Территория многолетней мерзлоты. Изучение многолетней мерзлоты

Здравствуйте! Представьте себе такую ситуацию, что Вы попали в ледниковый период... Не хотелось бы, правда? А вот на Земле есть такие места, которые немного его напоминают, о которых и пойдет речь в этой статье...

В этих, так называемых, перигляциальных (окололедниковых) районах, встречается еще более удивительное явление. Это повторяющийся рисунок грязевых наносов и скальной породы на плоских участках поверхности.

Полигоны (многоугольники, ограниченные трещинами) – это самые большие такие фигуры; также встречаются каменные кольца. Образуются подобные узоры в результате надвига и вспучивания, которые сменяются оттепелями, в течение тысяч лет.

Горные ландшафты.

Ландшафты вечной мерзлоты встречаются не только в высоких широтах (вблизи полюсов), а и высоко в горах. Даже на вершинах гор, расположенных на лежат ледниковые шапки. Пример, восточноафриканская г. Килиманджаро, высотой 5895 м.

Причиной образования покровов из многолетнего и льда в жарких широтах является то, что температура с увеличением высоты, на каждый следующий километр, падает на 5 — 10°С.

Подобные горные вершины в Южном полушарии встречаются в Новой Зеландии, Австралии, Новой Гвинее и в южноамериканских Андах.

Множество гор в Северном полушарии круглый год покрыты ледяными шапками, даже на вершинах некоторых невысоких гор, например, шотландских, снег и лед лежат значительную часть года.

В альпийской, или горной, тундре вечной мерзлоты совсем нет, или ее может быть очень мало. Талая вода успевает просочиться вглубь, так что на поверхности не так много грязи. Здесь, как и в арктической тундре, основными растениями являются мхи, лишайники, кустарники, которые составляют рацион горных козлов и оленей.

Лично я, не люблю зиму, холод и всегда жду с нетерпением лета. Вот так, я бы в эту многолетнюю мерзлоту не хотела бы даже на экскурсию попасть 🙂

Не менее четверти всей суши на нашей планете занимает вечная мерзлота – слой грунта, который в течение многих лет сохраняет отрицательную температуру, не оттаивая в теплое время года.


В научном сообществе в настоящее время принято называть вечную мерзлоту многолетней криолитозоной либо многолетней мерзлотой, так как на самом деле промерзший слой существует не «вечно», а в течение определенного промежутка времени.

Где можно встретить многолетнюю мерзлоту?

Вечная мерзлота – явление, характерное для полярных и приполярных районов, которое наблюдается на территории, прилегающей к обоим полюсам — и Северному, и Южному. Помимо того, мерзлота встречается и в других регионах планеты, в том числе в экваториальных, но только в высокогорных районах, на вершинах, увенчанных снеговыми шапками.

Единственным материком, где вечной мерзлоты нет, является , которая достаточно удалена от Южного полюса и не обладает высокими горными массивами. Сплошные массивы вечной мерзлоты располагаются в северной части Евразийского континента, на территории севера Канады, Аляски, не менее чем на половине площади Гренландии, а также на всей территории Антарктиды.


Толщина промерзшего слоя колеблется от 30 сантиметров до более чем километра. Наибольшая зафиксированная глубина многолетней мерзлоты обнаружена в верховьях сибирской реки Вилюй, протекающей на территории Якутии, и составляет 1370 метров. В России вечная мерзлота занимает почти две трети общей территории (65%), или 11 миллионов квадратных километров.

Многие территории заняты сплошной мерзлотой, которая носит многолетний характер – это северо-восток Сибири, острова Арктики, Новая Земля и т.д. Территории, расположенные немного южнее, характеризуются так называемой островной мерзлотой, где промерзший слой невелик и может залегать не сплошным слоем, а отдельными пятнами, а температура толщи грунта колеблется от –6 градусов до нуля.

Как проявляется вечная мерзлота?

В северных районах, где грунт скован вечной мерзлотой, даже летом оттаивает только тонкий слой, не более 5-10 сантиметров. Вода, которая образуется после таяния зимних снегов, не может полностью впитаться в почву, поэтому верхний слой летом представляет собой полужидкую грязь.


Если оттаявшая почва расположена на склоне, то грязевой «язык» под действием силы тяжести нередко сползает по нему в низину. Рельеф тундры во многих местах изобилует такими следами грязевых оползней.

С окончанием лета ландшафт может измениться до неузнаваемости. Талая вода, заполнявшая трещины в скальных породах, замерзает (при этом ее объем увеличивается примерно на 10%) и разрывает породу. Это вызывает либо вспучивание, либо сдвиг грунта. Внешне такое место выглядит как холм в форме купола высотой около 30-50 метров, вершина которого расколота на несколько частей либо раскрошена.

Местные жители называют эти холмы словом «пинго». Их можно встретить не только в Сибири, но и в Канаде и Гренландии. На вершинах пинго нередко образуются небольшие кратеры, которые летом превращаются в неглубокие озерца.

Мерзлота и деятельность человека

Для освоения северных районов знание особенностей многолетней мерзлоты представляет чрезвычайную важность. Учитывать свойства мерзлоты необходимо при постройке зданий и сооружений, проведении геологоразведки, при добыче полезных ископаемых и их транспортировке в более благоприятные регионы страны. Бесконтрольное таяние мерзлоты может доставить немало проблем, и при проведении работ такой возможности необходимо всячески избегать.


В то же время промерзший, лишенный подвижности грунт очень удобен при разработке месторождений открытым, карьерным способом. Так как стенки карьера скованы мерзлотой и не осыпаются, работы ведутся значительно более эффективно, чем в обычных условиях.

В последнее десятилетие площадь, занимаемая вечной мерзлотой, начала сокращаться. Промерзшие слои медленно отступают к северу, так как общая температура растет под влиянием процессов глобального потепления. Не исключено, что через 50-100 лет районы, освобожденные от мерзлоты, смогут стать новой житницей России.

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.

В этой статье мы расскажем о таком интересном явлении, как многолетняя мерзлота. Хоть ее и называют часто вечной, это на самом деле не так. Просто это название является исторически сложившимся. Она возникла в ледниковый, или четвертичный период развития Земли. В районах с морозным и сухим климатом была незначительна толщина ледникового наземного покрова, а порой он не образовывался совсем. В этих местах произошло промерзание грунтов. Таким образом возникли районы многолетней мерзлоты.

Ледяные включения

Горные породы, которые долгое время (от нескольких лет до тысячелетий) находятся при отрицательных температурах и являются сцементированными влагой, замерзшей в них, стали называться вечной, или многолетней, мерзлотой. В многолетнемерзлых породах скопления воды образуют прожилки, прослои, клинья и линзы льда. То есть и подземные льды входят в состав вечной мерзлоты.

Льдистость мерзлоты

Льдистость мерзлоты, то есть содержание льда, может быть различной. Ее значения колеблются существенно: от нескольких до 90% от всего объема породы. Льда обычно мало бывает в горных районах, зато подземный лед на равнинах оказывается нередко основной породой. В особенности ледяных включений много содержится в суглинистых и глинистых отложениях, встречающихся на крайнем севере Северо-Восточной и Средней Сибири (от 40-50% до 60-70% в среднем). Эти районы отличаются самой низкой температурой грунта.

Деятельный слой, многолетняя и сезонная мерзлота

Ниже 0°С имеют температуру мерзлые породы. Вся вода или часть ее находятся в них в кристаллическом состоянии. Только небольшой поверхностный слой промерзает зимой в средних широтах. Здесь поэтому господствует сезонная мерзлота. За морозную, долгую зиму в северных широтах очень глубоко промерзает земля. Она оттаивает коротким летом всего лишь на 0,5-2 метра в глубину с поверхности. Отталкивающий слой именуется деятельным. В породах ниже него круглый год температуры являются отрицательными. Эти районы находятся в условиях вечной мерзлоты.

На Земле мерзлые грунты распространены в основном в заполярных районах. Сибирь, а также северная часть материка Северной Америки - крупнейшие районы вечной мерзлоты.

Криолитозона

Не одними лишь скоплениями жидкой воды представлены внутренние воды России. Они бывают и в твердом состоянии, которое образует современное подземное, горное и покровное оледенение. Криолитозоной называется область подземного оледенения. Этот термин был введен в 1955 году П. Ф. Швецовым, советским мерзлотоведом. Ранее термин "вечная мерзлота" служил для ее обозначения.

Криолитозона - это верхний слой коры Земли, который характеризуется отрицательными температурами различных горных пород, а также наличием подземных льдов или возможностью их существования. В ее составе - горные многолетнемерзлые породы, подземные льды, а также непромерзающие горизонты подземных сильно минерализованных вод.

Как образуется вечная мерзлота?

При довольно небольшой мощности покрова снега в условиях холодной длительной зимы горные породы теряют значительное количество тепла. Они промерзают на довольно большую глубину, превращаясь в мерзлую твердую массу. Они не успевают летом оттаять полностью. В течение сотен, а порой и тысяч лет могут сохраняться даже на небольшой глубине отрицательные температуры грунта. Способствуют этому большие запасы холода, накапливающиеся в зимний период в местах, среднегодовая температура которых является отрицательной. Например, в Северо-Восточной и Средней Сибири сумма всех отрицательных температур, наблюдающихся во время залегания снежного покрова, - от -3000 до -6000°С. А сумма активных температур летом составляет лишь +300 - +2000°С.

История изучения многолетней мерзлоты

Необычное явление природы - многолетняя мерзлота. На него обратили свое внимание еще жившие в 17 веке землепроходцы. О ней также упоминал В. Н. Татищев в своих работах (начало 18 века). А. Миддендорфом в середине 19 столетия были проведены ее первые научные исследования. Это произошло во время экспедиции этого ученого на восток и север Сибири. Миллендорф произвел впервые измерения температуры в ряде пунктов мерзлого слоя, установил в северных районах его мощность, а также высказал предположения о том, как появилась мерзлота и почему она широко распространилась в Сибири. Вечная мерзлота изучалась также во 2-й половине 19 и начале 20 века вместе с изыскательскими работами, которые проводили горные инженеры и геологи. Серьезные ее исследования в советские годы проводили М. И. Сумгин, А. И. Попов, П. Ф. Швецов, И. Я. Баранов и другие ученые.

Вечная мерзлота на карте России

В России около 11 млн кв. км занимает область распространения вечной мерзлоты. Это составляет практически 65% всей территории этой страны.

Расскажем о том, где находится вечная мерзлота на карте России. По Кольскому полуострову, по его центральной части, проходит ее южная граница. Далее мерзлота пересекает близ полярного круга Восточно-Европейскую равнину, отклоняется к югу по Уралу почти до 60° с.ш., а также вдоль Оби, достигая севера устья Северной Сосьвы. Затем граница вечной мерзлоты проходит по Сибирским Увалам, их южному склону, и выходит к Енисею у Подкаменной Тунгуски. Здесь она поворачивает круто на юг, проходит далее вдоль Енисея и по склонам Алтая, Тувы и Западного Саяна. Граница ее на Дальнем Востоке идет к устью Селемджи от Амура, затем к устью Амура по подножью гор его левобережья. Отсутствует зона вечной мерзлоты на Сахалине, а также в южной половине Камчатки (в прибрежных районах). Встречаются также ее пятна в высокогорьях Кавказа и в горах Сихотэ-Алиня.

Территориальные особенности вечной мерзлоты

Однако глубина вечной мерзлоты и ее развитие на этой обширной территории неодинаковы. Северо-восточные и северные районы Сибири, о. Новая Земля и о-ва азиатского сектора Арктики покрыты многолетней низкотемпературной сплошной мерзлотой. Граница ее на юге проходит через Ямал (северную часть), Гыданский полуостров и выходит к Елисею (Дудинка), далее - к устью Вилюя. Она пересекает верховья Колымы и Индигирки и выходит южнее Анадыря к побережью Берингова моря. Температура расположенных к северу от данной линии многолетнемерзлых пород в среднем составляет -6 - -12°С. При этом мощность его достигает 300-600 метров, а порой и больше. Западнее и южнее распространена вечная мерзлота с островками талого грунта (таликов). Здесь температура мерзлого слоя несколько выше (от -2 до -6°С). Уменьшается его мощность (до 50-300 м). Только отдельные острова (пятна) мерзлоты встречаются среди талого грунта вблизи юго-западной границы области ее распространения. Близка к 0°С температура мерзлого грунта, а мощность составляет менее 25-50 метров. Это так называемая островная мерзлота.

Подземные льды

Большие запасы воды концентрируются в мерзлой толще в виде подземных льдов. Одна из их частей была образована вместе с сингенетическими льдами (вмещающими породами), а другая - при замерзании в ранее накопившихся толщах воды (эпигенетические).

Полигонально-жильные льды распространены в рыхлых отложениях на Вилюйской низменности, Новосибирских островах, а также от устья реки Хатанги до Колымы на приморских низменностях. Их мощность составляет 40-50 метров, даже 70-80 метров на Большом Ляховском острове. Они считаются "ископаемыми", поскольку в период оледенения (в среднечетвертичное время) происходило их формирование. В трещинах метаморфических и кристаллических пород представлен широко жильный лед. Он находится в горных системах Северо-Востока, а также в Средней Сибири (северной ее части). Гидролакколиты (ледяные интрузии) образуются в солифлюкционных, делювиальных и озерно-аллювиальных отложениях котловин Северо-Востока и Забайкалья, а также в Западной Сибири (северные районы) и Центральной Якутии. Заполняющие собой морозобойные трещины миграционные льды встречаются практически во всех районах с мерзлотой.

Солифлюкция

Поперечное промерзание и оттаивание находящихся на склонах горных пород, а также почв приводит к тому, что из-за силы тяжести начинает медленно сползать деятельный слой. Он сползает не только с крутых, но и с пологих склонов. Скорость этого процесса составляет от 1 см в год до нескольких метров в час. Называется данный процесс солифлюкцией (от латинских слов solum и fluctio - соответственно, "почва" и "истечение"). Она распространена довольно широко в Восточной и Средней Сибири, а также в Канаде, в тундре и высокогорьях. На склонах при этом возникают невысокие гряды, наплывы. Если есть древесная растительность, то лес может наклоняться. Это явление было названо "пьяным лесом".

Положительная и отрицательная роль мерзлотных процессов

Мерзлотные процессы сильно препятствуют строительству, а также эксплуатации тоннелей, мостов, дорог и зданий. Мерзлые грунты приходится сохранять в природном состоянии. Сооружения с этой целью устанавливают на опоры, а затем прокладывают охлаждающие трубы. После этого в прорубленные скважины погружают сваи. Российские строители железных и автомобильных дорог с 1960 годов земные температуры стабилизировали применением так называемых парожидкостных термосифонов. Это металлические трубы, которые заполняются замороженной двуокисью углерода и вставляются затем вдоль дорог в землю так, чтобы один конец их был погружен в мерзлоту (при этом ниже ее активного слоя), а второй находился над ним в воздухе. От 1 до 5 °С уменьшает температуру природный теплообмен. При вытаивании больших залежей подземных льдов наблюдается существенная активизация склоновых процессов. Это также осложняет строительство. Нужно учитывать при освоении районов севера, что здесь природа очень ранима.

Однако мерзлота является и помощником человека, ведь в ней можно устраивать склады, которые будут служить огромными естественными холодильниками.

Сезонная мерзлота. Сезонное промерзание - протаивание и их причины. Наклон земной оси к плоскости эклиптики обусловливает смену времен года на Земле. Результатом смены времен года является периодическое сезонное промерзание и протаивание некоторого приповерхностного горизонта земной коры. Сезонная пульсация в поступле­нии - расходе тепла, с постоянным дефицитом его в зонах, тяго­теющих к полюсам, приводит в итоге к развитию многолетней мерзлоты. Сезонная смена времен года приводит к тому, что над многолетней мерзлотой образуется слой сезонного (летнего) протаивания, замерзающий зи­мой, а вне области многолетней мерзлоты - слои сезонного промерзания, оттаивающие летом.

Южная граница Вечной, мерзлоты

Рис. 1. Схема изменения глубины сезон­ного промерзания - протаивания:

1 - зона потенциально возможного сезонного протаивания, 2 - сезонно промерзающие и протаивающие породы, 3 - многолетняя мерзлота.

Помимо слоя зимнего промерзания и летнего про­таивания, свойственного средним и высоким широтам и в некоторых местах юж­ных широт, вре­менами возникает кратковременномерзлое состояние пород, длящееся несколько часов или, реже, несколько суток.

Закономерности сезонных мерзлотных явлений иллюстрирует гра­фик (рис. 1).

Из данных графика видно, что действительная глубина сезон­ного промерзания и протаивания наибольшая у южной границы многолетней мерзлоты. К северу от нее она меньше вследствие фактиче­ского уменьшения глубины сезонного протаивания (т. е. глубины потенциального протаивания), а к югу она меньше вследствие мень­шей глубины фактического промерзания.

Деятельный слой. Слой сезонного промерзания и протаивания называется дея­тельным слоем. Различают слой сезонного протаивания, расположенный над мерзлотой, и слой сезонного промерзания над талым субстратом. При этом исходят из того положения, что существуют постоян­но мерзлая толща пород (многолетняя мерзлота) и постоянно талая толща (за пределами области многолетней мерзлоты). Для первой характерно сезонное протаивание, т. е. потенциальное сезонное про­мерзание вуалируется наличием многолетней мерзлоты; для второй характерно сезонное промерзание, так как потенциальное протаива­ние здесь не проявляется из-за малой глубины зимнего промер­зания. Поэтому и даны названия - слой сезонного протаива­ния для области многолетней мерзлоты и слой сезонного промерзания - для области вне многолетней мерзлоты. Сегодня все чаще пользуются иными названиями: деятельный слой над многолетнемерзлым субстратом, имея в виду сезонное промерзание и протаивание над многолетней мерзлотой и деятельный слой над талым субстратом, имея в виду сезонное промерзание над талой толщей горных пород.

В деятельном слое происходят наиболее значительные годовые колебания температур, совершается наибольшая часть годовых теплооборотов, наиболее интенсивно развиваются физические, фи­зико-химические и геологические процессы. Это тот промежуточ­ный слой, через который происходит теплообмен поверхности Земли с многолетнемерзлой толщей. Сезонное промерзание и протаива­ние в деятельном слое предопределяет направление и характер физических, физико-химических и геологических процессов, кото­рые в свою очередь, определяют особенности криогенного строения и свойства толщ мерзлых горных пород.

Гео­графическое распространение сезонного промерзания очень вели­ко. По существу оно наблюдается повсюду, за исключением суб­тропиков и тропиков, где оно возможно лишь в высоких горах. В области многолетней мерзлоты деятельный слой повсеместен. Он от­сутствует лишь в том случае, когда мерзлота залегает не­посредственно под ледником, покровным или горным. Тогда мерз­лое состояние (глетчерный лед) начинается с дневной поверхности. В Гренландии была найдена мерзлая почва под глетчерным льдом, мощностью от 2 до 5 м. По данным М. Г. Гроссвальда, льдистая горная порода была встречена под глетчерным льдом на Земле Франца-Иосифа.

Мощность деятельного слоя зави­сит от комплекса физико-географических и геологических фак­торов и меняется от нескольких сантиметров до 3-5 м, редко до 8-10 м.

Мощность деятельного слоя изменчива от места к месту в связи с обычной пестротой природных условий на поверхности, а также литологической разнородностью и пространственным изменением увлажнения грунтов.

Даже в пределах одного и того же участка местности глубина сезонного промерзания и протаивания не бывает одинаковой от года к году. Но эта глубина при неизменности климатических и других физико-географических условий колеблет­ся около некоторой постоянной средней величины.

Изменение глубины промерзания и протаивания с севера на юг зависит:

От степени континентальности климата;

От продолжительности зимнего охлаждения;

От средней годовой температуры воздуха;

От средней температуры самого холодного месяца;

От амплитуды температур на поверхности;

От суммы отрицательных температур;

От характера грунтов, т. е. от того, представлены они валунами и гравием, или песком и глиной, или торфом и т. д.

Процесс сезонного промерзания и протаивания зависит от степени увлажнения вида грунта, а также от плотности и мощности снежного покрова, характера растительного покрова, увлажнения поверхности и др. Особую роль в сезонном промерзании играют моховой покров и торф. Мох и торф выступают как теплоизоляторы в сухом состоянии, вследствие обилия в них воздуха и как охладители, вследствие высокой гигроскопичности. Обилие воды благоприятствует испарению и, следовательно, охлаждению (скрытая теплота испарения воды в 7,25 раза больше, чем скрытая теплота плавления льда).

Фильтрация грунтов и глубина протаивания связаны причинно: чем больше фильтрация, тем больше глубина протаивания.

Глубина сезонного промерзания и протаивания, т. е. мощность деятельного слоя и его температурный режим, обусловлены тепло­обменом почвы с атмосферой. Мощность деятельного слоя зависит от теплооборотов и теплового баланса горных пород.

Если в течение ряда лет происходит увеличение глубины сезонного промерзания, которое не компенсируется соответственным увеличением глубины протаивания летом, происходит формирование обычно маломощных мерзлых горизонтов в породах, которые
могут существовать от одного года до нескольких лет и представляют собой прототип многолетнемерзлой толщи. Такие мерзлые горизонты называются перелетками.

В этом случае происходит превышение зимних теплооборотов в горных породах при отрицательных температурах над лет­ними теплооборотами при положительных температурах. При этом имеет место понижение среднегодовой температуры пород ниже 0°. Если теплообороты при положительных температурах снова ста­нут превышать теплообороты при отрицательных температурах, перелетки исчезнут.

Процессы, происходящие в деятельном слое . Дея­тельный слой - это такой горизонт земной коры, в пределах кото­рого совершаются наиболее активные, наиболее динамичные про­цессы преобразования горных пород: их дезинтеграция до фрак­ции пыли, формирование почвы, пучение грунтов, солифлюкция, все процессы, ведущие к образованию мерзлотного микрорельефа, сезонных гидролакколитов и т. д.

Особое значение имеет режим влажности грунтов деятельного слоя и особенно, если они представ­лены тонкозернистыми разностями - глинами, суглинками и т. п. Существенное значение имеют также плотность, характер сложения, условия залегания и характер грунтов (однородны литологически или разнородны).

Темпы сезонного промерзания различны. На севере скорость сезонного промерзания 1-3-5 см, в сутки. Полное промерзание достигается уже в ноябре - декабре. На юге при большой мощно­сти деятельного слоя сезонное промерзание происходит в течение всего периода охлаждения, т. е. всей зимы.

Темпы сезонного протаивания обычно более медленные.

Многолетняя мерзлота. Многолетняя мерзлота - это мерзлые горные породы, характеризую­щиеся температурой от 0° и ниже, содержащие в своем составе лед и находящиеся в таком состоянии в течение длительного времени - от нескольких лет до многих тысячелетий.

Многолетняя мерзлота на земном шаре распространена, главным образом, в полярных и приполярных областях, а также в высокогорных районах умеренных и даже тропических широт и занимает около 25% всей суши Земли. Это обширные территории на севере и северо-востоке Евразии и Се­верной Америки, это вся Гренландия и вся Антарктида. В России многолетняя мерзлота занимает около 60 % площади.
В Западной Европе многолетняя мерзлота возможна только в Альпах. В европейской части России мерзлота распространена на Крайнем Севере - в тундре и лесотундре. От Кольского полуострова, где она имеется только в северной его части, южная
граница мерзлоты идет к устью р. Мезени и далее почти по север­ному полярному кругу до Урала, смещаясь здесь довольно сильно к югу. В пределах Западной Сибири граница занимает почти широтное положение до р. Енисея вблизи устья р. Подкаменная Тунгуска, где она резко поворачивает на юг и, следуя вдоль правого берега р. Енисея, уходит за пределы России, отграничи­вая значительные районы Монголии. Снова южная граница многолетней мерзлоты появляется в России западнее Благовещенска, следуя на северо-восток примерно до 131°30" в. д., откуда опять поворачивает на юг, пересекает р. Амур вблизи устья р. Архары и снова уходит за пределы страны. Затем она еще раз появляется в России восточнее М. Хингана, далее идет на северо-восток и обрывается у берега Сахалинского залива. На полуострове Камчатка южная граница проходит с юго-запада на северо-восток примерно в середине полу­острова

По характеру распространения многолетняя мерзлота может быть разделена на три зоны: 1 - сплошная, 2 - мерзлота с островами талых грунтов и 3 - островная (острова мерзлоты среди талых пород).

Каждая из этих зон характеризуется различными мощностями и температурами мерзлых толщ. При этом и внутри зон мощности и температуры изменяются в направлении с севера, на юг - мощ­ности уменьшаются, температуры повышаются.

Зона сплошной многолетней мерзлоты характеризуется наибольшими мощностями мерзлых толщ - от 500 и более метров до 300 м и са­мыми низкими их температурами - от 2° С до 10° С и ниже.

Сплошная мерзлота в России развита: в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Средне-Сибирского плоскогорья (к се­веру от долины р. Нижней Тунгуски), на всем Таймырском полу­острове, на островах архипелага Северной Земли, на Новосибирс­ких островах, на Яно-Индигирской и Колымской приморской равни­нах и дельте р. Лены, на Лено-Вилюйской аллювиальной равнине, на Лено-Алданском плато и в обширной области хребтов Верхоянского, Черского, Колымского, Анадырского, а также Юкагир­ского плоскогорья и других внутренних нагорьях, на Анадырской равнине.

В зоне, где среди многолетней мерзлоты встречаются острова талых пород, мощности мерзлых толщ иногда достигают 250-300 м, но чаще от 100-150 до 10-20 м, температуры от 2 до 0°С. Этот тип многолетней мерзлоты имеется в Большеземельской и Малоземельской тундре, на Средне-Сибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в южной части Лено-Алданского плато, в Забайкалье.

Островная многолетняя мерзлота характеризуется малыми мощностя­ми мерзлых толщ - от нескольких десятков метров до не­скольких метров, а температурами - близкими к 0°С.

Островная мерзлота встречается на Кольском полуострове, в Канинско-Печорском районе, в таежной зоне Западной Сибири, в южной части Средне-Сибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, в северной части острова Сахалин, вдоль побережья Охотского мо­ря и на Камчатке.

В горной зоне от Саян до Копет-Дага и на Кавказе многолетнемерзлые породы встречаются главным образом по периферии районов оледенения и имеют чаще всего островное распространение. Присутствует мерзлота в породах, слагающих дно полярных шельфовых морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, на шельфе к северу от Аляски.

Значительны районы многолетней мерзлоты в Центральной Азии. Это области хребтов Гиндукуш, Восточного Тянь-Шаня, Нань-Шаня, Кунь-Луня, Гималаев и высокого плоскогорья Тибет.

На североамериканском континенте граница многолетней мерзлоты идет вдоль побережья Тихого океана, немного его не достигая, да­лее проходит по западному склону североамериканских Кордильер, пересекает их близ 53 0 с. ш., круто поворачивает на север, следуя в этом направлении до 57° с. ш. Затем эта граница идет на юго-восток, достигает южного берега Гудзонова залива и, оставляя к северу полуостров Лабрадор, она выходит к бере­гу Атлантического океана.

К области многолетней мерзлоты относятся также острова Гренлан­дия и Исландия.

В южном полушарии многолетней мерзлотой охвачен весь материк Антарктиды, присутствует в высокогорных участ­ках Анд в Южной Америке. Африка и Австралия, полностью лишены многолетней мерзлоты.

Основные черты климата, которые характерны для районов рас­пространения мерзлой зоны, в целом следующие: отрицательная среднегодовая температура воздуха, сухие, холод­ные длительные зимы, короткое лето, малое количество осадков, особенно зимою. Характерно, следовательно, антициклональное состояние атмосферы зимой, которое благоприятствует малому ко­личеству осадков, большой прозрачности воздуха, сильным теплопотерям земной коры. Поэтому наиболее крупные территории, за­нятые мерзлотой в Евразии и Северной Америке, до не­которой степени совпадают с пространствами, занимаемыми азиатским и североамериканским антициклонами.

Гидрогеологические условия области многолетней мерзлоты. Подземные воды оказывают весьма существенное воздействие на формирование мерзлоты, многолетнемерзлые породы, в свою очередь, представляют собой мощный фактор в создании специфической гидрогеологической обстановки.

Возникновение толщи мерзлых пород может способствовать разобщению на части того или иного единого водоносного горизонта, создавать водоупоры, которых ранее не было заметно, нарушать взаимную связь поверхностных и подземных вод, локализовать места питания и разгрузки, приурочивая их к участкам таликов, изменять направление и скорость движения подземных вод и т. д. Тем самым в мерзлой зоне возникают совершенно особые условия размещения, питания, движения и разгрузки подземных вод.

Подземные воды оказывают влияние на тепловой режим горных пород. Они изменяют их теплофизические свойства. Движение подземных вод вызывает конвективные тепловые потоки. Вследствие взаимодействия конвективного переноса тепла с кондуктивным потоком тепла, идущим из земных недр, происходит перераспределение тепловой энергии в горных породах, отчего меняется их температурное поле и сами условия развития мерзлоты.

Промерзание водоносных горизонтов приводит к своеобразному распределению льда в горных породах, которое зависит главным образом от степени водонасыщенности горизонта, состава пород, также от того, какова их водопроницаемость обусловленная пори­стостью, трещиноватостью и т. д. Кроме того, вследствие неравномерного промерзания, в водоносных горизонтах часто воз­никают значительные напряжения и внутрипластовое давление, вследствие чего вода может перемещаться под давлением в сторо­ну участков с меньшим внутрипластовым давлением. В данном случае могут возникать разрывы кровли и излияние воды на по­верхность с образованием наледей. Если прорыва кровли не происходит, то образуются скопления льда в виде достаточно крупных тел - пластовых или лакколитообразных. Гидролакколиты, форми­рующиеся близ земной поверхности, проявляются в рельефе в виде выпуклых бугров пучения.

Классификация подземных вод:

1. Надмерзлотцые воды, содержащиеся в талых породах над кровлей мерзлоты, Среди них выделяются воды: а) деятель­ного слоя и б) многолетних несквозных таликов (подрусловых, подозерных,так называемой несливающейся мерзлоты).

2. Воды таликовых зон, находящиеся в сквозных таликах, ог­раниченных мерзлыми породами с боков. Таликовые зоны служат основными путями, по которым происходит связь между поверхно­стными, подмерзлотными и межмерзлотными водами. Через эти зо­ны идет питание и разгрузка различных типов подземных вод.

3. Подмерзлотные воды являются водами первого от основания многолетнемерзлой толщи водоносного горизонта или водоносной трещи­новатой зоны. Среди этих вод выделяются контактирующие и не­контактирующие. Первые находятся с мерзлой толщей в том или ином непосредственном взаимодействии, вторые - не связаны с ней непосредственным взаимодействием, т. е. залегают на значи­тельной глубине от нее.

4. Межмерзлотные воды, содержащиеся в талых породах, за­ключенных между горизонтами мерзлых пород.

5. Внутримерзлотные воды, содержащиеся в локализованных участках талых пород, со всех сторон ограниченных мерзлыми породами. Эти воды изолированы от какого бы то ни было взаимо­действия с другими типами подземных вод.