Вечная мерзлота и её влияние на природу. Вечная мерзлота, ее причины, распространение

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.

Причины распространения многолетней мерзлоты на территории Восточной Сибири

Здорик Екатерина

1. Рельеф

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.

Для областей многолетней мерзлоты, а также для, характерны так называемые структурные грунты - формы рельефа, возникающие в результате сложного процесса сортировки неоднородной грунтовой массы, насыщенной водой, при многократном ее замерзании и оттаивании.

2. Реки

Реки питаются главным образом за счет таяния снежного покрова в начале лета и летних дождей. Некоторую роль в питании рек играют грунтовые воды и таяние «вечного» снега и ледников в высоких горах, а также наледей. Зимой на многих реках образуются наледи, а малые реки промерзают до дна.

Ледоход начинается в последней декаде мая - начале июня. В это время на большинстве рек наблюдается самый высокий уровень воды. В отдельных местах (например, в низовьях Яны) в результата заторов льда вода поднимается подчас на 15-16 м выше зимнего уровня. В период половодья реки интенсивно размывают свои берега и загромождают русла стволами деревьев, образующими многочисленные заломы.

3. Почвы

Вечная мерзлота хороший водоупор, поэтому она часто служит причиной заболачивания оттаивающей летом почвы.

На вечной мерзлоте формируются специфические глее-мерзлотно-таежные и мерзлотно-таежные почвы.

4. Растительный мир

климатический географический мерзлота рельеф

Неглубокое залегание мерзлого слоя вызывает у растений формирование угнетенной насаждений, снижает устойчивость деревьев против ветра. Многолетняя мерзлота тормозит развитие растений.

5. Хозяйственная деятельность человека

В сельском хозяйстве многолетняя мерзлота в одних случаях ограничивает возможности развития тех или иных культур, в других - благоприятствует выращиванию растений в связи с дополнительным увлажнением грунтов, создаваемым при сезонном оттаивании деятельного слоя.

Определенных успехов достигло и сельское хозяйство. Созданные в верховьях Индигирки и Колымы совхозы удовлетворяют часть потребностей населения в свежих овощах, молоке и мясе. В якутских колхозах северных и горных районов развиваются оленеводство, пушной промысел и рыболовство, дающие значительную товарную продукцию. В некоторых горных районах развито также коневодство. Значительные площади равнинной и горной тундры представляют собой хорошие оленьи пастбища, а луга речных долин служат кормовой базой для крупного рогатого скота и лошадей.

Суровый климат ограничивает и возможности развития земледелия. В тундровой зоне, где сумма среднесуточных температур выше 10° даже на юге едва достигает 600°, могут выращиваться лишь редис, салат, шпинат и лук на перо. Южнее возделываются также репа, турнепс, капуста, картофель. В особо благоприятных условиях, главным образом на пологих склонах южной экспозиции, можно сеять ранние сорта овса. Более благоприятны условия для животноводства..

Горнодобывающая промышленность стала в настоящее время основой хозяйства и дает стране много ценных металлов.

6. Причины распространения многолетней мерзлоты на территории Восточной Сибири

Суровые малоснежные зимы

Короткое лето

Среднегодовая температура ниже 0 градусов

7. Почему в условиях многолетней мерзлоты дома и промышленные здания следует строить на сваях

При инженерных сооружениях, строительстве железных и шоссейных дорог и т. п. необходимо учитывать возможность пучения и просадок грунтов, сползания оттаивающих грунтов на склонах (солифлюкция), образования наледей на дорогах, у мостов и др.

Так, большие дома в районах севера строятся по специальным технологиям, в частности, построенную коробку панельного дома оставляют на несколько лет, чтобы дом устоялся. Если почва под ним начинает плыть, то его разбирают и собирают в новом месте. На глубоко вбитых сваях дома строят, чтобы не нарушить температурный режим почвы. Несущая способность свай, вмороженных в предварительно пробуренные скважины, обеспечивает устойчивость сооружений, а проветриваемое подполье охраняет грунт от теплового воздействия цеха или жилого дома.

Вопросы исследования Как образно называют многолетнюю мерзлоту? Причины образования мерзлоты? В каких районах нашей страны сосредоточены ледники? Почему? Нужно ли изучать и охранять многолетнюю мерзлоту? С какого времени существует многолетняя мерзлота и по каким данным об этом судят? Как влияет мерзлота на развитие эрозии?

Площадь многолетней мерзлоты огромна – около 11,1 млн. кв. км, что составляет большую часть территории России. Основная область ее распространения – Восточная Сибирь. Южная граница сплошной вечной мерзлоты проходит по северу Ямала и Гыданского полуострова, Дудинке на Енисее, отсюда она опускается к Полярному кругу, пересекает реку Лену ниже устья Вилюя, идет к верховьям Колымы и к берегам Анадырского залива. Область распространения островной вечной мерзлоты охватывает значительно большую территорию: тундру Русской равнины, север Западно-Сибирской равнины, всю Восточную Сибирь и Дальний Восток, кроме Южного Приморья и отчасти Приамурья, а также юга Камчатки и Сахалина. Кроме того, вечная мерзлота известна на Алтае и в горах Большого Кавказа. Максимальной величины (до 1500 м) мощность вечной мерзлоты достигает в бассейне Вилюя. На Кольском полуострове толщина мерзлого слоя менее 25 м, на северо-востоке Большеземельской тундры она возрастает до м; менее 100 м мощность вечной мерзлоты на юго-западе Средней Сибири, на юге Забайкалья, по берегам Охотского моря и на Камчатке.

По характеру распространения выделяется 3 типа многолетней мерзлоты По характеру распространения выделяется 3 типа многолетней мерзлоты Сплошная мерзлота, распространённая в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Среднесибирского плоскогорья, на Таймырском полуострове, архипелаге Северная Земля, на Новосибирских островах, Яно-Индигирской и Колымской низменностях, в дельте р. Лены, на Центральноякутской равнине, Приленском плато и в области Верхоянского, Черского, Колымского (Гыдан) и Анадырского хребтов, а также Юкагирского плоскогорья, на Анадырской равнине. Мощности толщ колеблются от 500 м и более до 300 м; температуры от 10 °С и ниже до 2 °С. Мерзлота с островами талых грунтов, преобладающая в Большеземельской и Малоземельской тундре, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуски, в южной части Приленского плато, в Забайкалье. Мощности толщ иногда достигают м, но чаще от м до 1020 м, температуры от 2 °С до 0°. Островная мерзлота, встречающаяся на Кольском полуострове, в Канинско- Печорском районе, в таёжной зоне Западной Сибири, южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья Охотского моря и на Камчатке. Мощности толщ от нескольких десятков метров до нескольких метров, температуры близки к 0°. Островная мерзлота характерна также для горных стран от Саян до Памира и на Кавказе, где многолетнемёрзлые горные породы встречаются главным образом по периферии районов современного оледенения.

Подземные льды это все виды льда в мерзлых породах вне зависимости от их образования, размеров и условий залегания. Льды, формирующиеся в горных породах, могут быть подразделены на четыре основные группы. 1. Погребенный лед, образующийся при захоронении снежников и подземных льдов. 2. Повторно-жильный лед, образующийся при неоднократном заполнении водой или снегом морозобойных трещин. 3. Инъекционный лед, возникающий в результате замерзания подземной воды, внедряющейся под напором в толщу мерзлых дисперсных пород. 4. Конституционный лед, образующийся главным образом при промерзании влажных дисперсных пород. Он подразделяется на: лед-цемент - мелкие кристаллы льда, заполняющие поры и небольшие трещинки во влажных породах при их замерзании, и миграционный лед, образующийся при замерзании воды, мигрирующей к фронту промерзания. В результате образуются ледяные шлиры (нитевидные включения), небольшие гнезда, линзовидные прослойки.

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.