Многолетняя мерзлота

Вечная мерзлота — явление глобального масштаба, она занимает не менее 25 % площади всей суши земного шара. Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью, — это Австралия, в Африке возможно её наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В вечной мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана.

Также многолетнемерзлые грунты наблюдаются и под дном океанов и морей, определение мерзлотно-геологического строения разреза и криогенных процессов которых являются сложной научно-исследовательской задачей.

От 60 %[1][2] до 65 %[3][4] территории России — районы вечной мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.

Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.

Одно из первых описаний многолетней мерзлоты было сделано русскими землепроходцами XVII века, покорявшими просторы Сибири. Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым и Иваном Ребровым. В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает». В 1828 г. Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116,4 м. Шахта Шергина шла все время в мёрзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 1840-х годах Александр Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м.[5] С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьез не поднимался.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным (впервые сформулирован Петром Кропоткиным в 1874 году). Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий[6]. Слово «мерзлота» при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять «родовое» понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия:

• кратковременномёрзлые породы (часы, сутки),
• сезонномёрзлые породы (месяцы),
• многолетнемёрзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками»[7].

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

В районах вечной мерзлоты отапливаемые здания и сооружения строят на сваях, чтобы обеспечить вентиляцию и избежать оттаивания мерзлоты за счет тепла здания.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачная — с почти отвесными стенками.

На полуострове Ямал расположен самый большой Новопортовский мерзлотник — подземное рыбохранилище с температурой, поддерживаемой естественным путём.

В почвах, расположенных в зоне длительной сезонной или постоянной мерзлоты, протекает комплекс своеобразных процессов, связанных с влиянием низких температур. Над мёрзлым слоем, который является водоупором, вследствие коагуляции органических веществ может происходить накопление гумуса, так называемая надмерзлотная регенерация гумуса, надмерзлотное оглеение даже при небольшом годовом количестве осадков. Образование слоев льда (шлиров) в почве приводит к разрыву капилляров, вследствие чего прекращается подтягивание влаги из надмерзлотных горизонтов к корнеобитаемому слою. Наличием мёрзлого слоя вызван целый ряд механических изменений в почвенном профиле, таких, как криотурбация — перемешивание почвенной массы под влиянием разницы температур, солифлюкция — сползание насыщенной водой почвенной массы со склонов по мёрзлому слою. Эти явления особенно широко распространены в тундровой зоне. С криогенными деформациями связывают характерный для тундр бугристо-западинный рельеф (чередование бугров пучения и термокарстовых западин), а также образование пятнистых тундр.

Под действием мороза происходит криогенное оструктурирование почвы. Отрицательные температуры способствуют переходу продуктов почвообразования в более конденсированные формы, и это резко замедляет их подвижность. Мерзлотной коагуляцией коллоидов обусловлено ожелезнение таёжных почв. С влиянием криогенных явлений некоторые исследователи связывают обогащение кремнекислотой средней части профиля подзолистых почв, рассматривая белесую присыпку как результат мерзлотной дифференциации плазмы почвы.

Оттаивание мерзлоты приводит к снижению несущей способности грунта, что ведет к потере устойчивости зданий и сооружений с возможными катастрофическими последствиями[9]. Одна из таких катастроф произошла в районе Норильска 26 мая 2020 года, когда из-за нарушения устойчивости нефтяного резервуара произошла массивная утечка дизтоплива и последующее катастрофическое загрязнение близлежащих рек и озер[9].

По прогнозам оттаивание вечной мерзлоты в результате глобального потепления приведет к огромным потерям для мировой экономики. По оценкам, потери, связанные с выбросами парниковых газов при оттаивании грунтов Сибири, к концу XXI века составят 43 триллиона долларов[10]. Таяние ледников в результате глобального потепления может угрожать частичным затоплением многих прибрежных городов[11], возможно, что таяние вечной мерзлоты может внести некоторый вклад в подъем уровня океана. Однако, для экономики стран с значительной территорией вечной мерзлоты, России и Канады, последствия могут быть скорее положительными, поскольку в результате расширится зона, благоприятная для сельского хозяйства и жизни людей[12].

• Мерзлотоведение
• Газовые гидраты
• Гидролакколиты
• Едома
• Талик
• Тундра
• Ледниковый период
• Музей вечной мерзлоты
• Криотекстура
• Сезонно-талый слой

• Алексеев В. Р. В краю вечного холода: Записки географа-мерзлотоведа / РАН, Сибирское отд-ние, Ин-т мерзлотоведения им. П. И. Мельникова. — Новосибирск: Гео, 2010. — 394 с. — ISBN 978-5-904682-09-5.
• Вельмина Н. А. Ледяной сфинкс. — М.: Мысль, 1975. — 256 с. — 100 000 экз.
• Данилов И. Д. Подземные льды. — М.: Недра, 1990. — 144 с. — ISBN 5-247-00466-3.

• А. В. Павлов, Г. Ф. Гравис. Вечная мерзлота и современный климат
• Континентальная многолетняя мерзлота // МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Ред. С. М. Семенов. М. Росгидромет, 2012 г. 508 стр. ISBN 978-5-904206-10-9
• Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород. Оценочный отчет.
• Тем, кто идет по тайге. Меньчуков А. Е. Архивная копия от 25 июля 2015 на Wayback Machine, с картой покрытия вечной мерзлотой территории СССР — Москва, «Недра», 1979
• Особенности вечной мерзлоты и возведения фундаментов зданий на вечной мерзлоте
• Карта расположения объектов изучения криосферы Земли
• Вечная мерзлота продолжает таять, а у ученых и чиновников практически нет ответов. — «The Moscow Times», 06.10.2011
• Сайт Circumpolar Active Layer Monitoring Network (англ.)
• CIRCUMARCTIC MAP OF PERMAFROST AND GROUND ICE CONDITIONS (англ.) — National Snow and Ice Data Center
• https://www.bbc.com/russian/features-53077398
•  Что такое вечная мерзлота? / Институт полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера, 2021.