1.4.4.5. Многолетняя (вечная) мерзлота

Многолетней, или вечной мерзлотой называют слой горных пород, находящийся в поверхностных частях земной коры и характеризу­ющийся отрицательной температурой. Этот слой сохраняет отрица­тельную температуру в течение длительного отрезка времени — от не­скольких лет до нескольких тысячелетий.

Среднегодовая температура толщ горных пород в области много­летней мерзлоты колеблется отОдо -10°С. Мощность мерзлой зоны измеряется десятками метров, достигая максимальных значений в северных районах (до 700—1500 м). Области земной поверхности, занятые многолетней мерзлотой, составляют 25% всей суши. В Рос­сии область многолетней мерзлоты занимает 10 млн. км², или более 50% всей площади страны.

Многолетняя мерзлота получила распространение в тех районах, где среднегодовая температура ниже 0°С и мало атмосферных осад­ков в виде снега. В России основная площадь, занятая многолетней мерзлотой, приходится на азиатскую часть страны. Южная грани­ца многолетней мерзлоты прослеживается от Архангельска к устью реки Усы (приток Печоры) — в Европейской части страны, далее идет в Азию, пересекает Западно-Сибирскую низменность пример­но вдоль 65° с.ш. до долины Енисея. Здесь граница мерзлоты резко поворачивает на юг, проходит вдоль Енисея и уходит в Монголию. Затем она появляется в бассейне Амура и прослеживается к берегу Охотского моря.

Многолетняя мерзлота изучается специальной наукой — мерз­лотоведением, или геокриологией. Сеть научно-исследовательских мерзлотных станций охватывает всю область распространения мерз­лоты на территории России.

Основоположник научного мерзлотоведения М.И. Сумгин под­разделил область развития многолетней мерзлоты на территории России на три зоны.

Зона сплошной многолетней мерзлоты. Располагается целиком в пределах азиатской части страны, большая часть ее — за Поляр­ным кругом. Южная граница проходит через Игарку, Туруханск

- 38 -

и Вилюйск. Мощность м ноголетне мерзлых толщ в этой зоне дости­гает 700 м и более.

Зона таликовой мерзлоты. Опоясывает зону сплошной мерзло­ты и располагается как в азиатской части России, так и в северо- восточной части Европейской России, в том числе и на Новой Зем­ле. В этой зоне на фоне мерзлоты выделяются острова талой почвы.

Зона островной мерзлоты. Охватывает горные районы Дальнего Востока и Восточной Сибири, северные районы Западно-Сибирской низменности и Европейской части России. Здесь среди талой почвы выделяются острова многолетней мерзлоты.

Кроме выделенных зон, отмечаются также области с многолет­ней мерзлотой в высокогорных районах.

В зоне многолетнемерзлых пород по температурному режиму при­нято выделять три слоя: надмерзлотный, мерзлый и подмерзлотный.

Надмерзлотный слой иначе называют сезонно-талым, или дея­тельным слоем. В летний период этот слой оттаивает. Температура его меняется от положительной до отрицательной в зависимости от времени года. Мощность деятельного слоя зависит от климата, ре­льефа и других факторов и может колебаться от 0,5 до 2,5 м и более.

Мерзлый слой характеризуется постоянными отрицательными температурами и имеет мощность в несколько десятков и сотен ме­тров, достигая максимального значения в зоне сплошной мерзлоты (до 1500 м). Такова мощность многолетнемерзлых пород, обнару­женная в буровой скважине близ Полярного круга в верховьях Мар- хи, левого притока Вилюя.

Подмерзлотный слой залегает ниже мерзлого и всегда имеет поло­жительные температуры вследствие притока теплоты из недр Земли.

Температурный режим многолетней мерзлоты зависит от многих причин: климата, рельефа, количества атмосферных осадков, хозяй­ственной деятельности людей и др. В связи с этим мощность дея­тельного и мерзлого слоев может меняться. Наибольшее значение для сельскохозяйственного использования представляет сезонно­талый слой, так как только при его наличии возможно земледелие в районах распространения многолетней мерзлоты.

В чем выражается геологическая роль мерзлоты? Промерзшие толщи горных пород тормозят развитие экзогенных процессов, в том числе процесса выветривания. Многолетнемерзлые толщи во­донепроницаемы. В связи с этим в летний период на участках мест­ности, где оттаивание произошло на небольшую величину, возника­ют заболоченные участки. В областях с многолетней мерзлотой не­редки оползни морозного происхождения, замерзший грунт в летний период оттаивает и сползает по крутым склонам, образуя оползни. В зоне многолетней мерзлоты распространено пучение грунта вслед­ствие замерзания воды подслоем почвы и горных пород. Среди мерз­лых фунтов встречаются большие линзы льда мощностью до 10 м

- 39 -

и более, залегающие в виде гидролакколитов. Над гидролакколитами образуются своеобразные бугры пучения высотою до 10—15 м. Такие бугры с заключенными в них линзами льда — гидролакколитами — в Якутии называют булгунняхами.

В районах с многолетней мерзлотой на крутых склонах можно наблюдать образование солифлюкционных террас. А в рыхлых отло­жениях в зоне периодического оттаивания грунта нередко возника­ют пластические деформации горных пород в виде мелких складо­чек, гофрировки и т.д. Такие явления получили название мерзлот­ных деформаций, или криотурбаций.

Какова роль многолетней мерзлоты в народном хозяйстве? В целом — отрицательная. В связи с развитием многолетней мерзло­ты на значительных пространствах нашей страны народное хозяй­ство испытывает ряд затруднений в сельскохозяйственном произ­водстве, в промышленном и гражданском строительстве, при про­кладке шоссейных и железных дорог, при возведении плотин и ги­дроэлектростанций. В областях развития многолетней мерзлоты по­садка плодово-ягодных и зерновых культур зависит от мощности сезонно-талого слоя и возможна лишь при наличии благоприятных климатических условий. Сложной проблемой является инженерно- техническое строительство в этих районах. Нарушение режима мно­голетней мерзлоты крайне отрицательно сказывается на различных сооружениях, вызывая ряд неблагоприятных явлений: пучение грун­та, перекашивание и растрескивание зданий и даже их разрушение. Поэтому в зоне многолетней мерзлоты применяют специальные ме­тоды строительства, основывающиеся на сохранении или уничтоже­нии многолетней мерзлоты в пределах сооружаемого объекта с уче­том местных условий. При возведении и эксплуатации различных сооружений, как правило, в области распространения многолетней мерзлоты наблюдается изменение температурного режима и строи­тельных свойств грунтов основания, поэтому характер этого измене­ния определяет выбор метода строительства.

Изучением мерзлотных явлений при строительстве и разработ­кой мер борьбы с ними занимается особый раздел инженерной гео­логии — инженерное мерзлотоведение.

За последние годы наблюдается, как уже отмечалось, общее поте­пление климата и отступление многолетней мерзлоты на южных ру­бежах. Человек в состоянии воздействовать на многолетнюю мерз­лоту на значительных площадях. Так, инженером А.М. Шумилиным предложен проект сооружения плотины — моста через Берингов пролив длиной 85 км с мощными насосами и атомной электростан­цией для перекачки из Тихого океана в Северный Ледовитый океан 400 тыс. км³ теплой воды. Это смягчит климат Арктики и прилегаю­щих к ней районов, исчезнет многолетняя мерзлота и будут ликви­дированы условия, благоприятные для возникновения масс холод­ного арктического воздуха.

- 40 -

Многолетняя мерзлота, наряду с отрицательным воздействием на народное хозяйство, играет и некоторую положительную роль. В летний период она способствует увлажнению почвы, а, следо­вательно, и произрастанию сельскохозяйственных культур. Кро­ме того, мерзлота позволяет изучать давно вымерших представите­лей далекого прошлого: мамонтов, шерстистых носорогов и других представителей фауны, найденных в толще многолетнемерзлых по­род. Так, в феврале I960 г. далеко за Полярным кругом на о. Айон (Восточно-Сибирское море, губа Чаунская) геологическая партия на глубине 25 м в промерзшей горной породе обнаружила скелет ма­монта. Хорошо сохранились не только бивни, череп, позвонки и ре­бра, но сухожилия и шерсть. Значительно раньше на ri-ове Таймыр и на р. Березовке в Якутии были найдены целые трупы мамонтов. У одного из них, раскопанного в 1901 г. на Березовке (приток Колы­мы), сохранились кожа, шерсть, мясо и растительность, служившая пишей мамонту и застрявшая у него в зубах. А на Урале, в Березо­ве при раскопке могилы А. Меньшикова, ближайшего сподвижни­ка Петра 1, был обнаружен промерзший, совершенно неразложив- шийся труп.