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

• Мерзлотоведение
• Газовые гидраты
• Гидролакколиты
• Едома
• Талик
• Тундра
• Ледниковый период
• Музей вечной мерзлоты
• Криотекстура
• Сезонно-талый слой

Примечания

Литература

• Алексеев В. Р. / РАН, Сибирское отд-ние , Ин-т мерзлотоведения им. П. И. Мельникова . — Новосибирск : Гео, 2010. — 394 с. — ISBN 978-5-904682-09-5 .
• . — М. : Мысль , 1975. — 256 с. — 100 000 экз.
• . — М. : Недра , 1990. — 144 с. — ISBN 5-247-00466-3 .

Ссылки

• // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем / Ред. С. М. Семенов. — М.: Росгидромет , 2012. — 508 с. — ISBN 978-5-904206-10-9 .
• от 25 июля 2015 на Wayback Machine , с картой покрытия вечной мерзлотой территории СССР. — М.: Недра , 1979.
• — «The Moscow Times», 06.10.2011.
• (англ.) .
• (англ.) — National Snow and Ice Data Center.
• / Институт полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера , 2021.