Вечная мерзлота¶

Вечная мерзлота (многолетняя мерзлота, многолетнемёрзлые породы) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания; горные породы, почвы и грунты, которые находятся в мёрзлом состоянии (температура 0 °C и ниже) непрерывно в течение длительного времени — от нескольких лет до многих тысячелетий. Термин охватывает как собственно мёрзлые толщи, так и подземные льды, а также сезонно-талый слой (деятельный слой), который оттаивает летом и промерзает зимой. Вечная мерзлота занимает около 65 % территории России и значительные площади в Канаде, на Аляске, в Скандинавии и Антарктиде.

¶Распространение и границы

Вечная мерзлота распространена в высоких широтах Северного и Южного полушарий, а также в горных районах умеренных и тропических широт. В России её граница проходит от Кольского полуострова через север Европейской части, Урал, Западную и Восточную Сибирь, Дальний Восток до побережья Тихого океана. В северном полушарии площадь многолетнемёрзлых пород составляет около 23 млн км² (около 14 % суши). В Антарктиде мерзлота распространена повсеместно, за исключением участков, свободных ото льда.

¶Типы по распространению

• Сплошная (непрерывная) мерзлота — занимает наиболее холодные регионы (север Сибири, Канады, Аляски). Мощность мёрзлой толщи может достигать 1000–1500 м (в Якутии — до 1500 м).
• Прерывистая (островная) мерзлота — характерна для южных границ криолитозоны. Мёрзлые участки чередуются с талыми зонами (таликами). Мощность обычно не превышает 50–100 м.
• Морская мерзлота — встречается на шельфе арктических морей; образовалась в периоды понижения уровня океана (например, в плейстоцене).

¶История изучения

Первые научные описания вечной мерзлоты в России относятся к XVIII веку. В 1725 году участники Первой Камчатской экспедиции Витуса Беринга зафиксировали наличие мёрзлых грунтов в Якутии. В 1828 году русский учёный Фёдор Шергин пробурил в Якутске скважину глубиной 116 м, вскрывшую многолетнемёрзлые породы (Шергинская шахта). Систематическое изучение началось в конце XIX — начале XX века: в 1882–1883 годах экспедиция Русского географического общества под руководством Александра Миддендорфа провела первые геотермические измерения. В 1927 году Михаил Сумгин ввёл термин «вечная мерзлота» и опубликовал монографию «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР». В 1930–1950-х годах были созданы первые мерзлотные станции (в Игарке, Воркуте, Якутске), разработаны основы геокриологии.

¶Строение и состав

Вечная мерзлота представляет собой сложную многослойную систему:

• Деятельный слой — верхняя часть, оттаивающая летом. Мощность варьирует от 0,1 м (в Арктике) до 2–4 м (в южных районах). В этом слое протекают основные биогеохимические процессы.
• Мёрзлая толща — собственно многолетнемёрзлые породы, содержащие лёд в виде цемента, линз, жил и пластов. Содержание льда может достигать 90 % по объёму (в так называемых ледяных комплексах).
• Подмерзлотные талики — участки талых пород под мёрзлой толщей, связанные с геотермальным теплом или тектоническими разломами.

По составу выделяют:

• Эпигенетическая мерзлота — формируется после накопления осадков (например, в аллювиальных отложениях).
• Сигенетическая мерзлота — образуется одновременно с накоплением осадков (характерна для лессов и торфяников).

¶Факторы формирования

Основные условия возникновения и сохранения вечной мерзлоты:

• Климат — среднегодовая температура воздуха ниже 0 °C, продолжительная зима, маломощный снежный покров (недостаточная теплоизоляция).
• Геологическое строение — состав и теплопроводность горных пород. Например, пески и гравий промерзают быстрее глин.
• Гидрогеология — наличие или отсутствие подземных вод, их минерализация (солёные воды замерзают при более низких температурах).
• Растительность и снежный покров — мохово-лишайниковый покров и торф снижают теплопроводность, способствуя сохранению мерзлоты.

¶Геокриологические процессы

Вечная мерзлота активно влияет на рельеф и ландшафт. К числу характерных процессов относятся:

• Термокарст — проседание грунта при таянии подземного льда, образование котловин, озёр (аласы в Якутии).
• Солифлюкция — медленное течение переувлажнённого деятельного слоя по склонам.
• Морозобойное растрескивание — образование трещин в грунте при резких перепадах температур, формирование полигональных грунтов.
• Наледи — выход подземных вод на поверхность с последующим замерзанием (например, наледи в долинах рек Сибири).
• Бугры пучения — выпуклые формы рельефа, возникающие при замерзании воды в грунте (гидролакколиты, булгунняхи).

¶Значение для хозяйственной деятельности

Вечная мерзлота создаёт серьёзные инженерные и экологические вызовы:

• Строительство — здания и сооружения требуют специальных фундаментов (свайные, термостабилизация грунта). Примеры: Норильск, Якутск, Воркута. В 1970-х годах разработаны методы сохранения мерзлоты (охлаждающие устройства, вентилируемые подполья).
• Транспорт — автомобильные и железные дороги подвержены деформациям из-за пучения и просадок. Байкало-Амурская магистраль (БАМ) проходит через зону вечной мерзлоты, что требует постоянного мониторинга.
• Нефтегазовый комплекс — добыча углеводородов в Западной Сибири и на Ямале сопряжена с риском термокарста и разрушения инфраструктуры. Применяются технологии сезонного охлаждения грунтов.
• Сельское хозяйство — в зоне мерзлоты возможно только ограниченное земледелие (овощеводство в теплицах, оленеводство).

¶Экологические аспекты и изменения климата

Таяние вечной мерзлоты под влиянием глобального потепления имеет ряд последствий:

• Выброс парниковых газов — при оттаивании органического вещества (торфа, древних растительных остатков) выделяются метан и углекислый газ, усиливая парниковый эффект.
• Разрушение инфраструктуры — в России ежегодный ущерб от деформаций зданий и дорог оценивается в десятки миллиардов рублей. По данным Росгидромета, к 2050 году несущая способность грунтов в ряде регионов может снизиться на 30–50 %.
• Изменение гидрологического режима — увеличение стока рек, образование новых озёр, изменение русел.
• Высвобождение древних микроорганизмов — в мёрзлых толщах обнаружены жизнеспособные бактерии и вирусы возрастом до десятков тысяч лет (например, сибирская язва в 2016 году на Ямале).

¶Интересные факты

• Самая глубокая скважина в вечной мерзлоте пробурена в Якутии (глубина 1500 м, скважина «Мир»).
• В Якутске находится единственный в мире Институт мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН (основан в 1960 году).
• В 2019 году в Норвегии открыт Всемирный банк семян в вечной мерзлоте на Шпицбергене.
• В зоне вечной мерзлоты обнаружены уникальные палеонтологические находки: мамонты, шерстистые носороги, пещерные львы с сохранившимися мягкими тканями.

¶Источники

• Геокриология СССР. Под ред. Э. Д. Ершова. — М.: Недра, 1988.
• Сумгин М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. — Владивосток, 1927.
• Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2023 год. — Росгидромет, 2024.
• Криосфера Земли. Научный журнал Института мерзлотоведения СО РАН.
• International Permafrost Association (IPA). Permafrost and Climate Change. — 2021.