Исследовательская работа по географии "Вечна ли вечная мерзлота?"

Школьный конкурс проектных и исследовательских работ учащихся

"Мои первые шаги"

МБОУ "Смоленская СОШ №2"

Тема проектной работы:

"Вечна ли вечная мерзлота?"

                                                                                                Выполнил:

                                                                                                Чучалин Сергей,

                                                                                                ученик 8А класса

                                                                                                МБОУ "Смоленская СОШ №2"

                                                                                                Руководитель проекта:

                                                                                                Плотникова Анна Викторовна,

                                                                                                учитель географии

                                                                                                МБОУ "Смоленская СОШ №2".

2018 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………………..3
1. Основная часть………………………………………………………………………4

1.1. Понятие вечной мерзлоты и ее происхождение………………………………...4

1.2. Распространение вечной мерзлоты по территории России ……………………7
1.3. Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты……………………………13
1.4. Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека………..14

1.5. Влияние хозяйственной деятельности человека на  вечную мерзлоту……….16

1.6. Будущее вечной мерзлоты……………………………………………………….18

2. Практическая часть………………………………………………………………...19
Заключение…………………………………………………………………………....22
Список литературы…………………………………………………………………...23

Приложение…………………………………………………………………………...24

Введение

    В условиях холодного климата вода, находящаяся в недрах и на поверхности, промерзает на глубину до 500 м и более. Свыше 25% поверхности всей суши Земли заняты вечномёрзлыми породами. В нашей стране более 60% такой территории, ведь в зоне её распространения лежит почти вся Сибирь.
Это явление получило название многолетней, или вечной мерзлоты. Однако климат со временем может меняться в сторону потепления, так что термин «многолетняя» более подходит для этого явления.
Многолетняя мерзлота - образовалась много тысяч лет назад. В мерзлом грунте находят останки древних животных и растений, погибших в периоды похолоданий. Однако современный климат поддерживает существование вечной мерзлоты.
В связи с антропогенным ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, происходят изменения климата, которые в первую очередь сказываются на наиболее уязвимых компонентах природной среды, чувствительных к переменам термического режима. Сюда относится и вечная мерзлота. Изменения в состоянии вечной мерзлоты отражается на инженерно-технических сооружениях (зданиях, магистральных нефте- и газопроводах, транспортной инфраструктуре, системах жизнеобеспечения) и в целом на окружающей среде.
Все сооружения в зоне многолетней мерзлоты приходится строить с тщательным учетом свойств замерзших грунтов. 

  Актуальность темы. Тема работы является актуальной, так как вечная мерзлота присутствует в нашем мире. На мой взгляд, очень многим будет интересно узнать, откуда она берется, какие факторы способствуют ее образованию и в каких регионах она есть в данное время. Мерзлотные процессы очень осложняют строительство и эксплуатацию зданий, дорог, мостов, тоннелей. Приходится сохранять мерзлые грунты в природном состоянии.

 Целью работы является исследование понятия вечной мерзлоты, как природного явления и влияния на нее климатических изменений.

Были поставлены следующие задачи:
- рассмотреть понятие вечной мерзлоты;
- изучить зоны ее распространения;
- изучить влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека;
- изучить влияние изменения климата на вечную мерзлоту;
- рассмотреть последствия этих изменений;

- провести анкетирование среди учащихся 8-х классов.

Объект исследования: территория России.

Предмет исследования: факторы и условия образования вечной мерзлоты, распространенность вечной мерзлоты, будущее вечной мерзлоты.

Методы исследования:

1. Аналитический

2. Практический: Анкетирование

1. Основная часть

1.1. Понятие вечной мерзлоты и ее происхождение

     Вследствие шарообразности Земли имеет место систематический дефицит тепла в ее приполярных зонах. Вызванное этой причиной, а также наклоном земной оси к эклиптике неравномерность распределения на поверхности Земли поступающей от Солнца лучистой энергии, преобразуемой в тепловую, создает избыточно и устойчиво охлажденные области земной коры, тяготеющей к обоим полюсам, а в пределах крупных материков охватывающие и средние широты. Избыточное охлаждение проявляется в устойчивом как в многолетнем и многовековом, так и сезонном, т.е. только зимнем промерзании земной коры, а также в образовании при благоприятных условиях наземных ледников. Так возникают мерзлые зоны земной коры как географическое зональное явление.

В зонах устойчивого охлаждения Земли формируются толщи длительно существующих мерзлых горных пород, называемых вечной мерзлотой, понятие о которой, по существу, совпадает с понятием о подземном оледенении.

     Под вечной мерзлотой следует понимать толщи мерзлых горных пород, не оттаивающие в течение времени от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Таким образом, следует еще раз подчеркнуть, что продолжительность существования вечной мерзлоты, т.е. подземного оледенения, соизмерима с отрезками геологического времени.

Над вечной мерзлотой формируется слой ежегодного сезонного промерзания - протаивания, называемый деятельным слоем.

        Длительное промерзание земной коры, т.е. формирование вечной мерзлоты, сопряжено с изъятием из обычного кругооборота - воды, в атмосфере, гидросфере и литосфере. При этом имеет место консервация части подземных вод. Выбывает из кругооборота часть воды из океанов и вод суши. Таким образом, подземное оледенение, как и наземное, нарушает кругооборот воды на Земле, что имеет важное палеогеографическое значение.

       Вечная мерзлота - это мерзлые горные породы, характеризующиеся температурой от 0 градусов и ниже, содержащей в своем составе лед и находящиеся в таком состоянии в течение длительного времени - от нескольких лет до многих тысяч столетий (Приложение 1).

    Как образуется вечная мерзлота?

    При довольно небольшой мощности покрова снега в условиях холодной длительной зимы горные породы теряют значительное количество тепла. Они промерзают на довольно большую глубину, превращаясь в мерзлую твердую массу. Они не успевают летом оттаять полностью. В течение сотен, а порой и тысяч лет могут сохраняться даже на небольшой глубине отрицательные температуры грунта. Способствуют этому большие запасы холода, накапливающиеся в зимний период в местах, среднегодовая температура которых является отрицательной. Например, в Северо-Восточной и Средней Сибири сумма всех отрицательных температур, наблюдающихся во время залегания снежного покрова, - от -3000 до -6000°С. А сумма активных температур летом составляет лишь +300 - +2000°С.

     Температура вечной мерзлоты. 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 до 15 °С. Широтная температурная зональность мерзлоты сочетается с вертикальной поясностью в горах, где с ростом абсолютной высоты температура вечной мерзлоты понижается.

         Температура вечной мерзлоты может различаться на несколько градусов в зависимости от конкретных ландшафтных и географических условий. Это связано с тем, что температурный режим 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 прочее.

 Закономерности и факторы формировании вечной мерзлоты

В 1932 году основоположник науки мерзлотоведения М.И. Сумгин предложил теорию деградации вечной мерзлоты. Он полагал, что вечная мерзлота представляет собой образование, возникновение которого было связано с ледниковой эпохой в четвертичное время. Он полагал, что в послеледниковое время, при потеплении климата произошло потепление и земных недр, частичное протаивание вечномерзлых пород или повышение их температуры, отступание их южного предела к северу.

  В качестве доказательств выдвинутого положении М.И. Сумгин использовал следующие признаки:

1. Деградационные температурные кривые, имеющие минимум температуры ниже подошвы слоя сезонных температурных колебаний.

2. Разобщение сезонного промерзания и кровли вечномерзлых толщ, разделение их слоем талых пород.

3. Отступание к северу южной границы вечной мерзлоты в некоторых местах.

4. Интенсивное развитие термокарстовых явлений, вызванных протаиванием подземного льда и льдистых пород.

5. Находки остатков фауны и флоры в относительно южных районах, которые свидетельствуют о холодном климате в этих районных в четвертичное время.

История изучения многолетней мерзлоты

    Необычное явление природы - многолетняя мерзлота. На него обратили свое внимание еще жившие в 17 веке землепроходцы. О ней также упоминал В. Н. Татищев в своих работах (начало 18 века). А. Миддендорфом в середине 19 столетия были проведены ее первые научные исследования. Это произошло во время экспедиции этого ученого на восток и север Сибири. Миллендорф произвел впервые измерения температуры в ряде пунктов мерзлого слоя, установил в северных районах его мощность, а также высказал предположения о том, как появилась мерзлота и почему она широко распространилась в Сибири. Вечная мерзлота изучалась также во 2-й половине 19 и начале 20 века вместе с изыскательскими работами, которые проводили горные инженеры и геологи. Серьезные ее исследования в советские годы проводили М. И. Сумгин, А. И. Попов, П. Ф. Швецов, И. Я. Баранов и другие ученые.

    Главной особенностью свойств многолетней мерзлоты является ее льдистость. Подземный лед имеет два вида. Первый вид залегает в грунтах в виде чистого
льда в форме клиновидной жилы, прослоя или линзы и при замерзании внутри горных пород, увеличиваясь в объеме, разрывает их. Жильный лед сначала образуется от замерзания проникшей в трещину горной породы воды. Ежегодно в эту же трещину проникают новые порции воды, расширяя трещину и увеличивая толщину жилы. Второй вид подземного льда встречается в норах горных пород. Он образуется за счет замерзания пропитанной влагой породы. Такой вид льда, цементируя частицы горных пород, наоборот делает их прочными.

1.2. Распространение вечной мерзлоты по территории России.

       В России она занимает обширные территории (Приложение 2) - 60-65%  её территории (11 млн км2) и является отра­жением современной климатической системы Земли.

На островах Северного Ледовитого океана и севере Сибири и Даль­него Востока образовалась сплошная мерзлота. Южнее среди постоян­ной мерзлоты встречаются участки талых грунтов. А в бассейнах Верхнего Енисея и среднего течения Амура остаются только «острова» мерзлотных грунтов. Здесь в тёплое время года верхний слой, который называется деятельным, оттаивает, и в нём развиваются растения и немногочисленные животные.

    Мощность залегания вечной мерзлоты весьма различна и в целом уменьшается с севера (от нескольких сотен метров) на юг (до несколь­ких десятков метров). Максимальные значения (1500 м) отмечаются в верховьях реки Мархи, левого притока Вилюя.

    Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90 %. В вечной мерзлоте могут образоваться залежи газовых гидратов, в частности — гидрата метана. Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1 370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года. Температура мерзлых толщ непостоянна, она меняется с глубиной. Например на севере Ямала толщина слоя вечной мерзлоты достигает 400 метров, а его температура опускается ниже минус восьми градусов.

    Южная граница вечной мерзлоты  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).

     На приморских низменностях от устья Хатанги до Колымы, на Новосибирских островах и на Вилюйской низменности в рыхлых отложениях распространены полигонально-жильные льды. Мощность их достигает 40-50 м, а на Большом Ляховском острове даже 70-80 м. Эти льды могут считаться "ископаемыми", так как формирование их происходило в среднечетвертичное время (в период оледенения). Жильный лед в трещинах кристаллических и метаморфических пород широко представлен в горных системах Северо-Востока и в северной части Средней Сибири. Для Западной Сибири и Печорской низменности типичны ледяные ядра торфяных бугров пучения. Ледяные интрузии — гидролакколиты (булгунняхи в Якутии) образуются в озерно-аллювиальных, делювиальных и солифлюкционных отложениях котловин Забайкалья и Северо-Востока, в Центральной Якутии и северных районах Западной Сибири.

Многолетняя мерзлота Сибири. Западная Сибирь.

      Древнее оледенение Средний и верхний плейстоцен был временем древнего оледенения и морских трансгрессий. В научной литературе до настоящего времени остро дискутируются вопросы о характере древнего оледенения на территории Западной Сибири, о количестве и синхронности или асинхронности ледниковых эпох и морских трансгрессий, о стоке западносибирских рек во время плейстоценовых оледенений.

Большинство исследователей считает, что оледенения Западной Сибири повторялись неоднократно. Выделяют Демьянское, Самаровское, Зырянское, и Сартанское оледенения. Максимальным было Самаровское оледенение, граница которого проходила субширотно вблизи 60° с. ш. Каждое последующее оледенение занимало все меньшую площадь, а Сартанское оледенение, согласно господствующим в настоящее время взглядам, было горно-долинным и оказало на развитие природы Западной Сибири лишь косвенное влияние.

        Морская трансгрессия, начало которой предшествовало Демьянскому оледенению, продолжалась в течение среднего плейстоцена. Максимум ее совпал с Самаровским оледенением. Море покрывало всю территорию к северу от Сибирских Увалов. Эта часть равнины представляла собой зону морского оледенения, где происходило накопление морских отложений. Лишь в пределах Сибирских Увалов морское оледенение сменялось континентальным. Максимум верхнеплейстоценовой трансгрессии предшествовал Зырянскому оледенению.

        Ледники на территорию Западной Сибири двигались из двух центров: с Полярного Урала и со Средней Сибири (плато Путорана и север Таймыра). При этом некоторые ученые (А.И. Попов, Г.И. Лазуков) считают, что даже в эпоху максимального оледенения уральский и сибирский ледники не смыкались; поэтому реки, текущие с юга, хотя и встречали преграду, образованную льдами, находили путь на север между двумя ледниками. Следовательно, сток Оби, Иртыша и Енисея в сторону Северного Ледовитого океана сохранялся в течение плейстоцена.

           Другие исследователи (Н.К. Высоцкий, В.И. Громов, В.Н. Сакс, И.А. Волков и др.) утверждают, что оледенение имело форму щита, преграждавшего сток рек на север. Южнее границы ледника происходило формирование гигантских подпрудных озер, избыток вод которых сбрасывался на юго-запад в Арало-Каспийский бассейн. Подобная ситуация повторялась и в последующие оледенения. Это приводило к неоднократной перестройке гидросети. Сток в Северный Ледовитый океан был характерен лишь для межледниковий.

          В отличие от Русской равнины, где талые ледниковые воды стекали на юг, в Западной Сибири, имеющей общий уклон поверхности к северу, эти воды скапливались у края ледника, образуя приледниковые водоемы, постепенно мигрирующие вслед за краем ледника к северу. Талые воды перемывали оставленную ледником морену, оглаживая холмисто-моренный рельеф и перекрывая его водно-ледниковыми отложениями. В этом заключается одна из причин ограниченного распространения в Западной Сибири типичного холмисто-моренного рельефа и относительно широкого развития водно-ледниковых и озерно-аллювиальных равнин.

        В периоды оледенений на территории Западной Сибири на свободных ото льда площадях происходило глубокое промерзание грунтов и образование многолетней мерзлоты. Во внеледниковых областях шло образование лессовидных суглинков, перекрывающих все более древние отложения и достигающих местами мощности 2-2,5 м.

Установлена также четкая зависимость между значениями годовых сумм температур воздуха ниже -10°С и характером мерзлых толщ. Зоне их сплошного распространения соответствует годовая сумма среднесуточных температур ниже -10°С от -2000° до -6000°, зоне та-ликовой мерзлоты - от -1000 до -2000°С, зоне островной мерзлоты -- от-400до-1000°С.

В течение плейстоцена наблюдались неоднократные смены знака и скорости тектонических движений. В конце последнего оледенения вновь произошло опускание северных прибрежных районов, их затопление морскими водами и накопление толщ, слагающих голоценовые морские террасы.

Многолетняя мерзлота Средней Сибири.

       Многолетняя мерзлота распространена на территории Средней Сибири почти повсеместно. Она является результатом длительного и глубокого выхолаживания поверхности. Формирование мерзлоты произошло еще в ледниковое время, когда суровый, малоснежный резко континентальный климат был выражен еще резче, чем в настоящее время. Образование мерзлоты связано с потерями большого количества тепла в антициклональных условиях холодного периода и глубоким промерзанием горных пород. Летом породы не успевали полностью оттаять. Так в течение сотен и тысяч лет происходило постепенное "накопление холода". Понижалась температура мерзлых пород, увеличивалась их мощность. Следовательно, мерзлота - наследие ледникового периода, своего рода реликт. Но на Северо-Сибирской низменности мерзлотой охвачены и голоценовые аллювиальные отложения, а на отвалах горнорудной промышленности в районе Норильска мерзлота образуется буквально на глазах человека. Это свидетельствует о том, что в северной части Средней Сибири современные климатические условия благоприятствуют образованию мерзлоты.

            Мощным фактором сохранения многолетней мерзлоты в Средней Сибири является суровый резко континентальный климат. Сохранению мерзлоты благоприятствуют низкие среднегодовые температуры и присущие этому климату особенности холодного периода: низкие температуры, малая облачность, способствующая ночному излучению, переохлаждению поверхности и глубокому промерзанию грунтов, позднее образование снежного покрова и его малая мощность.

          Вслед за изменением климатических условий с северо-востока на юго-запад изменяется и характер мерзлоты (ее мощность, температура, льдистость). В северной части Средней Сибири распространена сплошная (слитная) многолетняя мерзлота. Южная граница ее распространения проходит от Игарки несколько севернее Нижней Тунгуски, южнее среднего течения Вилюя к долине Лены близ устья Олекмы. Мощность мерзлых пород здесь составляет в среднем 300 - 600 м. На побережье Хатангского залива она достигает 600 - 800 м, а в бассейне реки Мархи, по данным Граве (1968 г.), даже 1500 м.          Температура мерзлого слоя на глубине 10 м составляет -10... -12°С, а включения льда - до 40 - 50% объема породы. Южнее распространена мерзлота с островами таликов. Сначала среди мерзлого грунта появляются небольшие участки талого грунта, но постепенно площадь их увеличивается, а мощность мерзлоты сокращается до 25 - 50 м. Температура мерзлых пород повышается до -2...-1°С. На крайнем юго-западе, в бассейне Ангары, талый грунт уже преобладает по площади. Здесь встречаются лишь острова мерзлоты. Это небольшие участки мерзлоты в понижениях рельефа.

В направлении с севера на юг изменяется и верхняя граница мерзлоты, глубина ее летнего протаивания, или мощность деятельного слоя . Она зависит не только от количества тепла, поступающего к поверхности, и от температуры мерзлого грунта, но и от его льдистости, т. е. от объема ледяных включений, от теплоемкости и теплопроводности вмещающих пород. Поэтому мощность деятельного слоя, увеличиваясь в целом с севера на юг, зависит от механического состава пород, от характера растительности. Глубина протаивания составляет на севере в торфянистых грунтах 20 -30 см, в глинистых - 70 -100 см, а в песках - 120 - 160 см; на юге соответственно 50 - 80, 150 - 200 и 220 - 530 см. Таким образом, в южной части Средней Сибири мощность деятельного слоя примерно в 2 раза больше, чем на севере.            В области распространения многолетнемерзлотных пород в Средней Сибири на больших пространствах встречаютсяподземные льды в виде ледяных линз, клиньев, жил, гидролакколитов. Особенно крупные линзы льда и ледяные клинья встречаются на Северо-Сибирской низменности и в долине нижней Лены. Некоторые исследователи считают их погребенными льдами покровного оледенения. Однако исследованиями мерзлотоведов убедительно доказано, что подземные льды образуются в результате замерзания горизонтов надмерзлотных или внутримерзлотных вод, а также при неоднократном замерзании талых вод в морозобойных трещинах плейстоценового и голоценового возраста. Ледяные интрузии - гидролакколиты обычно приурочены к котловинам высохших озер, где в талом грунте скапливаются воды, а затем при его замерзании постепенно выдавливаются и замерзают в виде ледяного купола под слоем вспученного грунта. Особенно многочисленны гидролакколиты на Центральноякутской низменности.          Многолетняя мерзлота служит могучим фактором формирования природных территориальных комплексов Средней Сибири. Она оказывает влияние на самые разнообразные процессы, определяющие характер природы и ее специфические черты. Являясь продуктом резко континентального климата, мерзлота сама весьма существенно влияет на климат, усиливая его суровость и континентальность. Зимой от подпочвенных горизонтов в приземные слои воздуха практически не поступает тепла, а летом много тепла тратится на таяние мерзлоты, поэтому почва нагревается слабо и мало отдает тепла приземным слоям воздуха. Следствием этого является интенсивное выхолаживание поверхности в ясные летние ночи, приводящее к заморозкам на почве, и увеличение суточных амплитуд температуры.           Мерзлота влияет и на другие компоненты природы. Она служит своеобразным водоупором, поэтому влияет на сток и рельеф: усиливает сезонность поверхностного и подземного стока, затрудняет глубинную эрозию и способствует боковой в пределах деятельного слоя, замедляет карстовые процессы и благоприятствует развитию криогенных форм рельефа на всем пространстве Средней Сибири. Мерзлота обусловливает формирование особого типа почв - мерзлотно-таежных. Она существенно сказывается на пространственной дифференциации природы, на структуре и функционировании ПТК. С мерзлотой связано возникновение специфических природных комплексов, например аласов.            Мерзлота влияет на хозяйственную деятельность населения, осложняя освоение территории. При капитальном строительстве необходимо учитывать возможность протаивания мерзлоты и вспучивания грунтов под строительными объектами и при нарушении растительного покрова в процессе строительных работ. Это заставляет проводить дополнительные работы (например, строительство домов на сваях), что удорожает и замедляет строительство. Мерзлота затрудняет водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий, требует тепловых мелиорации при земледельческом освоении территории.

 Многолетняя мерзлота Северо-Восточной Сибири.

      Современное оледенение развито во многих горных системах: хребтах Сунтар-Хаята, Верхоянском, Черского (хребет Улахан-Чистай) и на Чукотском нагорье. Общая площадь оледенения, образованная ледниками и крупными снежниками, около 400 км² . Количество ледников - более 650. Наиболее крупным центром оледенения является хребет Сунтар-Хаята, где насчитывают более 200 ледников общей площадью примерно 201 км² . В горах бассейна Индигирки сосредоточено наибольшее количество ледников. Это объясняется большой высотой гор, расчлененностью рельефа и обилием снега.

На формирование оледенения оказывают большое влияние влажные воздушные массы, приходящие с Тихого океана и его морей. Поэтому вся эта территория отнесена к гляциологической области преимущественно тихоокеанского питания.

      Снеговая линия в бассейне Индигирки-проходит на высоте 2350 - 2400 м, на ледниках Сунтар-Хаята достигает около 2200 - 2450 м. Концы ледников находятся в бассейне Индигирки на высоте около 2000 м. Многочисленные снежники расположены на самых различных уровнях. Наиболее распространены каровые и долинные ледники. Длина ледников - до 8 км. На крутых, обрывистых склонах гор много висячих ледников. В настоящее время размеры ледников уменьшаются. Об этом свидетельствуют разделение крупных ледников на более мелкие и отступание языков ледников от конечной морены на расстояние 400 - 500 м. Однако некоторые ледники наступают, перекрывают даже конечную морену и спускаются ниже ее.

        Современный суровый климат благоприятствует сохранению и развитию многолетней мерзлоты (подземного оледенения). Почти весь Северо-Восток покрыт малопрерывистой (практически непрерывистой) мерзлотой, и только небольшие участки побережья Охотского моря имеют пятна многолетней мерзлоты среди талого грунта. Мощность мерзлого грунта достигает 200 - 600 м. Наибольшее промерзание грунта с минимальными температурами в средней части страны, в горной ее области - от Лены до Колымы. Там мощность мерзлоты до 300 м под долинами и 300 - 600 м - в горах. Мощность деятельного слоя определяется экспозицией склонов, растительностью, местными гидрологическими и климатическими условиями. России к середине XXI века. Через 50 лет температура поверхности грунтов повысится на 0,9-2,3 градусов Цельсия, а глубина сезонного протаивания увеличится на 15-33%. В результате этого южная граница криолитозоны на равнинах и плоскогорьях отступит к северу и северо-востоку на 50-600 км. Если к зонам полного оттаивания вечномерзлых пород добавить зону частичного их таяния, то в целом образуется полоса деградации вечной мерзлоты, ширина которой на севере европейской части России достигнет 50-200 км, в Западной Сибири - 800 км и в Восточной Сибири - 1500 км. Сильно сократятся, но полностью не исчезнут острова и массивы вечномерзлых пород в горах Забайкалья, юга Дальнего Востока и на Камчатке.

Формы рельефа, созданные вечной мерзлотой на территории России.

Тарыны, аласы, быллыры, едомы – большинство природных ландшафтов Якутии возникли как раз благодаря мерзлоте.

Булгунняхи- вспучивания грунтов, которые образуются в результате замерзания проникающей из сезонноталого слоя воды и поднятия верхнего слоя почвы (Приложение 3)

Аласы - большие котловины с ровным дном, образующиеся после вытаивания подземных льдов и выравнивания поверхности водой (Приложение 4).

Дюеди - провальные термокарстовые озерки округлой формы с крутыми обваливающимися берегами и наклоненными к воде деревьями (Приложение 5).

Быллары возникают в местностях с большим количеством жильных льдов – сети ледяных клиньев, образовавшихся от проникновения воды в морозобойные трещины (Приложение 6).

1.3. Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты

Сопоставив карту многолетней мерзлоты с климатическими карта­ми, можно установить, что причиной сильного развития вечной мерз­лоты является суровость климата. Выхолаживание земной поверхнос­ти происходит в условиях длительной, малоснежной холодной зимы и короткого лета.

      Но, как показывают события последних лет, вечная мерзлота оказалась вовлечена в глобальные процессы изменениям климата. Из-за повышения температуры воздуха в северном полушарии начался процесс таяния мерзлых пород, который сопровождается проседанием грунта. Но многолетняя мерзлота — это не только лед. В замерзшем состоянии находится всё, что расположено в зоне промерзания грунтов, в том числе и месторождения природного газа — метана. В результате частичного оттаивания газ переходит в нестабильное состояние и вызывает подвижки в верхних частях земной коры. По словам геологов, вечная мерзлота, возраст которой в районе российского Севера оценивается в 130 000 лет, тает слишком быстро. Окружающее пространство не успевает трансформироваться вслед за резким потеплением, что приводит к катастрофическим последствиям (Приложение 7).
     Уже сегодня мы можем наблюдать гигантские по площади воронки и кратеры во многих регионах Сибири, они являются результатом таяния вечной мерзлоты. Это всем известная воронка на Ямале, образование которой, по мнению ученых, связано с гигантским выбросом метана. Он высвободился после оттаивания многолетнемерзлых пород. Другим примером этого негативного процесса является кратер Батагайка в Якутии, который образовался более 50 лет назад и продолжает расти. И число подобных явлений увеличивается с каждым годом. Надо отметить, что таяние вечной мерзлоты — это не просто локальные неудобства, связанные с провалами земной коры. На вечной мерзлоте стоят все наши северные города, дороги к ним, нефтяные и газовые месторождения, газопроводы, нефтепроводы и вся остальная жизненно важная инфраструктура. Поэтому таяние вечной мерзлоты может привести к масштабным техногенным авариям.
(Приложение 8).

         Помимо социальных и производственных проблем, которые таит в себе процесс деградации многолетнемерзлых пород, он еще и провоцирует выброс метана. А это в свою очередь увеличивает и без того высокое содержание парниковых газов в атмосфере планеты. Парниковые газы способствуют росту температуры, что приводит к дальнейшему таянию вечной мерзлоты. Получается, что на нашей планете запущен продолжительный процесс с далеко идущими последствиями, предугадать которые не в состоянии даже современные методы прогнозирования и моделирования.

1.4. Влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека

  Осваивая территории, занятые вечной мерзлотой, человек сталкивается с огромными трудностями и проблемами.

Две неприятности ожидают строителей в зоне вечной мерзлоты:

Первая — это просадка при оттаивании мерзлых, насыщенных льдом оснований под фундаментами зданий, насыпями железных и шоссейных дорог, покрытиями аэродромов.

Вторая — это выпучивание свай, фундаментов, опор мостов, оснований линий электропередач и т.д.

Особенно опасны для сооружений неравномерные осадки и пучение мерзлого основания. Легко представить себе, каковы бывают убытки от деформаций и разрушений домов и промышленных сооружений. Основная причина разрушений — нестабильность свойств мерзлой толщи. Прочность и устойчивость мерзлых грунтов зависят от температуры и состава льда.

Знакомые всем рыхлый влажный песок и пластичная глина при замерзании цементируются льдом и становятся крепкими, как скала. Они выдерживают большие нагрузки и служат надежным основанием для различных фундаментов, но при условии, что температура мерзлого песка не выше —5°С, а мерзлой глины — 7-8°С. При температурах более высоких, близких к 0°, мерзлые фунты становятся пластичными и не выдерживают тяжести сооружений.

Это объясняется тем, что в мерзлых глинах, суглинках и песках в небольшом количестве присутствует незамерзшая вода. Она сохраняется в мерзлых фунтах даже при очень низких отрицательных температурах благодаря молекулярным силам минеральных частиц фунта. С понижением температуры содержание незамерзшей воды быстро уменьшается.
   Явление это получило наименования деградации вечной мерзлоты. Строители знают, что это обычный процесс в условиях непрерывного отепляющего воздействия на них при различных мероприятиях. Создание при добыче полезных ископаемых наземных и подземных сооружений, их обогрев и вентиляция, а также откачка подземных вод – все это приводит к протаиванию пород.

    На Крайнем Севере России строительство рудников и сопутствующих им комплексов наземных и подземных сооружений вызвало изменение мерзлотных и геологических условий. В пределах поселков с отапливаемыми зданиями происходит оттаивание пород. Глубины оттаивания под зданиями изменяются от 14 до 50 м в зависимости от габаритов здания и температуры внутри помещения.

Все сооружения в зоне многолетней мерзлоты приходится строить с тщательным учетом свойств замерзших грунтов. Жилые дома, промышленные здания, трубопроводы и дороги могут нагревать грунт и тем самым вызывать оттаивание мерзлоты, которое ведет к осадке фундаментов и разрушению стоящих на них зданий.

Для того, чтобы предохранить здания от разрушения, их ставят над землей на железобетонных сваях. Сами сваи забивают в мерзлый грунт, что придает им повышенную прочность. Между землей и зданиями остается пустое пространство для естественной вентиляции, которая сохраняет многолетнюю мерзлоту (Приложение 9). Таким образом построены такие крупные города как Норильск и Якутск.

     При сооружении дорог и коммуникаций приходится тщательно следить за сохранением растительного покрова, который также предохраняет слои мерзлых грунтов от оттаивания. Для этой же цели под полотно железнодорожных и автомобильных дорог наносится специальный защитный слой грунта.

     Вечная мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают исключительной высокой вязкостью, и их сложно добывать. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось построить  в  Якутии уникальные карьеры   с  почти

Рис.

  отвесными стенками (Приложение 10). Борта этих   карьеров держит лёд, а в тёплом климате они бы неизбежно поплыли.

   Благодаря существованию многолетней мерзлоты, северные народы издревле не встречали проблем с хранением мяса, рыбы, масла и других не боящихся мороза продуктов (Приложение11). В летнее время сельские жители и сейчас хранят лед для питьевой воды в подвалах, а ледяная вода, как известно, самая чистая. В последнее время сельскохозяйственные и торговые предприятия стали строить подземные холодные склады, куда можно свободно заезжать на автомашинах. Подобные склады представляют собой длинные штольни, пройденные горизонтально в склоны и имеющие несколько боковых ответвлений. Они имеют несколько дверей, которые в зимнее время открываются и, накапливая холод, хорошо сохраняют низкую температуру.

   Шахты обычно укрепляются многочисленными опорами. В условиях многолетней мерзлоты число крепей заметно сокращается, что, убыстряя крепежные работы, удешевляет труд. Еще мерзлота используется как естественная лаборатория для проведения экспериментов при низких температурах. Для этого создано несколько мерзлотных станций - в Игарке, Магадане, Чернышевском (Приложение 12).

Таким образом, многолетняя мерзлота оказывает многообразное - и полезное, и вредное — влияние на труд жизнь человека.

1.5. Влияние хозяйственной деятельности человека на  вечную мерзлоту

    Длительное освоение природных ресурсов Севера с применением несовершенных технологий добычи и переработки различных видов сырья привели к накоплению многих сотен миллионов тонн токсичных, опасных (в том числе радиоактивных) загрязнителей.

         Исследования показали, что содержание сульфатов в грунтах ограждающих дамб хвостохранилища №1 Норильской обогатительной фабрики достигает 25-30 г/л, хлоридов -- 5-8 г/л, чрезмерна концентрация меди, никеля и других тяжелых металлов.

В настоящее время загрязнители внутри накопителей находятся в законсервированном (мерзлом) состоянии, однако при деградации мерзлоты они вовлекаются в кругооборот живой природы, попадая в Арктический и Тихоокеанский бассейны, разрушая при этом не только биоценозы Севера, но и экосистемы Мирового океана.

           Несомненно, что токсичные вещества через пищевую цепочку организмов существенно ухудшат качество морепродуктов, скажутся на здоровье человека.

        Разрушение могильников, в которых законсервированы в мерзлом состоянии опасные вирусы и бактерии (сибирская язва, чума, оспа и др.), сохраняющие свои активные свойства в замороженном состоянии, способно вызвать эпидемии в северных регионах.

          Нарастание опресненности (при увеличении речного стока, связанного с вытаиванием подземных льдов) морей и отепление Арктического бассейна спровоцирует сдвижку на Север границы постоянных льдов и связанной с ней среднемноголетней оси перемещения летних циклонов, это может привести к существенному преобразованию режима осадков на континенте, к возможному опустыниванию обширных территорий. Вытаивание подземных льдов и последующее дренирование воды в Мировой океан грозит повышением его уровня, затоплением многих низменных поверхностей Земли.

Мерзлотные аварии

            В целом, к началу XXI века около 250 крупных сооружений в НПР имели существенные деформации, связанные с ухудшением мерзлотных условий; около 100 объектов находились в аварийном состоянии, около четырех десятков девяти- и пятиэтажных жилых домов, возведенных в 60-80-е годы, были снесены или подлежали сносу.

       Особенно заметны негативные последствия на территориях с мощными подземными льдами или сильнольдистыми грунтами, например, по ул. Ленинградской в г. Норильске или в Оганере, в предгорной части Горнозаводского района (Старый город) и др. Продвижение на 300-400 м ледово-грунтового отвала “Пост-1” рудника “Медвежий ручей” с катастрофическим разрушением дорог, сооружение и водоводов от реки Ергалах также явились результатом повышения температуры пород и увеличением при этом их неустойчивости.

     Более 75% всех зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты построено и эксплуатируется по принципу сохранения мерзлого состояния грунтов оснований. Чем ниже температура мерзлоты, тем больше силы смерзания и, значит, больше несущая способность оснований. При деградации мерзлоты, повышении температуры грунтов (зачастую и протаивание) наблюдается резкое уменьшение несущей способности вмороженных фундаментов, но так как нагрузки от сооружений остаются прежними, то объекты деформируются. Трещины в конструкциях, неравномерные осадки зданий, провалы блоков подземных коллекторов - эти и другие негативные результаты повышения температуры мерзлоты можно видеть практически повсеместно в городах Норильского промрайона.

    Наблюдается также увеличение глубины сезонного протаивания и расширение при этом зоны криогенного выветривания подземных конструкций, что зачастую приводит к катастрофическому обрушению объектов, как это произошло с кафе “Белый олень” в Кайеркане в 1976 г. или с жилым домом в пос. Алыкель в 1997 г.

     Деградация мерзлоты вызывает массовые деформации зданий и сооружений в городах Севера. В настоящее время деформировано почти 60% зданий и сооружений в Игарке, Диксоне, Вилюйске, фактически 100% в национальных поселках Таймырского округа, около 40% в Воркуте и т.п.

    Деформации нефте-, газо- и продуктопроводов, а также различных производств (особенно химических и металлургических) приведут к колоссальным выбросам загрязнителей в окружающую среду. Следует также отметить, что массовые разрушения зданий и сооружений, необходимость в связи с этим эвакуации миллионов людей усилят социально-экономическую напряженность на Севере России. Фактически будет разрушена среда обитания коренных народов Севера. Просадки и провалы полотна автомобильных и железных дорог, деформация аэродромных покрытий подорвут транспортное единство страны.

1.6. Будущее вечной мерзлоты

    Но так ли вечна вечная мерзлота? И можно ли строить будущее на льду? Ученые действительно отмечают, что в результате потепления климата вблизи южной границы вечной мерзлоты произошло сокращение её площади. По всей территории вечной мерзлоты активизировались криогенные процессы: образуются термокарстовые озёра, понижения, овраги, почвенные провалы, гигантские воронки, заболачивание.

Глобальное потепление климата при огромной площади вечной мерзлоты в России может привести к существенным неблагоприятным последствиям. Скажем, британские ученые утверждают, что мерзлота в Сибири полностью исчезнет уже к 2020 году, другие оттягивают срок до 2050 года.

    Если учесть, что площадь “холода” России составляет 65 процентов, будущее у нашей страны незавидное. Ей грозят экономическая и экологическая катастрофы.

     Однако на это счет есть и другие мнения. Так заместитель директора Института мерзлотоведения СО РАН, доктор геолого-минералогических наук Виктор Шепелев считает, что Вечная мерзлота в Сибири быстро восстанавливается.

     По словам Виктора Шепелева, достаточно одного холодного года, чтобы весь эффект потепления нивелировался. Дело в том, что потенциал холода, аккумулированный в мерзлоте, огромен. Нужно колоссальное тепловое воздействие, чтобы его хотя бы немного вывести из равновесия. Пока ничего подобного ученые не фиксируют.

“Наш институт сидит на вечной мерзлоте, под нами 300 метров холода”, – говорит Виктор Шепелев. “И судя по нашим многолетним наблюдениям, мерзлота вовсе не собирается таять, а уж тем более – полностью исчезать. Хотя среднегодовая температура здесь выросла за последние 30 лет в среднем на 2,5 C, в то время как в среднем на планете за 100 лет на 0,76 C. Но серьезных изменений в состоянии вечной мерзлоты мы не видим”.

В то же время Шепелев признает, что в ряде регионов на юге Сибири, например в Читинской и Иркутской областях, мерзлота немного отступает. Она там не сплошная, а в виде “островов”, поэтому ресурс холода в ней небольшой. Отсюда и таяние. Впрочем, скорей всего оно связано даже не с потеплением, а с большим количеством осадков, которые выпадают в дождливый период и подмывают мерзлоту. “Но повторяю, один холодный год быстро залечивает все ее раны”, – подчеркивает Виктор Шепелев.

Однако полная деградация вечной мерзлоте, по мнению Виктора Шепелева, не грозит (Приложение 13).

2. Практическая часть

   Одной из задач при написании проекта  было проведение опроса у учащихся 8-х классов.

Анкета состояла из  вопросов:

1.                  Знаете ли вы что такое вечная мерзлота?

                         Да                                  Нет

2. При небольшой мощности покрова снега, в условиях холодной длительной зимы, горные породы промерзают на довольно большую глубину, превращаясь в мерзлую твердую массу. Так образуется вечная мерзлота?

           Да                                     Нет                             Не знаю

3. Сколько % занимает вечная мерзлота от площади России?

            А) 60-65%                            Б) 50-55%                           В) 40-45%

4. Где располагается вечная мерзлота?

           А) На севере страны                Б) На юге страны                   В) На западе страны

5. Предложите как человек может использовать вечную мерзлоту....

6. Вечна ли вечная мерзлота?

                 Да                          Нет                        Не знаю

В анкетирование принимало участие   37 учащихся 8-х  классов.

   На первый вопрос - знаете ли вы, что такое вечная мерзлота?

33 (89%)  учащихся ответили да, знают; 4 (11%) учеников ответили, нет, не знают.

Это нам показалось странным, потому что в 8 классе рассматривается вечная мерзлота при изучении темы «Внутренние воды и водные ресурсы России».

Результаты представили в диаграмме.

На второй вопрос - При небольшой мощности покрова снега, в условиях холодной длительной зимы, горные породы промерзают на довольно большую глубину, превращаясь в мерзлую твердую массу. Так образуется вечная мерзлота?

23 (62%) человек  ответили – Да, 7 (19%) человек сказали - нет, не знаю -7 (19%) человек.                                               Результат представил в диаграмме.

Большинство учащихся правильно ответили на второй вопрос. Они  точно знают условия образования вечной мерзлоты.

    На третий вопрос – сколько % занимает вечная мерзлота от площади России?

60-65%   – сказали 7 (19%) человек, 50-55% - 14 (38%) человек, 40-45% -16 (43%) человек.                                                                                                              

 Результат представил в диаграмме.

  Только  7 (19%) человек правильно ответили на данный вопрос. Этот вопрос показал  как слабо владеют пройденным материалом  учащиеся 8 –х классов.

   На четвёртый вопрос - Где располагается вечная мерзлота?

23 (62%)  учащихся ответили на севере страны; 5 (13%) учеников ответили на юге и 9 (25%) на западе.

 Результаты представили в диаграмме.

На данный вопрос большинство ответило правильно – на севере.

На пятый вопрос – Предложите, как человек может использовать вечную мерзлоту…

Учащиеся представили возможные варианты использования вечной мерзлоты как:
- тоннель в вечной мерзлоте в виде кольца протяженностью 3 км. можно использовать как лыжную трассу,
- какой-нибудь парк зимних развлечений,
- хранение семян флоры,
- подача холодного воздуха в жару,
- замораживание и хранение чистой воды,

- хранение продуктов питания,
- туризм типа царство ледовых скульптур.

На последний вопрос - вечна ли вечная мерзлота?

13 (35%)  учащихся ответили да; 15 (40%) учеников ответили, нет; 9 (25%) не знают ответа. Результаты представили в диаграмме.

Правильный ответ на данный вопрос заложен в вопросе. Вечная мерзлота на то и вечна, пока не изменится глобально климат. Только 13 (35%) учащихся смогли правильно ответить на данный вопрос.

Заключение

   С суровым климатом северных районов России связано развитие вечной мерзлоты. Её мощность  измеряется в широких пределах. Наибольшая мощность толщи вечной мерзлоты (1500м),  зафиксирована в верховьях реки Мархи (южнее полярного круга). Это максимальное промерзание горных пород на земном шаре.

   Средняя годовая температура вечной мерзлоты на глубине 15-20м колеблется от -1⁰, -2⁰ (на юго-западе республике) до -10⁰, -12⁰ (на высоких водоразделах в горах).

Летом верхний слой мерзлоты оттаивает и формируется слой сезонного оттаивания. Толщина этого слоя колеблется от нескольких десятков сантиметров в тундре и заболоченных местах, до 3-4м в песчаных грунтах на юге Якутии.

     Главной особенностью свойств многолетней мерзлоты является ее льдистость. Мёрзлые горные породы включают большой объём льда, содержание которого в отдельных случаях достигает ста процентов. Вытаивание подземного льда приводит к формированию термокарстового рельефа. 

   Якутия является ведущим центром исследований по геокриологии – учению о мерзлотных явлениях на Земле. В подземной лаборатории Института мерзлотоведения работает лаборатория геохимии, где проводят различные научные эксперименты, связанные с температурой вечной мерзлоты; хранятся в вечной мерзлоте семена растений, которые через каждые десять лет проверяются на всхожесть; а также проверяется раствор цемента на прочность при температуре -7-8 ^o C на глубине 12 м.

Изучая тему «Вечна ли вечная мерзлота?»  я пришёл к следующим выводам:

    1. Большая часть территории России находится в зоне вечной мерзлоты (от сплошного распространения до очагового). Возраст вечной мерзлоты более двух миллионов лет.

    2. Вечная мерзлота характеризуется постоянством отрицательных температур.     Наиболее низкие температуры обычно характерны для верхней части толщи. По мощности эта толща составляет основную и наибольшую часть разреза многолетней мерзлоты.    Все мёрзлые породы весьма плотные.

   3. Вечная мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают исключительной высокой вязкостью, и их сложно добывать. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось построить в Якутии уникальные карьеры с почти отвесными стенками.

   4. Таяние вечной мерзлоты происходит в результате потепления климата, которое, в свою очередь, образовалось от парникового эффекта за счёт выделения углекислого газа. Таяние содержащегося в грунте льда сопровождается просадками земной поверхности и развитием опасных мерзлотных процессов: термокарста, термоэрозии и др. В результате возможны массовые деформации зданий и сооружений, построенных без учета климатического потепления.

  5. Вечная мерзлота останется вечной, пока не изменится климат  на Земле.

Список литературы:

1. http://youinf.ru/gde-nachinaetsya-vechnaya-merzlota-2/

2. http://rufact.org/wiki/Вечная%20мерзлота

3.https://studwood.ru/551440/geografiya/zakonomernosti_faktory_formirovanii_vechnoy_merzloty

4. https://www.syl.ru/article/197798/new_vechnaya-merzlota-vechnaya-merzlota-na-karte-rossii#image866887

5. https://www.nkj.ru/archive/articles/32028/

Приложение 1

Вечная мерзлота - мёрзлые горные породы

Приложение 2

Распространение многолетней мерзлоты в России

Распространение многолетней мерзлоты в России

Приложение 3

Булгунняхи

Приложение 4

Аласы

Приложение 5

Дюеди

Приложение 6

Быллары

Приложение 7

Кратер на Ямале

Приложение 8

Кратер Батагайка в Якутии - это самый большой в мире естественный овраг

Приложение 9

Высотные дома на вечной мерзлоте строят на сваях, чтобы избежать оттайки грунтов и разрушения построек.

Приложение 10

Кимберлитовая  трубка «Мир»

Приложение11

Вечная мерзлота - природный  холодильник

Приложение 11

Приложение 12

Институт вечной мерзлоты в Игарке

Приложение 13

                                                              Вечная мерзлота