Apakah permafrost. Apakah permafrost (permafrost)? Syarat untuk pembentukan permafrost

Glasier adalah jisim besar ais bergerak yang terbentuk daripada salji yang jatuh dan terkumpul. Apabila padang salji (pengumpulan salji yang besar) tidak mempunyai masa untuk mencairkan semasa musim panas, ia padat, mengkristal dan bertukar menjadi ais.

Glasier yang hanya terdapat di pergunungan dipanggil glasier gunung. Mereka meliputi kawasan seluas 1,700,000 kilometer persegi dan merupakan penutup ais dan lidah ais yang panjang. Turun di bawah pengaruh graviti, glasier secara beransur-ansur mencair, menimbulkan sungai gunung. Glasier terpanjang terletak di banjaran gunung Alaska (AS). Ini ialah Glasier Bering, sepanjang 203 kilometer, dan Glasier Hubbard, sepanjang 112 kilometer. Glasier terpanjang di Rusia - Bezengi di Caucasus mempunyai panjang 17,600 meter.

Glasier lembaran

Di kawasan Antartika yang luas, dan pulau-pulau, glasiasi berleluasa. Ia menduduki 14,400,000 kilometer persegi (lebih daripada 85% dalam, 12% di Greenland). Glasier integumen membentuk kubah gergasi yang menutupi tanah sepenuhnya bersama gunung dan dataran yang terletak di atasnya. Mereka bergerak kerana keplastikan lapisan bawah ais.

Kelajuan pergerakan glasier adalah berbeza dan tidak konsisten. Di kawasan dalaman glasier lembaran, ia adalah kurang daripada satu milimeter sehari, dan di bahagian marginal ia mencapai beberapa meter setiap hari. Glasier gunung bergerak lebih pantas. Terdapat kes apabila glasier turun dari cerun pada kelajuan 150 meter sehari, memusnahkan segala-galanya di laluan mereka.

Tutup glasier "gelongsor", sebagai peraturan, ke laut atau lautan, gunung ais terputus dari mereka - bongkah ais gergasi, yang, berpisah dari kubah ais, "mengembara" di lautan berkat arus dan angin.

permafrost

glasiasi

Beberapa zaman ais diketahui. Glasiasi tertua adalah kira-kira 2 1/2 bilion tahun yang lalu, yang terakhir - 340-240 juta tahun yang lalu, dan yang terakhir bermula kira-kira 2-3 juta tahun yang lalu. Sepanjang juta tahun yang lalu, glasier sama ada maju dan menduduki kawasan yang besar, kemudian berundur semasa tempoh antara glasier. Ketebalan ais semasa tempoh glasiasi di tempat-tempat mencapai dua atau lebih kilometer. Punca glasiasi dikaitkan dengan kedua-dua proses kosmik dan terestrial. Jejak kemajuan glasier masa lalu tersebar luas di Amerika Utara dan Eurasia.

Bukti bertulis pertama tentang kewujudan keadaan tanah yang luar biasa, yang kemudiannya ditetapkan sebagai "permafrost", kekal dari penjelajah Rusia abad ke-17 yang menakluki Siberia. Cossack Y. Svyatogorov menjadi penemu, dan ahli ekspedisi I. Rebrova dan S. Dezhneva telah mengkaji isu itu dengan lebih terperinci. Dalam penghantaran mereka ke mahkamah, mereka menggambarkan keanehan zon individu di taiga, di mana, walaupun pada musim panas, bumi mengekalkan fros musim sejuk. Pada tahun 1640, gabenor M. Glebov dan P. Golovin, dalam mesej kepada Tsar Rusia, tidak menyembunyikan kebingungan ikhlas mereka:

Bumi, tuanku, tidak cair walaupun pada pertengahan musim panas.

Mereka akhirnya mewujudkan diri mereka dalam kewujudan kawasan "permafrost" semasa permulaan pembangunan perindustrian di Utara. Pada tahun 1828, hanyut F. Shergin memotong meter pertama tanah ais di Yakutsk, mencapai tanda hanya di bawah 116 setengah meter dalam 9 tahun dan tidak bertemu dengan akuifer tunggal dalam perjalanan. A. Middendorf, setelah mengukur suhu di seluruh lombong Sherigin, melukis garisan di bawah jawapannya. Oleh itu, yang sukar dipercayai menjadi fakta yang jelas tentang geografi dan geologi negara.

Permafrost Semenanjung Yamal di utara Siberia Barat, di wilayah Okrug Autonomi Yamalo-Nenets di Rusia.

Konsep "permafrost" pertama kali muncul dalam komuniti saintifik pada tahun 1927. Pengarang istilah itu ialah saintis Soviet M.I. Sumgin, salah seorang pengasas sains domestik untuk mengkaji fenomena ini.

definisi saintifik

Di bawah permafrost, adalah kebiasaan untuk mempertimbangkan cryolithozone dengan rejim suhu 0 ° C dan ke bawah dan, dengan itu, kehadiran ais bawah tanah di dalamnya. Menurut Sumgin, ini adalah permafrost tanah dengan umur 2 tahun atau lebih, nilai pengumpulan maksimum diukur dalam beribu tahun.

Untuk seketika terdapat kekeliruan tertentu dalam istilah. Maksud perkataan "permafrost" tidak mempunyai definisi yang jelas, yang membawa kepada ketidakkonsistenan. Kedudukan ini dikritik secara adil dan oleh itu nama lain dicadangkan. Terdapat percubaan untuk menyebarkan secara meluas nama "batu permafrost", "kriolithozon saka". Tetapi akibatnya, istilah Sumgin tersekat.

Tempoh di mana keadaan beku batuan terbentuk membahagikannya kepada tiga jenis:

Batu beku jangka pendek (berjam-jam dan hari),
Batu beku bermusim (selama berbulan-bulan),
Permafrost (selama bertahun-tahun)

Kategori berasingan termasuk bentuk perantaraan atau peralihan batu beku. Mereka dipanggil penerbangan. Contohnya ialah kes apabila batu beku bermusim tidak mempunyai masa untuk mencairkan semasa musim panas dan berterusan selama beberapa tahun.

Sebilangan besar permafrost hari ini terhasil daripada kesan zaman ais yang lalu. Isipadu ais dalam batu beku boleh mencapai 90 peratus. Pada masa kini, proses lebur perlahan mereka diperhatikan.

Ciri-ciri tanah beku

Suhu rendah dalam keadaan permafrost, yang bersifat bermusim atau kekal yang panjang, secara semula jadi meninggalkan kesannya pada keadaan tanah tempatan. Di dalamnya, proses kimia dan biologi yang pelik berlaku. Satu contoh ditunjukkan dalam foto di sebelah kiri.

Humus terkumpul di atas lapisan tahan air beku dalam proses pembekuan (penebalan) bahan organik. Lebih-lebih lagi, penjanaan semula supra-permafrost atau apa yang dipanggil kilauan supra-permafrost tidak bergantung pada rahmat alam semula jadi. Untuk proses bermula, sejumlah kecil hujan tahunan sudah memadai.

Schlieren (lapisan ais) terbentuk di dalam tanah, memecahkan kapilari akuifer, menyekat akses kelembapan dari ufuk permafrost atas ke persekitaran yang didiami akar bawah. Semua fenomena yang berlaku di dalam tanah di bawah keadaan permafrost adalah ciri khasnya. Akibat perubahan mekanikal dalam tanah kerana kehadiran lapisan beku, tundra memperoleh penampilan istimewanya sendiri. Ubah bentuk kriogenik dalam bentuk cryoturbation (pencampuran di bawah pengaruh perbezaan suhu jisim tanah) dan soliflucation (gelongsor jisim tanah tepu dengan air dari cerun di sepanjang lapisan beku) memberikan garis beralun lega tundra, apabila gundukan bengkak bergantian dengan penurunan lekukan termokarst. Atas sebab yang sama, tundra berbintik terbentuk.

Suhu tolak juga menjejaskan penstrukturan tanah, menyebabkan sifat kriogeniknya. Mereka memaksa produk pembentukan tanah untuk masuk ke dalam keadaan yang lebih pekat, sambil memperlahankan pergerakan mereka secara mendadak. Ferruginasi tanah berlaku akibat pembekuan permafrost koloid. Menurut beberapa penyelidik, fenomena kriogenik juga memperkaya bahagian tengah profil tanah podzolik dengan asid silisik. Para saintis ini menganggap serbuk keputihan adalah hasil pembezaan permafrost plasma tanah.

Kawasan pengedaran

Permafrost mempunyai pengedaran global. Dia menawan sekurang-kurangnya ¼ daripada tanah bumi, termasuk tanah tinggi Afrika. Australia adalah satu-satunya benua di mana fenomena ini tidak hadir sama sekali.

Hamparan luas Rusia adalah tumpuan permafrost. Lebih separuh daripada wilayah negara terbesar di dunia jatuh pada cryozone. Ia paling meluas di Transbaikalia dan Siberia Timur, di mana titik permafrost terendah terletak di bahagian atas Sungai Vilyui pada kedalaman 1370 meter. Rekod itu dibuat pada tahun 1982.

Kesan Ekonomi

Perakaunan untuk permafrost adalah penting untuk pembinaan, penerokaan dan kerja-kerja ekonomi lain di wilayah Utara. Ia boleh menimbulkan masalah dan memberi manfaat. Keupayaan untuk berfungsi sebagai peti sejuk semula jadi untuk penyimpanan makanan terletak pada permukaan. Di samping itu, dalam keadaan permafrost, pembentukan deposit hidrat gas yang digunakan oleh manusia, khususnya metana, berkemungkinan besar.

Kekuatan tinggi batuan beku menjadikan perlombongan sangat sukar. Tetapi pada masa yang sama, terdapat satu lagi sisi yang kuat: permafrost mengukuhkan batu, yang memungkinkan untuk berjaya membangunkan paip kimberlite di kuari Yakutia, menjadikan dinding mangkuk menjadi keadaan yang jelas. Contoh yang menarik ialah contoh kuari Yakut Pipe Udachnaya.

Muzium Permafrost Igarsk adalah fenomena unik, bukan sahaja kerana dewan pameran utamanya terletak dalam ketebalan permafrost, tetapi juga kerana pameran utama muzium adalah permafrost itu sendiri.

Dari tahun-tahun pertama pembinaan bandar, saintis menjalankan penyelidikannya, stesen permafrost dibuka pada tahun 1931. Sepanjang perjalanan, idea untuk menunjukkan kepada penduduk hasil sikap berhati-hati terhadap alam semula jadi telah ditetaskan. Idea ini dimiliki oleh saintis permafrost Mikhail Ivanovich Sumgin, yang melawat stesen penyelidikan pada tahun 1938. Pada masa itu, telaga aci dan hanyutan balas kepada mereka telah digali. Setahun sebelum permulaan Perang Dunia II, lima sel telah dilengkapi dengan penggalian, dipisahkan dari koridor dengan sekatan dan pintu. Dinding mereka, seperti koridor, dipenuhi dengan lapisan ais yang nipis. Isipadu tanah yang digali ialah 468 meter padu.

Premis yang dibina adalah bernilai penyelidikan, tetapi bagaimanapun, bagi mereka yang ingin, terutamanya pelajar sekolah dan tetamu bandar, lawatan pertama telah dijalankan oleh kakitangan stesen. Jadi salah satu bilik, sebenarnya, sudah mula digunakan sebagai biomuzium. Pamerannya ialah cicak beku, ruff, rama-rama elang dalam animasi yang digantung, serangga: kumbang, kumbang dan lalat. Para saintis mengisi semula biomuzium dengan sebaik mungkin dan menerima pelawat.

Sebagai sejenis eksperimen saintifik untuk mengkaji kemungkinan memelihara kertas dan dalam ingatan Perang Patriotik Besar, pada 6 April 1950, kakitangan stesen meletakkan penanda buku akhbar zaman perang - Pravda, Izvestia, Trud dan Krasnoyarsk Rabochy dengan surat wasiat untuk membuka kotak dengan surat khabar di dalamnya pada 9 Mei 2045.

19 Mac 1965 dianggap sebagai tarikh pembukaan rasmi Muzium Permafrost di Igarka. Pameran pertama, selain yang disebutkan di atas, adalah buku tentang permafrost dan tumbuhan beku menjadi ais. Alam semula jadi seolah-olah menuju ke arah peminat, mendedahkan rahsia berabad-abad lamanya. Di salah satu dinding koridor, semasa laluan itu, batang pokok terdedah, bahagiannya, yang memungkinkan untuk menilai umur - lebih daripada 50 ribu tahun.

Namun ia masih merupakan muzium secara sukarela, selebihnya premis digunakan sebagai makmal saintifik. Dan para saintis terus bereksperimen: ini adalah bagaimana idea membina gelanggang luncur bawah tanah dilahirkan, dengan kemungkinan penggunaannya sepanjang tahun oleh atlet dan amatur.

Pada 25 Oktober 1996, makmal bawah tanah Stesen Penyelidikan Permafrost telah diambil alih ke dalam pemilikan perbandaran. Kerja-kerja berskala besar telah dijalankan untuk membaik pulih bahagian bawah tanah, mengembangkan dan mewujudkan dewan pameran baharu. Tidak dinafikan, bahagian bawah tanah muzium itu dianggap sebagai yang utama dalam kompleks sejarah tempatan "Muzium Permafrost". Tetapi terdapat juga pameran yang menarik di jabatan alam semula jadi, sejarah, tapak pembinaan No. 503, dan dewan pameran dan pameran. Di dewan alam, misalnya, terletak di hadapan pintu masuk penjara bawah tanah, terdapat tulang haiwan prasejarah yang ditemui di sekitar Igarka, termasuk gigi raksasa. Dan panduan, bercakap tentang ciri-ciri pertumbuhan pokok, menunjukkan batang pokok Krismas berusia sepuluh tahun dengan akar mendatar - ini adalah bagaimana pokok mencari kelembapan yang mereka perlukan untuk pertumbuhan dalam lapisan tanah yang dicairkan.

Peranan besar dalam pembangunan muzium, popularisasinya dimainkan oleh pemandu muzium pertama Pavel Alekseevich Evdokimov, bekas pengarah muzium Maria Vyacheslavovna Mishechkina dan suaminya mendiang Alexander Igorevich Toshchev. Kebaikan mereka termasuk bukan sahaja pemeliharaan tanah daripada luluhawa daripada sentuhan dengan manusia (dan ini juga merupakan pelbagai langkah), tetapi juga pembukaan dan pemodenan dewan baharu, pengenalan tradisi muzium, dan aktiviti penerbitan yang meluas.

Permafrost tersebar luas dan terletak terutamanya di cryolithozones - wilayah di mana, pada kedalaman tertentu, suhu negatif berterusan dari tahun ke tahun. Asal-usul permafrost masih tidak jelas. Para penyelidik pertama menganggap batu permafrost sebagai peninggalan glasiasi purba. Kehadiran fosil ais dan teori tirai fasa boleh berfungsi sebagai pengesahan pandangan tersebut. Walau bagaimanapun, pada masa ini, percanggahan antara sempadan glasiasi dan sempadan moden kejadian permafrost telah ditubuhkan. Penyelidik seperti Midendorf dan G. Vilde mengaitkan pembentukan permafrost dengan keadaan iklim tempatan.

Telah diperhatikan bahawa bagi setiap 200 m ketinggian di atas paras laut, suhu tahunan purata turun kira-kira 1 ° C. Menurut G. Vilde, permafrost boleh terbentuk di kawasan dengan suhu tahunan purata -2 ° C dan ke bawah. Sempadan moden kejadian permafrost agak rapat memenuhi keadaan ini. M.I. Sumgin bermula dari fakta bahawa pada akhir Pliosen, penyejukan teruk bermula. Berulang secara berkala, mantra sejuk ini menyebabkan defisit dalam keseimbangan haba dan membawa kepada kemunculan permafrost. Lama kelamaan, penyejukan ini boleh dikaitkan dengan glasiasi pada separuh pertama Kuarter.

Justeru, M.I. Sumgin, seolah-olah, menyamaratakan hipotesis sebelumnya. Walau bagaimanapun, perlu diandaikan bahawa asal usul permafrost masih belum dijelaskan sepenuhnya. Kajian yang sedang dijalankan mungkin akan memungkinkan untuk menyelesaikan isu ini.

Asal usul permafrost

Batu beku, tanpa mengira komposisinya, biasanya kalis air.Oleh itu, air bawah tanah di kawasan permafrost boleh dibahagikan kepada tiga jenis utama: subpermafrost, interpermafrost, dan suprapermafrost.
Perairan subpermafrost, yang terletak di bawah lapisan permafrost, boleh dikatakan tidak berbeza dalam sifatnya daripada air bawah tanah dalam keadaan biasa. Di lebih banyak latitud utara, ia dibangunkan di batuan dasar, dan di lebih banyak latitud selatan, dalam mendapan aluvium lembah.Perairan subpermafrost selalunya mempunyai tekanan dan boleh digunakan sebagai sumber bekalan air.

Perairan interpermafrost berlaku dalam lapisan permafrost. Sebagai peraturan, ia terhad kepada talik tempatan dan mewakili pengumpulan air terpencil, kadangkala dikaitkan dengan perairan subpermafrost dan suprapermafrost. Rizab air interpermafrost sangat terhad, kerana jumlah taliks, yang mana mereka terkurung, tidak ketara.Perairan interpermafrost boleh berlaku dalam fasa pepejal, membentuk ais fosil.

Di bawah keadaan serfros berlapis, perairan ini boleh membentuk akuifer berterusan dan terkurung atau tidak terkurung, serta perairan interstratal dalam keadaan biasa. Dalam sesetengah kes, pergerakan air interpermafrost di sepanjang retakan dan gangguan lain dalam permafrost adalah mungkin. Perairan sebegini boleh diibaratkan seperti perairan rekahan zon tidak beku.

Perairan permafrost adalah yang paling diminati. Mengikut sifat kejadiannya, ia adalah serupa dengan air bawah tanah, kerana ia mempunyai katil beku kalis air dan permukaan bebas (Rajah 1) Di kawasan permafrost yang bercampur, perairan supra-permafrost dibekukan secara bermusim, bertukar menjadi ais pada musim sejuk. Di kawasan permafrost yang tidak bercantum, perairan ini boleh menjadi separa beku secara bermusim, apabila hanya bahagian atasnya, yang berada dalam lapisan aktif, membeku, atau tidak membeku dalam kes-kes apabila keseluruhan akuifer berada di talik.

Gambar 1. Skim kejadian perairan suprapermafrost:

a-pembekuan bermusim; b-separa beku bermusim; dalam musim tidak beku;

Pergerakan air suprapermafrost disebabkan terutamanya oleh sebab yang sama dan berlaku mengikut undang-undang yang sama seperti pergerakan air bawah tanah dalam keadaan bukan permafrost dan, sebagai tambahan, oleh tekanan yang berkembang dalam ruang tertutup, kerana air yang terkandung di dalamnya membeku dan meningkat dalam jumlah kira-kira 9%. Dalam keadaan permafrost, jenis pergerakan perairan supra-permafrost ini amat penting.

Adalah diketahui bahawa pembekuan air dalam ruang tertutup boleh menjadi supercooled dan oleh itu di bawah tekanan tinggi. Betapa hebatnya daya tekanan supercooling dapat dilihat dari contoh yang terkenal dengan penyediaan ais dalam kotak. Untuk penyediaan ais, kotak bersaiz 30 x 10 x 6 m segera diisi dengan air, bukannya mengisi dan membekukannya secara berturut-turut dalam lapisan nipis. Air mula membeku serta-merta dari semua pihak, dan bahagian dalamnya berada di bawah tekanan yang sangat besar dan, mungkin, dalam keadaan hipotermia.

Letupan dengan daya yang sangat besar berlaku, melontarkan bongkah ais dengan isipadu beberapa meter padu pada jarak sehingga 20-30 m. Kepingan ais yang lebih kecil dilemparkan ke jarak yang lebih jauh. Daripada apa yang telah diperkatakan, ia boleh dilihat bahawa tekanan supercooling adalah mencukupi untuk menyebabkan pergerakan air.

Fenomena kejuruteraan-geologi di zon permafrost

ais:

Seperti yang telah disebutkan, air yang memenuhi pori-pori batuan tidak berbatu, semasa pembekuan, memainkan peranan sebagai simen yang cukup kuat dan mengubah batuan menjadi jisim monolitik pepejal.Proses ini disertai dengan perubahan isipadu batuan semasa pembekuan. dan pencairan dan dicirikan oleh nilai mampatan relatif δ Apabila tanah beku melepasi keadaan cair δ mewakili nisbah perubahan dalam ketebalan lapisan tanah semasa pencairan di bawah beban kepada ketebalan awalnya dan dinyatakan dengan formula:

δ=(hm-ht)/hm=(em-et)/(1+em) (1)

di mana hm ialah ketebalan lapisan tanah beku; ht ialah ketebalan lapisan tanah yang sama selepas peralihan kepada keadaan cair di bawah keadaan ketidakmungkinan pengembangan sisi pada tekanan tertentu; em-pekali keliangan batu semula jadi dalam keadaan beku; et ialah pekali keliangan batu semula jadi selepas peralihannya kepada keadaan cair di bawah keadaan kemustahilan pengembangan sisi pada tekanan tertentu. Untuk batuan tanah liat, et ditentukan pada kandungan lembapan pada sempadan hasil, untuk batuan berpasir, apabila sampel dicairkan tanpa digoncang di bawah keadaan aliran bebas air cair. pada nilai δ yang cukup besar, dalam kes pencairan lapisan beku, penurunan mendadak dalam jumlah yang diduduki olehnya berlaku, yang seterusnya menyebabkan penenggelaman yang ketara.

Adalah jelas bahawa jika mampatan relatif tanah beku semasa pencairan δ dan kuasa kemungkinan pencairan permafrost h diketahui, maka jumlah pengeluaran semasa pencairan S = δh. aising, gundukan ais (bulgunyahi), solifluction, termokarst dan yang lain. Fros terbentuk oleh air bawah tanah yang keluar ke permukaan pada musim sejuk. Tekanan tinggi berkembang dalam membekukan air supra-permafrost.

Air supersejuk meletupkan kerak batu tepu ais yang terbentuk, pecah ke permukaan dan, disebabkan keadaan hipotermia, serta-merta membeku.rumah membentuk ais di dalamnya dan mengalir keluar dari tingkap rumah dalam sejenis air terjun.

Pembentukan ais di jalan raya dijelaskan oleh fakta bahawa disebabkan oleh pemadatan penutup salji, kedalaman pembekuan meningkat dan, akibatnya, tekanan dalam air beku meningkat. Untuk memerangi pembentukan ais di jalan raya, disyorkan untuk menggali parit atau hanya membersihkan salji merentasi aliran air subpermafrost. Zon beku yang lebih dalam terbentuk di tempat-tempat ini, aliran air supra-permafrost akan ditangguhkan dan pembentukan ais akan berlaku jauh dari kawasan perlindungan.

Ais mempunyai bentuk yang paling pelbagai dan menempati kawasan antara beberapa puluh meter persegi hingga beberapa kilometer persegi dalam saiz I.V. Popov menunjukkan bahawa ais dikenali dengan keluasan 20.5 km2 dan ketebalan 4.5-5.5 m. M.I. Sumgin mencatatkan empat peringkat dalam pembangunan aising:

1) hari pertama ais - ais nipis, dimensinya kecil;

2) aising menjadi lebih kuat, cepat tumbuh panjang dan lebar, gundukan ais muncul;

3) ais mencapai panjang dan lebar maksimumnya; kuasanya terus berkembang; gundukan ais membelah, air mencurah keluar dari beberapa; apabila retakan terbentuk, letupan berlaku, bongkah ais seberat sehingga 200 tan dibuang ke jarak sehingga 10 m atau lebih;

4) ais mencair, pertumbuhan terhenti, permukaan ditutup dengan lekukan, saluran, parit, gundukan mereda; pencairan bermula pada musim bunga, tetapi di kawasan utara ia berlarutan sehingga Julai dan Ogos. Kadangkala ais terapung berterusan sehingga musim sejuk dan bertukar menjadi saka. Jika air beku, naik di sepanjang retakan, tidak dapat menembusi ke permukaan, maka ia menaikkan bahagian atas lapisan bumi, membentuk gundukan bulgun).Di dalam busut tersebut terdapat kubah ais (hydrolaccolith).

Kadang-kadang terdapat rongga yang dipenuhi air di dalam hydrolaccolith. Pokok yang dinaikkan dengan tanah semasa pembentukan busut condong ke arah yang berbeza, membentuk hutan mabuk. Dimensi gundukan ais sedemikian dalam diameter mencapai 80 m atau lebih, dan ketinggiannya mencapai 10 m di selatan dan sehingga 30 m di kawasan utara.

Sejumlah besar fosil ais yang ditindih oleh mendapan batuan sedimen kemudian berlaku di zon berasingan. Fosil ais ditemui di pulau-pulau di Lautan Artik dan di utara benua Asia. Memandangkan deposit yang bertindih kebanyakannya adalah moraine, sesetengah penyelidik percaya bahawa ais ini mewakili tertimbus tinggalan glasier purba.Menurut Popov I.V. , fisur atau urat, ais fosil dan serpihan ais yang terbentuk selari dengan pengumpulan sedimen dataran banjir lembah aluvium dalam keadaan musim sejuk salji yang teruk dan sedikit.

Pencairan ais tanah dan pencairan tanah permafros berais di bahagian atas zon permafrost menyebabkan penenggelaman permukaan dan pembentukan bentuk muka bumi yang serupa dengan rupa oleh itu fenomena sedemikian dipanggil thermokarst. Di zon pembangunan termokarst, terdapat celupan dan corong bersaiz dari diameter satu hingga beberapa meter, lekukan, piring dan lubang - lekukan lembut mencapai diameter ratusan meter dan hanya berpuluh-puluh sentimeter dalam, lembangan penenggelaman dengan keluasan sehingga beberapa kilometer persegi pada kedalaman beberapa meter.

Lekukan yang terhasil boleh diisi dengan air, membentuk tasik termokarst, yang memainkan peranan penting dalam pembangunan selanjutnya termokarst. Tasik termokarst adalah, seolah-olah, perlindungan haba yang menyebabkan pemanasan sedimen dasar. Dalam hal ini, kedalaman pencairan bawah meningkat, yang seterusnya menyebabkan perkembangan termokarst. Punca utama berlakunya fenomena termokarst ialah pendedahan permukaan lapisan aktif akibat penebangan hutan atau pembajakan tanah.

Fenomena ini juga mungkin timbul akibat pemanasan iklim. Thermokarst boleh diperhatikan pada tahap yang lebih rendah dalam semua bidang kejadian kanta ais dan interlayer semasa pencairannya. Apabila mencairkan, tanah berkelodak dan tanah liat tepu ais masuk ke dalam keadaan cair.Tanah sedemikian, yang dibanjiri oleh air cair dan hujan, mula mengalir pada sudut cerun 3-5 °, membentuk kendur, tebing, alur, teres dan bentuk lain microrelief. Fenomena sedemikian dipanggil solifluction.

Di Utara Jauh, di sepanjang pantai Utara, solifluction adalah salah satu faktor terpenting dalam pemprosesan dan perataan pelepasan. Dalam sesetengah kes, ia menyebabkan pembentukan cerun bertingkat yang kompleks - teres tanah tinggi.Ketinggian cerun teres tersebut mencapai beberapa puluh meter, dan kecuraman adalah 25-30 ° dan dalam beberapa kes mencapai 90 °. Platform mendatar yang ditutupi dengan jalur solifluction sehingga 4 m tebal memanjang untuk beratus-ratus meter.

Keadaan kejuruteraan-geologi pembinaan di zon permafrost

Rejim haba yang khas dalam cryolithozones memerlukan kaedah pembinaan khas. Pada masa ini, bergantung pada reka bentuk dan ciri teknologi bangunan dan struktur, keadaan kejuruteraan dan geokriologi dan kemungkinan mengubah sifat tanah asas ke arah yang diperlukan, salah satu daripada dua berikut prinsip untuk menggunakan tanah permafrost sebagai asas adalah bangunan dan struktur yang diterima pakai:

prinsip I - tanah asas permafrost digunakan dalam keadaan beku, dikekalkan semasa proses pembinaan dan sepanjang tempoh operasi tertentu bangunan atau struktur;
prinsip II - tanah permafrost asas digunakan dalam keadaan cair (dengan andaian pencairannya semasa operasi bangunan atau struktur atau pencairannya ke anggaran kedalaman sebelum permulaan pembinaan bangunan).

Pilihan satu atau kaedah lain tidak bergantung pada keinginan pereka, tetapi pada ciri-ciri struktur dan haba bangunan dan struktur yang sedang didirikan dan pada ciri-ciri geomorfologi dan geoteknik keadaan untuk berlakunya lapisan permafrost (batu). Oleh itu, hasil daripada kajian kejuruteraan dan geologi strata permafrost, data perlu diperolehi tentang kemungkinan melaksanakan satu atau kaedah pembinaan yang lain.

Pembinaan dengan pemeliharaan rejim permafrost adalah yang paling mudah dalam banyak aspek. Lapisan permafrost mempunyai banyak sifat jisim batu, oleh itu, struktur yang asasnya tertanam dalam stratum beku menerima kestabilan yang mencukupi. Walau bagaimanapun, mana-mana bangunan atau struktur memindahkan sejumlah haba tertentu melalui asas.

Dalam bangunan dan struktur yang mengeluarkan sedikit haba, penyelesaian asas yang membina seperti itu mungkin, di mana rejim suhu lapisan tanah boleh mampat secara praktikal tidak berubah. Semua langkah membina ini bertujuan untuk memastikan haba yang dikeluarkan oleh bangunan diserap dalam lapisan aktif dan tidak merebak ke lapisan beku.

Walau bagaimanapun, walaupun dalam keadaan sedemikian, lapisan aktif secara langsung di bawah bangunan mungkin tidak membeku pada musim sejuk. Tapak sedemikian akan menjadi lebih lemah daripada yang di sekelilingnya, dan dalam kes di mana pembentukan ais mungkin berlaku di kawasan tertentu, ais akan menembusi ke dalam bawah tanah dan tingkat bawah bangunan. Sebahagian besar bangunan perindustrian dan awam mengeluarkan jumlah haba sedemikian yang tidak dapat dielakkan membawa kepada pelanggaran rejim suhu lapisan beku.

Di samping itu, getaran dari mesin yang dipasang mungkin berlaku di banyak bangunan perindustrian. Beban getaran boleh memecahkan kekuatan ais dan memindahkan sebahagian daripadanya ke dalam keadaan sedemikian. Dalam kes sedemikian, pembinaan mengikut kaedah mengekalkan rejim suhu strata beku adalah mustahil, dan kemungkinan pencairan awal atau seterusnya perlu disediakan. Pencairan strata beku secara drastik mengubah bukan sahaja ciri fizikal dan mekanikal batuan, tetapi juga isipadunya.

Terdapat penurunan jisim tanah di bawah struktur, akibatnya struktur kehilangan kestabilan dan kekuatannya. Dalam kajian kejuruteraan-geologi dalam kes-kes terakhir ini, dua tugas timbul: untuk mewujudkan kemungkinan menggunakan kaedah pencairan berikutnya dan untuk mewujudkan zon (atau, seperti yang mereka katakan, mangkuk) kemungkinan pencairan (Rajah 2).

Rajah-2. Pembentukan mangkuk pencairan di bawah bangunan:

tp-suhu di dalam bilik; tm ialah suhu awal tanah beku; b-lebar bangunan; kedalaman hc-thaw di bawah bahagian tengah bangunan; hk ialah kedalaman cair di bawah pinggir bangunan; ξk ialah jumlah cair di sisi bangunan.

Untuk menjalankan pembinaan mengikut kaedah pencairan berikutnya, adalah perlu bahawa dalam belukar pencairan tidak ada pengumpulan ais yang berasingan dalam bentuk kanta, rod, dsb. atau struktur. Oleh itu, penyelidikan memerlukan kajian yang teliti terhadap struktur strata beku.

KAMI SYORKAN menyiarkan semula artikel di rangkaian sosial!

Lebih daripada 25% permukaan tanah bumi diduduki oleh permafrost atau permafrost. Ia adalah tanah beku yang tidak pernah cair sepenuhnya. Permafrost terbentuk semasa zaman ais pembangunan planet, di kawasan yang mempunyai iklim kering dan sejuk.

Geografi permafrost

Permafrost adalah fenomena tipikal untuk kawasan subpolar dan kutub yang terletak berhampiran Kutub Utara dan Selatan. Permafrost juga ditemui di kawasan lain di Bumi, termasuk di latitud khatulistiwa, tetapi hanya tinggi di pergunungan, yang puncaknya dilitupi dengan ais dan topi salji.

nasi. 1. Puncak bersalji gunung tinggi.

Satu-satunya benua di planet ini yang tidak mempunyai permafrost ialah Australia. Masalahnya ialah ia sejauh mungkin dari Kutub Selatan dan tidak boleh bermegah dengan gunung yang tinggi.

Jisim permafrost yang besar terletak di kawasan ini:

bahagian utara benua Eurasia;
wilayah utara Kanada;
Alaska;
Greenland;
Antartika.

Ketebalan lapisan tanah beku berbeza dari beberapa puluh sentimeter hingga satu kilometer atau lebih. Permafrost di Rusia menduduki 2/3 daripada keseluruhan wilayah. Kedalaman terbesar yang direkodkan ialah 1370 m, dan ia terletak di Yakutia, di hulu Sungai Vilyui.

nasi. 2. Wilayah permafrost berhampiran Sungai Vilyuy.

Permafrost diwakili oleh dua bentuk:

Permafrost berterusan terletak di wilayah Siberia, Novaya Zemlya, di kepulauan Artik. Selama bertahun-tahun ia tidak pernah cair, dan membentuk tanah beku yang mengagumkan.
Permafrost separa terletak agak ke selatan. Ia dicirikan oleh lapisan beku kecil dan kejadian dalam bentuk kawasan yang berasingan.

Syarat untuk pembentukan permafrost

Di kawasan utara, tanah tetap beku walaupun pada musim panas. Hanya lapisan kecil yang cair, tidak lebih daripada 10 cm Air yang terbentuk selepas salji musim sejuk cair tidak dapat sepenuhnya meresap ke dalam tanah beku yang keras, jadi pada musim panas lapisan atas pada musim panas adalah kucar-kacir kotor separa cecair.

Jika salji mencair di cerun, maka "gelombang" lumpur akan meluncur ke bawah di bawah tindakan graviti. Tanah runtuh lumpur sebegini adalah ciri khas relief tundra.

Dengan kedatangan musim luruh, landskap semula jadi boleh berubah secara mendadak. Air cair yang terkumpul di celah-celah batu membeku. Pada masa yang sama, isipadunya meningkat, dan batu itu musnah. Ini membawa kepada pergeseran tanah atau bengkaknya. Beginilah cara pingo terbentuk.

Secara luaran, tempat sedemikian menyerupai bukit berkubah sehingga 50 m tinggi, dengan bahagian atas pecah atau runtuh. Pingo ditemui di Siberia, Greenland, Kanada. Lekukan kecil sering terbentuk di puncaknya, di mana tasik kecil terbentuk pada musim panas.

nasi. 3. Pingo.

Permafrost dan aktiviti manusia

Untuk kejayaan pembangunan wilayah utara, adalah sangat penting untuk mempunyai maklumat lengkap tentang permafrost. Pengetahuan sebegini perlu untuk tugasan seterusnya :

pembinaan bangunan dan pelbagai struktur;
menjalankan penerokaan geologi;
perlombongan.

Pencairan permafrost yang tidak terkawal boleh menyebabkan banyak masalah yang berkaitan dengan keanehan aktiviti manusia di kawasan utara. Apabila bekerja di utara, ini harus dielakkan dengan segala cara.

Tanah yang sangat beku, tanpa mobiliti sedikit pun lapisannya, sangat mudah untuk pembangunan deposit mineral dalam lombong lubang terbuka. Oleh kerana dinding kuari, terikat oleh permafrost, tidak runtuh, mereka membenarkan kerja yang lebih cekap.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kawasan yang diduduki oleh permafrost telah mula mengecil. Kawasan tanah beku mula perlahan-lahan surut ke utara. Ini secara langsung berkaitan dengan pemanasan global di planet ini dan peningkatan suhu yang berterusan. Sekiranya keadaan tidak berubah, maka dalam beberapa dekad kawasan yang telah dibebaskan daripada permafrost akan menjadi sesuai untuk kerja pertanian.

Bahan daripada Uncyclopedia

Batuan beku (tanah, tanah) mempunyai suhu di bawah 0°C; sebahagian atau semua air di dalamnya berada dalam keadaan pepejal, hablur. Di latitud pertengahan, hanya lapisan permukaan kecil yang membeku pada musim sejuk. Permafrost bermusim adalah perkara biasa di sini. Perkara lain adalah di latitud utara. Musim sejuk di sini panjang dan sejuk. Pada musim panas yang singkat, bumi mencairkan hanya dari permukaan hingga kedalaman 0.5-2 m. Lapisan ini dipanggil aktif. Di bawahnya, suhu negatif berterusan sepanjang tahun di dalam batu. Atau, dengan kata lain, permafrost dipelihara.

Lapisan beku diedarkan di Bumi terutamanya di kawasan kutub. Kawasan permafrost terbesar ialah Siberia, bahagian utara Amerika Utara.

Wilayah di mana permafrost meluas juga dipanggil kawasan glasiasi bawah tanah.

Kawasan permafrost Menduduki lebih daripada satu perlima daripada keseluruhan tanah, dan di negara kita - kurang daripada separuh daripada keseluruhan wilayah. Walau bagaimanapun, batu beku tidak tersebar luas di sini. Di lembah sungai besar, di bawah tasik besar, dan di sepanjang zon rekahan tektonik di mana air bawah tanah beredar, lapisan permafrost terganggu. Kononnya talik terbentuk. Di samping itu, di kawasan yang luas (di sepanjang pinggir selatan kawasan permafrost dan di pergunungan, contohnya, di Himalaya), terdapat permafrost insular dalam bentuk bintik-bintik yang berasingan.

Dalam batu beku, ais menjadi sejenis mineral pembentuk batu. Terdapat interlayer, kanta, urat, baji, dan juga lapisan berbilang meter daripada apa yang dipanggil fosil (batu) ais.

Di bawah keadaan permafrost, permafrost peculiar, atau cryogenic (dicipta oleh ais), bentuk muka bumi terbentuk. Dalam fros yang teruk, bumi retak dari permukaan, air menembusi retakan fros. Membeku, ia mengembangkan rekahan dan membentuk urat ais berbentuk baji. Lebarnya mencapai beberapa meter, dan panjang dan kedalaman adalah berpuluh-puluh meter. Kadang-kadang terdapat kawasan di mana ais berlaku, dan tanah mineral adalah dalam bentuk tiang antara barisan baji ais. Ada kemungkinan urat ais yang besar timbul apabila air menembusi dan membeku dari talik ke dalam batu beku (soalan ini masih belum selesai).

Kadangkala kanta ais yang terbentuk dan air yang datang dari bawah menaikkan tanah di atasnya, timbunan naik turun, dipanggil hydrolaccolith atau bul-gunnyakh. Di Yakutia, bukit bukit mencapai ketinggian 25-40 m dan lebar 200-300 m. Kadangkala tekanan ais dan air yang terkandung di dalamnya menembusi tanah, air keluar ke permukaan dan, membeku, membentuk ais. Biasanya, icing terbentuk di tempat-tempat di mana air bawah tanah datang ke permukaan dan terhad kepada bahagian lanjutan lembah sungai, ke kaki cerun di mana aliran datang ke permukaan, dsb.

Di bawah pengaruh pembekuan bergantian dan pencairan tanah dan batu di cerun, serta graviti, lapisan aktif mula mengalir perlahan-lahan, meluncur walaupun dari cerun lembut pada kelajuan sentimeter setahun hingga ratusan meter sejam. Proses ini dipanggil solifluction (dari perkataan Latin "soil" dan "outflow"). Ia dibangunkan di kawasan kutub dan pergunungan tinggi, di mana permafrost menghalang resapan air dan menggenangi ufuk atas kerak luluhawa. Aliran, lidah, gumpalan tanah terapung, tebing seperti teres muncul di cerun, dan pada permukaan rata - mari - jenis khas paya tanah rendah permafrost.

Apabila tanah beku mencair, mereka mendap, membentuk lekukan dengan tasik. Ini adalah termokarst. Di kawasan utara zon permafrost, di permukaan rata tundra, terdapat bentuk mikrorelief asal, yang dipanggil poligon. Mereka terbentuk dalam tanah halus atau tanah berkelodak homogen dalam bentuk poligon (biasanya lima atau enam sisi) dengan diameter sehingga beberapa meter, dipisahkan oleh retakan fros; Pusat poligon biasanya berpaya, dan tepinya kering.

Proses permafrost sangat merumitkan pembinaan dan operasi bangunan, jalan raya, jambatan, terowong, lapangan terbang. Ia adalah perlu, jika boleh, untuk mengekalkan tanah beku dalam keadaan semula jadi, semula jadi. Untuk tujuan ini, bawah tanah sejuk diatur, bangunan diletakkan di atas sokongan, paip penyejuk diletakkan, cerucuk direndam dalam telaga gerudi, dll. Tetapi permafrost menjadi pembantu manusia apabila gudang, peti sejuk semula jadi yang besar disusun (atau beku) di dalamnya .