Криолитозона¶

Криолитозона — это верхняя часть земной коры, характеризующаяся отрицательной температурой горных пород и наличием или возможностью существования подземных льдов. Является частью геосферы, включающей многолетнемёрзлые породы (вечную мерзлоту), талики (участки немёрзлых пород) и сезонно-талые слои. Криолитозона занимает значительную часть территории России, Канады, Аляски, Скандинавии, а также высокогорные районы других континентов. Её изучение имеет важное значение для геокриологии, строительства, добычи полезных ископаемых и прогнозирования климатических изменений.

¶История изучения

Первые научные описания мёрзлых пород в Сибири относятся к XVII—XVIII векам, когда русские землепроходцы и учёные (например, С. П. Крашенинников) упоминали о «земле, никогда не оттаивающей». Систематическое изучение криолитозоны началось в XIX веке с экспедиций А. Ф. Миддендорфа (1840-е годы), который ввёл термин «вечная мерзлота». В XX веке, с развитием промышленного освоения Севера, были созданы научные школы геокриологии в СССР (М. И. Сумгин, В. А. Кудрявцев, П. И. Мельников). В 1960-х годах началось международное сотрудничество в рамках Международного геофизического года, что позволило составить первые карты распространения криолитозоны.

¶Распространение и границы

Криолитозона распространена преимущественно в полярных и приполярных широтах, а также в высокогорьях (альпийская криолитозона). В России она занимает около 65% территории (включая Западную и Восточную Сибирь, Дальний Восток, арктические острова). В Северном полушарии её площадь оценивается примерно в 23 млн км² (без учёта морских акваторий). Границы криолитозоны определяются среднегодовой температурой воздуха (обычно ниже -1…-2 °C) и мощностью снежного покрова. Южная граница в России проходит от Кольского полуострова через Урал, юг Западной Сибири, северную часть Хабаровского края до побережья Охотского моря.

¶Типы по распространению

• Сплошная криолитозона — мёрзлые породы занимают более 90% территории, талики встречаются редко (северная часть Сибири, арктические острова).
• Прерывистая криолитозона — мёрзлые породы занимают от 50 до 90% площади, талики распространены (север Западной Сибири, Чукотка).
• Островная криолитозона — мёрзлые породы встречаются отдельными участками, занимая менее 50% территории (южная граница, высокогорья).

¶Строение и состав

Криолитозона включает несколько слоёв:

• Деятельный слой (сезонно-талый) — верхний горизонт мощностью от 0,2 до 3–4 м, который оттаивает летом и промерзает зимой. Его толщина зависит от климата, растительности и состава пород.
• Многолетнемёрзлая толща — породы с отрицательной температурой, сохраняющейся от двух лет до десятков тысяч лет. Мощность может достигать 1,5 км (в Якутии, на севере Красноярского края).
• Подмерзлотные талики — участки немёрзлых пород под многолетнемёрзлой толщей, связанные с геотермальным теплом.

Состав пород криолитозоны разнообразен: пески, глины, суглинки, торф, скальные породы. В них содержится подземный лёд — в виде монолитных пластов, линз, жил (в том числе повторно-жильных льдов), а также ледяные включения в порах.

¶Подземные льды

Подземные льды являются ключевым компонентом криолитозоны. Они делятся на:

• Сингенетические — образуются одновременно с накоплением осадков, характерны для равнинных территорий (например, ледяные жилы в Якутии).
• Эпигенетические — формируются в уже отложенных породах, часто в виде линз и прослоев.
• Пластовые льды — крупные массивы, достигающие десятков метров в толщину, встречаются в арктических регионах (например, на полуострове Ямал).

¶Геокриологические процессы

Криолитозона является средой для активных физико-геологических процессов, которые могут оказывать значительное влияние на инфраструктуру:

• Термокарст — проседание поверхности из-за таяния подземных льдов, образование воронок, озёр (например, в зоне БАМа).
• Солифлюкция — медленное течение переувлажнённых мёрзлых пород на склонах.
• Морозное пучение — поднятие поверхности при промерзании влажных грунтов, приводящее к деформации дорог и зданий.
• Наледи — выходы подземных вод на поверхность с образованием ледяных полей (в Якутии, на Чукотке).
• Термоэрозия — разрушение берегов рек и озёр при таянии мёрзлых пород.

¶Значение для хозяйственной деятельности

Освоение криолитозоны требует специальных инженерных решений. Основные проблемы связаны с сохранением мёрзлого состояния грунтов при строительстве зданий, дорог, трубопроводов. В России разработаны методы строительства на сваях (с сохранением вентилируемого подполья), термостабилизации грунтов (с помощью сезонных охлаждающих устройств). Примеры крупных объектов в криолитозоне:

• Города Норильск, Якутск, Воркута.
• Трубопроводная система «Восточная Сибирь — Тихий океан» (ВСТО).
• Железнодорожная магистраль БАМ.

Добыча полезных ископаемых (алмазы, нефть, газ, уголь) в криолитозоне требует учёта геокриологических условий, в частности, при разработке месторождений в Якутии (кимберлитовые трубки) и на Ямале (газовые месторождения).

¶Криолитозона и изменение климата

Современное потепление климата приводит к деградации криолитозоны — увеличению глубины сезонного оттаивания, сокращению площади сплошной мерзлоты, таянию подземных льдов. Это вызывает:

• Выбросы парниковых газов (метана и углекислого газа) из оттаивающих торфяников и органических отложений.
• Активизацию термокарстовых процессов, что разрушает инфраструктуру.
• Изменение гидрологического режима рек и озёр.

По оценкам Росгидромета, к середине XXI века площадь криолитозоны в России может сократиться на 15–30%, а глубина сезонного оттаивания увеличиться на 0,5–1,5 м.

¶Исследования и мониторинг

В России изучением криолитозоны занимаются научные институты РАН (Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова в Якутске, Институт геокриологии в Москве, Тюменский научный центр). Международные программы мониторинга (GTN-P — Global Terrestrial Network for Permafrost) включают наблюдательные скважины, термометрические станции, спутниковые данные. В 2023 году в России запущена система мониторинга состояния многолетней мерзлоты, включающая 140 пунктов наблюдений.