Вечная мерзлота

По А. А. Григорьеву, торфяные бугры возникают при наличии  неровностей на дне болот и  при происходящем снижении базиса эрозии. Последнее приводит к тому, что  дно болот обнажается, неровности его начинают зарастать сначала  осокой, потом сфагнумом. За счет остатков растений участок дна приподнимается и в какой-то период достигает  такой высоты, что начинает выделяться над окружающим пространством. Снег с него сдувается, бугор промерзает зимой. Образующаяся мерзлота еще больше увеличивает вспучивание бугра.

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 идет 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 сезонно-мерзлом 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. Поэтому такие формы рельефа называются гидролакколитами. В России для их обозначения употребляют также якутское слово булгуннях, в Канаде и на Аляске — эскимосское пинго.

Гидролакколиты представляют собой либо слабое поднятие (до 2–3 м), либо холм (до 40 м высоты) с довольно плоской вершиной и достаточно крутыми склонами. Если сделать разрез такого холма, то можно видеть, что на поверхности его лежит слой торфа и почвы. Под торфом залегает лед, внутри которого иногда сохраняется незамерзшая вода. Лед имеет форму линзы или купола.

Образование гидролакколитов связано с выходами напорных вод. Вода, стремясь к выходу на поверхность, приподнимает слой торфа и льда над ней, а замерзая, дает выпуклую форму рельефа. Гидролакколиты распространены в Восточной Сибири, на Аляске. В образовании их принимают участие подмерзлотные и надмерзлотные воды.

Мелкобугристый  рельеф развивается на повышенных, относительно сухих участках. Представлен этот рельеф кочками высотой 0,3–0,5 м, которые разбросаны либо в одиночку, либо группами. Кочки обычно покрыты растительностью, поэтому они выделяются на общем фоне равнин.

Образование мелкобугристого  рельефа связано с наличием растительного  покрова. Влияние последнего проявляется в том, что почва замерзает и оттаивает неравномерно. Замерзанию подвергаются участки с растительностью, это вызывает выпучивание и рост этих участков подобно торфяным буграм. Лед непосредственного участия в строении кочек не принимает, но промерзание их — основная причина образования мелкобугристого рельефа. Состоят кочки из почвы с хорошо выраженным слоем дерновины.

Пятнистая, или  медальонная, тундра представляет поверхность, на которой распространены лишенные растительности пятна округлой и полигональной формы. Растительность развивается лишь в виде узких полосок по краям пятен (мох, травы, кустарники). Размер пятен 0,5–1,5 м в диаметре. Поверхность пятен несколько выпуклая в центральной части.

Образование пятнистой тундры зависит от конкретной физико-географической обстановки.

Образование пятнистой тундры в арктических и высокогорных условиях вызывается морозобойными  трещинами, которые раскалывают  поверхность на отдельные пятна, полигоны. В трещинах поселяется растительность, так как в них она защищена от ветра. Позднее растительность постепенно заселяется и на самих полигонах по их краям.

В более южных широтах  образование пятнистых тундр  связывается, по В. Н. Сукачеву, с давлением плывуна, расположенного между слоем сезонной и вечной мерзлоты. При зимнем замерзании плывун в силу развивающегося при этом гидростатического давления прорывает расположенный выше грунт и растительный покров и заливает поверхность в форме пятен или медальонов. Особенно благоприятствуют вытеканию плывуна трещины, которые образуются в мерзлой почве.

Образование пятнистых тундр  может быть объяснено гибелью  растительности от сильных морозных ветров, снеговой корразии.

Грунт, оттаивающий летом  на склонах, нередко оказывается  водонасыщенным и легко сползает по поверхности мерзлого слоя под влиянием силы тяжести. Это сползание, называемое солифлюкцией (от лат. solum — почва, земля и fluctio — истечение), происходит неравномерно, на склоне образуются неровные ступени высотой до 3–4 м – солифлюкционные террасы. С солифлюкцией связано также образование солифлюкционных валов, шлейфов, что придает склонам мягкие очертания.

Для областей многолетней  мерзлоты, а также для мест, где  многолетней мерзлоты нет, но сезонное промерзание очень длительно, характерны так называемые структурные грунты — формы рельефа, возникающие в результате сложного процесса сортировки неоднородной грунтовой массы, насыщенной водой, при многократном ее замерзании и оттаивании. Крупные обломки вымораживаются из грунта и смещаются к краям пятен, состоящих из мелкозема.

Очень характерны каменные кольца, поперечник которых составляет обычно 1—2 м; в середине колец — слегка выпуклые участки мелкозема, окаймлены же они каменным бордюром шириной 30—50 см.

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.

В условиях вечной мерзлоты распространен погребенный лед  в виде линз, прослоев, лакколитов иногда больших размеров. Таяние погребенного льда вызывает просадку грунта и образование  котловин разной величины, часто заполненных  озерами. Такие процессы рельефообразования, вызванные местным протаиванием многолетней мерзлоты, и все созданные ими формы называются термическим карстом, или (чаще) термокарстом (греч. therme — тепло).

Таяние льда может происходить  от лесных пожаров, от сплошной вырубки  лесов, т. е. в любом случае, когда  почва обнажается и прогревается сильнее обычного.

В областях распространения  термокарста много округлых по форме западин, в них обычно располагаются озера, так как увлажнение избыточное, а лежащая ниже многолетняя мерзлота водонепроницаема. Часто образуется по соседству целая группа озерных котловин. Вода из более высоко расположенных озер часто перетекает в нижележащие озера. Дно осушившихся озер покрывается лугами. Термокарстовые озера отличаются от карстовых более правильной формой и меньшей глубиной.

В равнинных частях центральной  Якутии часто встречаются аласы (якут.; ед. число алас) – 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. Аласы распространены довольно широко.

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.

В условиях вечной мерзлоты эрозионная деятельность развивается слабее, чем в других условиях. Текучие воды больше производят боковой размыв, нежели глубинный, в результате формируются широкие поймы. С вечной мерзлотой связано частое образование цепочек озер по долинам рек. Они образуются в результате накопления аллювия в долинах в виде кос. Эти косы не успевают размываться летом при низком уровне вод и, скованные вечной мерзлотой зимой, остаются до следующего года. Ежегодно около них откладывается аллювий. Увеличиваясь таким образом из года в год, такие косы перегораживают русла рек и образуются подпрудные озера.

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, а на аэрофотоснимках видна сетка полигональных грунтов, которые особенно хорошо заметны на высоких речных террасах.

(эти абзацы надо в  другую главу)

Отмечалось, что наледные явления причиняют большой вред хозяйственной деятельности человека в районах их распространения. Они делают непроходимыми участки железных и автогужевых дорог, если появляются на них, мешают строительству; иногда наледные воды заливают жилые помещения.

Для устранения наледных явлений сооружаются так называемые мерзлотные пояса. Такой мерзлотный пояс представляет полосу искусственного промораживания почвы по пути движения грунтовых вод. Он создается выше того объекта, которому угрожает наледь. Полоса мерзлотного пояса имеет ширину около 5–10 м. Слой почвы до 0,5 м мощности на ней снимается, тем самым создаются условия для ее промерзания. Зимой снег с нее постоянно счищается, чтобы промерзание почвы было сильнее.

Грунтовая вода задерживается  перед таким мерзлотным сооружением  и для безопасности часто выводится  на поверхность отводной канавой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Географические следствия вечной мерзлоты

 

Влияние вечной мерзлоты на современный климат

На исходе XX века проблема изменений  климата в сторону глобального потепления стала одной из центральных, волнующих мировую общественность. Повышение температуры воздуха большая часть ученых-климатологов связывает со все возрастающими промышленными выбросами в атмосферу двуокиси углерода, метана, и других газов, вызывающих парниковый эффект. Еще недавно, всего несколько лет назад, ряд крупных климатологов прогнозировал повышение температуры воздуха на Севере в начале XXI века на 10-15 градусов Цельсия. Ученый-уфолог А.К.Прийма даже предсказывал, что при таком резком потеплении климата треть человечества может погибнуть от засух и катастроф.

Анализ метеорологических данных по ряду стран Северного полушария (Россия, Канада, США-Аляска, Китай) подтверждает, что в последние 25-30 лет действительно  происходит потепление климата, хотя и  более умеренное. Повышение температуры воздуха за этот период в большинстве регионов России составляет 1-1,2 градуса Цельсия. По данным Американского геофизического союза, за 1991-1997 годы глобальная температура воздуха повысилась на 0,62 градуса Цельсия. В последние 3-4 года потепление климата мог почувствовать каждый житель России и Белорусси : здесь жаркие и сухие летние сезоны и мягкие зимы следовали друг за другом. К сожалению, в наши дни высокообразованные специалисты, владеющие арсеналом современных математических методов и быстродействующей компьютерной техникой, также пока не могут уверенно объяснить, что случилось с климатом Земли, будет ли он намного теплее в XXI веке по сравнению с XX, в чем причины глобальных климатических изменений. Потепление климата приводит, в свою очередь, к оттаиванию вечной мерзлоты и освобождению газов (особенно метана), захороненных в мерзлоте, и их дополнительному поступлению в атмосферу. Многочисленные исследования по проблеме глобального потепления климата проводились и проводятся в рамках тематических планов институтов, государственных и международных программ.

Особо изменение климата вечной мерзлоты должна волновать Россиян : как никак более 65% ее огромной территории занято вечной мерзлотой, которая зависит от климата, чутко реагирует на малейшие его изменения и поэтому отнюдь не является вечной.

Скованные льдом горные породы развиты  на севере Европейской России, Урала, севере Западной Сибири (примерно до широтного  отрезка Оби), на большей части  Восточной Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока. Отрицательные температуры  проникают в земную кору до глубины 1300-1500 м, минимальные их среднегодовые  значения достигают -15...-16 градусов Цельсия. Вечномерзлый покров литосферы в  плане напоминает изрядно потертое одеяло: вдоль верхнего (северного) края карты России он почти сплошной, с редкими дырами и прорезями  в виде таликов под крупными озерами и реками, мощность мерзлоты здесь максимальна, а температуры минимальны. К югу таликовых прорех становится все больше, толща мерзлоты уменьшается, температура ее повышается и у нижнего, южного края области вечной мерзлоты от сплошного покрова остаются одни лоскутки - острова мерзлых пород мощностью в несколько метров или десятков метров с температурой, близкой к нулю.

Хозяйственное значение области вечной мерзлоты, или криолитозоны, трудно переоценить. Это - стратегический тыл экономики России, ее топливно-энергетическая база и валютный цех. Северный край страны населен крайне скудно. На огромных просторах арктических холодных пустынь, тундры, лесотундры, тайги и горных степей, на равнинах, плоскогорьях и в горах на один квадратный километр приходится менее одного человека. В Ямало-Ненецком национальном округе этот показатель равен 0,6 чел. на кв. км, в Корякии и на Чукотке - 0,1-0,2, а в Эвенкии и на Таймыре и вовсе 0, 03-0,06

Тем не менее нельзя забывать, что в пределах криолитозоны России сосредоточено более 30% разведанных запасов всей нефти страны, около 60% природного газа, неисчислимые залежи каменного угля и торфа, большая часть гидроэнергоресурсов, запасов цветных металлов, золота и алмазов, огромные запасы древесины и пресной воды. В настоящее время хорошо разработаны методы прогнозирования последствий строительства зданий и сооружений на вечной мерзлоте. Однако не только деятельность человека меняет мерзлотные условия. В гораздо больших масштабах оказывают влияние на мерзлые толщи труднопредсказуемые изменения климата.

Прогрессивное оттаивание мерзлых  пород может обернуться катастрофическими  последствиями. Дело в том, что верхние горизонты вечномерзлых пород мощностью от 2-5 до 30-50 м и более содержат лед в виде мелких линзочек и жилок, а также крупных залежей в виде клиновидной решетки (полигональной в плане) или пластовых залежей мощностью до 30-40 м. На некоторых участках северных равнин лед составляет до 90% объема мерзлых пород.