Многолетняя мерзлота где распространена

Многолетняя мерзлота России

Многолетняя мерзлота – это промороженные в течение длительного времени, от нескольких до десятков и сотен тысяч лет, горные породы. Иногда многолетнюю мерзлоту называют «подземным оледенением». Лед, цементирующий горные породы, встречается там в самых различных формах: линзы, жилы, пятна, клинья, огромные пласты, так называемый ископаемый лед. В России общая площадь мерзлых пород составляет около 11 млн. кв. км. Таким образом, многолетняя мерзлота распространена почти на 2/3 территории страны. Мерзлые грунты обнаружены даже под водой, на шельфах морей Северного Ледовитого океана. В целом распространение многолетней мерзлоты соответствует районам резкоконтинентального климата с холодными и малоснежными зимами. Вместе с тем, принято считать, что резкоконтинентальный климат лишь способствует сохранению мерзлоты, образовавшейся во время четвертичных оледенений. Меньшее распространение мерзлоты в западной части страны объясняется наличием покровного ледника, который препятствовал глубокому промерзанию почвогрунтов. В разных частях страны мощность многолетнемерзлых грунтов различная: она колеблется от нескольких десятков метров до километра. На глубоких слоях мерзлых грунтов практически не сказываются сезонные колебания температуры. На огромных просторах российского Севера и Сибири в глубине залегает единый замороженный монолит. Однако состояние мерзлых грунтов не постоянно. В настоящее время можно утверждать, что холод постепенно отступает из недр планеты. Существует несколько зон распространения многолетней мерзлоты.

Зона сплошного распространения многолетней мерзлоты

В данной зоне находятся северо-восточная часть Западно-Сибирской равнины, большая часть Среднесибирского плоскогорья и Северо-Восток Сибири. В условиях многолетней мерзлоты образуются своеобразные мерзлотные, или криогенные (созданные льдом) формы микрорельефа. При сильных морозах грунт с поверхности растрескивается и в морозобойные трещины проникает вода. Замерзая, она расширяет эти трещины и образуются своеобразные решетчатые полигоны. Иногда, образующаяся на некоторой глубине линза льда, приподнимает находящиеся выше грунты, и возникает бугор вспучивания называемый гидролакколитом. В Центральной Якутии подобные бугры достигают 40-метровой высоты. Когда давление льда и заключенной в нем воды прорывает грунт, вода вырывается на поверхность, образуя грунтовую наледь. На склонах гор Бырранга и плато Путорана распространены каменные осыпи. Кроме того, под влиянием попеременного промерзания и оттаивания горных пород на склонах, они начинают стекать вниз. Процесс течения почвогрунтов называется солифлюкцией (от латинских слов «почва» и «истечение»).
Зона прерывистого распространения многолетней мерзлоты.

К югу от зоны сплошного распространения многолетней мерзлоты расположена зона ее прерывистого распространения. То есть среди мерзлых грунтов встречаются непромерзшие участки. Наиболее характерной формой рельефа в данной зоне являются термокарстовые котловины или аласы. Они образуются в местах проседания грунта, возникшего из-за таяния мерзлоты. Нередко подобные котловины заняты озерами. Интересно, что подобные озера недолговечны. Вода из них по трещинам в ледниковых жилах может стекать в русло соседней реки, а на месте озера образуется заболоченная низина.

LiveInternetLiveInternet

Многолетняя мерзлота

Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин «вечная мерзлота»).

Криолитозона — верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.

В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет —3000…—6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300—2000°С.

Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Скопления воды в многолетнемерзлых породах образуют линзы, клинья, прослои и прожилки льда, т. е. в состав вечной мерзлоты входят и подземные льды. Содержание льда, т. е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от-40—50% до 60—70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта.

Многолетняя мерзлота — необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н. Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендор-фом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, АИ. Поповым, И.Я. Барановым и многими другими учеными.

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км2, что составляет почти 65% территории

страны. Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби — к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном. На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет —6…—12°С, а его мощность достигает 300— 600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (—2…—6°С), а мощность уменьшается до 50—300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25—50 м. Это — островная мерзлота.

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).

На приморских низменностях от устья Хатанги до Колымы, на Новосибирских островах и на Вилюйской низменности в рыхлых отложениях распространены полигонально-жильные льды. Мощность их достигает 40—50 м, а на Большом Ляховском острове даже 70—80 м. Эти льды могут считаться «ископаемыми», так как формирование их происходило в среднечетвертичное время (в период оледенения). Жильный лед в трещинах кристаллических и метаморфических пород широко представлен в горных системах Северо-Востока и в северной части Средней Сибири. Для Западной Сибири и Печорской низменности типичны ледяные ядра торфяных бугров пучения. Ледяные интрузии — гидролакколшпы (булгунняхи в Якутии) образуются в озерно-ал-лювиальных, делювиальных и солифлюкционных отложениях котловин Забайкалья и Северо-Востока, в Центральной Якутии и северных районах Западной Сибири.

Миграционные льды, заполняющие морозобойные трещины, распространены практически во всех районах, где встречается мерзлота.

Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.

Современное оледенение

Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км2, однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.

Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км2) находится на арктических островах, что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата. Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли. Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1989). Остров Ушакова, лежащий между Землей Франца-Иосифа и Северной Землей, представляет собой сплошной ледниковый купол, края которого обрываются к морю ледяными стенами высотой от нескольких метров до 20—30 м, а на острове Виктории, расположенном западнее Земли Франца-Иосифа, свободен ото льда лишь небольшой участок пляжа площадью около 100 м2.

При движении к востоку все большая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга, а на острове Врангеля покровного оледенения нет — здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички. Большинство снежно-ледовых образований представляют собой многолетние снежники с ядрами инфильтрационного льда.

Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100—300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км3, что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России.

Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны — Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или «уровня 365», на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин. Разница между климатической и фактической снеговой границей измеряется обычно сотнями метров, но на Камчатке превышает 1500 м.

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км2. Наиболее широко распространены каровые, каро-во-долинные и долинные ледники. Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км2). За ним следует Алтай (910 км2) и Камчатка (874 км2). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км2, протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км2, протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII — начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне.

Таяние вечной мерзлоты чревато для России катастрофами

Таяние вечной мерзлоты представляет серьезную опасность для экономики России; деформации и разрушению могут подвергнуться важные объекты инфраструктуры, включая тысячи километров нефте- и газопроводов в Западной Сибири, говорится в докладе, подготовленном при поддержке российского Гринписа группой отечественных ученых под руководством доктора наук О. А. Анисимова, сотрудника Государственного гидрологического института (Санкт-Петербург) и участника “Межправительственной группы экспертов по изменению климата”.

В зоне вечной мерзлоты находится свыше 60% территории России. При этом за последние 15 лет площадь регионов с благоприятным для ее существования климатом сократилась примерно на треть. Повышение температуры приводит к деградации многолетнемерзлых пород, и это становится экономической, геополитической и социальной проблемой государственного масштаба. «Прогнозируемые изменения вечной мерзлоты представляют серьезную опасность для экономики России, прежде всего из-за повышающегося риска повреждения инфраструктуры Крайнего Севера, — отметил на презентации доклада Олег Анисимов. — В России отсутствуют количественные оценки возможного экономического ущерба, связанного с таянием вечной мерзлоты. Еще более осложняет ситуацию то, что нет экономических методик, на основе которых такие оценки можно получить».

По наблюдениям ученых, в последние 20 лет в зоне вечной мерзлоты увеличилось число аварий на объектах инфраструктуры. Из-за роста температур и таяния грунтов ослабляется несущая способность свайных фундаментов, деформируются и разрушаются здания, мосты и трубопроводы. На нефтяных месторождениях Ханты-Мансийского АО из-за деформаций грунта и таяния вечной мерзлоты происходит в среднем 1 900 аварий в год, а во всей Западной Сибири — около 7 400. На поддержание работоспособности трубопроводов и ликвидацию механических деформаций, связанных с таянием вечной мерзлоты, ежегодно тратится до 55 млрд рублей.

Между тем в зоне вечной мерзлоты добывается около 93% российского природного газа и 75% нефти, что обеспечивает около 70% экспорта нашей страны. По одному из самых неблагоприятных сценариев, в зону большой вероятности развития разрушительных геоморфологических процессов, связанных с таянием вечной мерзлоты, попадают Ненецкий автономный округ (включая Новую Землю), западные и юго-западные районы Ханты-Мансийского округа (включая Сургут и Нижневартовск), северная часть полуострова Ямал (с Бованенковским месторождением), центральная часть Бурятии (включая Улан-Удэ), практически весь Чукотский автономный округ и побережье Таймыра.

Немаловажен и геополитический аспект проблемы. Ежегодно только в Восточной Сибири Россия теряет более 10 км2 прибрежной суши, а по всему побережью Арктики — до 30 км2.

«Дополнительная угроза, связанная с таянием мерзлоты, — высвобождение больших объемов еще более сильного, чем СО2, парникового газа — метана, — подчеркнул один из авторов доклада доктор биологических наук Сергей Кирпотин, проректор по международным связям Томского государственного университета. — В талых озерах Западной Сибири есть места концентрированного выделения газа, где он бьет буквально как из компрессора».

Помимо таяния вечной мерзлоты, наша страна испытывает немало других проблем, связанных с климатическими изменениями. Об этом рассказывает фотоальбом «100 месяцев», который Гринпис также намерен передать российским властям.

Подготовлено по материалам российского отделения международной экологической организации Гринпис.

Озера зоны вечной мерзлоты поглощают парниковые газы

Исследование, проведенное специалистами из университета Аляски (Фэрбэнкс, США), опровергает сложившееся мнение о том, что таяние вечной мерзлоты усиливает процесс глобального потепления. Как показали ученые, озера в зоне вечной мерзлоты, так называемые термокарстовые озера, работают как своеобразные климатические холодильники, если рассматривать процесс с точки зрения тысячелетий.

Вначале термокарстовые озера и в самом деле подогревают атмосферу за счет интенсивного выделения метана, но с течением времени процесс приобретает обратный характер, и они уже работают как охладители, поглощая углекислый газ в больших количествах.

Ученые установили, что примерно 5 000 лет назад озера в зонах вечной мерзлоты на севере Сибири и на Аляске перестали нагревать атмосферу и начали ее охлаждать. При оттаивании едомы, одного из типов вечной мерзлоты субарктических равнин Восточной Сибири, в озерах бурно размножаются мхи и подобные им растения, которые начинают поглощать углекислый газ.

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.

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.

Записи созданы 1930

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх