Interested Article - Многолетняя мерзлота

Обозначения:
фиолетовый — районы многолетней мерзлоты в Северном полушарии, синий — районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году, оранжевый — районы промерзания почвы менее чем на 15 суток в году, сплошная линия — граница области сезонного снежного покрова
Протяжённость и виды многолетней мерзлоты
Карьер трубки «Удачная»
Таяние вечной мерзлоты на острове Хершел

Многолетняя мерзлота ( многолетняя криолитозона , « вечная мерзлота », многолетнемёрзлые породы ) — часть криолитозоны , характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 млн км². Распространение — север Америки , Европы , Азии , острова́ Северного Ледовитого океана , Антарктида . Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры , температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты, глубина которой иногда превышает 1000 метров, грунтовые воды присутствуют в виде льда . Однако под многолетней мерзлотой ещё в районе отрицательных температур могут находиться жидкие воды высокой солёности — криопэги , например, в южной части Анабарского массива криопэги с температурой -4 °C и солёностью до 300 г/л залегают под многолетней мерзлотой в интервале от 200 м до 1500 м, с нижней границей при 0°C .

Общепринятое название — «вечная мерзлота», термин «многолетняя мерзлота» используется в основном петербургской географической научной школой [ источник не указан 2059 дней ] .

Распространённость

Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара . Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью, — Австралия , в Африке её наличие возможно только в высокогорных районах. Значительная часть современной вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи , и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В вечной мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов , в частности гидрата метана .

Под дном океанов и морей также могут наблюдаться многолетнемёрзлые грунты, определение мерзлотно-геологического строения разреза которых и криогенных процессов в них является сложной научно-исследовательской задачей.

От 60 % до 65 % территории России занимают районы вечной мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье .

Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии . Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года .

Изучение

Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века , покорявшими просторы Сибири . Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым . В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина . Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 году сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 году Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116,4 м. Шахта Шергина шла всё время в мёрзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта . В 1840-х годах Александр Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м . С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьёз не поднимался.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным [ источник не указан 440 дней ] ). Вопреки распространённому мнению, этот термин не был впервые сформулирован Петром Кропоткиным . Слово «мерзлота» при этом долгое время чёткого определения не имело, что привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона , однако они не получили широкого распространения.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мёрзлые породы» на три видовых понятия:

  • кратковременномёрзлые породы (часы, сутки),
  • сезонномёрзлые породы (месяцы),
  • многолетнемёрзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномёрзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мёрзлой породы называются « перелетками » .

Методы исследования

Для изучения мерзлотно-геологического строения районов многолетней мерзлоты обычно применяется комплекс исследований, включающий в себя :

  • геокриологическое бурение;
  • отбор и изучение свойств монолитов талых и мерзлых грунтов;
  • лабораторные испытания грунтов;
  • изучение газового состава;
  • электромагнитные зондирования;
  • математическое моделирование динамики мощности мерзлоты.

Для определения температуры в мерзлоте применяют термометрические косы, представляющие собой провод с множеством расположенных вдоль него датчиков; для дистанционной оценки состояния мерзлоты используют наблюдения со спутников и беспилотников [ источник не указан 39 дней ] .

Хозяйственное значение

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

В районах вечной мерзлоты отапливаемые здания и сооружения строят на сваях , чтобы обеспечить вентиляцию и избежать оттаивания мерзлоты за счет тепла здания.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах (например, в карьере трубки «Удачная» ) с почти отвесными стенками.

На полуострове Ямал расположен самый большой Новопортовский мерзлотник — подземное рыбохранилище с температурой, поддерживаемой естественным путём.

Глубина промерзания при средних отрицательных температурах

в зависимости от продолжительности

Время (количество лет) Глубина мерзлоты (м)
1 4,44
350 79,9
3500 219,3
35000 461,4
100000 567,8
225000 626,5
775000 687,7

Почвы районов многолетней мерзлоты

В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур . Над мёрзлым слоем, который является , вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса , так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоёв льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких как — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне . С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.

Под действием мороза происходит криогенное оструктурирование почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв , рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы почвы.

Последствия оттаивания мерзлоты

Оттаивание мерзлоты приводит к снижению несущей способности грунта , что ведет к потере устойчивости зданий и сооружений с возможными катастрофическими последствиями . Одна из таких катастроф произошла в районе Норильска 26 мая 2020 года , когда из-за нарушения устойчивости нефтяного резервуара произошли массивная утечка дизтоплива и последующее катастрофическое загрязнение близлежащих рек и озер . Для предотвращения оттаивания грунтов под зданиями существует способ подмораживания грунтовых оснований с помощью трубок с хладагентом [ источник не указан 39 дней ] .

По прогнозам, оттаивание вечной мерзлоты в результате глобального потепления приведет к огромным потерям для мировой экономики . Ущерб, связанный с выбросами парниковых газов при оттаивании грунтов Сибири , к концу XXI века, согласно оценкам, составит 43 триллиона долларов . Таяние ледников в результате глобального потепления может угрожать частичным затоплением многих прибрежных городов .

Однако для экономики стран со значительной территорией вечной мерзлоты — России и Канады — последствия могут быть скорее положительными, поскольку в результате расширится зона, благоприятная для сельского хозяйства и жизни людей .

См. также

Примечания

  1. Якушова А.Ф. , Хаин В. Е. , Славин В. И. Общая геология / Под ред. В. Е. Хаина. — М. : Издательство МГУ , 1988. — С. 196. — 13 100 экз. ISBN 5-211-00131-1 .
  2. от 4 ноября 2013 на Wayback Machine — статья из «Россия. Электронный энциклопедический словарь». Издательство «Энциклопедия»
  3. от 1 декабря 2016 на Wayback Machine // Кривцов В. А. Физическая география России: Общий обзор. — Рязань, Изд-во R&TL ltd, 2001.
  4. « Наука и жизнь » — от 27 ноября 2009 на Wayback Machine
  5. от 16 мая 2017 на Wayback Machine (c. 301) // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем / Ред. С. М. Семёнов. — М.: Росгидромет, 2012. — 508 с. — ISBN 978-5-904206-10-9 .
  6. Мерзлотоведение (краткий курс) / Под ред. В. А. Кудрявцева. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. — С. 7—8.
  7. Бунтман, Евгений. Проверено.Медиа (2 декабря 2022). Дата обращения: 11 декабря 2022. 11 декабря 2022 года.
  8. Сумгин М. И. Общее мерзлотоведение / М. И. Сумгин, С. П. Качурин, Н. И. Толстихин, В. Ф. Тумель. — М. Л. : Изд-во АН СССР, 1940. — 340 с.
  9. Koshurnikov, Andrey V.; Tumskoy, Vladimir E.; Skosar, Vladimir V.; Efimov, Yaroslav O.; Kornishin, Konstantin A. // International Journal of Offshore and Polar Engineering. — 2020-03-01. — Т. 30 , вып. 1 . — С. 86–93 . — doi : . 3 марта 2021 года.
  10. от 21 июня 2020 на Wayback Machine , BBC, 10.06.2020
  11. . goarctic.ru . Дата обращения: 2 февраля 2024.
  12. от 10 июня 2020 на Wayback Machine , 23.09.2015
  13. Deutsche Welle (www.dw.com). (рус.) . DW.COM . Дата обращения: 16 октября 2020. 27 мая 2020 года.
  14. . ТАСС . Дата обращения: 20 сентября 2021. 17 октября 2020 года.

Литература

Ссылки

Источник —

Same as Многолетняя мерзлота