Многолетняя мерзлота — условия образования, распространение и влияние на жизнь человека
Содержание:
- История изучения многолетней мерзлоты
- География вечной мерзлоты
- 1- Какую часть России занимают территории, на которых распространена многолетняя мерзлота?
- Хозяйственная деятельность на многолетней мерзлоте
- Расположение на земном шаре
- Ледники России
- Вечная мерзлота
- Описание
- Изучение многолетней мерзлоты
- Терминология и границы понятия
- Особенности мерзлых почв
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.
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.
Типы многолетней мерзлоты
Сплошная мерзлота распространена в сев. части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в сев. части Среднесибирского плоскогорья, на Таймырском п-ове, архипелаге Северная Земля, на Новосибирских о-вах, Яно-Индигирской и Колымской низменностях, в дельте р. Лена, на Центральноякутской равнине, Приленском плато и в областях Верхоянского, Черского, Колымского и Анадырского хребтов, а также на Юкагирском плоскогорье и Анадырской равнине. Мощности толщ многолетнемёрзлых пород изменяются от 300 до 500 м и более, в горах – до 1500 м; темп-ры – от –2 до –10 °C и ниже.
Мерзлота с островами талых грунтов (прерывистая, спорадическая) преобладает в Большеземельской и Малоземельской тундрах, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в юж. части Приленского плато, в Забайкалье. Мощности мёрзлых толщ иногда достигают 250–300 м, но чаще колеблются от 10–20 до 100–150 м, темп-ры – от 0 до –2 °C.
Островная мерзлота развита на Кольском п-ове, в Канино-Печорском р-не, в таёжной зоне Западной Сибири, в юж. части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья Охотского м. и на п-ове Камчатка. Мощности толщ от неск. метров до неск. десятков метров, темп-ры близки к 0 °C. Островная мерзлота характерна также для горных стран: Саян, Урала и Кавказа, где она встречается гл. обр. по периферии районов совр. оледенения.
1- Какую часть России занимают территории, на которых распространена многолетняя мерзлота?
1- Какую часть России занимают территории, на которых распространена многолетняя мерзлота? 1) менее 10% 3) 25-35% 2) 10-25% 4) более 50% 2. Самым глубоким озером на Земле является: 1) Танганьика 3) Ньяса 2) Байкал 4) Виктория 3. Рекой бассейна внутреннего стока является: 1) Печора 3} Лена 2) Волга 4} Амур 4. Строительство водохранилищ Волго-Камского каскада кроме решения задачи энергообеспечения привело к отрицательным последствиям. Какие негативные последствия оно имело для окружающей среды? Назовите не менее двух последствий. 5- Самой длинной рекой России является: 1) Волга 3) Енисей 2) Лена 4} Амур 6- Почему для реки Лены характерно высокое весеннее половодье? Укажите не менее двух причин. 4 Создание водохранилища на реке положило конец весенним паводкам ниже по ее течению, однако через некоторое время владельцы ферм, расположенных ниже по течению, стали жаловаться на снижение продуктивности угодий, расположенных в пойме реки. Может ли это быть следствием строительства водохранилища? Свой ответ обоснуйте. 8. Для какого региона характерно распространение многолетней мерзлоты? 1) Валдайская возвышенность 2) Прикаспийская низменность 3) Чукотское нагорье 4) Приморье
Ответов: 1 | Категория вопроса: Подготовка к ЕГЭ
К типичным экстенсивным факторам экономического роста относят (*ответ*) увеличение затрат
Родоначальник позитивизма — это (*ответ*) О.Конт П.Фейерабенд К.Поппер Т.Кун Родоначальником немецкой
В каком случае гидравлическая машина дает выигрыш в силе?
Read the text again and decide if the sentences are T
Study the travel words below. – Изучите слова связанные с путешествием.
Хозяйственная деятельность на многолетней мерзлоте
К основным видам хозяйственной деятельности в условиях многолетней мерзлоты можно считать оленеводство, пушной промысел, рыболовство, чуть менее распространено коневодство. Равнинная и горная тундра – это отличные пастбища для оленей, а для крупного рогатого скота подходят луга в долинах рек. Это отличная кормовая база.
С точки зрения добычи природных ископаемых, это своеобразная кладовая природы. Здесь присутствуют уголь, алмазы, газ, никель, золото, медь, олово. К тому же добыча упрощается тем, что мерзлота является прекрасным крепежным материалом при организации шахт.
Вечная мерзлота используется людьми как природный холодильник. В ней сохраняются ягоды, рыба, мясо, фрукты.
Земледелие на вечномерзлом грунте затруднительно, но возможно, оно несет с собой массу трудностей. Распаханная земля более темная, она притягивает тепло, грунт оттаивает, местность покрывается болотами, которые приходится осушать. Но люди постепенно осваивают земли Восточной Сибири, хотя грунт никогда не прогревается, корневая система растений слабая, но при этом людям удается выращивать некоторые овощи и даже овес. С точки зрения плодородия тоже не все гладко. Из-за низких температур почвенный покров образуется очень медленно, гумус практически отсутствует.
Расположение на земном шаре
География криолитозоны очень обширная. Она присутствует в высоких широтах (полярная и субполярная вечная мерзлота), но также бывает и на больших высотах (субвертикальные стены до 3500 метров над уровнем моря). Как видно по геологическим картам, она покрывает одну пятую поверхности Земли.
Распространённость в северных широтах:
- 90% Гренландия.
- 80% Аляска.
- 50% Канада и Россия.
Обычно криолитозона постоянная за пределами 60 градусов широты и более спорадична для альпийской местности. Регионы многолетней мерзлоты низменности традиционно делятся на несколько зон на основе оценки географической непрерывности ландшафта. Наука признаёт следующие виды многолетней мерзлоты:
- непрерывная мерзлота (лежащая в основе 90−100% ландшафта);
- прерывистая (50−90%);
- спорадическая (0−50%).
В северном полушарии районы, мерзлота, занимает приблизительно 25% (23 млн км ²) площади суши. В прерывистых и спорадических зонах распространение является сложным и неоднородным. Её толщина варьируется от менее одного до более 1500 метров. В горах средней и низкой широты её распределение тесно связано с характеристиками поверхности суши:
- особенности рельефа;
- растительность;
- снежный покров.
Подводная криолитозона встречается при температуре около 0 °C на больших площадях арктического континентального шельфа. Континентальный шельф — это расширенный периметр каждого континента и соответствующей прибрежной равнины, который был частью континента во время ледниковых периодов, но находится под водой в межледниковые периоды, такие как текущая эпоха.
Термически она состоит из трёх слоёв:
- активный, оттаивает летом и может достигать трёх метров;
- подверженный сезонным колебаниям, но постоянно ниже точки замерзания, составляет часть вечной мерзлоты и простирается на глубину от 10 до 15 метров;
- может достигать нескольких сотен метров или превышать 1 тыс. метров (в Якутии), не испытывает сезонных колебаний температуры и постоянно находится в замёрзшем состоянии.
Температура повышается под воздействием геотермальных потоков и достигает 0 °C в нижней границе вечной мерзлоты. Здесь лёд может забивать поры почвы или образовывать ледяные тела разных генезисов. Кроме того, субарктические районы обусловлены непроницаемостью льда в бескислородных болотных и заболоченных местах, где развивались метаногенные микроорганизмы. Метан также встречается в термокарстовых озёрах.
Постоянная криолитозона может иметь разные характеристики и формы, быть богатой органическими почвами или песчаными и каменистыми, содержать замороженную воду или быть относительно сухой. Она считается как частью криосферы, так и частью геосферы, так как содержит камни и почвы. Её верхняя поверхность, называемая активным слоем, обычно оттаивает и замерзает в зависимости от времени года.
Ледники России
Процесс образования ледников:
Ледники образуются в местах, где процессы накапливания снега превышают его таяние. Новый снег выпадает на многолетний. Во время таяния появляются кристаллы льда. Они постепенно скапливаются в большие массы льда, которые со временем могут прийти в движение.
География распространения ледников
Северно — Ледовитый океан
Самые крупные ледники в России находятся на островах Северного Ледовитого океана. Здесь располагаются покровные ледники. Их размеры уменьшаются к востоку из-за сокращения количества осадков.
Ледниковый покров Новой Земли – один из наиболее крупных в Арктике. Его площадь составляет более 23 тыс. кв. км. Он занимает большую часть Северного острова. Свободными ото льда остаются лишь узкие прибрежные полосы. Языки ледников, достигая моря, образуют айсберги.
Кавказ
Среди российских горных систем для формирования ледников наиболее благоприятны климат и рельеф Кавказа.
Горные склоны сильно расчленены, и здесь встречаются как долинные, так и склоновые (висячие) ледники. Общее количество ледников – более 2000
Алтай
Алтай по количеству ледников уступает Кавказу. Это обусловлено меньшим количеством осадков
Наибольшее число ледников расположены на западных склонах горной системы (она больше увлажнена)
Урал
На Полярном Урале все ледники расположены на западном склоне, где выпадает большее количество осадков. Здесь одно из наиболее низких среди горных систем России положение снеговой линии – менее 1000 метров. Это объясняется положением территории в высоких широтах.
Полуостров Камчатка
Особенности камчатского оледенения связаны с активным влиянием вулканизма и с тем, что оно может развиваться не на очень больших высотах. Некоторые из них образуются в кальдерах действующих вулканов и существуют до очередного извержения.
Стихийные бедствия, связанные с ледниками
-
Движение горных ледников может вызвать сели (грязекаменные потоки в горах)
-
От полярных ледников могут откалываться айсберги, опасные для мореплавания
Исследование природных льдов необходимо для решения проблем, связанных с изменением климата и стока рек, с гидроэнергетикой, изучением колебаний уровня Мирового океана, орошением засушливых земель, борьбой со стихийными бедствиями в горах.
Вечная мерзлота
Вечная мерзлота нигде так широко не распространена, как в пределах России. Больше половины территории страны сковано вечной мерзлотой.
Особо выделяется территория сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600—800 м. На этой территории самые низкие зимние температуры (например, устье Вилюя).
Условия возникновения многолетней мерзлоты:
-
Холодная и длинная зима
-
Маломощный снежный покров
Именно в этих условиях глубоко промерзают грунты.
Вечная мерзлота — реликт прошлого, она образовалась многие тысячелетия назад. Об этом свидетельствуют находки в мерзлом грунте остатков древних растений, туш животных, которые погибли в периоды похолоданий. Однако современные климатические условия поддерживают ее существование.
География распространения вечной мерзлоты
Наиболее сильно распространена вечная мерзлота в восточной части страны, но также присутствует и на севере европейской части.
Зоны Распространения вечной мерзлоты
-
Север Европейской части России
-
Север Западной Сибири
-
Полностью Восточная Сибирь
На севере Восточной Сибири многолетняя мерзлота имеет сплошное распространение. К югу в ней встречаются безмерзлотные участки — зона прерывистого расположения многолетней мерзлоты, а затем следует зона островного распространения вечной мерзлоты
Структура вечной мерзлоты
-
Толщина мерзлотных слоев колеблется от нескольких метров на юге до нескольких сотен метров на севере
-
Летом верхний тонкий слой почвы и грунта в районах многолетней мерзлоты оттаивает. Образующаяся при этом влага используется растениями. Благодаря этому в континентальных районах Восточной Сибири, где выпадает очень мало осадков, существует тайга.
Вечная мерзлота образует водонепроницаемый слой (вода не может просочиться через многомерные грунты). Поэтому реки в этих районах часто выходят из берегов даже после небольших дождей.
Еще последствия наличия водонепроницаемого слоя:
-
Через малые реки приходится строить большие мосты.
-
Летом верхние талые слои грунта оказываются наполненными водой. Вследствие этого в зоне многолетней мерзлоты широко распространены процессы заболачивания.
К каким последствиям может привести таяние вечной мерзлоты:
Разберем каждый пункт подробней:
1) Провалы грунта
Таяние вечной мерзлоты вызывает провалы грунта, а это приводит к образованию кратеров.
2) Высвобождение парниковых газов
-
При таяние вечной мерзлоты происходит эмиссия парниковых газов, в основном метана
-
Метан образуется при разложении органического вещества (отмершей растительности). Он является почти в 30 раз более сильным парниковым газом, чем CO2.
3) Разрушение зданий, трубопроводов и дорог, построенных на вечной мерзлоте.
-
При таяние, вечна мерзлота превращается в жидкую массу, которая может привести к потере устойчивости зданий.
-
Дороги, построенные на вечной мерзлоте могут размываться
-
Дома на территории вечной мерзлоты строят на сваях, для территорий вечной мерзлоты это эффективно. Однако, когда начинается таяние грунтов, эти здания и дороги быстро теряют равновесие.
Описание
Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин «вечная мерзлота»).
Распространение многолетней мерзлоты по территории России
Криолитозона — верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.
В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет -3000…-6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300-2000°С.
Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Скопления воды в многолетнемерзлых породах образуют линзы, клинья, прослои и прожилки льда, т.е. в состав вечной мерзлоты входят и подземные льды. Содержание льда, т.е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от 40-50% до 60-70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта.
Многолетняя мерзлота — необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н
Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендорфом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, А.И. Поповым, И.Я.
Изучение многолетней мерзлоты
Одни их первых описаний вечной мерзлоты сделали, покорявшие просторы Сибири, русские землепроходцы XVII века
Впервые на состояние почвенного покрова обратил внимание Я. Святогоров
В дальнейшем грунты изучали первопроходцы Иван Ребров и Семен Дежнев. Они указали на наличие особых таежных зон, в которых почва не оттаивает даже летом. В 1640 году М. Глебов и П. Головин подтвердили, что земля среди лета не оттаивает.
Как особое геологическое явление понятие «вечная мерзлота» было введено в употребление основателем школы мерзлотоведов в Советском Союзе М.И. Сумгиным в 1927 году. Он указывал, что данное понятие подразумевает мерзлоту почвы, которая сохраняется от двух лет до нескольких тысячелетий.
Термин «мерзлота» часто подвергался критике, поэтому были предложены альтернативные варианты: многолетняя криолитозона и многолетнемерзлые горные породы. Но эти варианты не получили широкого распространения.
Понятие «мерзлые породы» по длительности существования пород в мерзлом состоянии подразделяется на такие понятия, как:
- кратковременномерзлые породы (сутки, часы);
- сезонномерзлые породы (месяцы);
- многолетнемерзлые породы (десятки, сотни и тысячи лет).
Между этими видами есть взаимные переходы и промежуточные формы. Так, сезонномерзлая порода в течение лета может не протаять и просуществовать несколько лет. Такие формы называют «перелетками».
Многолетняя мерзлота по происхождению является реликтом ледниковых эпох четвертичного периода. В послеледниковое время наблюдалось потепление климата, что обусловило оттаивание мерзлых пород и сокращение мест их распространения. Это доказывает островной характер распространения вечной мерзлоты, существование в толще мерзлых пород отдельных видов и частей флоры и фауны, активный процесс оттаивания.
С такой точкой зрения согласны не все ученые. Некоторые считают, что вечная мерзлота – явление современное. В доказательство они приводят наблюдения за развитием мерзлоты на островах, недавно образованных в дельтах крупных рек Сибири. Главная причина возникновения мерзлоты – длительные малоснежные зимы с низкими температурами и кратковременное лето, во время которого лед накапливается в почве, так как не успевает растаять.
Строение многолетнемёрзлых горных пород
Строение многолетнемёрзлых горных пород зависит от распределения в них ледяных включений. В кристаллических и метаморфических горных породах лёд встречается в виде жилок, заполняющих трещины, в песках – в виде линз и мелких кристаллов, в глинах, суглинках, супесях и торфе – в виде слоёв или сетки. Особое место занимают решётки ледяных жил, проникающие в породу до глубины 20–50 м. Они широко распространены в пределах Западно-Сибирской, Северо-Сибирской, Яно-Индигирской и Центральноякутской равнин на рыхлых нелитифицированных породах. Промерзание верхних горизонтов горных пород часто приводит к образованию сезонных и многолетних бугров-гидролакколитов, содержащих ледяное ядро; они встречаются чаще всего в Забайкалье, на Таймыре, на севере Западной Сибири, где их называют булгунняхами. В горных районах в речных долинах и на склонах обычны наледи – покровы льда, образующиеся при замерзании подземных вод, излившихся под напором, возникающим при сезонном промерзании, а также при промерзании выходов артезианских вод. Протаивание ледяных образований, содержащихся в толщах горных пород, обычно приводит к просадкам, возникновению воронок, округлых впадин и т. п. форм рельефа (термокарст), поверхностных оползней-сплывов, грунтовых потоков (солифлюкция).
Терминология и границы понятия
Термин «многолетняя мерзлота» используется преимущественно петербургской географической научной школой, в общепринятом понимании она называется вечной.
Также можно встретить такие обозначения явления:
- многолетняя криолитозона;
- вечная криолитозона;
- многолетние мерзлые породы.
Иногда так называют полностью промёрзшие и совсем не оттаивающие грунты, иногда допускают определённый процент оттаивания земли.
Само понятие и близкие к нему явления, которые иногда в него включают:
- многолетняя мерзлота в северном полушарии;
- районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году;
- территории промерзания почвы менее чем на 15 суток в году.
Допустимо оттаивание верхнего слоя толщиной примерно 10 см — эта погрешность не противоречит определению термина.
Это может сбить с толку тех, кто не разбирается в явлении: им кажется, что грязи не может быть в зонах постоянной мерзлоты.
Особенности мерзлых почв
Низкие температуры в условиях мерзлоты, носящей длительный сезонный или постоянный характер, естественно накладывают свой отпечаток на состояние местной почвы. В ней протекают своеобразные химико-биологические процессы. Один из примеров изображен на фото слева.
Над мёрзлым водоупорным слоем в процессе коагуляции (сгущения) органических веществ накапливается гумус. Причем его над-мерзлотная регенерация или так называемое над-мерзлотное оглеение сильно не зависят от милостей природы. Чтобы процесс пошел, достаточно небольшого количества годовых осадков.
Образуемые в земле шлиры (ледяные слои), разрывая водоносные капилляры, перекрывают доступ влаги из верхних над-мерзлотных горизонтов к нижней корнеобитаемой среде. Все явления, происходящие в почве в условиях вечной мерзлоты, особенно характерны для тундровой зоны. В результате происходящих из-за наличия мерзлого слоя механических изменений в почве тундра приобрела свой особенный вид. Криогенные деформации в виде криотурбации (перемешивания под влиянием разницы температур почвенной массы) и солифлюкации (сползание почвенной массы, насыщенной водой, со склонов по мёрзлому слою) придали рельефу тундры волнообразные очертания, когда вспученные бугры чередуются с провалами термокарстовых западин. По той же причине образовались пятнистые тундры.
Минусовые температуры влияют и на оструктурирование почвы, вызывая ее криогенный характер. Они заставляют продукты почвообразования переходить в более конденсированные состояния, при этом резко замедляя их подвижность. В результате мерзлотной коагуляции коллоидов происходит ожелезнение почв. По мнению некоторых исследователей криогенные явления также обогащают кремнекислотой среднюю часть профиля подзолистых почв. Эти ученые считают белесую присыпку результатом мерзлотной дифференциации плазмы почвы.