Факультет

Студентам

Посетителям

Географическое значение вечной мерзлоты

Наличие вечномёрзлого грунта на небольшой глубине от дневной поверхности накладывает неизгладимый отпечаток на ход географических процессов в областях развития вечной мерзлоты.

Вечная мерзлота оказывает влияние на режим грунтовых вод, на деятельность рек, образование озёрных котловин, на формирование рельефа, почвообразовательные процессы, растительный и животный мир, а также и на хозяйственную деятельность человека. Географические ландшафты в областях развития вечной мерзлоты отличаются множеством своеобразных черт.

Так как мёрзлые грунты водоупорны, то на их поверхности скапливаются воды (надмерзлотные). Воды, лежащие в пределах деятельного слоя, сезонно промерзают; те, которые находятся между деятельным слоем и вечной мерзлотой, находятся круглый год в жидком состоянии. Жидкая вода может быть и в самой толще вечной мерзлоты (межмерзлотные воды), перемещаясь здесь вниз, в стороны или вверх (из подмерзлотного слоя); движение предохраняет её от замерзания. Наконец, подземные воды, всегда в жидком состоянии и обычно под напором, есть и ниже вечной мерзлоты (подмерзлотные воды).

С зимним промерзанием деятельного слоя связано образование грунтовых наледей. Если промерзание деятельного слоя, вследствие неодинаковой его теплопроводности в разных точках, идёт неравномерно, то может случиться, что в одних местах его промёрзшая часть успеет уже сомкнуться с вечной мерзлотой, тогда как в других останется некоторый промежуток между его замёрзшей частью и вечной мерзлотой. Очевидно, что вода, заключённая в этом промежутке, становится напорной, и гидростатическое давление её передаётся во все стороны. Это давление встречает снизу огромное сопротивление со стороны вечномёрзлого грунта, а с боков большое сопротивление промёрзшей части деятельного слоя, сомкнувшейся с вечной мерзлотой. Наименьшее сопротивление будет испытывать гидростатическое давление, направленное кверху, в результате чего на поверхности земли почва вспучивается, и образуется бугор. Если при вспучивании, как это чаще всего бывает, бугор растрескивается, через эти трещины из-под земли устремляется под напором жидкая вода, разливается по поверхности бугра и прилегающей к нему площади, замерзает и образует слой льда. Так как температура подземной воды близка к 0°, а температура воздуха в это время на два-четыре десятка градусов ниже нуля, над вытекающей из трещин водой клубится туман.

При дальнейшем промерзании деятельного слоя и, следовательно, при дальнейшем сжатии жидкой части надмерзлотных вод происходит истечение второй, третьей и т. д. порции их, и лёд на бугре и его окрестностях намерзает слой за слоем. Такая грунтовая наледь может захватывать площадь в десятки и сотни квадратных метров.

Бывают случаи, когда вспучивание грунта и образование бугра не сопровождаются истечением подземной воды на поверхность; это значит, что гидростатический напор оказался недостаточным для прорыва поверхностного слоя.

Вода замерзает внутри бугра, и в разрезе такого бугра можно бывает наблюдать ледяное ядро в виде линзы, прикрытое, как футляром, слоем минеральной породы (песок, супесь и т. д.) и поверх последней торфом. В других же случаях выход напорной воды сопровождается настоящим взрывом, разбрасывающим глыбы мёрзлой земли на значительное расстояние. Как полагают, такого рода взрывам немало способствуют газы, выделившиеся из воды при её замерзании и скопляющиеся в сердцевине бугра; их давление присоединяется к гидростатическому давлению воды.

Как мы видели, напорная вода деформирует или прорывает ту часть деятельного слоя, где в данный момент мощность сезонного (зимнего) промерзания оказалась по тем или иным причинам наименьшей. Неудивительно поэтому, что в районах развития вечной мерзлоты грунтовые наледи нередко образуются под постройками, возведёнными человеком, так как постройки до известной степени предохраняют почву от промерзания и под ними замёрзшая часть деятельного слоя оказывается менее мощной, чем под незастроенными участками.

За многолетними буграми с ядром из льда или льдистых пород, возникающими в результате деятельности подземных вод в районе вечной мерзлоты, довольно прочно укрепилось название гидролакколитов; часто к ним применяют также и местное якутское название — булгунняхи. В европейских тундрах гидролакколитов нет, но зато они широко развиты далее к востоку — в Байдарацкой тундре, на Тазовском полуострове, в Гыданской тундре, на Таймыре, в Якутии, являющейся классической страной подземных наледей, и на побережье Аляски, где гидролакколиты носят эскимосское название «пингос» (pingos).

Велико влияние вечной мерзлоты и на жизнь рек.

Как известно, речной сток представляет собой разность между количеством осадков, выпавших на территорию данного речного бассейна, и количеством влаги, испарившейся с поверхности этого бассейна за тот же промежуток времени. На большей части территории, занятой вечной мерзлотой, в год выпадает 200—300 мм осадков, а сток составляет от 3 до 6 л в секунду с каждого квадратного километра. В северном Казахстане и Западной Сибири (в южной части) годовое количество осадков такое же, но сток гораздо меньше: от 0,5 до 2 л в секунду с квадратного километра. Это отчасти объясняется более высоким испарением в Казахстане и Западной Сибири, так как здесь температура воздуха выше, чем в районах вечной мерзлоты. Но значительную роль в различии размеров стока играет и самый факт присутствия или отсутствия вечной мерзлоты, так как вечная мерзлота является конденсатором подземного водяного пара и, кроме того, деградируя, она освобождает много жидкой воды; и то, и другое способствует усилению стока. Потому что упругость паров воды в порах вечной мерзлоты не может быть больше упругости паров льда при 0° (т. е. 4,58 мм = 6,1 мб), а под мерзлотой (весь год) и над ней (летом) упругость паров всегда больше.

Весьма своеобразны некоторые реки Новосибирских островов, прокладывающие себе русло в четвертичных отложениях, содержащих ископаемый лёд: река расплавляет этот лёд и питается им, вследствие чего делается всё более и более полноводной по направлению к устью, не принимая в то же время ни одного притока.

В областях вечной мерзлоты широко развито явление речных наледей, или тарынов. Реки текут по наносам, подстилаемым водоупорной вечной мерзлотой. После ледостава, по мере усиления морозов (до 30—50°), лёд на реке делается толще, что влечёт уменьшение живого сечения реки. Не умещаясь в этом суженном сечении, речная вода приобретает характер напорной и выдавливается на поверхность льда там, где сопротивление напору наименьшее (обычно вдоль берегов), либо, если сопротивление большое, лёд реки вспучивается буграми, растрескивается и даёт выход напорной воде через трещины. Вышедшая на поверхность вода медленно растекается по льду (а при низменных берегах эти берега тоже заливаются) и замерзает слоем толщиной от 2 до 15 см. Следующая её порция, замерзая, образует новый слой поверх первого и т. д.; общая мощность всех слоёв достигает 2—3 м. Над рекой при этом клубится туман. Вся совокупность этих явлений, напоминающая образование грунтовой наледи, называется речной наледью. Если река промерзает до самого дна, то вся оставшаяся жидкой вода этой реки выходит на поверхность и образует наледь.

Речные наледи — характерное явление в бассейнах Амура, Зеи, Алдана, Индигирки и т. п., т. е. всюду, где есть вечная мерзлота.

Так как рыхлые породы, скованные мерзлотой, становятся плотными и обладающими высоким сопротивлением, то размыв мелкими реками своего русла в глубину (глубинная эрозия) оказывается затруднённым. Для больших рек вечная мерзлота не является крупным препятствием, но маленькие реки здесь работают не столько вглубь, сколько в стороны, и с течением времени вырабатывают непомерно широкие, но сравнительно неглубокие долины. Кроме того, в речных долинах, вытянутых с запада на восток или с востока на запад, присутствие вечной мерзлоты обусловливает асимметрию склонов: склоны южной экспозиции (т. е. северные берега рек), сильнее протаивающие летом и сильнее поэтому разрушающиеся, гораздо круче, чем склоны северной экспозиции (т. е. южные берега рек).

Помимо положительных форм рельефа, связанных со вспучиванием грунта, в областях развития вечной мерзлоты возникают и отрицательные формы — провальные воронки, впадины и котловины оседания, обусловленные термокарстом (или мерзлотным карстом), т. е. вытаиванием льда в вечномёрзлом грунте. Вырубка леса и распашка земли облегчают доступ солнечных лучей к поверхности земли и, следовательно, её прогревание. Лесные пожары (нечаянные или сознательно устраиваемые для расчистки лесных участков под пашню) не только устраняют затенение почвы древесными кронами, но и прогревают её на известную глубину. Вода, получившаяся в результате таяния льда в мёрзлой почве, занимает меньший объём, и верхние слои почвы поэтому оседают, образуя провалы и воронки (от одного до нескольких метров в диаметре) либо менее выраженные в рельефе западины и «блюдца», иногда значительного диаметра. На первых порах такие впадины превращаются в болота, а с течением времени на их месте возникают и озерки. Озерки возникают быстро: достаточно бывает всего 10—20 лет после лесного пожара, чтобы озерко сформировалось. Иногда оно затем будет спущено, и его котловина покроется луговой растительностью. Иногда же ряд озерков соединяется и образует значительные озёра до нескольких километров в поперечнике.

В Якутии, на Чукотке, Аляске и других местах термокарст встречается весьма часто. В этих районах, при выяснении происхождения озёрных котловин, нельзя упускать из вида возможность влияния на их образование процессов мерзлотного карста.

Наличие вечной мерзлоты вообще широко способствует образованию болот или заболоченности. Как это обстоятельство, так и термическое воздействие вечномёрзлых грунтов не могут не сказываться и на характере почвообразовательного процесса. Неглубоко лежащая вечная мерзлота охлаждает почву над собой, что влечёт ослабление почвообразования и слабую выраженность в почве генетических горизонтов.

Почвенные растворы, движущиеся сверху вниз, при соприкосновении с вечной мерзлотой замерзают, происходит коагуляция (свёртывание) и выпадение над мёрзлым слоем содержащихся в них коллоидов (например, соединений железа) и даже легко растворимых солей. Сверх того, горизонты, лежащие непосредственно на водоупорной вечной мерзлоте, пересыщены влагой; вода, поднимаясь отсюда по капиллярам кверху, вызывает увлажнение также и вышележащих горизонтов и заболачивание поверхности. При неглубоком залегании вечной мерзлоты случается, что пылеватые частицы в рыхлых грунтах, напитываясь влагой, способствуют созданию плывунов и явлениям солифлюкции, т. е. течения почвы.

Влияние вечной мерзлоты можно проследить и на растительности. Составляя механическое препятствие, мерзлота мешает развитию корней деревьев в глубину, и у последних развивается поверхностная и горизонтальная корневая система. Впрочем, развитие корней в горизонтальном направлении начинается несколько выше слоя вечной мерзлоты, будучи обусловлено низкими температурами, так как корни не в состоянии всасывать холодную воду в достаточном для растения количестве. При поверхностной и горизонтальной корневой системе дерево обладает малой устойчивостью; сильные ветры придают деревьям разнообразный наклон («пьяный лес», который, однако, может возникать ещё при вспучивании грунта или, наоборот, его оседании) или выворачивают их с корнями. В таёжных районах вечной мерзлоты всегда много бурелома и ветровала.

Вечная мерзлота благоприятствует, кроме того (если она залегает неглубоко), развитию болотной растительности.

С другой стороны, не подлежит сомнению и обратное влияние растительности на глубину летнего оттаивания. Под мхами, толстой подстилкой и в густых тенистых зарослях оттаивание слабее, и вечная мерзлота залегает ближе к поверхности; в разреженных лесах оттаивание происходит на большую глубину.

В засушливых районах, однако, вечная мерзлота приносит и пользу для земледелия, так как на мёрзлом пласте имеется запас талой и дождевой воды; при прогрессирующем летнем оттаивании в почву поступают новые фонды влаги, обеспечивающие непрерывность вегетации.

Для животных вечная мерзлота имеет то значение, что она препятствует им впадать в зимнюю спячку, так как рыть норы в твердокаменном мёрзлом грунте очень трудно. Исключение составляет сибирский сурок, который спит в грунте при температурах до —20°.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: