем к устью Амура по подножью гор его левобережья. Отсутствует зона вечной мерзлоты на Сахалине, а также в южной половине Камчатки (в прибрежных районах). Встречаются также ее пятна в высокогорьях Кавказа и в горах Сихотэ-Алиня.

Территориальные особенности вечной мерзлоты

Однако глубина вечной мерзлоты и ее развитие на этой обширной территории неодинаковы. Северо-восточные и северные районы Сибири, о. Новая Земля и о-ва азиатского сектора Арктики покрыты многолетней низкотемпературной сплошной мерзлотой. Граница ее на юге проходит через Ямал (северную часть), Гыданский полуостров и выходит к Елисею (Дудинка), далее - к устью Вилюя. Она пересекает верховья Колымы и Индигирки и выходит южнее Анадыря к побережью Берингова моря. Температура расположенных к северу от данной линии многолетнемерзлых пород в среднем составляет -6 - -12°С. При этом мощность его достигает 300-600 метров, а порой и больше. Западнее и южнее распространена вечная мерзлота с островками талого грунта (таликов). Здесь температура мерзлого слоя несколько выше (от -2 до -6°С). Уменьшается его мощность (до 50-300 м). Только отдельные острова (пятна) мерзлоты встречаются среди талого грунта вблизи юго-западной границы области ее распространения. Близка к 0°С температура мерзлого грунта, а мощность составляет менее 25-50 метров. Это так называемая островная мерзлота.

Подземные льды

Большие запасы воды концентрируются в мерзлой толще в виде подземных льдов. Одна из их частей была образована вместе с сингенетическими льдами (вмещающими породами), а другая - при замерзании в ранее накопившихся толщах воды (эпигенетические).

Полигонально-жильные льды распространены в рыхлых отложениях на Вилюйской низменности, Новосибирских островах, а также от устья реки Хатанги до Колымы на приморских низменностях. Их мощность составляет 40-50 метров, даже 70-80 метров на Большом Ляховском острове. Они считаются "ископаемыми", поскольку в период оледенения (в среднечетвертичное время) происходило их формирование. В трещинах метаморфических и кристаллических пород представлен широко жильный лед. Он находится в горных системах Северо-Востока, а также в Средней Сибири (северной ее части). Гидролакколиты (ледяные интрузии) образуются в солифлюкционных, делювиальных и озерно-аллювиальных отложениях котловин Северо-Востока и Забайкалья, а также в Западной Сибири (северные районы) и Центральной Якутии. Заполняющие собой морозобойные трещины миграционные льды встречаются практически во всех районах с мерзлотой.

Солифлюкция

Поперечное промерзание и оттаивание находящихся на склонах горных пород, а также почв приводит к тому, что из-за силы тяжести начинает медленно сползать деятельный слой. Он сползает не только с крутых, но и с пологих склонов. Скорость этого процесса составляет от 1 см в год до нескольких метров в час. Называется данный процесс солифлюкцией (от латинских слов solum и fluctio - соответственно, "почва" и "истечение"). Она распространена довольно широко в Восточной и Средней Сибири, а также в Канаде, в тундре и высокогорьях. На склонах при этом возникают невысокие гряды, наплывы. Если есть древесная растительность, то лес может наклоняться. Это явление было названо "пьяным лесом".

Положительная и отрицательная роль мерзлотных процессов

Мерзлотные процессы сильно препятствуют строительству, а также эксплуатации тоннелей, мостов, дорог и зданий. Мерзлые грунты приходится сохранять в природном состоянии. Сооружения с этой целью устанавливают на опоры, а затем прокладывают охлаждающие трубы. После этого в прорубленные скважины погружают сваи. Российские строители железных и автомобильных дорог с 1960 годов земные температуры стабилизировали применением так называемых парожидкостных термосифонов. Это металлические трубы, которые заполняются замороженной двуокисью углерода и вставляются затем вдоль дорог в землю так, чтобы один конец их был погружен в мерзлоту (при этом ниже ее активного слоя), а второй находился над ним в воздухе. От 1 до 5 °С уменьшает температуру природный теплообмен. При вытаивании больших залежей подземных льдов наблюдается существенная активизация склоновых процессов. Это также осложняет строительство. Нужно учитывать при освоении районов севера, что здесь природа очень ранима.

Однако мерзлота является и помощником человека, ведь в ней можно устраивать склады, которые будут служить огромными естественными холодильниками.