Причины многолетней мерзлоты. Вечная мерзлота (многолетняя мерзлота)

Главная причина возникновения многолетней мерзлоты - исключительно холодный климат, в условиях которого породы имеют температуры ниже точки их замерзания. Mноголетняя мерзлота - результат суровых климатических условий, главным образом, суровых малоснежных зим.
Образованию и сохранению мерзлоты способствуют следующие факторы:
отрицательные среднегодовые температуры, суровые и длинные зимы, глубина промерзания превышает глубину летнего оттаивания.

Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. Она создает значительные препятствия для производства земляных работ, сооружения и эксплуатации различных построек и т. д. Отапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте, со временем оседают вследствие оттаивания под ними грунта, в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород.

Мерзлота способствует заболачиванию сельскохозяйственных земель, вследствие чего необходимы дополнительные мелиоративные работы, т. е. удаление излишней влаги с полей.
Из положительных факторов можно выделить два: создание естественных холодильников для хранения скоропортящихся продуктов и экономию крепёжного материала в шахтах и рудниках.

Многолетняя мерзлота оказывает многообразное влияние на природу провинций, где она широко распространена. Прежде всего, она затрудняет передвижение подземных вод - подмерзлотных, межмерзлотных и, особенно, надмерзлотных, расположенных наиболее близко к дневной поверхности. Это сильно ограничивает подземное питание рек Средней и Восточной Сибири. Подземные воды в этих условиях нередко образуют наледи, бугры вспучивания и другие формы рельефа, придающие специфические черты поверхности суши восточных районов Сибири. На северо-востоке СНГ около 4000 наледей (по-якутски - тарын), в которых заключено около 25 млрд. м 3 льда. Протаивание мерзлых грунтов и просадка их способствуют широкому распространению термокарста и обусловленному им своеобразному рельефу Северо-Сибирской, Индигирской, Колымской, Центрально-Якутской и других низменностей и плато в областях многолетней мерзлоты.

Многолетняя мерзлота отрицательно влияет на развитие растительного и почвенного покровов. Растения в условиях избытка холода не получают нормального питания, дают незначительный прирост органического вещества, недостаточно покрывают поверхность почвы. Особенно губительно мерзлота сказывается на древесной растительности, которая имеет явно угнетенный вид, разреженный древостой, бедный видовой состав. В Средней и Восточной Сибири из древесных лучше всего выдерживает многолетнюю мерзлоту даурская лиственница.

В провинциях распространения многолетней мерзлоты слабо развит также и почвенный покров. В Средней и Восточной Сибири широко распространены грубоскелетные каменистые почвы благодаря преобладанию морозного выветривания над химическим и биологическим, на равнинах - повсюду явления заболачивания. Почвы в этих условиях примитивно развиты, маломощны, характеризуются резко подавленными биохимическими процессами, недостатком питательных веществ.

Широко распространены в Средней и Восточной Сибири явления солифлюкции, которые наряду с термокарстом имеют большое рельефообразующее значение.
Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы претерпевают деформации. Важно также то обстоятельство, что мерзлый грунт не пропускает воду.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов - пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения; высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми; торф - хороший теплоизолятор, мерзлота под ним сохраняется долго и нередко в тех местах, которые считаются свободными от многолетней мерзлоты, например на Кольском полуострове. Высота торфяных бугров может достигать 3-7 м, в плане они обычно округлы, располагаются иногда поодиночке, но чаще группами.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. Весной оттаивание шло сверху вниз, как результат выравнивания температур уже прогретого воздуха и еще холодного грунта; осенью изменение температур также быстрее происходит в воздухе и промерзание идет тоже сверху вниз. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лед занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, находит наиболее слабое место в сезонномерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле - наледь; геоморфологическое значение наледи состоит в том, что по ее краям идет интенсивное морозное выветривание. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять, растекшись под ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м.

Потепление климата, нарушение температурного режима грунтов вследствие вырубки леса, строительства и т. д. могут привести к протаиванию отдельных участков многолетней мерзлоты, которое вызовет просадки грунта, образование воронок, подземных полостей и других отрицательных форм рельефа, внешне напоминающих карстовые. Процессы рельефообразования, вызванные местным протаиванием многолетней мерзлоты, и все созданные ими формы называются термическим карстом, или (чаще) термокарстом (греч. therme - тепло). В областях распространения термокарста много округлых по форме западин, в них обычно располагаются озера, так как увлажнение избыточное, а лежащая ниже многолетняя мерзлота водонепроницаема. Термокарстовые озера отличаются от карстовых более правильной формой и меньшей глубиной. В равнинных частях центральной Якутии часто встречаются аласы - плоскодонные термокарстовые котловины от десятков метров до нескольких километров в диаметре и глубиной до 15-30 м. Часто аласы заняты озерами, болотами, лугами; иногда они представляют собой котловины спущенных или заросших термокарстовых озер.

В условиях многолетней мерзлоты, особенно если высоко содержание льда в мерзлой породе, вода производит на породу не только механическое, но и температурное воздействие, так как растапливание льда способствует разрушению породы. Поэтому введены специальные термины - термоэрозия и термоабразия. Термоэрозия проявляется в том, что реки легко размывают берега, а овражная сеть достигает невероятной густоты даже в условиях очень плоского рельефа (например, на Ямале); термоабразия вызывает иногда быстрое отступание берегов под действием морских волн.

Формы рельефа, связанные с многолетней мерзлотой, могут находиться и там, где сейчас мерзлота отсутствует, то есть иметь реликтовый характер. Так, в средней и южной частях Республики Коми сейчас нет многолетней мерзлоты, но нередко встречаются неглубокие округлые озера, на аэрофотоснимках хорошо читается сетка полигональных грунтов, особенно хорошо видных на высоких речных террасах.

Хоть и называют многолетнюю мерзлоту вечной, но на самом деле это не так. Возникла эта мерзлота в четвертичный или ледниковый период развития нашей Земли. В тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова была незначительна, а то и вообще не образовывалась, произошло промерзание грунтов и образование районов многолетней мерзлоты.

Мерзлые породы имеют температуру ниже 0°С; часть или вся вода в них находится в кристаллическом состоянии. В средних широтах промерзает зимой лишь небольшой поверхностный слой, поэтому здесь господствует сезонная мерзлота. В северных широтах за долгую, морозную зиму земля промерзает очень глубоко, и коротким летом она оттаивает лишь с поверхности всего на 0,5-2 м в глубину. Оттаивающий слой называется деятельным. Ниже его в породах круглый год сохраняются отрицательные температуры. Эти места и называются районами многолетней мерзлоты.

Мерзлые грунты распространены на Земле преимущественно в заполярных районах. Крупнейшие области многолетней мерзлоты - Сибирь и северная часть Северной Америки.

Территории, где распространена многолетняя мерзлота, называют еще областью подземного оледенения. Но необходимо отметить, что мерзлые породы распространены здесь не повсеместно. В долинах крупных рек, под большими озерами, в районах циркуляции подземных вод толщи многолетней мерзлоты прерываются. На окраинах областей подземного оледенения существует островная мерзлота в виде отдельных пятен.
В мерзлых породах лед становится своеобразным породообразующим минералом. Разнообразные ледяные включения в горных породах земной коры называют ископаемым льдом. Причины их возникновения различны: замерзание воды в толще мерзлотных грунтов; засыпание горных ледников осыпями. Ископаемый лед существует в виде жил, клиньев, тонких стебельков, а также в виде линз. Порой образующаяся линза льда и поступающая снизу вода приподнимают залегающие выше грунты, и возникает бугорок, называемый гидролакколитом. В Якутии они достигают 25-40 метров в высоту и 200-300 м в ширину.

Под влиянием поперечного промерзания и оттаивания почв и горных пород на склонах, а также из-за силы тяжести деятельный слой начинает медленно сползать даже с пологих склонов со скоростью от сантиметра в год до нескольких метров в час. Этот процесс называется солифлюкцией (от лат. solum - почва и fluctio - истечение). Она широко распространена в Средней и Восточной Сибири, в Канаде, в высокогорьях, в тундре. При этом на склонах возникают наплывы, невысокие гряды. Если на склоне есть древесная растительность, лес наклоняется. Это явление получило название «пьяный лес».

Мерзлотные процессы очень осложняют строительство и эксплуатацию зданий, дорог, мостов, тоннелей. Приходится сохранять мерзлые грунты в природном состоянии. С этой целью сооружения устанавливают на опоры, прокладывают охлаждающие трубы, погружают сваи в пробуренные скважины. Но мерзлота становится и помощником человека, когда в ней устраиваются склады, огромные естественные холодильники.

Причины образования многолетней мерзлоты

Отрицательный годовой радиационный баланс в условиях Сибирского антициклона и большого выхолаживания в течение холодного периода года. Это главная причина.

Просто и понятно!!! =)

Хоть и называют многолетнюю мерзлоту вечной, но на самом деле это не так. Возникла эта мерзлота в четвертичный или ледниковый период развития нашей Земли. В тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова была незначительна, а то и вообще не образовывалась, произошло промерзание грунтов и образование районов многолетней мерзлоты. Мерзлые породы имеют температуру ниже 0°С; часть или вся вода в них находится в кристаллическом состоянии. В средних широтах промерзает зимой лишь небольшой поверхностный слой, поэтому здесь господствует сезонная мерзлота. В северных широтах за долгую, морозную зиму земля промерзает очень глубоко, и коротким летом она оттаивает лишь с поверхности всего на 0,5-2 м в глубину. Оттаивающий слой называется деятельным. Ниже его в породах круглый год сохраняются отрицательные температуры. Эти места и называются районами многолетней мерзлоты. Мерзлые грунты распространены на Земле преимущественно в заполярных районах. Крупнейшие области многолетней мерзлоты - Сибирь и северная часть Северной Америки. Территории, где распространена многолетняя мерзлота, называют еще областью подземного оледенения. Но необходимо отметить, что мерзлые породы распространены здесь не повсеместно. В долинах крупных рек, под большими озерами, в районах циркуляции подземных вод толщи многолетней мерзлоты прерываются. На окраинах областей подземного оледенения существует островная мерзлота в виде отдельных пятен. В мерзлых породах лед становится своеобразным породообразующим минералом. Разнообразные ледяные включения в горных породах земной коры называют ископаемым льдом. Причины их возникновения различны: замерзание воды в толще мерзлотных грунтов; засыпание горных ледников осыпями. Ископаемый лед существует в виде жил, клиньев, тонких стебельков, а также в виде линз. Порой образующаяся линза льда и поступающая снизу вода приподнимают залегающие выше грунты, и возникает бугорок, называемый гидролакколитом. В Якутии они достигают 25-40 метров в высоту и 200-300 м в ширину. Под влиянием поперечного промерзания и оттаивания почв и горных пород на склонах, а также из-за силы тяжести деятельный слой начинает медленно сползать даже с пологих склонов со скоростью от сантиметра в год до нескольких метров в час. Этот процесс называется солифлюкцией (от лат. solum - почва и fluctio - истечение). Она широко распространена в Средней и Восточной Сибири, в Канаде, в высокогорьях, в тундре. При этом на склонах возникают наплывы, невысокие гряды. Если на склоне есть древесная растительность, лес наклоняется. Это явление получило название «пьяный лес». Мерзлотные процессы очень осложняют строительство и эксплуатацию зданий, дорог, мостов, тоннелей. Приходится сохранять мерзлые грунты в природном состоянии. С этой целью сооружения устанавливают на опоры, прокладывают охлаждающие трубы, погружают сваи в пробуренные скважины. Но мерзлота становится и помощником человека, когда в ней устраиваются склады, огромные естественные холодильники.

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

География вечной мерзлоты

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

Рис. 1. Снежные пики высоких гор.

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

Огромные массивы многолетней мерзлоты расположены в таких регионах:

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

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

Рис. 2. Территория мерзлоты возле реки Вилюй.

Мерзлота представлена двумя формами:

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

Условия формирования мерзлоты

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

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

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

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

Рис. 3. Пинго.

Мерзлота и человеческая деятельность

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

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

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

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

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