Hva er permafrost. Hva er permafrost (permafrost)? Forhold for dannelse av permafrost

Isbreer er enorme masser av bevegelig is dannet fra falt og akkumulert snø. Når et snøfelt (en stor ansamling av snø) ikke rekker å smelte i sommerperioden, komprimeres det, krystalliseres og blir til is.

Isbreer som bare finnes i fjell kalles fjellbreer. De dekker et område på 1 700 000 kvadratkilometer og er iskapper og lange istunger. Når breen går ned under påvirkning av tyngdekraften, smelter den gradvis, og gir opphav til fjellelver. De lengste isbreene ligger i fjellkjedene i Alaska (USA). Dette er Beringbreen, 203 kilometer lang, og Hubbardbreen, 112 kilometer lang. Den lengste isbreen i Russland - Bezengi i Kaukasus har en lengde på 17 600 meter.

Arkbreer

I de enorme viddene av Antarktis og øyene er isbreen utbredt. Den okkuperer 14 400 000 kvadratkilometer (mer enn 85 % i, 12 % på Grønland). Dekkbreer danner gigantiske kupler som fullstendig dekker landet sammen med fjellene og slettene som ligger på det. De beveger seg på grunn av plastisiteten til de nedre islagene.

Bevegelseshastigheten til isbreer er forskjellig og inkonsekvent. I de indre områdene av arkbreene er det mindre enn en millimeter per dag, og i de marginale delene når det flere meter per dag. Fjellbreer beveger seg raskere. Det var tilfeller da isbreer falt ned fra bakkene med en hastighet på 150 meter per dag, og ødela alt i veien.

Dekkbreer "sklir", som regel, inn i havet eller havet, isfjell bryter av dem - gigantiske isblokker, som, som bryter bort fra iskuppelen, "reiser" i havet takket være strømmer og vind.

permafrost

isbreing

Flere istider er kjent. Den eldste istiden var for omtrent 2 1/2 milliard år siden, den nest siste - for 340-240 millioner år siden, og den siste begynte for omtrent 2-3 millioner år siden. I løpet av de siste millioner årene har isbreer enten avansert og okkupert store områder, og deretter trakk seg tilbake under mellomistider. Tykkelsen av isen under istiden nådde stedvis to eller flere kilometer. Årsakene til isdannelse er assosiert med både kosmiske og terrestriske prosesser. Spor etter tidligere brefremskritt er utbredt i Nord-Amerika og Eurasia.

Det første skriftlige beviset på eksistensen av en uvanlig jordsmonn, senere betegnet som "permafrost", forble fra russiske oppdagere på 1600-tallet som erobret Sibir. Kosaken Y. Svyatogorov ble oppdageren, og medlemmene av ekspedisjonene I. Rebrova og S. Dezhneva har allerede studert problemet mer detaljert. I sine utsendelser til retten beskrev de det særegne ved individuelle soner i taigaen, der jorden beholder vinterfrost selv om sommeren. I 1640 la guvernørene M. Glebov og P. Golovin, i en melding til den russiske tsaren, ikke skjul på sin oppriktige forvirring:

Jorden, min herre, smelter ikke selv midt på sommeren.

De etablerte seg endelig i eksistensen av områder med "permafrost" under begynnelsen av den industrielle utviklingen i nord. I 1828 skar drifteren F. Shergin gjennom den første meteren med isjord i Yakutsk, og nådde et merke på i underkant av 116 og en halv meter på 9 år og møtte ikke en eneste akvifer på veien. A. Middendorf, etter å ha målt temperaturen i hele Sherigin-gruven, tegnet en strek under svaret. Dermed ble det utrolige et åpenbart faktum i geografien og geologien til landet.

Permafrost på Yamal-halvøya nord i Vest-Sibir, på territoriet til Yamalo-Nenets autonome okrug i Russland.

Konseptet "permafrost" dukket først opp i det vitenskapelige samfunnet i 1927. Forfatteren av begrepet var den sovjetiske vitenskapsmannen M.I. Sumgin, en av grunnleggerne av innenlandsvitenskap for å studere dette fenomenet.

vitenskapelig definisjon

Under permafrosten er det vanlig å vurdere kryolitozonen med et temperaturregime på 0 ° C og under, og følgelig tilstedeværelsen av underjordisk is i den. I følge Sumgin er dette jordpermafrost med en alder på 2 år eller mer, de maksimale akkumuleringsverdiene måles i årtusener.

En stund var det en viss forvirring i terminologien. Betydningen av ordet "permafrost" hadde ikke en klar definisjon, noe som førte til inkonsekvenser. Denne posisjonen ble med rette kritisert og derfor ble andre navn foreslått. Det var forsøk på å spre navnene "permafrostbergarter", "flerårig kryolitozon". Men som et resultat ble Sumgins begrep fast.

Perioden hvor den frosne tilstanden til bergarter dannes deler dem inn i tre typer:

Kortvarige frosne steiner (i timer og dager),
Sesongfrosne steiner (i måneder),
Permafrost (i årevis)

En egen kategori inkluderer mellom- eller overgangsformer av frosne bergarter. De kalles flyreiser. Et eksempel er tilfellet når sesongfrossen stein ikke rekker å tine i sommerperioden og vedvarer i flere år.

En stor andel av dagens permafrost kom fra påvirkningene fra siste istid. Isvolumer i frosne bergarter kan være opptil 90 prosent. I dag observeres prosessen med deres langsomme smelting.

Funksjoner av frossen jord

Lave temperaturer i permafrostforhold, som er av lang sesongbetont eller permanent karakter, setter naturlig nok sitt preg på tilstanden til den lokale jordsmonnet. I den foregår særegne kjemiske og biologiske prosesser. Ett eksempel er vist på bildet til venstre.

Humus akkumuleres over det frosne vannbestandige laget i prosessen med koagulering (fortykning) av organiske stoffer. Dessuten er dens supra-permafrost-regenerering eller den såkalte supra-permafrost-gleying ikke sterkt avhengig av naturens nåde. For at prosessen skal starte er det nok med en liten mengde årlig nedbør.

Schlieren (islagene) dannet i bakken, bryter akviferkapillærene, blokkerer tilgangen til fuktighet fra de øvre permafrosthorisontene til det nedre rotbebodde miljøet. Alle fenomener som forekommer i jorda under permafrostforhold er spesielt karakteristiske for. Som et resultat av mekaniske endringer i jorda på grunn av tilstedeværelsen av et frossent lag, fikk tundraen sitt eget spesielle utseende. Kryogene deformasjoner i form av kryoturbasjon (blanding under påvirkning av temperaturforskjellen til jordmassen) og soliflukasjon (glidning av jordmassen mettet med vann fra skråningene langs det frosne laget) ga tundrarelieffet bølgende konturer, når hovne hauger veksle med fall av termokarst-depresjoner. Av samme grunn ble det dannet flekkete tundraer.

Minustemperaturer påvirker også strukturen av jorda, noe som forårsaker dens kryogene karakter. De tvinger produktene fra jorddannelsen til å gå over i mer kondenserte tilstander, samtidig som de bremser deres mobilitet kraftig. Jordferruginering skjer som et resultat av permafrostkoagulering av kolloider. Ifølge noen forskere beriker kryogene fenomener også den midtre delen av den podzoliske jordprofilen med kiselsyre. Disse forskerne anser det hvitaktige pulveret for å være et resultat av permafrostdifferensiering av jordplasma.

Distribusjonsområder

Permafrost har en global distribusjon. Hun fanget minst ¼ av jordens land, inkludert høylandet i Afrika. Australia er det eneste kontinentet hvor dette fenomenet er fraværende i det hele tatt.

De enorme vidder av Russland er i fokus for permafrosten. Mer enn halvparten av territoriet til det største landet i verden faller på kryosonen. Den er mest utbredt i Transbaikalia og Øst-Sibir, hvor det laveste punktet med permafrost ligger i den øvre delen av Vilyui-elven på 1370 meters dyp. Rekorden ble satt i 1982.

Økonomisk innvirkning

Regnskap for permafrost er viktig for bygging, leting og annet økonomisk arbeid i regionene i nord. Det kan både skape problemer og være gunstig. Evnen til å tjene som et naturlig kjøleskap for matlagring ligger på overflaten. I tillegg, under permafrostforhold, er det sannsynlig at det dannes hydratforekomster av gasser som brukes av mennesker, spesielt metan.

Den høye styrken til frosne bergarter gjør gruvedrift svært vanskelig. Men samtidig er det en annen, sterk side: permafrosten sementerer steinene, noe som gjorde det mulig å lykkes med å utvikle kimberlittrør i steinbruddene i Yakutia, og bringe veggene til skålene til en ren tilstand. Et slående eksempel på sistnevnte er eksemplet med Yakut-bruddet Pipe Udachnaya.

Igarsk-museet for permafrost er et unikt fenomen, ikke bare fordi dets hovedutstillingshaller ligger i tykkelsen av permafrost, men også fordi hovedutstillingen til museet er selve permafrosten.

Fra de første årene av byggingen av byen utførte forskere sin forskning, permafroststasjonen ble åpnet i 1931. Underveis ble ideen om å demonstrere for befolkningen resultatene av en forsiktig holdning til naturen klekket ut. Denne ideen tilhørte permafrostforskeren Mikhail Ivanovich Sumgin, som besøkte forskningsstasjonen i 1938. På den tiden ble sjaktbrønner og motdrift til dem gravd. Et år før starten av andre verdenskrig ble fem celler utstyrt ved utgraving, skilt fra korridoren med skillevegger og dører. Veggene deres, som korridoren, var foret med et tynt lag is. Volumet av utgravd jord var 468 kubikkmeter.

De oppførte lokalene var av forskningsverdi, men ikke desto mindre, for de som ønsket, først og fremst skoleelever og gjester i byen, var de første ekskursjonene allerede gjennomført av stasjonsansatte. Så et av kamrene begynte faktisk allerede da å bli brukt som biomuseum. Dens utstillinger var frosne øgler, ruffer, haukmøll i suspendert animasjon, insekter: humler, marihøne og flue. Forskere fylte opp biomuseet etter beste evne og tok imot besøkende.

Som et slags vitenskapelig eksperiment for å studere muligheten for å bevare papir og til minne om den store patriotiske krigen, la stasjonspersonalet den 6. april 1950 et bokmerke for aviser fra krigstiden - Pravda, Izvestia, Trud og Krasnoyarsk Rabochy med et testamente om å åpne en boks med aviser i den 9. mai 2045.

19. mars 1965 regnes som den offisielle åpningsdatoen for Permafrostmuseet i Igarka. De første utstillingene, i tillegg til de som er nevnt ovenfor, var bøker om permafrost og planter frosset til is. Naturen så ut til å gå mot entusiaster og avsløre sine hundre år gamle hemmeligheter. I en av veggene i korridoren, under passasjen, ble trestammer eksponert, deres seksjoner, som gjør det mulig å bedømme alderen - mer enn 50 tusen år.

Og likevel var det fortsatt et museum på frivillig basis, resten av lokalene ble brukt som vitenskapelige laboratorier. Og forskerne fortsatte å eksperimentere: dette er hvordan ideen om å bygge en underjordisk skøytebane ble født, med mulighet for helårsbruk av idrettsutøvere og amatører.

25. oktober 1996 ble de underjordiske laboratoriene til Permafrostforskningsstasjonen overtatt i kommunalt eie. Det ble utført storstilt arbeid med å overhale den underjordiske delen, utvide og lage nye utstillingshaller. Den underjordiske delen av museet anses utvilsomt for å være den viktigste i det lokalhistoriske komplekset "Museum of Permafrost". Men det er også interessante utstillinger i avdelingene natur, historie, den 503. byggeplassen og utstillings- og utstillingshallen. I naturens hall, for eksempel, som ligger foran inngangen til fangehullet, er det bein fra forhistoriske dyr funnet i nærheten av Igarka, inkludert en mammuttann. Og guidene, som snakker om egenskapene til veksten av trær, demonstrerer stammen til et ti år gammelt juletre med horisontalt løpende røtter - slik ser trærne etter fuktigheten de trenger for vekst i det tinte jordlaget.

En stor rolle i utviklingen av museet, populariseringen ble spilt av den første museumsguiden Pavel Alekseevich Evdokimov, den tidligere direktøren for museet Maria Vyacheslavovna Mishechkina og hennes avdøde ektemann Alexander Igorevich Toshchev. Deres fordeler inkluderer ikke bare bevaring av jord fra forvitring fra kontakt med mennesker (og dette er også en hel rekke tiltak), men også åpning og modernisering av nye haller, innføring av museumstradisjoner og omfattende publiseringsvirksomhet.

Permafrost er utbredt og befinner seg hovedsakelig i kryolitozoner - territorier der det på en viss dybde vedvarer negative temperaturer fra år til år. Opprinnelsen til permafrosten er fortsatt uklar. De første forskerne anså permafrostbergarter for å være en rest av eldgamle istider. Tilstedeværelsen av fossil is og teorien om faseteppet kan tjene som bekreftelse på slike synspunkter. For tiden er det imidlertid etablert et avvik mellom grensene for isbre og de moderne grensene for forekomst av permafrost. Forskere som Midendorf og G. Vilde assosierte dannelsen av permafrost med lokale klimatiske forhold.

Det har blitt lagt merke til at for hver 200 m høyde over havet synker den gjennomsnittlige årlige temperaturen med omtrent 1 ° C. Ifølge G. Vilde kan det dannes permafrost i områder med en gjennomsnittlig årlig temperatur på -2 ° C og under. De moderne grensene for permafrostforekomst er ganske nære og oppfyller denne tilstanden. M.I. Sumgin går ut fra det faktum at på slutten av Pliocen begynte en alvorlig avkjøling. Med jevne mellomrom forårsaket disse kuldeperiodene et underskudd i varmebalansen og førte til utseendet av permafrost. Med tiden kan disse avkjølingene være assosiert med istider i første halvdel av kvartærtiden.

Dermed har M.I. Sumgin generaliserer så å si de tidligere hypotesene. Det bør imidlertid antas at opprinnelsen til permafrosten ennå ikke er fullt ut belyst. Studiene som nå utføres vil trolig gjøre det mulig å løse dette problemet.

Opprinnelsen til permafrosten

Frosne bergarter, uavhengig av sammensetning, er vanligvis vanntette.Derfor kan grunnvann i permafrostområder deles inn i tre hovedtyper: subpermafrost, interpermafrost og suprapermafrost.
Subpermafrostvann, som ligger under permafrostlaget, skiller seg praktisk talt ikke i sine egenskaper fra grunnvann under normale forhold. På mer nordlige breddegrader er de utviklet i berggrunnen, og på sørligere breddegrader, i alluviale avsetninger av daler.Subpermafrostvann har ofte trykk og kan brukes som vannforsyningskilde.

Interpermafrostvann forekommer i permafrostlaget. Som regel er de begrenset til lokale taliker og representerer isolerte ansamlinger av vann, noen ganger med en sammenheng med subpermafrost og suprapermafrostvann Interpermafrostvann kan oppstå i fast fase og danner fossil is.

Under forhold med lagdelt serfrost kan disse vannet danne en kontinuerlig akvifer og være avgrenset eller ikke-avgrenset, samt interstratale vann under normale forhold.I noen tilfeller er bevegelse av interpermafrostvann langs sprekker og andre forstyrrelser i permafrosten mulig. Slike vann kan sammenlignes med sprekker i ikke-frosne soner.

Permafrostvannet er av størst interesse. Av arten av deres forekomst ligner de på grunnvann, siden de har en vanntett frossen seng og en fri overflate (fig. 1) I områder med sammenflytende permafrost er supra-permafrostvann sesongmessig frosset, og blir til is om vinteren. I områder med ikke-sammenslående permafrost kan disse vannet være sesongmessig halvfrysende, når bare den øvre delen, som er i det aktive laget, fryser eller fryser ikke i de tilfellene når hele akviferen er i talik.

Bilde 1. Ordninger for forekomst av supra-permafrostvann:

a-sesongmessig frysing; b-sesongmessig semi-frysing; ikke-frysende i sesongen;

Bevegelsen av suprapermafrostvann forårsakes hovedsakelig av de samme årsakene og skjer i henhold til de samme lovene som bevegelsen av grunnvann under ikke-permafrostforhold, og i tillegg av trykk som utvikles i et lukket rom, siden vannet i det fryser og øker i volum med ca. 9 % Under permafrostforhold er denne typen bevegelse av supra-permafrostvann av stor betydning.

Det er kjent at vann som fryser i et lukket rom kan underkjøles og derfor under høyt trykk Hvor stor underkjølingstrykkkraften er kan ses av det velkjente eksempelet med fremstilling av is i boks. For fremstilling av is ble en boks på 30 x 10 x 6 m umiddelbart fylt med vann, i stedet for suksessivt å fylle den og fryse den i tynne lag. Vannet begynte å fryse umiddelbart fra alle kanter, og dets indre var under enormt trykk og sannsynligvis i en tilstand av hypotermi.

Det skjedde en eksplosjon med voldsom kraft som kastet ut isblokker med et volum på flere kubikkmeter i en avstand på opptil 20-30 m. Mindre isbiter ble kastet til enda større avstand Ut fra det som er sagt kan det være sett at underkjølingstrykket er tilstrekkelig til å forårsake vannbevegelse.

Ingeniørgeologiske fenomener i permafrostsoner

Is:

Som allerede nevnt, spiller vann som fyller porene til ikke-steinete bergarter, under frysing, rollen som en tilstrekkelig sterk sement og gjør bergarten til en solid monolittisk masse.Denne prosessen er ledsaget av en endring i volumet av bergarten under frysing og tining og er karakterisert ved verdien av relativ kompresjon δ. Når frossen jord går over i en tint tilstand, representerer δ forholdet mellom endringen i tykkelsen på jordlaget under tining under belastning og dens opprinnelige tykkelse og uttrykkes med formelen:

δ=(hm-ht)/hm=(em-et)/(1+em) (1)

hvor hm er tykkelsen på det frosne jordlaget; ht er tykkelsen på laget av samme jord etter overgangen til tint tilstand under forhold med umulighet av sideutvidelse ved et gitt trykk; em-koeffisient for porøsitet av naturlig bergart i frossen tilstand; et er porøsitetskoeffisienten til naturlig bergart etter dens overgang til tint tilstand under forhold med umulighet for sideutvidelse ved et gitt trykk. For leirbergarter bestemmes et ved fuktighetsinnholdet ved flytegrensen, for sandberg, når prøven tines uten risting under forhold med fri flyt av smeltevann. ved tilstrekkelig store verdier av δ, i tilfelle tining av det frosne laget, oppstår en kraftig reduksjon i volumet som er okkupert av det, som igjen forårsaker betydelig innsynkning.

Det er åpenbart at hvis den relative komprimeringen av frossen jord under tining δ og kraften til mulig tining av permafrost h er kjent, så er den totale mengden av nedtrekking under tining S = δh. ising, ishauger (bulgunyahi), solfluksjon, termokarst og andre. Frost dannes ved at underjordisk vann slipper ut til overflaten om vinteren.Høytrykk utvikles i iskaldt supra-permafrostvann.

Superkjølt vann eksploderer den dannede skorpen av ismettet stein, bryter ut til overflaten og på grunn av hypotermitilstanden fryser det umiddelbart hus som danner is i dem og strømmet ut av vinduene til husene i en slags isfall.

Dannelsen av ising på veibanen forklares av det faktum at på grunn av komprimeringen av snødekket øker frysedybden, og følgelig øker trykket i det frosne vannet. For å bekjempe dannelsen av ising på veiene, anbefales det å grave grøfter eller ganske enkelt rydde snøen over strømmen av subpermafrostvann. Det dannes dypere frysesoner på disse stedene, strømmen av supra-permafrostvann vil bli forsinket og isdannelse vil skje vekk fra verneområdet.

Glasuren har den mest varierte formen og opptar områder som strekker seg fra flere titalls kvadratmeter til flere kvadratkilometer i størrelse. I.V. Popov påpeker at is er kjent med et areal på 20,5 km2 og en tykkelse på 4,5-5,5 m. M.I. Sumgin bemerker fire stadier i utviklingen av ising:

1) de første dagene med ising - isen er tynn, dimensjonene er små;

2) isingen blir sterkere, vokser raskt i lengde og bredde, ishauger vises;

3) is når sin maksimale lengde og bredde; kraften fortsetter å vokse; ishauger deler seg, vann renner ut av noen; når det dannes sprekker, oppstår eksplosjoner, isblokker som veier opptil 200 tonn kastes til en avstand på opptil 10 m eller mer;

4) isen smelter, veksten stopper, overflaten er dekket med fordypninger, kanaler, grøfter, hauger avtar; smeltingen begynner om våren, men i de nordlige regionene trekker den ut til juli og august. Noen ganger vedvarer isflakene til vinteren og blir til flerårige. Hvis iskaldt vann, som stiger langs sprekker, ikke kan bryte gjennom til overflaten, hever det toppen lag av jorden, danner en haug bulguns. Inne i en slik haug er det en kuppel av is (hydrolaccolith).

Noen ganger er det et hulrom fylt med vann inne i hydrolaccolitten. Trær hevet med jord under dannelsen av en haug lener seg i forskjellige retninger, og danner en beruset skog. Dimensjonene til slike ishauger i diameter når 80 m eller mer, og høyden når 10 m i de sørlige og opptil 30 m i de nordlige regionene.

Store mengder fossil is overlagt av senere avsetninger av sedimentære bergarter forekommer i separate soner.Fossil is finnes på øyene i Polhavet og nord på det asiatiske kontinentet. Siden forekomstene som overlapper den for det meste er morene, mener noen forskere at disse isene representerer begravde restene av eldgamle isbreer.Ifølge Popov I.V. , sprekker eller årer, fossil is og iskiler dannet parallelt med akkumulering av flomsedimenter fra alluviale daler under forhold med strenge og lite snøvintre.

Smelting av grunnis og tining av isete permafrostjord i den øvre delen av permafrostsonen forårsaker innsynkning av overflaten og dannelse av landformer som i utseende ligner på derfor slike fenomener kalles termokarst. I sonene for utvikling av termokarst er det fall og trakter i størrelse fra én til flere meter i diameter, fordypninger, tallerkener og fordypninger - milde fordypninger som når hundrevis av meter i diameter og bare titalls centimeter dype, innsynkningsbassenger med et område på opptil flere kvadratkilometer på flere meters dybde.

De resulterende forsenkningene kan fylles med vann, og danner termokarstsjøer, som spiller en betydelig rolle i videreutviklingen av termokarst.En termokarstsjø er så å si en termisk beskyttelse som forårsaker oppvarming av bunnsedimenter. I denne forbindelse er dybden av bunntining øker, noe som igjen forårsaker utvikling av termokarst. Den primære årsaken til forekomsten av termokarst-fenomener er eksponeringen av overflaten av det aktive laget som et resultat av avskoging eller pløying av jorda.

Disse fenomenene kan også oppstå som følge av klimaoppvarming. Termokarst kan observeres i mindre grad i alle områder av forekomst av islinser og mellomlag under deres smelting. Ved tining går ismettet siltig og leirholdig jord over i en flytende tilstand. Slike jordsmonn, som er vannet av smelte- og regnvann, begynner å strømme i skråningsvinkler på 3-5 °, og danner henger, avsatser, furer, terrasser og andre former for mikrorelieff. Slike fenomener kalles solifluction.

I det fjerne nord, langs den nordlige kysten, er solfluksjon en av de viktigste faktorene i behandlingen og utjevningen av relieffet. I noen tilfeller forårsaker det dannelsen av komplekse trappetrinn - opplandsterrasser Høyden på bakkene til slike terrasser når flere titalls meter, og brattheten er 25-30 ° og når i noen tilfeller 90 °. Horisontale plattformer dekket med solifluction striper opptil 4 m tykke strekker seg i hundrevis av meter.

Teknisk-geologiske forhold ved konstruksjon i permafrostsoner

Et særegent termisk regime i permafrostsoner krever spesielle konstruksjonsmetoder. For tiden, avhengig av design og teknologiske funksjoner til bygninger og strukturer, ingeniørmessige og geokryologiske forhold og muligheten for å endre egenskapene til fundamentjorda i den nødvendige retningen, en av følgende to prinsipper for å bruke permafrostjord som et fundament er vedtatte bygninger og strukturer:

prinsipp I - permafrostfundamentjord brukes i frossen tilstand, vedlikeholdt under byggeprosessen og gjennom hele den spesifiserte driftsperioden for en bygning eller struktur;
prinsipp II - permafrostjord av basen brukes i tint tilstand (med antagelse om at de tines under driften av bygningen eller strukturen eller tines til den estimerte dybden før byggingen av bygningen starter).

Valget av en eller annen metode avhenger ikke av designernes ønske, men av de strukturelle og termiske egenskapene til bygningene og strukturene som blir reist og av de geomorfologiske og geotekniske egenskapene til betingelsene for forekomsten av permafrostlag (bergarter) Derfor, som et resultat av tekniske og geologiske studier av permafrostlag, bør det innhentes data om muligheten for å implementere en eller annen konstruksjonsmetode.

Konstruksjon med bevaring av permafrostregimet er det mest praktiske i mange henseender.Permafrostlag har mange egenskaper av steinmasser, derfor får strukturer hvis fundament er innebygd i det frosne stratumet tilstrekkelig stabilitet. Imidlertid overfører enhver bygning eller struktur en viss mengde varme gjennom fundamentene.

I bygninger og strukturer som avgir en liten mengde varme, er slike konstruktive løsninger av fundament mulig, der temperaturregimet til det komprimerbare jordlaget praktisk talt ikke endres. Alle disse konstruktive tiltakene går ut på å sikre at varmen som avgis av bygningen absorberes i det aktive laget og ikke spres til de frosne lagene.

Likevel, selv under slike forhold kan det hende at det aktive laget rett under bygningen ikke fryser om vinteren.Et slikt sted vil være svakere enn de omkringliggende, og i tilfeller hvor isdannelse er mulig i et gitt område, vil is bryte gjennom inn i underjordiske og nedre etasjer av bygningen En betydelig del av industrielle og sivile bygninger avgir slike mengder varme som uunngåelig fører til brudd på temperaturregimet til de frosne lagene.

I tillegg er vibrasjoner fra installerte maskiner mulig i mange industribygg. Vibrasjonsbelastningen kan bryte styrken til isen og overføre noe av den til en slik tilstand. I slike tilfeller er konstruksjon i henhold til metoden for å opprettholde temperaturregimet til frosne lag umulig, og muligheten for foreløpig eller etterfølgende tining bør gis. Tiningen av de frosne lagene endrer drastisk ikke bare de fysiske og mekaniske egenskapene til bergartene, men også deres volum.

Det er en innsynkning av jordmassen under strukturen, som et resultat av at strukturen mister sin stabilitet og styrke. I ingeniørgeologiske studier i disse sistnevnte tilfellene oppstår to oppgaver: å etablere muligheten for å anvende metoden for etterfølgende tining og å etablere en sone (eller, som de sier, en bolle) med mulig tining (fig. 2).

Figur-2. Dannelse av en tineskål under bygningen:

tp-temperatur i rommet; tm er starttemperaturen til den frosne jorda; b-bredde av bygningen; hc-tine dybde under midten av bygningen; hk er dybden av tine under kanten av bygningen; ξk er mengden tine på siden av bygningen.

For å utføre konstruksjon i henhold til fremgangsmåten for påfølgende tining, er det nødvendig at det ikke er noen separate opphopninger av is i form av linser, stenger, etc. eller strukturer i tinekrattet. Derfor krever forskning en spesielt grundig studie av strukturen til de frosne lagene.

VI ANBEFALER å legge artikkelen på nytt på sosiale nettverk!

Mer enn 25 % av jordens landoverflate er okkupert av permafrost eller permafrost. Det er frossen mark som aldri tiner helt. Permafrost ble dannet under istiden av planetens utvikling, i områder med tørt og frostrikt klima.

Geografi av permafrost

Permafrost er et typisk fenomen for subpolare og polare områder som ligger nær nord- og sørpolen. Permafrost finnes også i andre områder av jorden, inkludert i ekvatoriale breddegrader, men bare høyt oppe i fjellene, hvis topper er dekket med is og snøhetter.

Ris. 1. Snødekte topper av høye fjell.

Det eneste kontinentet på planeten som ikke har permafrost er Australia. Saken er at den er så langt som mulig fra Sydpolen og kan ikke skilte med høye fjell.

Enorme massiver av permafrost er lokalisert i disse regionene:

den nordlige delen av det eurasiske kontinentet;
nordlige territorier i Canada;
Alaska;
Grønland;
Antarktis.

Tykkelsen på det frosne jordlaget varierer fra noen få titalls centimeter til en kilometer eller mer. Permafrost i Russland okkuperer 2/3 av hele territoriet. Den største registrerte dybden er 1370 m, og den ligger i Yakutia, i de øvre delene av Vilyui-elven.

Ris. 2. Territorium med permafrost nær Vilyuy-elven.

Permafrost er representert av to former:

Kontinuerlig permafrost ligger på territoriet til Sibir, Novaya Zemlya, på de arktiske øyene. I mange år smeltet den aldri, og dannet imponerende massiver av frosset land.
Delvis permafrost ligger noe mot sør. Det er preget av et lite frossent lag og forekomst i form av separate områder.

Forhold for dannelse av permafrost

I de nordlige områdene forblir jorda frossen selv om sommeren. Bare et lite lag tiner, ikke mer enn 10 cm Vannet som dannes etter at vintersnøen smelter, klarer ikke å trekke helt inn i den faste frosne bakken, så om sommeren er topplaget om sommeren et halvflytende skittent rot.

Hvis snøen smelter i en skråning, glir deretter gjørme-"bølgen" ned under påvirkning av tyngdekraften. Slike gjørmeskred er mest karakteristiske for tundrarelieffet.

Med høstens komme kan naturlandskapet endre seg dramatisk. Smeltevann akkumulert i sprekker i bergarter fryser. Samtidig øker volumet, og bergarten blir ødelagt. Dette fører til en forskyvning av jorda eller dens hevelse. Slik dannes en pingo.

Utad ligner et slikt sted en kuppelformet bakke opp til 50 m høy, med en delt eller smuldret topp. Pingoer finnes i Sibir, Grønland, Canada. Små fordypninger dannes ofte på toppene, der det dannes små innsjøer om sommeren.

Ris. 3. Pingo.

Permafrost og menneskelig aktivitet

For en vellykket utvikling av de nordlige regionene er det svært viktig å ha fullstendig informasjon om permafrost. Slik kunnskap er nødvendig for neste oppgaver :

bygging av bygninger og ulike strukturer;
utføre geologisk leting;
gruvedrift.

Ukontrollert tining av permafrost kan forårsake mange problemer knyttet til det særegne ved menneskelig aktivitet i de nordlige regionene. Ved arbeid i nord bør dette for all del unngås.

Dypt frossen jord, blottet for den minste mobilitet av lagene, er veldig praktisk for utvikling av mineralforekomster i en åpen gruve. Siden veggene i steinbruddet, bundet av permafrost, ikke smuldrer, tillater de mer effektivt arbeid.

De siste årene har området okkupert av permafrost begynt å krympe. Områder med frossen mark begynte sakte å trekke seg tilbake mot nord. Dette er direkte relatert til global oppvarming på planeten og den konstante økningen i temperatur. Hvis situasjonen ikke endrer seg, vil områdene som ble frigjort fra permafrost om noen tiår bli egnet for landbruksarbeid.

Materiale fra Uncyclopedia

Frosne bergarter (jord, jord) har en temperatur under 0°C; noe eller alt av vannet i dem er i fast, krystallinsk tilstand. På middels breddegrader fryser bare et lite overflatelag om vinteren. Sesongbasert permafrost er vanlig her. En annen ting er på de nordlige breddegrader. Vinteren her er lang og kald. På en kort sommer tiner jorden bare fra overflaten til en dybde på 0,5-2 m. Dette laget kalles aktivt. Under den vedvarer negative temperaturer hele året i steinene. Eller, med andre ord, permafrost er bevart.

Frosne lag er fordelt på jorden hovedsakelig i polarområdene. De største områdene med permafrost er Sibir, den nordlige delen av Nord-Amerika.

Territorier der permafrost er utbredt kalles også området med underjordisk isbre.

Området med permafrost okkuperer mer enn en femtedel av hele landet, og i vårt land - litt mindre enn halvparten av hele territoriet. Frosne bergarter er imidlertid ikke utbredt her. I dalene til store elver, under store innsjøer og langs soner med tektoniske sprekker der grunnvann sirkulerer, blir permafrostlagene avbrutt. Det dannes såkalte taliks. I tillegg, i store områder (langs de sørlige kantene av permafrostregionen og i fjellene, for eksempel i Himalaya), er det øypermafrost i form av separate flekker.

I frosne bergarter blir isen et slags steindannende mineral. Det er mellomlag, linser, årer, kiler og til og med multimeterlag av den såkalte fossile (stein)isen.

Under forholdene med permafrost, særegen permafrost eller kryogen (skapt av is), dannes landformer. Ved streng frost sprekker jorden fra overflaten, vann trenger inn i frostsprekker. Fryser, det utvider sprekkene og danner kileformede isårer. Bredden deres når flere meter, og lengden og dybden er titalls meter. Noen ganger er det områder hvor is råder, og mineraljorda er i form av søyler mellom rader med iskiler. Det er mulig at store isårer oppstår når vann trenger inn og fryser fra taliks til frosne bergarter (dette spørsmålet forblir uløst).

Noen ganger hever den dannede islinsen og vannet som kommer nedenfra de overliggende jorda, en hevende haug vises, kalt hydrolaccolith eller bul-gunnyakh. I Yakutia når bakker 25-40 m i høyden og 200-300 m i bredden. Noen ganger bryter trykket fra isen og vannet i den gjennom jorden, vannet bryter ut til overflaten og danner is. Vanligvis dannes ising på steder der grunnvann kommer til overflaten og er begrenset til utvidede deler av elvedaler, til foten av skråninger der bekker kommer til overflaten, etc.

Under påvirkning av vekselvis frysing og tining av jord og steiner i bakkene, så vel som tyngdekraften, begynner det aktive laget å sakte flyte, gli selv fra slake bakker med en hastighet på en centimeter per år til hundrevis av meter i timen. Denne prosessen kalles solifluction (fra de latinske ordene "jord" og "utstrømning"). Den er utviklet i polare områder og høyfjellsområder, der permafrost forhindrer vanninnsivning og vannlogger de øvre horisontene av forvitringsskorpen. Bekker, tunger, plymer av flytende jord, terrasselignende avsatser vises i skråningen, og på flate overflater - mari - en spesiell type permafrost lavlandssumper.

Når frossen jord tiner, legger de seg og danner fordypninger med innsjøer. Dette er en termokarst. I de nordlige områdene av permafrostsonen, på den flate overflaten av tundraen, er det originale former for mikrorelieff, som kalles polygonal. De er dannet i en homogen finjord eller siltig jord i form av polygoner (vanligvis fem- eller sekssidige) med en diameter på opptil flere meter, atskilt av frostsprekker; Sentrene til polygonene er vanligvis sumpete, og kantene er tørre.

Permafrostprosesser kompliserer i stor grad bygging og drift av bygninger, veier, broer, tunneler, flyplasser. Det er nødvendig, hvis mulig, å bevare frossen jord i en naturlig, naturlig tilstand. For dette formålet arrangeres kalde undergrunner, bygninger settes på støtter, kjølerør legges, hauger nedsenkes i borede brønner, etc. Men permafrosten blir en menneskelig hjelper når lagre, store naturlige kjøleskap er arrangert (eller frosset) i den. .