Hva er permafrost? Hva er permafrost? Hva er permafrost?

Det første skriftlige beviset på eksistensen av en uvanlig jordtilstand, senere betegnet som "permafrost", kommer fra russiske oppdagelsesreisende på 1600-tallet som erobret Sibir. Oppdageren var kosakken Y. Svyatogorov, og medlemmer av ekspedisjonene til I. Rebrov og S. Dezhnev har allerede studert problemet mer detaljert. I sine utsendelser til retten beskrev de det særegne ved visse soner i taigaen, der selv om sommeren beholder bakken vinterfrost. I 1640 skjulte ikke guvernørene M. Glebov og P. Golovin, i en melding til den russiske tsaren, sin oppriktige forvirring:

Jorden, sir, ikke alt smelter midt på sommeren.

Eksistensen av "permafrost"-områder ble endelig etablert under begynnelsen av den industrielle utviklingen i nord. I 1828 skar gruvearbeideren F. Shergin gjennom den første meteren med isjord i Yakutsk, og nådde på 9 år et merke på i underkant av 116 og en halv meter og møtte ikke en eneste akvifer underveis. A. Middendorf, etter å ha målt temperaturen i hele Sherigin-gruven, tegnet en strek under svaret. Dermed ble det utrolige et åpenbart faktum i geografien og geologien til landet.

Permafrost på Yamal-halvøya i nord Vest-Sibir, på territoriet til Yamalo-Nenets Autonome Okrug Russland.

Konseptet "permafrost" dukket først opp i det vitenskapelige samfunnet i 1927. Forfatteren av begrepet var den sovjetiske vitenskapsmannen M.I. Sumgin, en av grunnleggerne av russisk vitenskap for studiet av dette fenomenet.

Vitenskapelig definisjon

Permafrost anses å være en kryolitozon med et temperaturområde på 0 °C og under, og følgelig tilstedeværelsen i den underjordisk is. I følge Sumgin er dette jordpermafrost med en alder på 2 år og over, de maksimale akkumuleringsverdiene måles i årtusener.

I noen tid var det en viss forvirring i terminologien. Betydningen av ordet "permafrost" hadde ikke en klar definisjon, noe som førte til avvik. Denne situasjonen ble med rette kritisert og derfor ble andre navn foreslått. Det har vært forsøk på å spre navnene «permafrostbergarter» og «permanent kryolitozon». Men som et resultat slo Sumgins begrep rot.

Perioden hvor den frosne tilstanden til bergarter dannes deler dem inn i tre typer:

• Kortvarig frosne steiner (i timer og dager),
• Sesongfrosne steiner (over måneder),
• Permafrost (gjennom årene)

En egen kategori inkluderer mellom- eller overgangsformer av frosne bergarter. De kalles flyreiser. Et eksempel er tilfellet når sesongfrossen stein ikke rekker å tine i sommerperioden og blir liggende i flere år.

Mye av moderne permafrost var et resultat av påvirkningene fra siste istid. Volumet av is i frosne bergarter kan være opptil 90 prosent. I dag er det en prosess med deres sakte smelting.

Funksjoner av frossen jord

Lave temperaturer under permafrostforhold, som er langsiktige sesongbetingede eller permanente, setter naturligvis sitt preg på tilstanden til den lokale jordsmonnet. Spesielle kjemiske og biologiske prosesser finner sted i den. Ett eksempel er vist på bildet til venstre.

Over det frosne vanntette laget under prosessen med koagulering (fortykning) organisk materiale humus samler seg. Dessuten er dens supra-permafrost-regenerering eller den såkalte supra-permafrost-gleying i stor grad avhengig av naturens barmhjertighet. For at prosessen skal starte er det nok med en liten mengde årlig nedbør.

Schlierens (islagene) dannet i bakken, bryter akviferkapillærene, blokkerer tilgangen til fuktighet fra de øvre permafrosthorisontene til det nedre rotbebodde miljøet. Alle fenomener som forekommer i jorda under permafrostforhold er spesielt karakteristiske for. Som et resultat av mekaniske endringer i jorda på grunn av tilstedeværelsen av et frossent lag, fikk tundraen sitt spesielle utseende. Kryogene deformasjoner i form av kryoturbasjon (blanding under påvirkning av temperaturforskjeller i jordmassen) og solfluksjon (glidning av jordmassen mettet med vann fra skråningene langs det frosne laget) ga tundrarelieffet en bølgelignende kontur, da hovne hauger veksler med feil i termokarst-depresjoner. Av samme grunn dannet det seg flekkete tundraer.

Temperaturer under null påvirker også strukturen av jorda, og får den til å bli kryogen. De tvinger produktene fra jorddannelsen til å forvandle seg til mer kondenserte tilstander, samtidig som de bremser deres mobilitet kraftig. Som et resultat av permafrost-koagulering av kolloider oppstår ferruginisering av jord. Ifølge noen forskere beriker kryogene fenomener også den midtre delen av profilen til podzoljord med kiselsyre. Disse forskerne anser det hvitaktige pulveret for å være et resultat av permafrostdifferensiering av jordplasma.

Distribusjonsområder

Permafrost har en global distribusjon. Den har fanget minst ¼ av jordens landareal, inkludert høylandet i Afrika. Australia er det eneste kontinentet hvor dette fenomenet ikke eksisterer i det hele tatt.

De enorme vidder av Russland er i fokus for permafrosten. Mer enn halvparten av territoriet til det største landet i verden er i kryosonen. Den er mest utbredt i Transbaikalia og Øst-Sibir, hvor den ligger i den øvre delen av elven Vilyui på 1370 meters dyp. laveste punkt permafrost. Rekorden ble spilt inn i 1982.

Økonomisk innvirkning

Regnskap for permafrost er viktig for bygging, geologisk leting og annet økonomisk arbeid i de nordlige regionene. Det kan både skape problemer og gi fordeler. Evnen til å tjene som et naturlig kjøleskap for oppbevaring av mat ligger på overflaten. I tillegg, under permafrostforhold, er det sannsynlig at det dannes avleiringer av hydrater av gasser brukt av mennesker, spesielt metan.

Den høye styrken til frosne bergarter gjør gruvedrift svært vanskelig. Men samtidig er det en annen, sterk side: permafrost sementerer bergarter, som gjorde det mulig å lykkes med å utvikle kimberlittrør i steinbruddene i Yakutia, og bringe veggene til skålene til en vertikal tilstand. Et tydelig eksempel på sistnevnte er eksemplet med Yakut-bruddet Trubka Udachnaya.

Igara Permafrost-museet er et unikt fenomen, og ikke bare fordi dets hovedutstillingshaller ligger i tykkelsen av permafrostjord, men også fordi hovedutstillingen til museet er selve permafrosten.

Fra de første årene av byggingen av byen, utførte forskere sin forskning permafroststasjonen ble åpnet i 1931. Underveis ble ideen klekket ut for å demonstrere for befolkningen resultatene av å ta vare på naturen. Denne ideen tilhørte permafrostforskeren Mikhail Ivanovich Sumgin, som besøkte den vitenskapelige stasjonen i 1938. På det tidspunktet var gruvebrønner og motdrift til dem gravd. Et år før starten av den store patriotiske krigen ble fem celler utstyrt ved utgraving, atskilt fra korridoren med skillevegger og dører. Veggene deres, som korridoren, var foret med et tynt lag is. Volumet av utgravd jord var 468 kubikkmeter.

De konstruerte lokalene var av vitenskapelig og forskningsmessig betydning, men ikke desto mindre, for de interesserte, først og fremst skoleelever og gjester i byen, ble allerede da de første ekskursjonene gjennomført av stasjonsansatte. Så ett av kamrene begynte egentlig å bli brukt som et biomuseum allerede da. Dens utstillinger inkluderte frosne øgler, ruffer, en haukmøllsommerfugl i suspendert animasjon, og insekter: humler, en marihøne og en flue. Forskere fylte opp biomuseet etter beste evne og tok imot besøkende.

Som et slags vitenskapelig eksperiment for å studere muligheten for å bevare papir og til minne om den store Patriotisk krig Den 6. april 1950 la stasjonsansatte ned aviser fra krigstiden - Pravda, Izvestia, Trud og Krasnoyarsk Worker - med vilje til å åpne esken med avisene innmurt i den 9. mai 2045.

Den offisielle åpningsdatoen for permafrostmuseet i Igarka er 19. mars 1965. De første utstillingene, foruten de som er nevnt ovenfor, var bøker om permafrostvitenskap og planter frosset i is. Naturen så ut til å møte entusiastene halvveis og avsløre sine hundre år gamle hemmeligheter. I en av veggene i korridoren, under passasjen, ble trestammer og deres seksjoner utsatt, slik at man kunne bedømme deres alder - mer enn 50 tusen år.

Og likevel var det fortsatt et museum på frivillig basis. De resterende lokalene ble brukt som vitenskapelige laboratorier. Og forskere fortsatte å eksperimentere: dette er hvordan ideen om å bygge en underjordisk skøytebane, med mulighet for helårsbruk av idrettsutøvere og amatører, ble født.

Den 25. oktober 1996 ble de underjordiske laboratoriene til Forskningspermafroststasjonen akseptert i kommunalt eierskap. Det ble utført et stort arbeid med å overhale den underjordiske delen, utvide og lage nye utstillingshaller. Selvfølgelig regnes den underjordiske delen av museet som hoveddelen av det lokalhistoriske komplekset "Museum of Permafrost". Men det er også interessante utstillinger i avdelingene natur, historie, 503. byggeplass og utstillingshall. I naturhallen, for eksempel, som ligger foran inngangen til fangehullet, er det bein fra forhistoriske dyr funnet i nærheten av Igarka, inkludert en mammuttann. Og guidene, som snakker om særegenhetene ved trevekst, demonstrerer stammen til et ti år gammelt juletre med horisontalt løpende røtter - dette er hvordan trær ser etter fuktigheten de trenger for vekst i det tinte jordlaget.

En stor rolle i utviklingen av museet og dets popularisering ble spilt av den første museumsguiden Pavel Alekseevich Evdokimov, den tidligere direktøren for museet Maria Vyacheslavovna Mishechkina og hennes nå avdøde ektemann Alexander Igorevich Toshchev. Deres fordeler inkluderer ikke bare bevaring av jord fra forvitring på grunn av kontakt med mennesker (og dette er også en hel rekke aktiviteter), men også åpning og modernisering av nye haller, innføring av museumstradisjoner og omfattende publiseringsvirksomhet.

Sesongbetinget permafrost. Sesongmessig frysing - tining og deres årsaker. Helling jordens akse til ekliptikkplanet bestemmer årstidene på jorden. Resultatet av årstidene er periodisk sesongmessig frysing og tining av en eller annen horisont nær overflaten jordskorpen. Sesongmessig pulsering i tilførsel og forbruk av varme, med et konstant underskudd i soner som graviteres mot polene, fører til slutt til utvikling av permafrost. Den sesongmessige endringen av årstider fører til dannelsen av et sesongmessig (sommer) tinelag over permafrosten, som fryser om vinteren, og utenfor permafrostområdet - lag med sesongmessig frysing, tining om sommeren.

Den sørlige grensen til evig permafrost

Ris. 1. Opplegg for endringer i dybden av sesongfrysing - tining:

1 - sone med potensiell sesongmessig tining, 2 - sesongmessig frysing og tining av steiner, 3 - permafrost.

I tillegg til laget med vinterfrysing og sommertining, karakteristisk for middels og høye breddegrader og noen steder på sørlige breddegrader, oppstår fra tid til annen en kortvarig frossen tilstand av bergarter som varer flere timer eller sjeldnere flere dager .

Mønstrene for sesongmessige permafrostfenomener er illustrert av grafen (fig. 1).

Fra grafdataene er det klart at den faktiske dybden av sesongmessig frysing og tining er størst ved den sørlige grensen til permafrost. Nord for det er det mindre på grunn av den faktiske reduksjonen i dybden av sesongmessig tining (dvs. dybden av potensiell tining), og i sør er det mindre på grunn av den lavere dybden av faktisk frysing.

Aktivt lag. Laget med sesongmessig frysing og tining kalles det aktive laget. Det er et lag med sesongmessig tining over permafrosten, og et lag med sesongmessig frysing over det tinte substratet. I dette tilfellet fortsetter de fra posisjonen at det er et permanent frosset lag av bergarter (permafrost) og et permanent tint lag (utenfor permafrostområdet). Den første er preget av sesongmessig tining, dvs. potensiell sesongfrysing er tilslørt av tilstedeværelsen av permafrost; den andre er preget av sesongfrysing, siden potensiell tining ikke manifesterer seg her på grunn av den grunne dybden av vinterfrysing. Det er derfor navnene er gitt - sesongmessig tinelag for permafrostområdet og sesongbasert fryselag - for områder utenfor permafrost. I dag brukes andre navn i økende grad: aktivt lag over permafrostsubstratet, refererer til sesongmessig frysing og tining over permafrost og aktivt lag over det tinte underlaget, betyr sesongmessig frysing over det tinte laget steiner.

De mest betydelige årlige temperatursvingningene skjer i det aktive laget, den største delen av den årlige varmeomsetningen skjer, og fysiske, fysisk-kjemiske og geologiske prosesser utvikler seg mest intensivt. Dette er det mellomliggende laget gjennom hvilket varmeutveksling mellom jordoverflaten og permafrosten. Sesongmessig frysing og tining i det aktive laget bestemmer retningen og naturen til fysiske, fysisk-kjemiske og geologiske prosesser, som igjen bestemmer egenskapene til den kryogene strukturen og egenskapene til frosne berglag.

Geografisk fordeling av sesongfrysing veldig stor. I hovedsak er det observert overalt, med unntak av subtropene og tropene, hvor det bare er mulig i høye fjellÅh. I permafrostregionen er det aktive laget allestedsnærværende. Den er kun fraværende når permafrosten ligger rett under en isbre, et dekke eller et fjell. Da begynner den frosne tilstanden (breisen) fra dagoverflaten. På Grønland ble det funnet frossen jord under isbreen, 2 til 5 m tykk. I følge M. G. Grosswald ble isete stein påtruffet under isbreen på Franz Josef Land.

Aktiv lagtykkelse avhenger av et kompleks av fysisk-geografiske og geologiske faktorer og varierer fra noen få centimeter til 3-5 m, sjelden før 8-10 m.

Tykkelsen på det aktive laget varierer fra sted til sted på grunn av den vanlige variasjonen naturlige forhold på overflaten, samt litologisk heterogenitet og romlige endringer i jordfuktighet.

Selv innenfor samme terrengområde er ikke dybden av sesongmessig frysing og tining den samme fra år til år. Men denne dybden, med konstante klimatiske og andre fysiske og geografiske forhold, svinger rundt en viss konstant gjennomsnittsverdi.

Endringen i dybden av frysing og tining fra nord til sør avhenger av:

På graden av kontinentalt klima;

På varigheten av vinterkjøling;

Fra gjennomsnittlig årlig lufttemperatur;

Fra gjennomsnittstemperaturen i den kaldeste måneden;

Fra amplituden til temperaturene på overflaten;

Fra summen av negative temperaturer;

Avhengig av jordsmonnets beskaffenhet, dvs. om den er representert av steinblokker og grus, eller sand og leire, eller torv, etc.

Prosessen med sesongmessig frysing og tining avhenger av fuktighetsgraden til jordtypen, samt av snødekkets tetthet og tykkelse, vegetasjonsdekkets natur, overflatefuktighet osv. En spesiell rolle ved sesongfrysing spilles av mose og torv. Mose og torv fungerer som varmeisolatorer i tørr tilstand, på grunn av overflod av luft i dem, og som kjølere, på grunn av deres høye hygroskopisitet. Overfloden av vann favoriserer fordampning og derfor avkjøling (den latente fordampningsvarmen til vann er 7,25 ganger større enn den latente fusjonsvarmen av is).

Jordfiltrering og tinedybde er årsakssammenheng: jo større filtrering, desto større tinedybde.

Dybden av sesongmessig frysing og tining, det vil si tykkelsen på det aktive laget og dets temperaturregime, bestemmes av varmevekslingen mellom jorda og atmosfæren. Tykkelsen på det aktive laget avhenger av varmesirkulasjonen og den termiske balansen til bergarter.

Hvis det over en årrekke er en økning i dybden av sesongfrysing, som ikke kompenseres av en tilsvarende økning i tinedybden om sommeren, dannes vanligvis tynne frosne horisonter i bergarter som
kan eksistere fra ett år til flere år og representere en prototype av permafrost. Slike frosne horisonter kalles flyreiser.

I dette tilfellet overstiger vintervarmeomsetningen i berg ved negative temperaturer sommervarmeomsetningen ved positive temperaturer. I dette tilfellet synker den gjennomsnittlige årlige temperaturen på bergartene under 0°. Dersom varmeomsetningen ved positive temperaturer igjen overstiger varmeomsetningen ved negative temperaturer, vil overføringene forsvinne.

Prosesser som skjer i det aktive laget. Det aktive laget er en horisont av jordskorpen der de mest aktive, mest dynamiske prosessene med bergarttransformasjon finner sted: deres desintegrering til støvfraksjonen, jorddannelse, jordheving, solfluksjon, alle prosesser som fører til dannelse av frosset mikrorelieff, sesongbaserte hydrolaccolitter, etc. .d.

Av spesiell betydning er fuktighetsregimet til jordsmonn i det aktive laget, spesielt hvis de er representert av finkornede varianter - leire, leire, etc. Tetthet, sammensetning, forekomstforhold og jordarten (litologisk homogen eller heterogen) er også viktig.

Sesongmessige frysepriser er forskjellig. I nord er den sesongmessige frysehastigheten 1-3-5 cm, per dag. Fullstendig frysing oppnås allerede i november – desember. I sør, med høy tykkelse av det aktive laget, forekommer sesongmessig frysing gjennom hele avkjølingsperioden, dvs. gjennom vinteren.

Sesongmessige tiningshastigheter vanligvis tregere.

Permafrost. Permafrost - dette er frosne bergarter, preget av en temperatur på 0° og lavere, som inneholder is og forblir i denne tilstanden i lang tid - fra flere år til mange årtusener.

Permafrost på kloden er hovedsakelig distribuert i de polare og subpolare områdene, så vel som i høyfjellsregioner med tempererte og til og med tropiske breddegrader og okkuperer omtrent 25% av hele jordens landareal. Dette er enorme territorier i nord og nordøst i Eurasia og Nord-Amerika, hele Grønland og hele Antarktis. I Russland opptar permafrost omtrent 60 % av området.
I Vest-Europa Permafrost er bare mulig i Alpene. I den europeiske delen av Russland er permafrost utbredt i det fjerne nord - i tundraen og skogtundraen. Fra Kolahalvøya, hvor den bare eksisterer i sin nordlige del, den sørlige
permafrostgrensen går til munningen av elven. Mezen og videre nesten langs polarsirkelen til Ural, forskyvning her ganske kraftig mot sør. Innenfor Vest-Sibir inntar grensen en nesten breddegrad opp til elven. Yenisei nær munningen av elven. Podkamennaya Tunguska, hvor den svinger skarpt mot sør og følger langs høyre bredd av elven. Yenisei, går utover Russland, og avgrenser store områder av Mongolia. Igjen dukker den sørlige grensen til permafrost opp i Russland vest for Blagoveshchensk, og følger nordøst til omtrent 131 ° 30 "Ø, hvorfra den svinger sørover igjen, krysser Amur-elven nær munningen av Arkhara-elven og forlater landet igjen. dukker opp igjen i Russland øst for M. Khingan, går deretter mot nordøst og ender ved bredden av Sakhalin-bukten På Kamchatka-halvøya går den sørlige grensen fra sørvest til nordøst omtrent midt på halvøya.

I henhold til arten av distribusjonen kan permafrost deles inn i tre soner: 1 - kontinuerlig, 2 - permafrost med øyer med tint jord og 3 - øy (permafrostøyer blant tinte bergarter).

Hver av disse sonene er preget av forskjellige tykkelser og temperaturer på frosne lag. Samtidig, innenfor sonene, endres kraft og temperatur i retning fra nord, til sør - kraften synker, temperaturen øker.

Sonen med kontinuerlig permafrost er preget av den største tykkelsen av frosne lag - fra 500 eller flere meter til 300 m og deres laveste temperaturer - fra 2 ° C til 10 ° C og under.

Kontinuerlig permafrost i Russland utvikles: i den nordlige delen av Bolsjezemelskaja-tundraen, i Polar Ural, i tundraen i Vest-Sibir, i den nordlige delen av det sentrale sibirske platået (nord for dalen til Nedre Tunguska-elven), gjennom hele Taimyr-halvøya, på øyene i Severnaya Zemlya-øygruppen, på de nye sibiriske øyene, på kystslettene Yana-Indigirsk og Kolyma og elvedeltaet. Lena, på den alluviale Leno-Vilyui-sletten, på Leno-Aldan-platået og i den enorme regionen Verkhoyansk, Chersky, Kolyma, Anadyr-ryggene, samt Yukagir-platået og andre indre høyland, på Anadyr-sletten.

I sonen der øyer med tinte bergarter forekommer blant permafrost, når tykkelsen på frosne lag noen ganger 250-300 m, men oftere fra 100-150 til 10-20 m, temperaturer fra 2 til 0°C. Denne typen permafrost finnes i Bolsjezemelskaya- og Malozemelskaya-tundraen, på det sentrale sibirske platået mellom elvene Nizhnyaya og Podkamennaya Tunguska, i den sørlige delen av Leno-Aldan-platået og i Transbaikalia.

Øypermafrost er preget av små tykkelser av frosne lag - fra flere titalls meter til flere meter, og temperaturer - nær 0°C.

Øypermafrost finnes på Kola-halvøya, i Kaninsko-Pechora-regionen, i taiga-sonen i Vest-Sibir, i den sørlige delen av det sentrale sibirske platået, på Langt øst, i den nordlige delen av Sakhalin-øya, langs kysten av Okhotskhavet og Kamchatka.

I fjellsonen fra Sayan til Kopet-Dag og i Kaukasus finnes permafrostbergarter hovedsakelig langs periferien av isbreer og har oftest en øyutbredelse. Permafrost er tilstede i bergartene som utgjør bunnen av polarsokkelhavet i Laptev og Øst-sibirhavet, på sokkelen nord for Alaska.

Det er betydelige områder med permafrost i Sentral-Asia. Dette er områdene Hindu Kush, østlige Tien Shan, Nan Shan, Kun Lun, Himalaya og Tibets høyplatå.

På det nordamerikanske kontinentet går permafrostgrensen langs kysten Stillehavet, som ikke når det litt, passerer deretter langs den vestlige skråningen av den nordamerikanske Cordillera, og krysser dem nær 53 0 s. sh., svinger skarpt nordover og følger i denne retningen til 57° N. w. Deretter går denne grensen sørøstover, når den sørlige bredden av Hudson Bay, og når den forlater Labrador-halvøya i nord, når den kysten av Atlanterhavet.

Permafrostregionen inkluderer også øyene Grønland og Island.

På den sørlige halvkule dekker permafrost hele kontinentet Antarktis, og er tilstede i høyfjellsområdene i Andesfjellene i Sør Amerika. Afrika og Australia er fullstendig blottet for permafrost.

De viktigste klimatrekkene som er karakteristiske for områder hvor den frosne sonen er utbredt er generelt følgende: negativ gjennomsnittlig årlig lufttemperatur, tørre, kalde lange vintre, korte somre, lite nedbør, spesielt om vinteren. Derfor er den antisykloniske tilstanden til atmosfæren om vinteren karakteristisk, noe som favoriserer lav nedbør, høy luftgjennomsiktighet og sterkt varmetap fra jordskorpen. Derfor er de største territoriene okkupert av permafrost i Eurasia og Nord Amerika, til en viss grad sammenfaller med områdene okkupert av de asiatiske og nordamerikanske antisyklonene.

Hydrogeologiske forhold i permafrostregionen. Grunnvann har en svært betydelig innvirkning på dannelsen av permafrost, på sin side, representerer en kraftig faktor i dannelsen av et spesifikt hydrogeologisk miljø.

Fremveksten av et lag med frossen stein kan bidra til separering av en eller annen enkelt akvifer i deler, skape akvikluder som ikke tidligere var merkbare, forstyrre den gjensidige forbindelsen mellom overflate og grunnvann, lokalisere steder for oppladning og utslipp, begrense dem til områder av taliks, endre retning og hastighet på bevegelse grunnvann osv. I den frosne sonen oppstår det således helt spesielle forhold for plassering, ernæring, bevegelse og lossing av grunnvann.

Grunnvann påvirker det termiske regimet til bergarter. De endrer sine termofysiske egenskaper. Bevegelsen av grunnvann forårsaker konvektiv varmestrømmer. På grunn av samspillet mellom konvektiv varmeoverføring og den ledende varmestrømmen som kommer fra jordens indre, skjer en omfordeling av termisk energi i bergarter, noe som fører til at deres temperaturfelt og selve betingelsene for utvikling av permafrost endres.

Frysing av akviferer fører til en særegen fordeling av is i bergarter, som hovedsakelig avhenger av graden av vannmetning i horisonten, sammensetningen av bergartene, og også av deres vanngjennomtrengelighet på grunn av porøsitet, brudd osv. I tillegg, pga. til ujevn frysing i akviferer Det oppstår ofte betydelige påkjenninger og in-situ trykk, som fører til at vann kan bevege seg under press mot områder med lavere in-situ trykk. I i dette tilfellet tak sprekker og vann som renner ut på overflaten med dannelse av isdammer kan forekomme. Hvis et takgjennombrudd ikke oppstår, dannes isansamlinger i form av ganske store kropper - arklignende eller lakkolittlignende. Hydrolaccolitter dannes nær jordens overflate, vises i relieff i form av konvekse hevelseshauger.

Klassifisering av grunnvann:

1. Supra-permafrost vann, inneholdt i tinte bergarter over permafrostens tak Blant dem er vannet i: a) det aktive laget og b) flerårige ikke-gjennomgående taliks (under-kanal, sub-innsjø, såkalt ikke-sammenslående permafrost).

2. Vann i talik-soner, ligger i gjennom taliks, begrenset av frosne steiner på sidene. Talik-soner fungerer som hovedrutene for kommunikasjon mellom overflate-, subpermafrost- og interpermafrostvann. Gjennom disse sonene er det gjenfylling og utslipp av ulike typer grunnvann.

3. Subpermafrostvann er vannet i den første akviferen eller akviferøse oppsprukket sone fra bunnen av permafrosten. Blant disse vannene skilles kontaktende og ikke-kontaktende vann. De førstnevnte er i en eller annen direkte interaksjon med den frosne massen, mens de sistnevnte ikke er direkte assosiert med den, det vil si at de ligger på en betydelig dybde fra den.

4. Interpermafrostvann, inneholdt i tinte bergarter innelukket mellom frosne steinhorisonter.

5. Intra-permafrost vann, inneholdt i lokaliserte områder av tint bergarter, avgrenset på alle sider av frosne bergarter. Disse vannet er isolert fra enhver interaksjon med andre typer grunnvann.

Permafrost kalles noen ganger "underjordisk isbre". Is, som sementerer bergarter, finnes der i en rekke former: linser, årer, flekker, kiler, enorme lag, den såkalte fossile isen. I Russland er det totale arealet av frosne steiner omtrent 11 millioner kvadratmeter. km. Dermed er permafrosten fordelt over nesten 2/3 av landet. Frossen jord har blitt funnet selv under vann, på hyller. Generelt tilsvarer utbredelsen av permafrost skarpt kontinentale områder med kalde og lite snøvintre. Samtidig er det allment akseptert at det skarpe kontinentale klimaet bare bidrar til bevaring av permafrost dannet under de kvartære istidene. Den mindre utbredelsen av permafrost i den vestlige delen av landet forklares med tilstedeværelsen av en dekkbre, som hindret dypfrysing av jordsmonn. I forskjellige deler Over hele landet varierer tykkelsen på permafrostjord: den varierer fra flere titalls meter til en kilometer. Dype lag med frossen jord er praktisk talt upåvirket av sesongmessige temperatursvingninger. I de enorme vidder av det russiske nord og Sibir ligger en enkelt frossen monolitt i dypet. Tilstanden til frossen jord er imidlertid ikke konstant. Foreløpig kan det hevdes at kulden gradvis trekker seg tilbake fra dypet av planeten. Det er flere soner med utbredelse av permafrost.

Sone med kontinuerlig permafrostfordeling

Denne sonen inneholder den nordøstlige delen av den vestsibirske sletten, det meste av nordøst i Sibir. Under permafrostforhold dannes unike frosne eller kryogene (skapt av is) former for mikrorelieff. Ved sterk frost sprekker jorda på overflaten og vann trenger inn i frostsprekkene. Fryser, det utvider disse sprekkene og unike gitterpolygoner dannes. Noen ganger løfter en linse av is som dannes på en viss dybde jorden over, og en svulmende haug kalt en hydrolaccolitt dukker opp. I det sentrale Yakutia når lignende hauger 40 meter i høyden. Når trykket fra is og vannet i den bryter gjennom jorda, strømmer vannet til overflaten og danner grunnvann. Steiner er vanlige i bakkene til Byrranga-fjellene. I tillegg, under påvirkning av vekselvis frysing og tining av steiner i bakkene, begynner de å strømme ned. Prosessen med jordflyt kalles solifluction (fra de latinske ordene "jord" og "utstrømning").
Sone med intermitterende permafrostfordeling.

Sør for sonen med kontinuerlig fordeling av permafrost er det en sone med dens diskontinuerlige fordeling. Det vil si at blant frossen jord er det ufrosne områder. Den mest karakteristiske formen i denne sonen er termokarstbassenger eller akk. De dannes på steder der jord synker på grunn av tining av permafrost. Ofte er slike bassenger okkupert av innsjøer. Interessant nok er slike innsjøer kortvarige. Vann fra dem kan strømme gjennom sprekker i glasiale årer inn i bunnen av en naboelv, og et sumpete lavland dannes i stedet for innsjøen.

Sone for øyfordeling av permafrost

Denne sonen dekker Baikal-regionen og sør. De samme formene for mikrorelieff er vanlige her som i forrige sone, men de er mye mindre vanlige og er begrenset til "øyene" med permafrost.

Moderne isbreer okkuperer et lite område i Russland, bare rundt 60 tusen km 2, men de inneholder store reserver av ferskvann. De er en av kildene til elvenæring, hvis betydning er spesielt stor i den årlige strømmen av elver i Kaukasus.

Hovedområdet for moderne istid (mer enn 56 tusen km 2) ligger på de arktiske øyene, noe som forklares av deres posisjon på høye breddegrader, som bestemmer dannelsen av et kaldt klima.

Den nedre grensen til nivalsonen faller her nesten til havnivå. Isbreingen er hovedsakelig konsentrert i vestre og sentrale regioner hvor det er mer nedbør. Øyene er preget av isbreer og fjelldekke (nettverk), representert av isdekker og kupler med utløpsbreer. Det mest omfattende innlandsisen ligger på Nordøya Novaja Zemlja. Lengden langs vannskillet er 413 km, og dens største bredde når 95 km.

Når du beveger deg østover, forblir flere og flere av øyene isfrie. Så øyene i skjærgården Franz Josef Land nesten helt dekket av isbreer, New Sibir Islands isbreing er typisk bare for den nordligste øyegruppen De Long, og på øya Wrangel Det er ingen dekkebre – kun snøflak og småbreer finnes her.

Tykkelsen på isarkene på de arktiske øyene når 100-300 m, og vannreserven i dem nærmer seg 15 tusen km 2, som er nesten fire ganger den årlige strømmen av alle russiske elver. Isbreing i fjellområdene i Russland, både i areal og volum av is, er betydelig dårligere enn dekkglasiasjonen på de arktiske øyene. Fjellglasiasjon er typisk for de høyeste fjellene i landet - Kaukasus, Altai, Kamchatka, fjellene i nordøst, men det forekommer også i de lave fjellkjedene i den nordlige delen av territoriet, der snøgrensen ligger lavt ( Khibiny, den nordlige delen av Ural-fjellene, Byrranga, Putorana, Kharaulakh-fjellene), så vel som i området Matochkina Shar på de nordlige og sørlige øyene Novaya Zemlya.

Mange fjellbreer ligger under den klimatiske snøgrensen, eller "365-nivå", der snøen forblir på en horisontal underliggende overflate i alle 365 dager i året. Eksistensen av isbreer under den klimatiske snøgrensen blir mulig på grunn av konsentrasjonen av store snømasser i negative former lettelse (ofte i dype gamle sirkler) av lebakker som følge av snøblåsing og snøskred.

Området med fjellis i Russland overstiger litt 3,5 tusen km 2. Mest utbredt kløfter, kløfter og daler Og dalbreer. De fleste av isbreene og isbreene er begrenset til skråningene til nordlige punkter, noe som ikke så mye skyldes snøakkumuleringsforholdene, men også større skyggelegging fra solens stråler (insolasjonsforhold). Når det gjelder breområde, rangerer den først blant russiske fjell. Kaukasus(994 km 2). Den følges av Altai (910 km 2) og Kamchatka(874 km 2). Mindre betydelig isbreing er typisk for Koryak-høylandet, Suntar-Khayata og Chersky-ryggene. Det er lite is i andre fjellområder. De største isbreene i Russland er isbreen Bogdanovich(område 37,8 km 2, lengde 17,1 km) i Klyuchevskaya-gruppen av vulkaner i Kamchatka og isbreen Bezengi(areal 36,2 km 2, lengde 17,6 km) i Terek-bassenget i Kaukasus.

Isbreer er følsomme for klimasvingninger. I XVIII -- tidlig XIXårhundrer en periode med generell reduksjon av isbreer begynte, som fortsetter til i dag. Russlands indre farvann er representert ikke bare av akkumulasjoner flytende vann, men også vann i fast tilstand, som danner moderne dekke, fjell og underjordisk isbre. Området med underjordisk isbre kalles kryolitozon (begrepet ble introdusert i 1955 av den sovjetiske permafrosteksperten P.F. Shvetsov; tidligere ble begrepet "permafrost" brukt for å betegne det).

Kryolitozon er det øvre laget av jordskorpen, preget av negative temperaturer på bergarter og tilstedeværelsen (eller muligheten for eksistens) av underjordisk is. Den består av permafrostbergarter, underjordisk is og ikke-frysende horisonter av sterkt mineralisert grunnvann.

Under forhold med en lang kald vinter med relativt liten snødekke, mister steiner mye varme og fryser til en betydelig dybde, og blir til en solid frossen masse. Om sommeren har de ikke tid til å tine helt, og negative bakketemperaturer vedvarer selv på grunne dyp i hundrevis og tusenvis av år. Dette tilrettelegges av de enorme reservene av kulde som samler seg over vinteren i områder med negative årlige gjennomsnittstemperaturer. Således, i Sentral- og Nordøst-Sibir er summen av negative temperaturer i perioden med snødekke -3000...-6000°C, og om sommeren er summen av aktive temperaturer bare 300-2000°C.

Steiner, lang tid(fra flere år til mange årtusener) som ligger ved temperaturer under 0 ° C og sementert av fuktighet frosset i dem kalles flerårig eller permafrost. Isinnhold, dvs. Isinnholdet i permafrost kan variere mye. Det varierer fra noen få prosent til 90 % av det totale volumet av bergarten. I fjellområder er det vanligvis lite is, men på slettene er underjordisk is ofte hovedbergarten. Det er spesielt mange isinneslutninger i leirholdige og leirholdige sedimenter i de ekstreme nordlige områdene i Sentral- og Nordøst-Sibir (i gjennomsnitt fra 40-50% til 60-70%), preget av den laveste konstant temperatur jord. Permafrost -- uvanlig fenomen natur, som ble lagt merke til av oppdagere på 1600-tallet. V.N. nevnte det i sine arbeider. Tatishchev (begynnelsen av 1700-tallet). Først Vitenskapelig forskning permafroststudier ble utført av A. Middendorf (midten av 1800-tallet) under hans ekspedisjon nord og øst for Sibir. Middendorf var den første som målte temperaturen på det frosne laget på en rekke punkter, etablerte dets tykkelse i de nordlige områdene og gjorde antagelser om opprinnelsen til permafrosten og årsakene til dens brede utbredelse i Sibir. I andre halvdel av 1800-tallet. og begynnelsen av det 20. århundre. Permafrost ble studert sammen med undersøkelsesarbeid av geologer og gruveingeniører. I sovjetiske år seriøse spesialstudier av permafrost ble utført av M.I. Sumgin, P.F. Shvetsov, A.I. Popov, I.Ya. Baranov og mange andre forskere.

Området med permafrost i Russland okkuperer omtrent 11 millioner km 2, som er nesten 65 % av landets territorium (se fig. 1).

Ris. 1.

Dens sørlige grense går langs den sentrale delen av Kolahalvøya, krysser den østeuropeiske sletten nær polarsirkelen, langs Ural avviker den sørover til nesten 60° N, og langs Ob - nord til munningen av den nordlige Sosva, deretter passerer langs den sørlige skråningen Siberian Uvals til Yenisei i Podkamennaya Tunguska-regionen. Her svinger grensen skarpt mot sør, går langs Yenisei, går langs skråningene til den vestlige Sayan, Tuva og Altai til grensen til Kasakhstan. I Fjernøsten går permafrostgrensen fra Amur til munningen av Selemdzha (venstre sideelv til Zeya), deretter langs foten av fjellene på venstre bredd av Amur til munningen. Det er ingen permafrost på Sakhalin og i kystområdene i den sørlige halvdelen av Kamchatka. Flekker av permafrost forekommer sør for grensen til dens utbredelse i Sikhote-Alin-fjellene og i høylandet i Kaukasus.

Innenfor dette enorme territoriet er ikke betingelsene for utvikling av permafrost de samme. De nordlige og nordøstlige regionene i Sibir, øyene i den asiatiske sektoren av Arktis og den nordlige øya Novaya Zemlya er okkupert av kontinuerlige lavtemperatur permafrost. Dens sørlige grense går gjennom den nordlige delen av Yamal, Gydan-halvøya til Dudinka på Elisey, deretter til munningen av Vilyui, krysser de øvre delene av Indigirka og Kolyma og når kysten av Beringhavet sør for Anadyr. Nord for denne linjen er temperaturen på permafrostlaget -6...-12°C, og tykkelsen når 300-600 m eller mer. Felles mot sør og vest permafrost med talikøyer(tint jord). Temperaturen på det frosne laget her er høyere (-2...-6°C), og tykkelsen avtar til 50-300 m Nær den sørvestlige kanten av permafrostens utbredelsesområde er det kun isolerte flekker (øyer) med permafrost. funnet blant tint jord. Temperaturen på den frosne jorda er nær 0°C, og tykkelsen er mindre enn 25-50 m. Dette er -. øya permafrost.

Store reserver av vann i form av underjordisk is er konsentrert i den frosne massen. Noen av dem ble dannet samtidig med vertsbergartene (syngenetisk is), den andre - under frysing av vann i tidligere akkumulerte lag (epigenetisk). Den store tykkelsen av permafrost og oppdagelsen av godt bevarte mammuter i den tyder på at permafrost er et produkt av en svært langvarig kuldeansamling i berglag. De aller fleste forskere anser det som et levn fra istider. Det moderne klimaet i det meste av permafrost-territoriet bidrar bare til dets bevaring, derfor fører den minste forstyrrelse av den naturlige balansen til forringelse. Dette må tas i betraktning når økonomisk bruk territorium der permafrost er utbredt.

Permafrost påvirker ikke bare grunnvannet, regimet og ernæringen til elver, fordelingen av innsjøer og sumper, men også mange andre komponenter i naturen, så vel som menneskelig økonomisk aktivitet. Når du utvikler mineralressurser, legger veier, bygger og utfører landbruksarbeid, er det nødvendig å studere den frosne jorda nøye og forhindre nedbrytning.

Hallo! Tenk deg en situasjon der du befinner deg i en istid... Du ville ikke ha det, ikke sant? Men på jorden er det steder som minner ham litt, om hvilke vi vil snakke I denne artikkelen...

I disse såkalte periglacial (periglacial) områdene oppstår et enda mer fantastisk fenomen. Det er et gjentatt mønster av gjørme og stein på flate områder av overflaten.

Polygoner (polygoner avgrenset av sprekker) er de største slike figurer; steinringer finnes også. Lignende mønstre dannes som et resultat av støt og hevelse, som følges av tiner, over tusenvis av år.

Fjelllandskap.

Permafrostlandskap finnes ikke bare på høye breddegrader (nær polene), men også høyt oppe i fjellet. Selv på toppen av fjellet er det iskapper. Et eksempel er den østafrikanske byen Kilimanjaro, 5895 m høy.

Årsaken til dannelsen av dekker fra flerårig og is på varme breddegrader er at temperaturen med økende høyde, for hver neste kilometer, synker med 5 - 10 ° C.

Lignende fjelltopper på den sørlige halvkule finnes i New Zealand, Australia, New Guinea og de søramerikanske Andesfjellene.

Mange fjell på den nordlige halvkule er dekket av iskapper hele året, selv på toppen av noen lave fjell, som de i Skottland, hvor snø og is ligger en betydelig del av året.

I den alpine, eller fjellet, tundraen er det ingen permafrost i det hele tatt, eller det kan være veldig lite av den. Smeltevann har tid til å sive dypt, så det er ikke mye skitt på overflaten. Her, som i den arktiske tundraen, er hovedplantene moser, lav og busker, som utgjør kostholdet til fjellgeiter og hjort.

Personlig liker jeg ikke vinter, kulde og ser alltid frem til sommeren. Så jeg vil ikke engang dra på en utflukt til denne permafrosten 🙂