Добыча полезных ископаемых на многолетней мерзлоте

Запрос «Вечная мерзлота» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Обозначения:
фиолетовый — районы многолетней мерзлоты в северном полушарии, синий — районы промерзания почвы более чем на 15 суток в году, красный — районы промерзания почвы менее чем на 15 суток в году, сплошная линия — граница области сезонного снежного покрова

Протяженность и виды многолетней мерзлоты

Многолетняя мерзлота (многолетняя криолитозона, «вечная мерзлота», многолетне-мёрзлые породы) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 млн км². Распространение — север Америки, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана, Антарктида. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1000 метров.

Общепринятое название — «вечная мерзлота», термин «многолетняя мерзлота» используется в основном петербургской географической научной школой[источник не указан 731 день].

Распространённость[править | править код]

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

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

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

Изучение[править | править код]

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

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным (впервые сформулирован Петром Кропоткиным в 1874 году[источник не указан 263 дня]). Он определял его как мерзлоту почвы, непрерывно существующую от 2 лет до нескольких тысячелетий[6]. Слово «мерзлота» при этом чёткого определения не имело, что и привело к использованию понятия в различных значениях. Впоследствии термин неоднократно подвергался критике и были предложены альтернативные термины: многолетнемёрзлые горные породы и многолетняя криолитозона, однако они не получили широкого распространения.

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

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

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

Хозяйственное значение[править | править код]

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

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

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

Оттаивание мерзлоты

Оттаивание мерзлоты в ходе глобального потепления приводит к снижению несущей способности грунта[8]. Это, в свою очередь, ведет к потере устойчивости зданий и сооружений с возможными катастрофическими последствиями[8]. Одна из таких катастроф произошла в районе Норильска 26 мая 2020 года, когда из-за нарушения устойчивости нефтяного резервуара произошла массированная утечка дизтоплива и последующее катастрофическое загрязнение близлежащих рек и озер[8].

Глубина промерзания при средних отрицательных температурах в течение:
Время (количество лет)	Глубина мерзлоты (м)
1	4,44
350	79,9
3500	219,3
35000	461,4
100000	567,8
225000	626,5
775000	687,7

Почвы районов многолетней мерзлоты[править | править код]

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

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

Проблема оттаивания мерзлоты[править | править код]

По прогнозам оттаивание вечной мерзлоты в результате глобального потепления приведет к огромным потерям для мировой экономики. По оценкам, потери, связанные с выбросами парниковых газов при оттаивании грунтов Сибири, к концу XXI века составят 43 триллиона долларов [9].

См. также[править | править код]

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

Примечания[править | править код]

↑ Многолетняя мерзлота Архивная копия от 4 ноября 2013 на Wayback Machine — статья из «Россия. Электронный энциклопедический словарь». Издательство «Энциклопедия»
↑ Гл. 5.2. Многолетняя мерзлота // Кривцов В. А. Физическая география России. Общий обзор. — Рязань, 2001.
↑ «Наука и жизнь» — Вечная мерзлота отступает. Что совсем не радует
↑ Гл. 8. Континентальная многолетняя мерзлота (c. 301) // МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Ред. С. М. Семёнов. М. Росгидромет, 2012 г. 508 стр. ISBN 978-5-904206-10-9
↑ Мерзлотоведение (краткий курс). Под ред. В. А. Кудрявцева. М., Изд-во Моск. ун-та, 1981 г. стр. 7, 8
↑ Сумгин М. И. Многолетняя мерзлота почвы в пределах СССР. Владивосток, 1927
↑ Сумгин М. И., Качурин С. П., Толстихин Н. И., Тумель В. Ф. Общее мерзлотоведение. — М.-Л. — АН СССР, 1940.
↑ 1 2 3 Russian Arctic oil spill pollutes big lake near Norilsk, BBC, 10.06.2020
↑ Оттаивание вечной мерзлоты обойдётся мировой экономике в триллионы, 23.09.2015

Литература[править | править код]

Вельмина Н. А. Ледяной сфинкс. — М.: Мысль, 1975. — 256 с. — 100 000 экз.

Ссылки[править | править код]

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

Источник

Многолетняя мерзлота

Общая характеристика

Многолетняя мерзлота составляет основную массу криолитозоны, распространена главным образом в Северном полушарии Земли и занимает 65% территории России. Южная граница области развития многолетнемёрзлых пород в Европейской части России протягивается от Кольского полуострова к устью реки Мезень и далее на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, где спускается до 60º с. ш. в Западной Сибири и субширотно идёт до реки Енисей; вблизи устья реки Подкаменная Тунгуска она резко поворачивает на юг и проходит по правобережью реки Енисей. К востоку от Енисея многолетняя мерзлота имеет распространение на преобладающей части Азиатской территории России, кроме юга полуострова Камчатка, острова Сахалин, Приморья и некоторых др. районов. С севера на юг распространение многолетнемёрзлых пород изменяется от сплошного (св. 95% общей площади территории, мощность до 1500 м и более) до редкоостровного (10% площади, мощность 10–20 м) у южной границы распространения.

Сезонное промерзание пород охватывает бóльшую часть территории России, кроме зоны субтропиков, где оно проявляется не ежегодно и его глубина не превышает нескольких сантиметров. Глубина сезонного промерзания уменьшается зонально при повышении температуры пород и увеличивается с возрастанием континентальности климата с запада на восток. Наибольших значений (до 4–8 м) сезонное промерзание достигает в районах с резко континентальным холодным климатом, малоснежными суровыми зимами (Центральное и Южное Забайкалье), в крупнообломочных грунтах, обладающих низкой влажностью. Мощность слоя сезонного промерзания обусловливает глубину заложения коммуникаций, фундаментов зданий.

По географическому положению зона многолетней мерзлоты делится на субаэральную, субгляциальную и шельфовую.

Субаэральная криолитозона имеет максимальное по площади распространение, представлена с поверхности многолетнемёрзлыми породами, в Европейской части страны распространена только в тундровой зоне и лесотундровой зоне. В Азиатской части России граница субаэральной криолитозоны совпадает с общей границей распространения многолетнемёрзлых пород. Мощности мёрзлых толщ изменяются от 10–20 до 1500 м (Средняя Сибирь).

Субгляциальная криолитозона известна под ледниками архипелагов Франца-Иосифа Земля, Новая Земля, Северная Земля, где для неё характерны аномально малые для высоких широт мощности и высокие температуры, а также под ледниками в горах на Северо-Востоке России и на Алтае.

Шельфовая криолитозона распространена в арктических морях у берегов Сибири, занимает значительную часть Арктического бассейна, за исключением районов, испытывающих влияние тёплого Северо-Атлантического течения.

Типы многолетней мерзлоты

Сплошная мерзлота распространена в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, в северной части Среднесибирского плоскогорья, на полуострове Таймыр, архипелаге Северная Земля, на Новосибирских островах, Яно-Индигирской низменности, Колымской низменности, в дельте реки Лена, на Центральноякутской низменности, Приленском плато и в областях Верхоянского хребта и Черского хребта, Колымского нагорья, Анадырского плоскогорья, на Юкагирском плоскогорье и Анадырской низменности. Мощность толщ многолетнемёрзлых пород изменяется от 300 до 500 м и более, в горах – до 1500 м; температуры – от –3 до –9 °С и ниже.

Мерзлота с островами талых грунтов (прерывистая, спорадическая) преобладает в Большеземельской и Малоземельской тундрах, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя Тунгуска и Подкаменная Тунгуска, в южной части Приленского плато, в Забайкалье. Мощность мёрзлых толщ иногда достигает 250–300 м, но чаще колеблется от 10–20 до 100–150 м, температура – от 1 до –3 °С.

Островная мерзлота развита на Кольском полуострове, в Канино-Печорском районе, в таёжной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, вдоль побережья Охотского моря и на севере полуострова Камчатка. Мощность толщ колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров, температура – от 0 до –2 °С. Островная мерзлота характерна также для горной страны Саяны, природных территорий Урал и Кавказ, где она встречается главным образом по периферии районов современного оледенения.

Строение многолетнемёрзлых горных пород

Строение многолетнемёрзлых горных пород зависит от распределения в них ледяных включений. В кристаллических и метаморфических горных породах лёд встречается в виде жилок, заполняющих трещины, в песках – в виде линз и мелких кристаллов, в глинах, суглинках, супесях и торфе – в виде слоёв или сетки. Особое место занимают решётки ледяных жил, проникающие в породу до глубины 20–50 м. Они широко распространены в пределах Западно-Сибирской низменности, Северо-Сибирской низменности, Яно-Индигирской низменности и Центральноякутской низменности на рыхлых породах. Промерзание верхних горизонтов горных пород часто приводит к образованию сезонных и многолетних бугров-гидролакколитов, содержащих ледяное ядро; они встречаются чаще всего в Забайкалье, на Таймыре, на севере Западной Сибири (булгунняхи). В горных районах в речных долинах и на склонах обычны наледи – покровы льда, которые образуются при замерзании подземных вод, излившихся под напором, возникающим при сезонном промерзании, а также при промерзании выходов артезианских вод. Протаивание ледяных образований, содержащихся в толщах горных пород, обычно приводит к просадкам, возникновению воронок, округлых впадин и других подобных форм рельефа (термокарст), поверхностных оползней-сплывов, грунтовых потоков (солифлюкция).

Практическое значение изучения многолетней мерзлоты

Наличие многолетнемёрзлых пород создаёт специфические условия, требующие особых решений при промышленном и сельскохозяйственном освоении территории, разработке месторождений полезных ископаемых и других мероприятиях. Практический интерес, особенно при строительстве сооружений, представляет льдистость мёрзлых грунтов, от которой в наибольшей степени зависит величина их просадки при оттаивании. Поэтому при возведении инженерных сооружений, строительстве железных и шоссейных дорог, мостов, трубопроводов, гидротехнических объектов необходимо учитывать возможность пучения и просадок грунтов, сползания оттаивающих грунтов на склонах, образования наледей. В сельском хозяйстве многолетняя мерзлота в одних случаях ограничивает возможности развития тех или иных культур, в других – благоприятствует выращиванию растений в связи с дополнительным увлажнением грунтов при сезонном оттаивании деятельного слоя. В многолетнемёрзлых толщах обнаружены термодинамически неустойчивые и поэтому чрезвычайно чувствительные к изменениям условий равновесия газовые гидраты, изменения которых приводят к неконтролируемым выбросам газа в атмосферу, взрывам, пожарам, что усиливает парниковый эффект. В мёрзлых породах, льдах и переохлаждённых водах открыты жизнеспособные микроорганизмы, которые нередко вовлекаются в современные биогеохимические процессы при оттаивании пород. См. также Мёрзлая горная порода.

Источник

Области вечной мерзлоты занимают 65% территории России. При этом за последние 15 лет площадь регионов с благоприятным для её существования климатом сократилась примерно на треть. Повышение температуры из-за глобальных климатических изменений приводит к деградации поверхности земли, и это становится экономической и социальной проблемой государственного масштаба. Таяние мерзлых грунтов, вызванное изменением климата, грозит разрушением важным объектам инфраструктуры — домам, дорогам, тысячам километров нефте- и газопроводов в Западной Сибири.

Государственным гидрологическим институтом Росгидромета был разработан ряд моделей, описывающих возможные изменения, которые могут произойти с вечной мерзлотой в будущем. Результаты этих моделей показывают, что общая площадь вечной мерзлоты может сократиться на 10-12% к 2030 году, а к 2050 году — на 15-20%, при этом ее граница может сместиться к северо-востоку на 150-200 км, а глубина сезонного протаивания увеличится в среднем на 15-25%.

В зоне вечной мерзлоты, по оценке Гринпис Россия, добывается около 93% российского природного газа, 75% нефти, что обеспечивает около 70% экспорта нашей страны. По одному из самых неблагоприятных сценариев, отмечают в Гринпис, в зону большой вероятности развития разрушительных процессов, связанных с таянием вечной мерзлоты попадают Ненецкий автономный округ, западные и юго-западные районы Ханты-Мансийского округа (включая Сургут и Нижневартовск), северная часть полуострова Ямал (включая Бованенковское месторождение), центральная часть Бурятии (включая Улан-Удэ), практически весь Чукотский автономный округ, побережье Таймыра.
«Для России проблема воздействия климатических изменений на вечную мерзлоту имеет прямой практический интерес, поскольку она занимает около 65% площади страны и располагается на территории 30 субъектов Российской Федерации, — отмечает эксперт Российского регионального экологического центра Юлия Добролюбова. — В отличие от Канады и США, где в зоне вечной мерзлоты преобладают лишь небольшие поселения, в России в этих регионах создана мощная промышленная инфраструктура: объекты нефтегазового комплекса, магистральные трубопроводы протяженностью тысячи километров, электростанции, в т.ч. Билибинская АЭС, шахты, железные дороги, аэродромы, морские и речные порты». Здесь расположены такие крупные города как Якутск и Норильск с населением более 100 тыс. чел, и сосредоточены огромные ресурсы, многие из которых уже активно вовлечены в хозяйственный оборот. Освоение территорий, расположенных в зоне вечной мерзлоты невозможно без учета ее свойств и особенностей влияния климатических изменений на ее динамику.

По наблюдениям учёных, за последние 20 лет в зоне вечной мерзлоты увеличилось число аварий на объектах инфраструктуры. Из-за роста температур и таяния грунтов ослабляется несущая способность свайных фундаментов, деформируются и разрушаются здания, мосты и трубопроводы. На нефтяных месторождениях Ханты-Мансийского автономного округа из-за деформаций грунта и таяния вечной мерзлоты происходит в среднем 1900 аварий в год. Во всей Западной Сибири — порядка 7400. На поддержание работоспособности трубопроводов и ликвидацию механических деформаций, связанных с таянием вечной мерзлоты, ежегодно тратится до 55 млрд рублей, говорится в докладе ведущих российских и зарубежных экспертов в области криологии (науки, изучающей вечную мерзлоту).

«Прогнозируемые изменения вечной мерзлоты представляют серьёзную опасность для экономики России, прежде всего из-за повышающегося риска повреждения инфраструктуры Крайнего Севера. В России в настоящее время отсутствуют количественные оценки возможного экономического ущерба, связанного с таянием вечной мерзлоты. Ещё более усложняет ситуацию то, что отсутствуют экономические методики, на основе которых такие оценки можно получить», — отмечает профессор Государственного гидрологического института Росгидромета Олег Анисимов.

Есть и геополитический аспект проблемы. Ежегодно только лишь в Восточной Сибири Россия теряет более 10 кв. км прибрежной суши, а по всему побережью Арктики — до 30 кв. км. В связи с глобальными изменениями климата эти процессы только усилятся.

«Дополнительная угроза, связанная с таянием мерзлоты — высвобождение больших объёмов ещё более сильного, чем СО2, парникового газа — метана. В талых озёрах Западной Сибири есть места концентрированного выделения газа, где он бьёт буквально из-под талой поверхности пузырями, как из компрессора. И чем интенсивнее будет таять мерзлота, тем больше метана будет поступать в атмосферу. Это явление уже получило название «метановая угроза», — говорит проректор по международным связям Томского государственного университета Сергей Кирпотин.

К 2030 году в связи с глобальным потеплением масштабы разрушений могут стать катастрофическими. На севере страны, по оценке первого заместителя министра МЧС Руслана Цаликова, более четверти жилого фонда может подвергнуться разрушениям. Кроме того, стоимость работ нулевого цикла строительства (подготовка площадки для капитального строительства и закладка фундамента) в условиях деградации вечной мерзлоты может увеличиться на 3%-56% за счёт дополнительных мероприятий по термостабилизации.

Исследователи отмечают, что прочность сооружений, построенных 30-40 лет назад, не соответствует современному состоянию климата и современным глубинам сезонного протаивания в зоне многолетней мерзлоты. Конечно, связывать все проблемы инфраструктуры, расположенной в зоне вечной мерзлоты, только с изменением климата
неправильно. В ряде случаев пагубную роль играет «человеческий фактор» — пренебрежение строительными нормами и условиями эксплуатации зданий и сооружений.

«Замедлить климатические изменения, и в том числе процессы таяния вечной мерзлоты, можно, — уверен Владимир Чупров, руководитель энергетической программы Гринпис России. — Россия может значительно сократить энергопотребление, снизить энергоёмкость ВВП и стать лидером в борьбе с глобальным изменением климата, если откажется от сырьевого пути развития экономики, реализуют свой потенциал энергосбережения (около 40% от общего уровня энергопотребления) и перейдёт на возобновляемые источники энергии».

Рейтинг событий, влияющих на российский рынок

ПРИМЕЧАНИЕ:

Наиболее сильное влияние на рынок оказывают события с рейтингом А, события, имеющие рейтинг D по нашей шкале, оказывают слабое влияние.
В разделах «Макроэкономика» и «Сырьевые рынки» в столбце 2 в скобках может быть указан рейтинг предыдущего дня.
Стрелка «вниз» в столбце 3 указывает на вероятное негативное влияние на рынок, стрелка «вверх» — положительное/нейтральное.

Инвестиционный фон — умеренно позитивный

Источник