Многолетняя мерзлота

Многолетняя мерзлота

Общая характеристика

Многолетняя мерзлота составляет основную массу криолитозоны, распространена главным образом в Северном полушарии Земли и занимает 65% территории России. Южная граница области развития многолетнемёрзлых пород в Европейской части России протягивается от Кольского полуострова к устью реки Мезень и далее на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, где спускается до 60º с. ш. в Западной Сибири и субширотно идёт до реки Енисей; вблизи устья реки Подкаменная Тунгуска она резко поворачивает на юг и проходит по правобережью реки Енисей. К востоку от Енисея многолетняя мерзлота имеет распространение на преобладающей части Азиатской территории России, кроме юга полуострова Камчатка, острова Сахалин, Приморья и некоторых др. районов. С севера на юг распространение многолетнемёрзлых пород изменяется от сплошного (св. 95% общей площади территории, мощность до 1500 м и более) до редкоостровного (10% площади, мощность 10–20 м) у южной границы распространения.

Сезонное промерзание пород охватывает бóльшую часть территории России, кроме зоны субтропиков, где оно проявляется не ежегодно и его глубина не превышает нескольких сантиметров. Глубина сезонного промерзания уменьшается зонально при повышении температуры пород и увеличивается с возрастанием континентальности климата с запада на восток. Наибольших значений (до 4–8 м) сезонное промерзание достигает в районах с резко континентальным холодным климатом, малоснежными суровыми зимами (Центральное и Южное Забайкалье), в крупнообломочных грунтах, обладающих низкой влажностью. Мощность слоя сезонного промерзания обусловливает глубину заложения коммуникаций, фундаментов зданий.

По географическому положению зона многолетней мерзлоты делится на субаэральную, субгляциальную и шельфовую.

Субаэральная криолитозона имеет максимальное по площади распространение, представлена с поверхности многолетнемёрзлыми породами, в Европейской части страны распространена только в тундровой зоне и лесотундровой зоне. В Азиатской части России граница субаэральной криолитозоны совпадает с общей границей распространения многолетнемёрзлых пород. Мощности мёрзлых толщ изменяются от 10–20 до 1500 м (Средняя Сибирь).

Субгляциальная криолитозона известна под ледниками архипелагов Франца-Иосифа Земля, Новая Земля, Северная Земля, где для неё характерны аномально малые для высоких широт мощности и высокие температуры, а также под ледниками в горах на Северо-Востоке России и на Алтае.

Шельфовая криолитозона распространена в арктических морях у берегов Сибири, занимает значительную часть Арктического бассейна, за исключением районов, испытывающих влияние тёплого Северо-Атлантического течения.

Типы многолетней мерзлоты

Сплошная мерзлота распространена в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Среднесибирского плоскогорья, на полуострове Таймыр, архипелаге Северная Земля, на Новосибирских островах, Яно-Индигирской низменности, Колымской низменности, в дельте реки Лена, на Центральноякутской низменности, Приленском плато и в областях Верхоянского хребта и Черского хребта, Колымского нагорья, Анадырского плоскогорья, на Юкагирском плоскогорье и Анадырской низменности. Мощность толщ многолетнемёрзлых пород изменяется от 300 до 500 м и более, в горах – до 1500 м; температуры – от –3 до –9 °С и ниже.

Мерзлота с островами талых грунтов (прерывистая, спорадическая) преобладает в Большеземельской и Малоземельской тундрах, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя Тунгуска и Подкаменная Тунгуска, в южной части Приленского плато, в Забайкалье. Мощность мёрзлых толщ иногда достигает 250–300 м, но чаще колеблется от 10–20 до 100–150 м, температура – от 1 до –3 °С.

Островная мерзлота развита на Кольском полуострове, в Канино-Печорском районе, в таёжной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья Охотского моря и на севере полуострова Камчатка. Мощность толщ колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров, температура – от 0 до –2 °С. Островная мерзлота характерна также для горной страны Саяны, природных территорий Урал и Кавказ, где она встречается главным образом по периферии районов современного оледенения.

Строение многолетнемёрзлых горных пород

Строение многолетнемёрзлых горных пород зависит от распределения в них ледяных включений. В кристаллических и метаморфических горных породах лёд встречается в виде жилок, заполняющих трещины, в песках – в виде линз и мелких кристаллов, в глинах, суглинках, супесях и торфе – в виде слоёв или сетки. Особое место занимают решётки ледяных жил, проникающие в породу до глубины 20–50 м. Они широко распространены в пределах Западно-Сибирской низменности, Северо-Сибирской низменности, Яно-Индигирской низменности и Центральноякутской низменности на рыхлых породах. Промерзание верхних горизонтов горных пород часто приводит к образованию сезонных и многолетних бугров-гидролакколитов, содержащих ледяное ядро; они встречаются чаще всего в Забайкалье, на Таймыре, на севере Западной Сибири (булгунняхи). В горных районах в речных долинах и на склонах обычны наледи – покровы льда, которые образуются при замерзании подземных вод, излившихся под напором, возникающим при сезонном промерзании, а также при промерзании выходов артезианских вод. Протаивание ледяных образований, содержащихся в толщах горных пород, обычно приводит к просадкам, возникновению воронок, округлых впадин и других подобных форм рельефа (термокарст), поверхностных оползней-сплывов, грунтовых потоков (солифлюкция).

Практическое значение изучения многолетней мерзлоты

Наличие многолетнемёрзлых пород создаёт специфические условия, требующие особых решений при промышленном и сельскохозяйственном освоении территории, разработке месторождений полезных ископаемых и других мероприятиях. Практический интерес, особенно при строительстве сооружений, представляет льдистость мёрзлых грунтов, от которой в наибольшей степени зависит величина их просадки при оттаивании. Поэтому при возведении инженерных сооружений, строительстве железных и шоссейных дорог, мостов, трубопроводов, гидротехнических объектов необходимо учитывать возможность пучения и просадок грунтов, сползания оттаивающих грунтов на склонах, образования наледей. 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 при сезонном оттаивании деятельного слоя. В многолетнемёрзлых толщах обнаружены термодинамически неустойчивые и поэтому чрезвычайно чувствительные к изменениям условий равновесия газовые гидраты, изменения которых приводят к неконтролируемым выбросам газа в атмосферу, взрывам, пожарам, что усиливает парниковый эффект. В мёрзлых породах, льдах и переохлаждённых водах открыты жизнеспособные микроорганизмы, которые нередко вовлекаются в современные биогеохимические процессы при оттаивании пород. См. также Мёрзлая горная порода.