Вечная мерзлота

gordon0030@yandex.ru

Архив выпусков | Участники

↓№ 183↑

10.12.2002 Хронометраж

40:08

Почти 65% площади России занимает вечная мерзлота. Когда она образовалась? В чем секрет ее геологической и биологической жизни? Как вечная мерзлота меняла климатическую картину мира и чем грозит человечеству ее пробуждение от ледяного сна? О том, какую роль играет вечная мерзлота в развитии нашей планеты и жизни человека, — доктор географических наук Вячеслав Конищев.

Участник:

Вячеслав Николаевич Конищев — доктор географических наук, заведующий кафедрой криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ

Тезисы для обсуждения:

• Криосфера — особая природная оболочка Земли.

• Ледниковые эпохи Земли.

• Вечная мерзлота как глобальное явление. Условия ее существования.

• Визитная карточка вечной мерзлоты. Ее температура и мощность.

• История изучения вечной мерзлоты. Первые мерзлотные экспедиции.

• Растительность на вечной мерзлоте. Влияние вечной мерзлоты.

• Структура и жизнь вечной мерзлоты. Сезонное оттаивание и его экологическая роль.

• Коварна ли вечная мерзлота?

• Перспективы. Будущее вечной мерзлоты и будущее жизни на Земле.

Обзор темы:

Сейчас стала ясной глобальная роль снега и льда как в эволюции нашей планеты, так и в современном состоянии природных и природно-антропогеных систем.

Снега и льды очень разнообразны и изменчивы. Они охватывают все внешние оболочки Земли — литосферу, гидросферу, атмосферу и создают свою особую надоболочку — криоcферу, в которой синтезируются многие природные географические процессы.

Вечные снега и льды нашей планеты — это грандиозный, во многом еще резервный ресурс пресной воды — источника всего живого. В сложной системе глобального круговорота воды льдообразование играет важнейшую роль очищающего от загрязнений барьера, что так важно для современного, антропогенного этапа развития планеты.

Но снег и лед могут принести огромные бедствия, они — причина многих грозных стихий — ледяных обвалов, снежных лавин, ледниковых паводков, большую опасность для мореплавателей создает плавучий морской лед. Крутым нравом обладают речные и озерные льды, коварны подземные льды. В атмосфере также есть лед и он может быть опасен для человека. Поэтому так важно знать свойства и характер природных льдов и снега, уметь управлять ими, понимать их глобальную роль.

Сложилось так, что различные формы льда и снега изучаются разными науками: океанологи изучает морские льды, гидрологи — речные, метеорологи — льды и снег атмосферы и в какой-то мере снежный покров на поверхности Земли; мерзлотоведы — подземные льды. Объединить все эти разделы в единую науку о природных льдах и снеге стремятся, пожалуй, только гляциологи. Но даже среди гляциологов есть высказывания, что дело гляциологов — это изучение только ледников.

Криосфера. Лед образует самостоятельную, особую оболочку. И это очень важно подчеркнуть, поскольку Земля состоит из системы природных оболочек — литосферы, или твердой оболочки, гидросферы или водной оболочки, атмосферы, или воздушной оболочки и биосферы или сферы жизни, представляющей собой сферу живых организмов. Однако наше представление о природе Земли, ее ресурсах и условиях жизни людей было бы неполным без понимания того, что нашей планете свойственна еще одна, пятая природная оболочка — криосфера, или сфера льда и холода. Верхняя граница криосферы простирается до верхних слоев атмосферы и ограничивается нижними слоями ионосферы (высота 50–80 км), выше этой границы, несмотря на то, что температура остается ниже 0 °С (температуры плавления льда) существование льда и молекул атмосферных газов ограничивается действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения, которые разлагают их на ионы и свободные электроны.

Нижняя поверхность криосферы определяется геоизотермой 0 °С, которая в полярных и приполярных районах опускается в литосферу до глубин 1,5–2 км в северном полушарии и до 4–5 км в южном полушарии, в Антарктиде. В умеренной зоне подземные льды выклиниваются и далее к югу, вплоть до экваториальной области, нижняя граница криосферы располагается преимущественно в атмосфере и проявляется на земной поверхности только в горных районах, где ее достигают наиболее высокие горные вершины. В Африке, например, вечный холод и льды наблюдаются на вершине горы Килиманджаро (высота 6010 м), где поверхность Земли взаимодействует с нижними слоями криосферы.

Общая мощность криосферы достигает нескольких десятков километров. Большая ее часть охватывает атмосферу, где рассеяны мелкие ледяные частицы, но основные количества льда и снега находятся на поверхности Земли или в приповерхностных слоях литосферы, в пределах наиболее интенсивного взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы.

Нижняя поверхность криосферы и, следовательно, ее «проекция» на поверхности Земли меняет свое положение по сезонам в течение года — это определяет существование зоны вечных снегов и льда (постоянная или устойчивая криосфера) и зоны сезонной криосферы с сезонными покровами снега и сезонным слоем промерзания почв.

В отличие от некоторых других природных оболочек, например биосферы, криосфера существовала на протяжении всей истории Земли. Наличие области охлаждения, игравшей роль криогенного экрана и удерживавшей летучие компоненты (Н₂О, СО₂) при дегазации первичного планетного вещества, с самых ранних этапов существования нашей планеты явилось важнейшей предпосылкой формирования гидросферы — того объема воды, каким пользуется человечество сейчас. Отсюда ясно, что с историей криосферы связано становление своеобразной структуры и состава внешних природных оболочек Земли.

Самые древние из установленных учеными скоплений льда — оледенений, занимавших обширные территории древних континентов и оставивших свои следы в геологических напластованиях, имеют возраст 2,5 миллиарда лет. С тех пор ледниковые эры случались неоднократно, сменяясь эпохами сокращения ледников.

Относительно теплому геологическому отрезку времени, в котором мы сейчас живем — голоцену, имеющему продолжительность около 10 000 лет, предшествовал период, который благодаря частоте и масштабам проявления оледенений на поверхности Земли многие ученые называют ледниковым периодом. Во время максимума последней экспансии проявлений криосферы на Земле, в интервале 21–17 тысяч лет назад, площадь ледников в северном полушарии увеличивалась в 12 раз. Северная половина Европы, северо-запад Азии, почти вся Северная Америка вместе с Гренландией и окружающими шельфами были покрыты грандиозным Панарктическим ледниковым покровом общей площадью 35 млн км². Эта огромная масса льда включала 60 млн км³ льда. Антарктический ледник также увеличился в размерах, но не так сильно как ледники северного полушария — его объем увеличился по сравнению с современным на 40%. Не менее чем вдвое увеличивалась площадь, занятая вечной мерзлотой. Снежный покров в то время также значительно расширял свой ареал — до 35% площади в северном полушарии и 24% в южном (против соответственно 25 и 13% в наше время). Такое разрастание объемов льда и снега на поверхности привело к кардинальному изменению географии Земли: достаточно сказать, что уровень Мирового океана 20 тысяч лет назад понижался не менее чем на 125 м.

Современные ледники, снежные покровы и вечная мерзлота — это лишь фрагменты тех колоссальных по масштабу проявлений криосферы, которые, как установили ученые, в недавнем геологическом прошлом имели место на огромных пространствах нашей планеты.

Подземный лед. Еще трудно представить, как образуется лед под землей. Подземный лед — это часть общего природного явления — вечной мерзлоты.

Вода присутствует также и под поверхностью Земли; ее называют грунтовой или подземной водой. Грунтовая вода находится в самых разнообразных соотношениях с твердым минеральным скелетом горных пород, отсюда и разнообразие подземных вод. Больше всего такой грунтовой воды, которая находится в порах, тонких трещинках и капиллярах различных пород. Такая вода называется связанной или пленочно-капиллярной, ее молекулы притягиваются или адсорбируются поверхностными силами минеральных частиц грунта. Благодаря присутствию пленочно-капиллярной воды, глинистые грунты приобретают пластичность. Кристаллы льда, возникшие при замерзании пленочно-капиллярной воды, содержащейся в глине, накрепко цементируют частицы минералов в мерзлый грунт.

Вечная мерзлота, как и все на Земле, также непрерывно меняется; но мерзлое состояние верхних слоев литосферы может непрерывно длиться по современным оценкам до 1–1,5 млн лет (максимальная длительность). Естественно, в природе встречается и более молодая вечная мерзлота возрастом всего в несколько лет.

Распространение на Земле вечной мерзлоты. Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25% площади всей суши земного шара.

Только в России площадь вечной мерзлоты составляет примерно 11 115 000 км², то есть около 65% ее территории. Вечная мерзлота — это природный феномен северного полушария нашей планеты, где сосредоточена большая часть суши.

В Евразии вечная мерзлота занимает около 13 млн км² и простирается от приполярных широт до 44° с. ш., а в Тибетско-Гималайской высокогорной области вечная мерзлота проникает до 28° с. ш. В Северной Америке площадь вечной мерзлоты меньше — 7,2 млн км², ее южные пределы прослеживаются в диапазоне широт 52–56°, т. е. значительно севернее, чем в Азии. Причина этого различия заключается в том, что более возвышенный горный рельеф Азии и, следовательно холодный климат, определяют более южное положение границы вечной мерзлоты.

Благодаря горному рельефу острова вечной мерзлоты проникают далеко на юг, мы уже упоминали огромный высокогорный Тибетско-Гималайский остров вечной мерзлоты; в Европе массивы вечной мерзлоты приурочены к горам Скандинавии и Исландии, Альпам, Пиренеям, Карпатам, Кавказу. Естественно, что в горах вечная мерзлота начинается с определенной высоты, где среднегодовые температуря грунта не поднимаются выше 0 °С.

В Северной Америке вечная мерзлота равнин сливается на западе с мерзлотой Скалистых гор Канады. Но острова вечной мерзлоты в горах распространяются значительно южнее границ общего ее ареала на континенте. На территории США вечномерзлые толщи встречаются в Скалистых горах выше 2200–3500 м. Отдельные массивы вечной мерзлоты характерны для вершин высочайших потухших вулканов Мексики (выше 4600 м).

В Южном полушарии, за исключением Антарктиды, вечная мерзлота — это элемент природы, высокогорий. Наибольшая площадь (200 000 км²) — в Южной Америке, в Андах, вечная мерзлота распространена на севере выше отметок 5000–5300 м, на юге 1500–2000 м.

Единственный материк, где вечная мерзлота отсутствует, — это Австралия. Некоторые ледники Антарктиды, Гренландии и других ледниковых районов движутся по мерзлому основанию. Имеется еще очень много неясного, что касается распространения мерзлых толщ под ледниками. Как мы знаем, под гигантскими ледниковыми покровами Антарктиды и Гренландии возможно в ряде мест донное таяние и отсутствие мерзлого основания. И все же значительные территории Антарктиды и Гренландии заняты вечной мерзлотой, которую называют подледниковой или субгляциальной вечной мерзлотой.

Вечномерзлые толщи распространены не только на суше, но были обнаружены на шельфе приполярных морей Северного Ледовитого океана. Мощность шельфовой мерзлоты достигает нескольких сотен метров. Открытые вопросы — как она возникла и что с ней происходит сейчас.

Шельфовая мерзлота получила название субаквальной. Субгляциальная и субаквальная вечная мерзлота — это специфические типы мерзлых толщ. Их природа станет более понятной после того, как мы рассмотрим основные особенности субаэральной вечной мерзлоты — основного типа мерзлоты.

На континентах вечная мерзлота охватывает самые разнообразные типы рельефа — от низменностей и равнин до высокогорий. Она распространена в различных климатических поясах и ландшафтных зонах — от арктических пустынь и тундр до степей и полупустынь.

Главные, планетарные закономерности в распространении вечной мерзлоты объясняются совместным проявлением широтной географической зональности и высотной поясности.

Приполярная вечная мерзлота развита на всех региональных морфологических элементах поверхности — низменностях, равнинах, плато, плоскогорьях, горах. Альпийская вечная мерзлота — это часть горного ландшафта, ее возникновение обусловлено исключительно высотным фактором.

С юга к ареалам вечной мерзлоты примыкают зоны развития сезонной и кратковременной мерзлоты. В настоящее время на поверхности разнообразных ландшафтов Земли изучены сложные процессы теплообмена. Ясно, что вечная мерзлота возникает в условиях дефицита радиации и тепла, приносимого воздушными массами. Северная часть Азиатского континента в наибольшей степени отвечает этим условиям и именно здесь расположен наиболее обширный ареал вечной мерзлоты.

Но одного этого условия недостаточно. Ведь вечная мерзлота — это в некотором смысле антипод наземного оледенения. Наибольшего развития как и в территориальном плане, так и в глубину вечная мерзлота достигает в областях с холодным и сухим климатом, вернее с небольшим количеством твердых осадков, что ограничивает возможности развития ледников. С этой точки зрения Азия, на большей части которой господствует континентальный климат, также весьма благоприятна для глубокого промерзания земных недр. Не случайно, что именно на севере Азии зафиксированы рекордные глубины проникновения отрицательных температур — 1450 м!

Общий контур вечной мерзлоты разделяется на три зоны: сплошного, прерывистого и островного распространения вечной мерзлоты.

Вертикальная мощность вечной мерзлоты. Вертикальная мощность толщ вечной мерзлоты закономерно увеличивается с юга на север — от 3–4 м до многих сотен метров. Однако это только общая тенденция; широтное изменение мощности вечной мерзлоты усложняется рельефом, геологическим строением, водонасыщенностью промерзавших толщ и другими факторами. В горах, расположенных в пределах ареала вечной мерзлоты ее мощность обычно резко возрастает. Так, в Северном Забайкалье, на хребте Удокан мощность толщ, имеющих отрицательную температуру в течение всего года, достигает 1300 м, а в высокогорных частях Памира и Тянь-Шаня подобные толщи должны иметь мощность в 2,5–3 км.

По сравнению с горными системами мощность мерзлых толщ на равнинах выглядят не столь впечатляюще: на севере Западной Сибири это 400–600 м, в районе устья реки Лены — 600–650 м.

Самые большие мощности вечной мерзлоты на 3–4 порядка меньше значения радиуса Земли и даже в масштабах земной коры составляют небольшую ее часть. Даже на Марсе, где вечная мерзлота, как это сейчас точно известно, охватывает всю поверхность планеты от полюса до полюса, включая экваториальный пояс, вертикальное ее развитие не превышает 5 км.

Температура вечной мерзлоты. Температура мерзлых толщ непостоянна, она меняется с глубиной. Обычно минимальные температуры наблюдаются в приповерхностном слое вечномерзлой толщи и по мере углубления температура повышается до 0 °С на подошве Кроме того, в верхнем горизонте мерзлой толщи температура не остается стабильной во времени; она меняется в течение года, следуя за сезонами. Колебания температуры, происходящие в верхнем слое в течение года, называются сезонными колебаниями и они постепенно затухают на некоторой глубине (обычно на глубине 10–15 м от поверхности). Ниже глубины сезонных изменений температура вечномерзлой толщи остается постоянной в течение года.

Среднегодовые температуры вечной мерзлоты изменяются в широких пределах, от 0 °С до −15 °С. Широтная температурная зональность мерзлоты сочетается с вертикальной поясностью в горах, где с ростом абсолютной высоты температура вечной мерзлоты понижается.

Температуры вечной мерзлоты могут различаться на несколько градусов в зависимости от конкретных ландшафтно-географических условий. Это связано с тем, что температурный режим мерзлых толщ зависит от многих факторов природной среды — типа растительного покрова, толщины снежного покрова и его плотности, среднегодовой температуры воздуха и континентальности климата, состава и влажности почв и т. д.

Растительность на вечной мерзлоте. Вечная мерзлота начинается не от поверхности Земли, а с некоторой глубины, изменяющейся в зависимости от географической широты, абсолютной высоты и их местных условий — типа грунта, растительности, увлажнения и др. Толщина слоя сезонного оттаивания или как его иногда называют «деятельного слоя» меняется от 0,2–0,3 м на севере до 4–5 м на юге области вечной мерзлоты. Деятельный слой ежегодно, в теплый сезон года, оттаивает и затем осенью и зимой вновь замерзает, сливаясь с массивом вечной мерзлоты. В летние месяцы температура оттаявшего слоя, его верхних почвенных горизонтов достигает 10–15 °С.

Именно благодаря слою сезонного оттаивания в зоне вечной мерзлоты возможно произрастание высших растений — разнообразных трав, злаков, кустарничков и даже деревьев. Экологическая роль слоя сезонного оттаивания исключительно велика, в нем располагается корневая система растений, которая развивается преимущественно в горизонтальном направлении.

В северных наиболее суровых районах вечной мерзлоты распространены безлесья — тундровый тип растительности.

Однако большая часть территории с вечной мерзлотой покрыта тайгой. В Азиатском ареале вечной мерзлоты в тайге господствует особая сибирская разновидность лиственницы. На юге зоны вечной мерзлоты встречаются даже степи, которые широко развиты в Монголии.

Условия произрастания растений в области вечной мерзлоты весьма суровы — низкие температуры, пониженная скорость почвообразования, небольшая (15–25 см) мощность плодородного горизонта, бедность почвы питательными веществами. Видовой состав растений, приспособленных к жизни на вечной мерзлоте, ограничен. У них ослаблена корневая система, наземные органы деревьев часто имеют угнетенный вид, малые размеры, чахлую крону.

В северных районах, где распространена низкотемпературная мерзлота, а талики наблюдаются в виде островов, именно на участках таликов встречаются более богатые и разнообразные в видовом отношении растительные сообщества с относительно большой биологической продуктивностью.

Однако, в определенных условиях вечная мерзлота играет позитивную экологическую роль. Во внутриконтинентальных районах Азии с засушливым климатом, где испарение превышает осадки, например, в Центральной Якутии, вечномерзлая толща, будучи водоупором, повышает влажность в слое летнего оттаивания. Ряд исследователей считают, в этих условиях вечная мерзлота теряет часть заключенной в ней влаги на поддержание оптимальной увлажненности почвы, которая повышается также и за счет конденсации водяного пара на холодной поверхности мерзлоты. Не будь этого эффекта на обширных пространствах Центральной Якутии и юга Средней Сибири, простирались бы безжизненные пустыни.

Экологическая роль вечной мерзлоты, таким образом, по-разному в зависимости от конкретных географических условий. Кстати, характер растительности в областях вечной мерзлоты долгое время вводил в заблуждение многих ученых относительно реальности и возможности промерзания земных недр до больших глубин. Немецкий ученый Леопольд Бух плоть до середины XIX века высказывал мнение о ненадежности сведений о постоянной мерзлоте на небольшой глубине от поверхности, на которой произрастала бы кустарниковая и тем более древесная растительность. Эти два явления — высшая растительность и вечная мерзлота представлялись ему несовместимыми, хотя для местных жителей в этом не было ничего необычного.

Ледяная начинка вечной мерзлоты. Специфические признаки вечной мерзлоты — это отрицательная температура и наличие льда, свойственные мерзлым толщам в течение длительного времени.

Температура создает как бы общий фон, условия для возникновения льда в грунтах. И именно присутствие льда в мерзлой толще кардинально меняет ее свойства по сравнению с исходным, немерзлым грунтом. Но с другой стороны большие массивы скальных грунтов или грунтов, насыщенных достаточно концентрированными растворами, могут иметь отрицательную температуру и при этом совсем не содержать льда. Подобные толщи получили название морозных в отличие от мерзлых, т. е. содержащих лед.

Количество льда в вечномерзлых толщах разного типа неодинаково. Его содержание изменяется от долей процента, а в некоторых горизонтах и до 100%.

Наиболее разнообразные включения льда, как говорят мерзлотоведы, криогенное строение, имеют мерзлые толщи, которые до промерзания представляли собой рыхлые, несцементированные, увлажненные грунты-глины, суглинки, супеси, алевриты, в меньшей степени пески и грубообломочные грунты. Поэтому, вечная мерзлота равнин и горных впадин, сложенных молодыми толщами рыхлых грунтов, отличается более сложным криогенным строением, распределением льда, значительным содержанием разных типов подземного льда, чем горные массивы и хребты.

Подземные льды очень разнообразны. Самое большое распространение имеют лед-цемент и сегрегационный лед, представляющие основные категории так называемых породообразующих льдов.

Лед-цемент — это мелкие, чаще всего невидимые глазом кристаллы льда, заполняющие поры и небольшие трещинки в грунте Лед-цемент образуется в результате замерзания воды и сублимации водяного пара в порах и капиллярах, которые существуют в грунте до его промерзания. Этот вид льда потому и называется цементом, что он крепко цементирует отдельные минеральные частицы, непрочно связанные между собой до промерзания, в единую монолитную массу мерзлой толщи. Лед-цемент — непременный компонент всех типов мерзлых рыхлых грунтов, он как бы создает их общий ледяной микрокаркас, на фоне которого развиваются другие, более крупные включения льда.

Сегрегационные льды образуются при промерзании влажных глинистых грунтов, когда происходит дифференциация однообразной влажной грунтовой массы на ледяные линзочки, прослои, прожилки (ледяные шлиры) и прослои глинистого грунта, сцементированного льдом-цементом.

При формировании сегрегационных льдов происходит миграция воды из более глубоких слоев грунта к фронту промерзания. Таким образом, мерзлый грунт как бы обогащается льдом сверх того количества воды, которое было в нем до промерзания.

При промерзании массивов твердых коренных пород лед образуется за счет воды, циркулирующей по тектоническим и иным трещинам, а также водяного пара, который, сублимируясь на холодных стенках трещин, образует ледяные щеточки и другие формы.

И все же наибольший интерес вызывают крупные включения подземного льда. Особое внимание исследователей привлекают повторно-жильные льды. Этот вид льда залегает в мерзлой толще в виде вертикальных жил или клиньев шириной до 7–8 м (рис. 44). Ледяные жилы образуют решетчатый каркас в результате пересечения двух взаимоперпендикулярных систем жил. Вертикальная протяженность ледяных жил в определенных местах достигает 10–20 м и даже более.

Как же возникают такие льды? Зимой, когда полностью промерзает слой летнего оттаивания, мерзлота образует сплошной монолит, простирающийся от дневной поверхности в глубь на многие метры. В области вечной мерзлоты при сильных морозах происходит охлаждение массивов мерзлых толщ. Они испытывают своеобразный тепловой удар, который вызывает растрескивание мерзлых толщ с поверхности. Такие трещины называются морозобойными, т. е. возникшими от удара мороза.

Морозобойные трещины рассекают не только поверхность, но и проникают в вечномерзлую толщу на глубину 5–6 м. Весной, когда верхние слои грунта оттаивают, в зияющие трещины затекает талая снежниковая вода, которая просачиваясь вниз по трещине, замерзает при соприкосновении с мерзлыми стенками трещины от внутренних запасов холода вечной мерзлоты. Так возникает элементарный ледяной клин. Высота его, считая от подошвы слоя летнего оттаивания, составляет несколько метров, а ширина всего 1–3 см.

Самое удивительное в том, что ледяные клинья растут не только вширь, но и в высоту. На первый взгляд это трудно представить. Многих исследователей ставили в тупик реально существующие жилы льда вертикальной протяженностью в несколько десятков метров, тогда как теоретически максимально возможное морозобойное растрескивание не может быть больше 10–12 м, а обычно оно равно 5–6 м.

Непременным условием синхронного роста жил льда одновременно с осадконакоплением являются достаточно низкие среднегодовые температуры вечной мерзлоты (не выше −3 °С). На поймах, дельтах рек это тонкое соотношение выдерживается. Но для озер, водохранилищ, речных русел, морей, т. е. для покрытых водой в течение всего года поверхностей этот процесс противопоказан.

Мерзлые толщи, возникшие в результате одновременно протекающих процессов осадконакопления и промерзания, называют сингенетическими. Если они включают ледяные жилы значительной вертикальной протяженности, то такие жилы льда также называют сингенетическими.

Мерзлые толщи и жилы льда, возникающие при стабильном, стационарном положении дневной поверхности получили название эпигенетических.

Территориально эпигенетические толщи вечной мерзлоты преобладают. Они подстилают и сингенетические мерзлые массивы.

Происхождение мощных повторно-жильных льдов, широко распространенных на севере Восточной Сибири и Новосибирских островах вызвало оживленную дискуссию ученых, которая продолжалась с конца прошлого и до середины 50-х гг. текущего столетия, содержит немало интересных сюжетов.

В конце XIX и до середины XX века эти льды считались погребенными остатками древних ледников, и только в 1952 г., когда была разработана концепция сингенетического роста повторно-жильных льдов, это неверное представление было оставлено.

Самые крупные включения льда в толще вечной мерзлоты представлены не повторно-жильными льдами, а так называемыми пластовыми льдами. Они представляют собой преимущественно горизонтально или субгоризонтально ориентированные пласты льда, простирающиеся на многие сотни метров. Их вертикальная мощность колеблется от первых метров до десятков метров. Пластовый лед встречается преимущественно в верхних горизонтах мерзлых толщ (до 40–50 м), но известны пластовые льды и на больших глубинах до 100–150 м. В некоторых случаях они имеют горизонтальную слоистость, согласную с их общим простиранием, иногда пластовые льды сильно деформированы, смяты в складки так же, как и вмещающие их мерзлые грунты.

В ряде случаев пластовые льды залегают в виде крупных наклонных тел — штоков с наклонно ориентированной слоистостью. Лед пластовых льдов либо чистый, без включений, либо содержит прослои мерзлых суглинков, песка, валунов. Среди мерзлотоведов нет единства в понимании происхождения крупных пластов льда. Есть концепция, что пластовые льды — это погребенные ледяные образования, первоначально возникшие на поверхности Земли.

Вечная мерзлота и включенные в нее подземные льды — результат длительного развития природы. Биография современной вечной мерзлоты начала складываться 1–2 млн лет назад. Важнейшие параметры мерзлых толщ, такие как мощность, льдосодержание, во многих районах являются реликтовыми.

Например, расчеты показали, что наблюдаемые мощности вечной мерзлоты в современных климатических условиях не могут сформироваться, они возникли при более низких отрицательных температурах. Об этом же свидетельствуют и реликтовые, не развивающиеся сейчас, гигантские повторно-жильные льды, включенные в сильнольдистые алевритовые сингенетические мерзлые толщи, широко развитые в центральной и северной Якутии.

Контуры вечной мерзлоты за плиоцен-четвертичное время не оставались стабильными. Ареал ее неоднократно сужался и расширялся. Однако ясно одно. Несмотря на колебания, она оставалась постоянным компонентом природы Сибири и северо-востока России. Наиболее древние мерзлые толщи найдены в Колымской низменности на севере Якутии, поэтому Якутию нередко называют колыбелью вечной мерзлоты, которая и в современном ее состоянии представлена здесь наиболее полно. Следовательно, в вечной мерзлоте Якутии, существующей непрерывно по меньшей мере 600 тысяч лет, содержатся наиболее древние из обнаруженных на нашей планете льды.

Подземные льды вечномерзлых толщ оказываются, таким образом, значительно древнее льдов современных покровных ледников, даже Антарктического ледникового покрова, ледовая масса которых из-за постоянного движения полностью обновляется за десяток тысяч лет.

Особое влияние на вечную мерзлоту оказал последний экстремально суровый этап развития природной среды — конец последнего ледникового периода, датируемый 12–15 тысяч лет назад. В то время вечная мерзлота охватывала огромные территории Евразии и включала, помимо ее современного ареала, юг Западной Сибири и северный Казахстан, большую часть Европейской территории России и Западной Европы. Особенно кардинально изменилась природа Европы. Большая часть территории Франции, Германии, Польши, Чехии, Словакии, Венгрии, Румынии оказалась скованной вечной мерзлотой. На европейской части территории России граница вечной мерзлоты достигала Южной Украины. Это был грандиозный трансконтинентальный пояс вечной мерзлоты, примыкавший с юга к покровному леднику, занимавшему северную Европу. Так далеко на юг не доходил ни один покровный ледник.

Шельфы северных морей в то время представляли собой сушу до современной изобаты 100 м и на пространствах, не занятых ледниками (шельф моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей), были скованы мерзлотой до глубин в несколько сотен метров.

В целом в Евразии площадь древней мерзлоты с учетом ее экспансии на юг, в средние широты и на север, на шельфовые пространства составляла более 25 млн км², т. е. более, чем в 2 раза превышала площадь современной вечной мерзлоты. Экстремальных значений достигали и мощности древней мерзлоты на равнинах, вероятно, до 2–2,5 км.

В Северной Америке вечная мерзлота также продвигалась далеко на юг. По современным реконструкциям ее южная граница проходила между 35° и 40° с. ш. Но в отличие от Евразии протяженность по меридиану полосы древней мерзлоты была в Северной Америке не столь большой.

Деградация этой колоссальной зоны мерзлоты до современных ее границ произошло вечной мерзлоты произошла вследствие коренной перестройки природных ландшафтов при переходе от ледникового периода в голоцену — современному геологическому периоду.

В Европе деградация вечной мерзлоты происходила с колоссальной для природных процессов скоростью. Например, на Русской равнине южная граница древней мерзлоты переместилась к северу почти на 2000 км всего за 1000–1500 лет. Подобные скорости сокращения мерзлоты близки к катастрофическим и не имеют аналогов в современных условиях.

Столь же высокими темпами протекала деградация мерзлоты с севера на юг, где шельфовая мерзлота отступала под действием трансгрессировавшего моря. Однако на шельфе исчезли только верхние горизонты мерзлых толщ, корни древней мерзлоты мощностью в несколько сот метров, погребенные под донными отложениями, сохранились до наших дней. Сейчас эта субаквальная вечная мерзлота, которая в целом находится в неустойчивом состоянии и ее деградация продолжается.

Человек на вечной мерзлоте. Пространства, занятые вечной мерзлотой — это богатейшая кладовая разнообразных природных ресурсов. Здесь сосредоточены многие богатейшие месторождения газа, нефти, угля, алмазов, золота, никеля, меди, олова, минеральных удобрений Северные районы богаты ресурсами пресной воды, леса. Огромно рекреационное значение северных территорий с их неповторимой, незагрязненной хозяйственной деятельностью человека, природой. Это также важный территориальный резерв человечества.

Без риска преувеличения можно утверждать, что рациональное освоения природных ресурсов области вечной мерзлоты невозможно без детальных знаний свойств мерзлых толщ и их использования в практических целях.

Новый этап освоения территорий вечной мерзлоты требует дальнейшего научного обоснования и мерзлотных изысканий.

Для высоких широт нашей планеты вечная мерзлота — это такое же естественное явление природы, как пустыни, степи, непроходимые джунгли для других районов. Понятие о полезности и неполезности свойств вечной мерзлоты меняется во времени, зависит от конкретных условий — района, его ресурсов и их ценности, намерений человека, уровня техники и, самое главное, уровня знаний о сущности явления.

Библиография:

Втюрин Б. И. Подземные льды. М., 1975.

Геокриолитология СССР/Под ред. Э. Д. Ершова: В 5 т. М., 1989.

Конищев В. Н. Формирование состава дисперсных пород в криолитосфере. Новосибирск, 1981.

Конищев В. Н., Рогов В. В. Методы криолитологических исследований. М., 1995.

Конищев В. Н., Федоров В. М. Криолитологический анализ состава кайнозойских отложений с целью палеомерзлотных реконструкций (на примере Печорской низменности). М., 1995.

Конищев В. Н. Вечная мерзлота/Земля: Универсальная энциклопедия для юношества. М., 2001.

Конищев В. Н. Палеотемпературные условия формирования и деформации слоев ледового комплекса//Криосфера Земли. 2002. Т. VI. № 1.

Мельников В. П., Спесивцев В. И. Криогенные образования в литосфере Земли. Новосибирск, 2000.

Региональная криолитология: Учеб. пособие/Под ред. А. И. Попова. М., 1989.

Сумгин М. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. Владивосток, 1927.

Сумгин М. И., Качурин С. П. и др. Общее мерзлотоведение. Л., 1940.

Уошборн А. Л. Мир холода. Геокриолитологические исследования/Пер. с англ. М., 1988.

Хомяков В. П., Конищев В. Н. и др. Влияние глобальных изменений климата на функционирование основных отраслей экономики и здоровье населения России. М., 2001.

Тема № 183

Эфир 10.12.2002

Хронометраж 40:08

www.ntv.ru

Сайт управляется системой uCoz