Материал: 5721

50

Развитию древнего оледенения в Северной Америке способствовал еще и характер простирания хребтов. Северная Америка открыта для поступления тропической влаги с юга, с Мексиканского залива, в то время как Евразия отделена от Индийского океана высочайшим горным поясом Земли.

Наиболее детальную картину распределения многолетнемерзлых горных пород на территории России и стран СНГ в 1956г. представил П.Я.Баранов (рис. 2.3).

Общий объем подземного льда составляет 0,5 млн. км3, т.е. 2% общего объема льда на Земном шаре. Следует отметить, что вода, замерзающая в трещинах горных пород, действует, как клин, разрывающий породу с силой до 140 кг/см2.

Среди современных ледников гляциологи различают два типа

– материковые покровы, или щиты, и горные ледники. Наиболее крупные современные материковые ледниковые покровы расположены в Антарктиде и Гренландии. В некоторых их районах толщина льда превышает 3200 м. На вершинах высоких гор и горных хребтов ледники являются составной частью горных снегов. Высота снеговой линии зависит от количества осадков. В Пиринеях она составляет 2800 м, на Кавказе – 2900-3500 м, в горах Тянь-Шаня – 3500-4500 м. Наиболее распространены ледники скандинавского типа (плоские вершины, небольшие языки) и альпийского типа (долинные, заполняющие речные долины, и висячие языки, характерные для высоких гор).

2.2.2. Зона современного оледенения

Существующее в настоящее время наличие многолетнемерзлых грунтов является результатом того, что среднегодовые температуры в регионах их залегания имеют отрицательные значения. Например, в Якутске среднегодовая температура равняется –8°С и, как следствие её поддержания на этом уровне в течение многих веков, толщина многолетнемерзлых грунтов под городом весьма значительна (равняется 300 м).

В верхней части многолетнемерзлых грунтов выделяют два наиболее важных слоя. Первый – толщиной 0,5-4 м, а в среднем 2,5 м от поверхности – деятельный слой, оттаивающий в течение

51

летнего периода. В густом лесу, под мхом, это может быть 0,5 м, а на открытом со всех сторон бугре – до 4 м. Например, под полог леса тепла проникает в 2,5 раза меньше, чем на открытом пространстве. Второй слой имеет толщину 15-18 м от поверхности. Его нижняя граница называется зоной «годовых нулевых амплитуд».

Изучению многолетней мерзлоты посвятили свои работы многие исследователи Канады, Сибири и Дальнего Востока. Большой вклад в изучении вечной мерзлоты внесли работы М.И.Сумгина (1927), В.Ю.Визе (1927), Г.Н.Витвицкого (1953),

М.К.Гавриловой (1974, 1978, 1998) Т.Жанг (1998) и других.

На территории России вечная мерзлота занимает огромные пространства Сибири, Дальнего Востока и Заполярья, составляющие 56% всей площади России. В Восточной Сибири в ряде районов вечная мерзлота наблюдается до 50° с.ш., и её южная граница примерно совпадает с изотермой среднегодовой температуры –2°. Обширные районы охвачены вечной мерзлотой и в Северной Америке.

Вечная мерзлота залегает как непрерывно по вертикали от нижней границы активного слоя почвы до некоторой глубины, так и в виде слоев, перемежающихся слоями талой почвы. Мощность вечной мерзлоты, т.е. расстояние между верхней и нижней её границами, колеблется в широких пределах – от 1-2 м до нескольких десятков и даже сотен метров. Например, в Амдерме мощность вечной мерзлоты составляет 274 м, в Якутске

– более 220 м, а вблизи южной границы области вечной мерзлоты (на ст. Тайшет и у оз. Кизи) – 1-2 м и меньше.

Вечная мерзлота характерна для территории, где среднегодовая температура воздуха ниже 0 С, зимой температура воздуха понижается до (ниже -25, -30°, а временами -50 С, а то и -60°С, отмечается длительное залегание снежного покрова (7-9 месяцев) и продолжительный ледостав рек (6-8 месяцев).

Под многолетнемерзлыми породами (ММП) в настоящее время понимаются такие породы (почвы, грунты), которые в течение длительного времени (трех и более лет) имеют отрицательную температуру и в которых вода обычно находится в твердой фазе.

52

Основными факторами, влияющими на глубину залегания верхней границы вечной мерзлоты, являются величина радиационного и теплового балансов, а также снежный покров и теплопроводность почвы. Наличие мощного снежного покрова приводит к повышению температуры почвы и, следовательно, к понижению верхней границы слоя вечной мерзлоты. Увеличение теплопроводности почвы также приводит к понижению верхней границы слоя вечной мерзлоты. Наоборот, понижение теплопроводности связано с повышением верхней границы слоя вечной мерзлоты.

Значительное влияние на глубину залегания вечной мерзлоты оказывает наличие растительного покрова. Например, в тенистых лиственных и густых кустарниках вечная мерзлота располагается выше, чем в степи или редком лесу.

Наличие вечной мерзлоты при достаточно глубоком оттаивании почвы (порядка 1 м) в летний период сдерживает возделыванию многих сельскохозяйственных культур и вызывает значительные затруднения при проведении строительных работ вследствие образования так называемых бугров и наледей. Такие особенности строения почвы появляются, когда слой сильно увлажненной почвы, оттаявшей летом, при его осеннем замерзании оказывается между двумя слоями льда под сильным давлением, в результате чего верхний слой льда деформируется и иногда ломается.

Изменяя характер и состояние верхнего слоя почвы, можно искусственно воздействовать на глубину сезонного оттаивания вечной мерзлоты летом. Так, снятие травяного (мохового) покрова, удаление растительности, способствуют более раннему сходу снежного покрова и оттаиванию почвы. Длительность и суровость зим способствуют сохранению слоя вечной мерзлоты и в настоящее время.

Лед в мерзлых породах может быть различен: от больших глыб-массивов до микроскопического состояния. Важна цементирующая его роль, что придает прочность мерзлым породам. В мерзлых в целом горных породах может встречаться и не замерзшая вода.

53

Мерзлота занимает почти половину бывшей территории

СССР или 2/3 России, половину Канады, 3/4 Аляски, 1/3 Монголии,

1/4 Китая.

Встречается она и в горах умеренных и южных широт: в Европе (Пиренеи, Альпы, Кавказ), в Азии (Тянь-Шань, Тибет, Гималаи, Фудзияма), в Африке (Кения), в Южной Америке (Кордильеры). Пятна мерзлоты появляются и на южных океанических островах, а также в Антарктиде.

По характеру распространения ММП выделяют сплошную (95-100%), преимущественно сплошную (85-95%), прерывистую (70-85%), массивно-островную (50-70%), островную (30-50%), редкоостровную (10-30%) и спорадическую (менее 10%) криолитозоны. Могут быть также перелетки (мерзлота одного года) и реликтовые ММП (мерзлота прошлых климатов).

Область прерывистой криолитозоны в России относительно узкая, как бы окаймляющая область распространения сплошной мерзлоты. В горах умеренных широт в Альпах, на Кавказе, в Тянь-Шане, Тибете, Гималаях, Северной Америке она является преобладающей.

Южнее прерывистой криолитозоны, или при более теплом климате, многолетняя мерзлота встречается местами, т.е. островами (север Европы, Западная Сибирь, Канада, предгорья горных районов в умеренных широтах северного полушария, горы Южной Америки, южные океанические острова).

Южнее островной криолитозоны распространены области глубокого и обычного сезонного промерзания горных пород, иногда в сочетании со спорадической мерзлотой и перелетками, охватывающие почти всю Европу, южную половину Западной Сибири, Северный Казахстан и все остальные регионы азиатской России, не занятые вечной мерзлотой. В Монголии 1/3 территории подвержена многолетнему промерзанию, а 2/3 – сезонному; в Китае 1/4 часть площади занимает многолетняя мерзлота, а 2/4 – сезонное промерзание.

Наибольшая зафиксированная мощность криолитозоны по вертикали составляет 1500 м. Она отмечена в северной части бассейна Вилюя (Мархинская скважина). При этом собственно ММП составляют около 600 м, а ниже идет зона просто отрицательных температур. Криолитозоны толщиной в 1000 м

54

предполагаются в арктической части Канады и в других местах, преимущественно в горах на больших высотах.

На всех этапах хозяйственного освоения северных территорий важно знать и предвидеть возможные мерзлотные явления, с целью устранения или максимального снижения их отрицательного эффекта.

Но и там под крупными водоемами и в местах усиленной циркуляции подземных вод можно встретить участки со сквозным протаиванием. Такие участки сокращенно называют «таликами».

Вмежгорных депрессиях мощность мерзлых слоев, не протаивающих летом – «перелетков» различна: от 1,5м – на пылеватых суглинистых грунтах, до 5-10м – на заболоченных, сильно заторфованных участках.

Висследованиях М.И. Сумгина (1928), Б.Н. Достовалова, В.А. Кудрявцева (1967) отмечалось, что южную границу многолетней мерзлоты следует определять по среднему положению нулевой геоизотермы. Однако, её определение в верхнем 5-10 метровом слое требует больших затрат, так как связано с инженерно-геологическими изысканиями, проведением буровых работ и наблюдениями за температурным режимом почво-грунтов.

2.2.3. Зона сезонного промерзания грунтов

Для всех регионов холодного климата, будь то арктические, субарктические, северные, высокогорные и т.д. – характерны суровые ландшафты: ледяные пустыни, тундры, лесотундры, светлохвойные, темнохвойные и мелколиственные леса; морские, покровные и подземные льды; многолетнее или глубокое сезонное промерзание горных пород.

Тепло, аккумулированное почвой в летнее время, к зиме с уменьшением притока солнечной радиации отдается атмосфере. Зимой температура почвы в условиях умеренного и арктического пояса опускается ниже 0°С – она промерзает до некоторой глубины. Такое промерзание почвы в зимний период называют сезонным, так как весной оно исчезает.

Процесс формирования сезонного промерзания и оттаивания почвы оказывается весьма сложным и зависит от многих условий.