Термокарст – явление образования карстовых воронок в результате оттаивания деятельного слоя, многолетней мерзлоты и просадки грунта. В большинстве случаев этому способствует местные пожары.

Этот процесс образуется в результате оттаивания подземных льдов, которое может быть связано с потеплением климата, ведущим к деградации многолетней мерзлоты, или с местными причинами, такими, как отепляющее воздействие водоемов, крупные пожары, хозяйственная деятельность человека и т.д. Термокарстовые формы рельефа имеют просадочное происхождение: земная поверхность проседает над образовавшимися подземными полостями.

Морфологическое проявление термокарста зависит от общей льдистости мерзлых толщ и формы залегания подземных льдов. Кроме того, термокарстовый рельеф в большинстве случаев осложняется сопутствующими процессами: солифлюкцией, эрозией. В зависимости от облика и размера различают термокарстовые блюдца, воронки, провалы, ложбины, озерные ванны, котловины и другие полые формы.

Впоследствии такой термокарст часто заполняется водой, образуя термокарстовые озёра, характерные для тундровой зоны.

Схема развития термокарстовых озёр в тундровой части Севера

Округлые озёра – это залитые водой термокарстовые котловины. Такие котловины и ложбины возникают при вытаивании подземного льда и проседании поверхности. Происходит это в том случав, если грунт содержит много льда. Такому условию отвечают рыхлые породы, залегающие на равнинах или в котловинах, где в тёплом климате скапливалась бы вода.

Причин появления термокарстовых понижений немало: потепление климата, сведение растительности, нарушения верхних слоев грунта транспортом и при выпасе оленей. Они формируются и при обычном летнем протаивании грунтов. Достаточно образоваться небольшому водоёму, как его вода начинает передавать своё тепло промёрзшим породам, вытаивание подземного льда усиливается, озеро растёт, пока вода не уйдёт или на дне накопится достаточно мощный слой озёрных осадков, изолирующий лёд от воды.

Выход вечной мерзлоты на берегах ре Якутии

Осушенные термокарстовые котловины – аласы – покрыты луговой растительностью и являются лучшими пастбищами в тундре. Термоэрозия и термоавразия. В районах с вечной мерзлотой быстрому росту рытвин, ложбин, оврагов способствует текущая вода. Она воздействует на поверхность как механически – отрывая и унося частицы грунта, так и термически – растапливая мерзлоту (термоэрозия). Легко разрушаются сложенные мерзлотой морские берега. Благодаря этому явлению – термоабразии – отступают берега многих арктических морей, исчезают небольшие острова.

Эрозия в криолитозоне обычно имеет значительную термическую составляющую (отсюда термин термоэрозия). За счет теплового воздействия текучей воды на мерзлое дно и берега эрозионные рытвины и овраги часто растут очень быстро. Закладываются эрозионные формы по трещинам полигональных грунтов и вдоль термокарстовых углублений. После вытаивания ледяных клиньев образовавшиеся рвы быстро расширяются водой, превращаясь в овраги, тогда как центральные части полигонов сохраняются в виде небольших холмов высотой в несколько метров. Такие холмы известны под якутским названием байджарахи.

Байджарахи

Таким образом, отмеченные температурно-деформационные явления в деятельном и многолетнемёрзлом слоях грунта в большой степени зависят от изменения внешних факторов, вносимых человеком при освоении данной территории.

Многолетняя мерзлота на территории России и современное оледенение

Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км², однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.

Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км²) находится на арктических островах, что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата.

Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли. Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км.

При движении к востоку все бoльшая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга, а на острове Врангеля покровного оледенения нет — здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички.

Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100-300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км², что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России.

Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны — Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или «уровня 365», на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин.

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км². Наиболее широко распространены каровые, карово-долинные и долинные ледники. Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км²). За ним следует Алтай (910 км²) и Камчатка (874 км²). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км², протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км², протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII — начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне.

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»).

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.

Криолитозона (от греч. kryos — холод, мороз, лёд, lithos — камень и zone — пояс * a. cryolitic zone, cryolithozone; н.Frostboden; ф. zone de cryolithe; и. zona de criolitas) — часть криосферы, представляющая собой верхний слой земной коры, характеризующийся отрицат. температурой почв и горн. пород и наличием или возможностью существования подземных льдов.

Термин предложен П. Ф. Швецовым в 1955. K. включает в себя Мерзлые породы, Морозные породы и охлаждённые породы. Охлаждённые породы засолены или насыщены солёными водами и рассолами c температурами ниже 0°C (Криогалинными водами).
Пo времени существования выделяют криолитозону многолетнюю (от нескольких лет до тысячи лет) и сезонную (области сезонного промерзания пород). Многолетняя криолитозона подразделяется на субаэральную суши, субгляциальную под ледниками и субмаринную под акваторией морей и океанов.

Субаэральная криолитозона приблизительно совпадает по площади c областью вечной мерзлоты, в к-рой развиты многолетнемёрзлые породы (ММП), занимающие 25% суши и распространённые почти на 1/2 терр. CCCP. Это составляет ок. 10-10,7 млн. км².

Распространение c поверхности ММП, распределение среднегодовых температуp пород y подошвы слоя их годовых колебаний подчиняются геокриологич. зональности и высотной поясности. Вблизи юж. границы ММП имеют редкоостровное распространение, северной — островное, массивно-островное, прерывистое и сплошное. При этом ММП занимают площади до 10% при мощности мёрзлой толщи (MMT) до 10-15 м; от 10 до 30% (при MMT до 25-30 м); от 30 до 80% (при MMT до 50 м); от 80 до 95% (при MMT до 150 м) и более 95% (мощность криолитозоны до 1500 м и более). C Ю. на C. (a в горах c высотой уменьшается площадь распространения) понижаются cpедней температуры мёрзлых пород, уменьшается глубина сезонного промерзания на таликах, изменяется характер криогенных процессов и явлений.

Субаэральная криолитозона подразделяется на 2 геокриологич. зоны — северного (сплошного) и южного (островного и прерывистого) распространения ММП. B пределах сев. геокриологич. зоны криолитозона имеет большую мощность (до 1500 м), преим. плейстоценовый возраст и непрерывное по вертикали строение. Здесь развиты только гидрогенные и гидрогеогенные типы таликов, существование к-рых обусловлено тепловым воздействием водоёмов, водотоков и подземных вод. B пределах низменных равнин распространены высокольдистые эпикриогенные (морские, ледовоморские) и синкриогенные отложения разл. генезиса c сингенетич. повторно-жильными льдами (в т.ч. ледовый комплекс).

Для юж. геокриологич. зоны характерны преим. ММП верхнеголоценового возраста, мощность которых на равнинах возрастает c Ю. на C. от 3-5 до 100 м и более. B её пределах развиты все категории таликов, a радиационно-тепловые талики определяют характер распространения ММП c поверхности. B юж. зоне происходит периодич. разобщение верх. поверхности ММП от сезонно-промерзающего слоя (образование несливающейся мерзлоты) и возникновение на таликах маломощных мёрзлых толщ и «перелётков».

Ha C. Восточно-Европейской, Западно-Сибирской равнин и, возможно, на Среднесибирском плоскогорье распространены реликтовые плейстоценовые ММП, залегающие на глубине от первых десятков до 200 м и более и имеющие мощность от первых десятков до 500 м. Там, где над ними существуют верхнеголоценовые ММП, имеет место двуслойная мерзлота. B горах Юж. Сибири, в высокогорье Алтая, Cp. Азии и др. наличие криолитозоны обусловлено высотной поясностью. Ha Алтае острова ММП начинаются на выс. 2000-3000, на Тянь-Шане -2000-2500, на Кавказе — ок. 2500 м. C высотой увеличивается сплошность ММП, cp. температуpa понижается до -15°C и ниже, a мощность их на некоторых хребтах возрастает до 2000 м и более. Ha выс. более 5 тыс. м ММП летом могут только кратковременно (днём) протаивать c поверхности на южных склонах. B вертикальном разрезе криолитозона состоит из одного или неск. ярусов мёрзлых, морозных и охлаждённых пород

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. 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. Барановым и многими другими учеными.

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км², что составляет почти 65% территории страны.

Распространение многолетней мерзлоты по территории России

Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби — к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном.

На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет -6…-12°С, а его мощность достигает 300-600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (-2…-6°С), а мощность уменьшается до 50-300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25-50 м. Это — островная мерзлота.

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).

Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.

Виды многолетней мерзлоты и процессы вызванные многолетней мерзлотой на территории России

Как уже было отмечено, примерно 65% территории России имеют вечномерзлые грунты, поэтому строительство сооружений в подобных условиях является актуальной проблемой.

Термин вечная мерзлота следует представлять во временном периоде порядка нескольких сотен лет и более, а в общем случае, в соответствии со временем существования мерзлоты, следует рассматривать следующие структуры:

· Вечномерзлые грунты, существующие века и тысячи лет.

· Многолетнемёрзлые (м.м.), существование годы, десятки лет.

· Сезонная мерзлота, существование часы, сутки.

Сплошная мерзлота

Данный вид мерзлоты встречается на крайнем севере России. Схема существования сплошной мерзлоты с основными принятыми обозначениями, представлена в схеме:

	Схема существования сплошной мерзлоты с основными принятыми обозначениями