Kolik mrazicích zón existuje?

ZMRAZOVÁNÍ půd (a. promrzání, promrzání; n. Durchfrierung; f. zmrznutí; i. congelacion) – přechod půd do zmrzlého stavu. Zmrazování je nerozlučně spjato s pohybem hranice (nebo zóny) krystalizace pórové vlhkosti. Při promrzání hrubozrnných zemin dochází k zamrzání vlhkosti pórů při teplotě 0°C a vzniku mrazové hranice, která odděluje zmrzlé a rozmrzlé vrstvy. Při zamrzání jemnozrnných půd vzniká mrazová zóna (vrstva, ve které dochází k významným fázovým přeměnám nezmrzlé vody), oddělující zcela zmrzlé a rozmrzlé půdy. Horní část zmrzlé vrstvy je tvrdě zmrzlá půda, ve které je zmrzlá veškerá volná voda a významná část volně vázané vody; spodní část (ledová vrstva) je plasticky zmrzlá půda, ve které je zamrzlá pouze volná voda. Spodní hranice mrazové zóny (zámrzná fronta) odpovídá vzhledu ledových krystalků a je určena mrazovou teplotou půdy (asi 0°C), horní hranicí je teplota asi -1°C pro hlíny a -1,5°C pro jíly.

Zmrazování je doprovázeno řadou fyzikálních procesů: změnou tepelného stavu, migrací vlhkosti, tvorbou ledových vměstků a vzdouváním, vznikem napětí ve zmrzlé hmotě a jejím praskáním. Zamrzání je obvykle způsobeno ztrátou tepla z půdy do atmosféry v důsledku nastolení záporných teplot vzduchu. Sněhová pokrývka, vyznačující se špatnou tepelnou vodivostí, výrazně snižuje tepelné ztráty a zamrzání.

Rozlišují se: krátkodobé, sezónní, zimní a dlouhodobé zmrazení. Krátkodobé promrzání je dáno denním rytmem teploty vzduchu (půda v noci zamrzá a ve dne rozmrzá). Do země se šíří jen několik cm a je typický pouze pro jižní oblasti SSSR. Sezónní zamrzání je určeno sezónním rytmem teploty vzduchu (netrvá déle než rok) a pokrývá téměř všude v evropské části SSSR (s výjimkou severu, jižní části západní Sibiře a Kazachstánu).

reklama

Mráz začíná přechodem teploty vzduchu z kladné do záporné, dokud se nevytvoří trvalá sněhová pokrývka, která chrání půdu před ochlazením. V prvních 1-2 měsících se rychlost sezónního zamrzání blíží konstantní, poté prudce klesá. Na jaře dosáhne hloubka mrazu svého maxima. Rozmrazování zmrzlé půdy začíná po tání sněhu a probíhá shora (hlavní část) v důsledku akumulace slunečního tepla a zespodu – v důsledku přílivu tepla z hlubších vrstev půdy. Hloubka, do které půda zamrzne po celou zimní sezónu, se nazývá sezónní hloubka mrazu. Maximální možné hodnoty hloubky sezónního zamrzání pro území SSSR jsou charakterizovány následujícími hodnotami: velkoskeletové půdy – 6 m; písčitá, písčitá hlína a hlinitá – 4-3 m; rašelinový – 1,5 m V inženýrské praxi se stanovuje standardní hloubka zámrzu, která se bere jako průměr dlouhodobých pozorování sezónní hloubky zámrzu na volné ploše bez sněhu a vegetace s hlubokou hladinou podzemní vody. V zimách s malým množstvím sněhu, kdy se nádrže vypouštějí, může být sezónní zamrzání tak výrazné, že zmrzlá vrstva nestihne přes léto úplně rozmrznout (vznikají překmity). Pokud tepelné ztráty ze země do atmosféry v chladném období rok od roku převyšují akumulaci tepla, začíná dlouhodobé promrzání zemské kůry a vzniká kryolithozóna.

V zóně permafrostu dochází lokálně k sezónnímu zamrzání (v oblastech s taliky). Hloubka možného promrzání v takových podmínkách dosahuje u velkoskeletových půd 10 m, u rašeliny 3,5 m. Promrzání sezónně rozmrzlé vrstvy (zimní promrzání) nastává jak shora (v důsledku výměny tepla mezi půdou a studeným vzduchem). a zespodu (v důsledku přenosu tepla do zmrzlé spodní vrstvy). Délka zamrzání sezónně rozmrzlé vrstvy se směrem na sever snižuje. V Jakutsku jsou odchylky v trvání zmrazení 1-4 měsíce. Na jižní hranici zóny permafrostu se zimní mrazy všude mění v sezónní mrazy.

Hloubka zamrznutí v přírodních podmínkách se určuje pomocí přímých pozorování (vrtné jámy, vrtné studny, pomocí měřičů permafrostu) a nepřímých metod. Nejběžnější nepřímé metody jsou teplota a kryotextura. V prvním z nich se hloubka promrzání posuzuje teplotou 0°C. Během izotermy však lze tuto teplotu pozorovat ve značném hloubkovém rozsahu, což ztěžuje stanovení hranice krystalizace. Při použití metody kryotextury je rozhraní mezi zmrzlou a rozmrzlou půdou určeno přítomností ledových vměstků ve zmrzlé půdě, stupněm cementace (pevnosti) půdy a změnami její barvy.

Zmrazení má komplexní dopad na ekonomickou aktivitu. Studium je nezbytné pro racionální zemědělství, pokládání potrubí, výstavbu občanských budov a průmyslových staveb a rozvoj ložisek nerostných surovin.

Permafrost Ruska, fyzický a geografický popis permafrostu na území Ruské federace.

Obecná charakteristika

Permafrost tvoří většinu zóny permafrostu, je distribuován hlavně na severní polokouli Země a zabírá 65 % území Ruska. Jižní hranice oblasti rozvoje permafrostu v evropské části Ruska se táhne od poloostrova Kola k ústí řeky Mezen a dále na východ téměř podél polárního kruhu k Uralu, kde klesá na 60 ° severní šířky. w. v západní Sibiři a jde sublatitudinally k řece Yenisei; poblíž ústí řeky Podkamennaja Tunguska se prudce stáčí k jihu a vede podél pravého břehu řeky Jenisej. Na východ od Jeniseje se permafrost rozprostírá na převážné části asijského území Ruska, kromě jihu poloostrova Kamčatka, asi. Sachalin, Primorye a některé další oblasti. Od severu k jihu se rozložení permafrostu liší od souvislého (přes 95 % celkové plochy území, mocnost do 1500 m a více) až po řídké (10 % plochy, mocnost 10–20 m) při jižní hranici distribuce.

Sezónní zamrzání hornin pokrývá většinu území Ruska, kromě subtropického pásma, kde se nevyskytuje ročně a jeho hloubka nepřesahuje pár centimetrů. Hloubka sezónního mrazu se zonálně snižuje s rostoucí teplotou hornin a zvyšuje se s rostoucím kontinentálním klimatem od západu na východ. Sezónní mrazy dosahují svých největších hodnot (až 4–8 m) v oblastech s ostře kontinentálním chladným klimatem, těžkými zimami s malým množstvím sněhu (střední a jižní Transbaikalia), v hrubých půdách s nízkou vlhkostí. Tloušťka sezónní mrazivé vrstvy určuje hloubku komunikací a základů budov.

Podle geografické polohy se zóna permafrostu dělí na subaerickou, subglaciální a šelfovou.

Subaerický kryolithozón má maximální plošné rozšíření, na povrchu je zastoupen horninami permafrostu, v evropské části země je rozšířen pouze v zóně tundry a leso-tundrové zóně. V asijské části Ruska se hranice subvzdušné zóny permafrostu shoduje s obecnou hranicí distribuce permafrostu. Mocnost zamrzlých vrstev se pohybuje od 10–20 do 1500 m (střední Sibiř).

Subglaciální zóna permafrostu známý pod ledovci souostroví Země Františka Josefa, Nová země, Severní země, kde se vyznačuje abnormálně nízkými výkony a vysokými teplotami pro vysoké zeměpisné šířky, a také pod ledovci v horách na severovýchodě Ruska a na Altaji.

Kryolitozon police distribuován v arktických mořích u pobřeží Sibiře, zaujímá významnou část arktické pánve, s výjimkou oblastí ovlivněných teplým Severoatlantickým proudem.

Druhy permafrostu

Nepřetržitý permafrost distribuován v severní části Bolshezemelské tundry, na Polárním Uralu, v tundře západní Sibiře, v severní části Středosibiřské plošiny, na poloostrově Taimyr, souostroví Severnaya Zemlya, na Novosibiřských ostrovech, Yana – Nížina Indigirka, nížina Kolyma, v deltě řeky Lena, na centrální jakutské nížině, plošina Prilensky a v oblastech Verchojanského pohoří a Čerského pohoří, plošiny Kolyma, plošiny Anadyr, plošiny Yukagir a nížiny Anadyr. Tloušťka vrstev permafrostu se pohybuje od 300 do 500 m nebo více, v horách – až 1500 m; teploty – od –3 do –9 °C a níže.

Degradace permafrostu. Samoilovský ostrov, delta řeky Lena (Rusko). Degradace permafrostu. Samoilovský ostrov, delta řeky Lena (Rusko). Permafrost s ostrůvky rozmrzlých půd (přerušovaně, sporadicky) převládá v Bolshezemelské a Malozemelské tundře, na Středosibiřské plošině mezi řekami Dolní Tunguska a Podkamennaja Tunguska, v jižní části Prilenské plošiny v Transbaikalii. Mocnost zmrzlých vrstev někdy dosahuje 250–300 m, ale častěji se pohybuje od 10–20 do 100–150 m, teplota – od 1 do –3 °C.

Ostrovní permafrost vyvinuté na poloostrově Kola, v oblasti Kanin-Pechora, v zóně tajgy západní Sibiře, v jižní části Středosibiřské plošiny, na Dálném východě, podél pobřeží Okhotského moře a na severu poloostrova Kamčatka. Mocnost vrstev se pohybuje od několika metrů do několika desítek metrů a teplota se pohybuje od 0 do –2 °C. Ostrovní permafrost je také charakteristický pro hornatou zemi Sajany, přírodní území Uralu a Kavkazu, kde se vyskytuje hlavně na periferii oblastí moderního zalednění.

Struktura hornin permafrostu

Struktura permafrostových hornin závisí na rozložení ledových inkluzí v nich. V krystalických a metamorfovaných horninách se led vyskytuje ve formě žil, které vyplňují trhliny, v píscích – ve formě čoček a malých krystalů, v jílech, hlínách, písčitých hlínách a rašelině – ve formě vrstev nebo sítě. Zvláštní místo zaujímají mřížky ledových žil, pronikající do skály do hloubky 20–50 m. Jsou rozšířeny v Západosibiřské nížině, Severosibiřské nížině, nížině Yana-Indigirka a Centrální jakutské nížině na volných skalách. Zamrzání horních horizontů hornin často vede ke vzniku sezónních a trvalých hydrolakolitů obsahujících ledové jádro; nejčastěji se vyskytují v Transbaikalii, Taimyru a severní západní Sibiři (bulgunnyakh). V horských oblastech, v údolích řek a na svazích jsou běžné aufeis – pokrývky ledu, které se tvoří, když podzemní voda vytéká pod tlakem, ke kterému dochází při sezónním zamrzání, a také když zamrzají artéské vodní výtoky. Tání ledových útvarů obsažených v horninových vrstvách obvykle vede k sedání, vzniku kráterů, zaoblených prohlubní a jiných podobných forem reliéfu (termokras), povrchovým sesuvům půdy, zemním tokům (soliflukce).

Praktický význam studia permafrostu

Přítomnost permafrostu vytváří specifické podmínky, které vyžadují speciální řešení průmyslového a zemědělského rozvoje území, rozvoje ložisek nerostných surovin a dalších aktivit. Praktickou zajímavostí, zejména při výstavbě staveb, je obsah ledu zmrzlých půd, na kterém do značné míry závisí míra jejich sesedání při tání. Při výstavbě inženýrských staveb, výstavbě železnic a dálnic, mostů, potrubí, vodních staveb je proto nutné vzít v úvahu možnost vzdouvání a sesedání zemin, sesuv rozmrzlých zemin na svazích a tvorbu ledových hrází. V zemědělství permafrost v některých případech omezuje rozvoj určitých plodin, v jiných zvýhodňuje pěstování rostlin díky dodatečné vlhkosti půdy při sezónním odtávání aktivní vrstvy. Ve vrstvách permafrostu, termodynamicky nestabilních, a proto extrémně citlivých na změny rovnovážných podmínek, byly objeveny hydráty plynů, jejichž změny vedou k nekontrolovaným emisím plynů do atmosféry, výbuchům a požárům, což zesiluje skleníkový efekt. Ve zmrzlých horninách, ledu a podchlazených vodách byly objeveny životaschopné mikroorganismy, které se často účastní moderních biogeochemických procesů při tání hornin.

Zveřejněno 1. června 2023 ve 14:00 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 1. června 2023 ve 14:00 (GMT+3). Kontaktujte redakci