Хоть и называют многолетнюю мерзлоту вечной, но на самом деле это не так. Возникла эта мерзлота в четвертичный или ледниковый период развития нашей Земли. В тех районах, где климат был сухим и морозным, а толщина наземного ледникового покрова была незначительна, а то и вообще не образовывалась, произошло промерзание грунтов и образование районов многолетней мерзлоты.

Мерзлые породы имеют температуру ниже 0°С; часть или вся вода в них находится в кристаллическом состоянии. В средних широтах промерзает зимой лишь небольшой поверхностный слой, поэтому здесь господствует сезонная мерзлота. В северных широтах за долгую, морозную зиму земля промерзает очень глубоко, и коротким летом она оттаивает лишь с поверхности всего на 0,5-2 м в глубину. Оттаивающий слой называется деятельным. Ниже его в породах круглый год сохраняются отрицательные температуры. Эти места и называются районами многолетней мерзлоты.

Мерзлые грунты распространены на Земле преимущественно в заполярных районах. Крупнейшие области многолетней мерзлоты - Сибирь и северная часть Северной Америки.

Территории, где распространена многолетняя мерзлота, называют еще областью подземного оледенения. Но необходимо отметить, что мерзлые породы распространены здесь не повсеместно. В долинах крупных рек, под большими озерами, в районах циркуляции подземных вод толщи многолетней мерзлоты прерываются. На окраинах областей подземного оледенения существует островная мерзлота в виде отдельных пятен.
В мерзлых породах лед становится своеобразным породообразующим минералом. Разнообразные ледяные включения в горных породах земной коры называют ископаемым льдом. Причины их возникновения различны: замерзание воды в толще мерзлотных грунтов; засыпание горных ледников осыпями. Ископаемый лед существует в виде жил, клиньев, тонких стебельков, а также в виде линз. Порой образующаяся линза льда и поступающая снизу вода приподнимают залегающие выше грунты, и возникает бугорок, называемый гидролакколитом. В Якутии они достигают 25-40 метров в высоту и 200-300 м в ширину.

Под влиянием поперечного промерзания и оттаивания почв и горных пород на склонах, а также из-за силы тяжести деятельный слой начинает медленно сползать даже с пологих склонов со скоростью от сантиметра в год до нескольких метров в час. Этот процесс называется солифлюкцией (от лат. solum - почва и fluctio - истечение). Она широко распространена в Средней и Восточной Сибири, в Канаде, в высокогорьях, в тундре. При этом на склонах возникают наплывы, невысокие гряды. Если на склоне есть древесная растительность, лес наклоняется. Это явление получило название «пьяный лес».

Мерзлотные процессы очень осложняют строительство и эксплуатацию зданий, дорог, мостов, тоннелей. Приходится сохранять мерзлые грунты в природном состоянии. С этой целью сооружения устанавливают на опоры, прокладывают охлаждающие трубы, погружают сваи в пробуренные скважины. Но мерзлота становится и помощником человека, когда в ней устраиваются склады, огромные естественные холодильники.

Введение

Глава 1. Вечная мерзлота. История изучения

1.1.История термина «Вечная мерзлота»

1.2.Краткая история изучения мерзлых пород

2.1. Морфология мерзлых пород

2.2. Южная граница многолетней мерзлоты

Глава 3. Влияние многолетней мерзлоты на природу

3.1. Мерзлотный рельеф

3.2. Подземные воды в зоне многолетней мерзлоты

3.3. Особенности формирования почв в условиях многолетнемерзлых пород.

3.4. Влияние вечной мерзлоты на развитие растительности

Заключение.

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие северо-восточной части России, где приходилось строить в условиях сезонного промерзания пород, вызывает необходимость изучения многолетней мерзлоты. В советское время были предприняты колоссальные усилия по изучению многолетней мерзлоты, и актуальность проблемы состояла в оборудовании новых месторождений и строительстве поселений рядом с ними.

Эта проблема актуальна и по сей день. На территории распространения многолетней или вечной мерзлоты не только нужно строить поселения, но также есть задача сооружения и эксплуатации трубопроводов и скважин. Основной способ строительства на изучаемой территории ― это свайные фундаменты, при строительстве которых возможно оттаивание мерзлотных грунтов и впоследствии деформация свай.

При длительной или неправильной эксплуатации объектов строительств, многолетнемерзлые породы могут менять свои прочностные свойства в результате перехода из мерзлого состояния в состояние растепления, т.е. таяния мерзлотных грунтов. Также в условиях вечной мерзлоты приходится строить железные дороги, на сегодняшний день общая длина участков с вечной мерзлотой на сети железных дорог в нашей стране составляет около 5000 км.

Сегодня во всем мире есть тенденция к глобальному потеплению; в России ученые констатируют уменьшение площади вечной мерзлоты. Районы вечной мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой длительное 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.

Многолетняя мерзлота, общей площадью 35 млн км², распространена на территории севера Европы, Западной Сибири, Канады, Аляски и островах Северного Ледовитого океана. На территории нашей страны находится шестьдесят процентов мировой территории, покрытой вечной мерзлотой. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири и Забайкалье.

Тема «Влияние многолетней мерзлоты на природу и жизнь человека» меня заинтересовала тем, что многолетняя мерзлота - это одно из явлений, оставшихся нам после эпохи четвертичного оледенения, а эта эпоха оказала огромное влияние на формирование рельефа России. Мне интересна физика экзогенных процессов, связанных с мерзлотой.

В работе я использовала следующие методы: литературный, картографический и статический. Передо мной поставлены следующие задачи:

1.Ознакомиться с научной литературой, посвященной истории развития, динамике и эволюции вечной мерзлоты.

2.Исследовать положительные и отрицательные стороны воздействия вечной мерзлоты на природные компоненты.

Глава 1.

Понятие о вечной мерзлоте. История изучения

1.1.История термина «вечная мерзлота» .

Основной задачей общего мерзлотоведения является изучение мерзлотных горных пород и выяснение закономерностей их распространения и развития. Поэтому общее мерзлотоведение, имеющее предметом своего изучения мерзлотные горные породы, является в основном геологической наукой, и изучает происхождение, состав, свойства, строению сложение и распространение мерзлых пород в связи с происходящими в них геологическими, геофизическими и биологическими процессами.

Основатель мерзлотоведения как самостоятельной науки М. И. Сумгин (1873―1942) кратко определил его как учение о вечной мерзлоте и мерзлотных грунтах, но понимал при всём этом слово «вечная» как «длящаяся века», а «мерзлота» ― в расширенном смысле. Это вытекает из содержания опубликованного им в 1940 г. в соавторстве с другими мерзлотоведами курса «Общее мерзлотоведение» (Сумгин и др., 1940).

При этом такое расширенное понимание слова «мерзлота» привело к употреблению этого термина в нескольких смыслах, а именно:

1.Мерзлое состояние горных пород,

2.Сами мерзлые горные породы,

3.Область или зона распространения мерзлых пород,

4.Процессы развития мерзлых пород.

Вечная (многолетняя) мерзлота - 1) явление длительного охлаждения горных пород верхней части земной коры до нулевой температуры; 2) слой или область оттаивающих горных пород; 3) горные породы, сцементированные замерзшей в них влагой. (Географический энциклопедический словарь, 1988.)

Хотя при употреблении слова «мерзлота» всегда было понятно, о чем идет речь, необходимость в каждом случае оговаривать и уточнять термин вызвала предложение о введении в мерзлотоведение новых терминов, однозначно определяющих существующие понятия. Так, П. Ф. Швецов (советский ученый, специалист по особенностям формирования подземных вод в условиях многолетней, 1955) указал на нежелательность пользоваться терминами «мерзлота» и «мерзлотоведение» и предложил вместо них соответственно «криолитозона» и «геокриология». Термин «криолитозона» обозначает область, или зону развития мерзлотных пород и соответствует обычно употребляемому термину «мерзлотная толща».

«Геокриология», по Швецову, является учением о закономерности развития и распространения зон мерзлотных почв и горных пород, о сопутствующих процессах и особенностях состава, строения, сложения и свойств мерзлотных горных пород. Это определение не отличается по существу от приведённого выше определения предмета мерзлотоведения по Сумгину.

1.2.Краткий очерк истории изучения мерзлотных пород.

В литературе первые упоминания о наблюдавшихся летом мерзлотных породах стали появляться с XVI века. В это время усилились поиски северного морского пути из Европы в Индию и Китай, и путешествия в северные страны стали более популярными.

В древнем русском сочинении «Описание чего ради невозможно от Архангельского города морем проходити в Китайское государство и оттоле к Восточной Индии», составленном в 1598 г., видно, что имелись отчетливые и даже научные представления о причинах существования многолетних льдов Арктики. В XVII столетии в связи с продвижением русских людей на восток и северо-восток Сибири, в Москву стали поступать донесения о существовании многолетнемерзлых пород. В конце XVII и начале XVIII вв. в связи с развитием торгового капитала и общим подъемом науки в эпоху Петра I север и восток Сибири посещают как отдельные путешественники, так и целые экспедиции. Это привело к постепенному увеличению сведений о существовании и распространении многолетнемерзлых пород. Так, историк и географ первой половины XVIII в. В. Н. Татищев в своих работах (1725, 1736) сообщает о наличии многолетнемерзлых пород и о том, что в них находятся бивни и сохранившиеся битвы мамонтов.

В середине XVIII в. М. В. Ломоносовым в его «Слове о рождении металлов от трясения Земли, произведенном 6 сентября 1757 г., впервые высказывается теоретическое положение о том, что существование многолетнемерзлых пород является результатом двух взаимно противоположных процессов ― летнего нагревания и зимнего охлаждения ― и тем самым кладется начало учению о теплообмене между горными породами и окружающим пространством как об основном факторе, определяющем тепловое состояние верхнего слоя атмосферы. Эти теоретические положения Ломоносова получили дальнейшее развитие лишь в конце XIX столетия, во второй половине XVIII в. и первой половине XIX в. продолжалось накопление фактического материала о многолетнемерзлых породах.

В 1820―1824 гг. Ф. П. Врангель (российский военный и государственный деятель, мореплаватель и полярный исследователь) и Ф. Ф. Матюшкин (мореплаватель, впоследствии адмирал, в начале карьеры - по окончании Царскосельского лицея - участвовавший в двух полярных экспедициях вместе с Врангелем) исследовали северо-восточные области Сибири, уделив также много внимания мерзлым породам.

В 1828 Ф. Е. Шергин (купец 3-ей гильдии, помощник комиссионера Российско-Американской компании в Якутске) начал проходку «колодца» в Якутске и достиг глубины 116,4 м. Таким образом была создана знаменитая Шергинская шахта. Она шла все время в мерзлых породах, не вскрыла водоносных горизонтов и с течением времени сыграла значительную научно-исследовательскую роль в изучении мерзлых пород. В начале 40-х годов XIX в. академик А. Ф. Миддендорф измерил температуру мерзлых пород в Шергинской шахте до глубины 116 м, что позволило впервые определить температурный градиент в мерзлых породах и судить о мощности мерзлой толщи.

В 1850―70 гг. активизировалось промышленное освоение Сибири. Строители непосредственно встретились с мерзлыми породами, им пришлось изучать их и изыскивать новые методы строительства. У агрономов стали возникать вопросы к мелиорации почв в области распространения мерзлых пород.

В 1866 г. горный инженер И. А. Лопатин исследовал многолетнемерзлые четвертичные отложения в низовье Енисея и на Бреховских островах (70⁰15’ ―71⁰00’ с.ш.) и установил широкое распространение в этом районе подземных жильных льдов (включение льда в виде клинообразных тел в горную породу) и явления пучения и термокарста. Он первый обратил внимание на значение этих явлений для строительства на севере, заложив таким образом начало инженерного мерзлотоведения.

Большой вклад в развитие мерзлотоведения сделал Л. А. Ячевский (русский геолог, горный инженер). Он указал на значение для развития многолетнемерзлых пород отрицательные температуры воздуха, мощности снежного покрова, геологического строения местности, состава и теплоемкости пород, их обводненности, происходящих в них геохимических процессов, а также экспозиции склонов. Ячевский опубликовал карту распространения многолетнемерзлых пород и дал и южную границу.

В. А. Обручев (русский и советский геолог, географ, писатель и популяризатор науки), выполняя геологические исследования в Олекминско-Витимской горной стране, установил колебания мощности и отсутствие мерзлых пород в пределах одной и той же климатической области (1891 г.).

В 1890 гг. по просьбе Управления строительства Сибирской железной дороги при Русском географическом обществе в Петербурге была создана комиссия для изучения мерзлых грунтов под председательством геолога и географа, знаменитого путешественника И. В. Мушкетова. Членами комиссии были знаменитый климатолог А. В. Воейков, В. А. Обручев, геофизик М. А. Рыкачев и геолог К. И. Богданович. Комиссия опубликовала в 1895 г. первую «Инструкцию для изучения мерзлоты почвы в Сибири».

Изучение мерзлых пород и связанных с ними практических вопросов усилилось в связи с постройкой и эксплуатацией западной части Амурской железной дороги (1909―1914 гг.). В это же время работники Переселенческого управления и Метеорологического бюро приступили к исследованию почв растительного покрова, земледелия и водоснабжения в условиях распространения многолетних пород (работы ученых Н.И. Прохорова, П. И. Колоскова, М. И. Сумгина, Л. И Прасолова, Б. Б. Полынова, Б. Н. Сукачева, Р. И. Аболина).

В связи с необходимостью развития промышленности и транспорта в период восстановления народного хозяйства после Гражданской войны в Ленинграде и в Москве в 1923-1928 гг. стали возникать организации, которые в своей основной работе сталкивались с вопросами мерзлотоведения и вынуждены были заняться их изучением для разработки рациональных методов строительства. К ним относились Гипромез, ЦУМТ в Ленинграде и Институт инженеров ж/д транспорта, а также Сельскохозяйственная Академия им. К.А.Тимирязева в Москве.

Развитие хозяйственной деятельности в области распространения мерзлых пород потребовало обобщения полученных данных. Эта задача была выполнена М.И.Сумгиным в его капитальном труде «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР», вышедшем в 1927 г. В конце 1929 г. по инициативе Сумгина при поддержке академика В.И.Вернадского а АН СССР была организована постоянная Комиссия по изучению вечной мерзлоты (КИВМ) под председательством В.А.Обручева. Помимо непосредственного изучения вечной мерзлоты, КИВМ стала центром, организующим всю работу в области мерзлотоведения. В 1939 г. на основе КИВМ был организован Институт мерзлотоведения им. В.А.Обручева АН СССР.

В 1953 г. на геологическом факультете МГУ ИМ. М.В.Ломоносова была организована первая в мире кафедра мерзлотоведения, начавшая выпуск специалистов-мерзлотоведов.

После окончания Великой отечественной войны, несмотря на трудности восстановительного периода, мерзлотоведение продолжало быстро развиваться. Явно наметились несколько направлений: 1)общее, региональное и историческое мерзлотоведение, включая криолитологию; 2) физика и механика мерзлых горных пород; 3)термодинамика и теплофизика мерзлотных пород; 4) инженерное мерзлотоведение; 5) агробиологическое мерзлотоведение; 6) тепловая и водно-тепловая мелиорация мерзлотных горных пород; 7)методика мерзлотных исследований; 8) исследования подземных вод.

Мерзлотоведение за послевоенный период созрело как наука, в нем формируются крупные самостоятельные разделы знаний. Оно перерастает в геокриологию.

После упразднение Института мерзлотоведения АН СССР им. Обручева организующий центр этой науки переместился в Сибирь, где в Якутске на базе Северо-восточного отделения Института мерзлотоведения им. Обручева в 1961 году был создан Институт мерзлотоведения Сибирского отделения им. Обручева под руководством П. И. Мельникова.

В 1970 г. в Москве создается Научный совет по криологии Земли, в состав которого вошли крупные ученые. В 90-е гг. в связи с экономическим кризисом численность сотрудников во многих научных центрах сократилась, многие научные исследования были приостановлены. Тем не менее в институте велись исследования по региональной, исторической и инженерной геокриологии, по тепломассообмену в мерзлых толщах земной коры, изучались природа прочности и геологические свойства мерзлых горных пород, разрабатывались различные геофизические и геохимические методы исследования мерзлых горных толщ. Экспедиции института продолжали сбор информации о мерзлых породах и связанных с ними явлениях на севере Западной Сибири, в Прибайкалье и Забайкалье, а также на территории Монголии.

В 2006 г. в Якутске открылся Музей истории изучения вечной мерзлоты, который выполняет научно-просветительскую и образовательную функции, имеет естественно-научный, научно-технический и историко-культурный профили.

В 2012 г. прошла Х Международная конференция по мерзлотоведению. Впервые за полувековую историю существования Ассоциации по вопросам изменения климата такая конференция проводилась в России. Участие в мероприятии приняли свыше 600 делегатов из 22 стран. По итогам Конференции было принято две резолюции. В первой дается высокая оценка роли Ямала в развитии международного сотрудничества по мерзлотоведению и выражается поддержка Губернатору ЯНАО Дмитрию Кобылкину в его инициативе по созданию в автономном округе Международного Научного Центра по изучению Арктики и рассмотрению территории региона как международного полигона для проведения арктических исследований. Во второй резолюции речь идет о необходимости междисциплинарного подхода в исследовании вечной мерзлоты и воздействия на нее инженерии. Как необходимое выделяется создание комплексных карт, которые отразят количество вечной мерзлоты в разных точках мира, а также условия, которые существуют в этих местах.

Последняя международная конференция по мерзлотоведению (а они проводятся каждые 4 года) прошла в конце июня 2016 г. в г. Потсдам (Германия). Следующая, XII международная конференция пройдёт в 2020 году в Китае. До того исследователи многолетнемёрзлых пород смогут встретиться на Азиатской конференции по мерзлотоведению в Саппоро, Япония (июнь 2017 года) и на Европейской конференции по мерзлотоведению на Монблане, Франция (лето 2018 года).

Глава 2. Распространение и морфология толщ мерзлотных пород

Вечная мерзлота - реликт ледниковых эпох. Причем в эпоху максимального распространения покровных материковых льдов в среднем плейстоцене площадь вечной мерзлоты хотя и увеличивалась по сравнению с современным состоянием, но не достигала размеров, свойственных последнему термическому минимуму плейстоцена.

Она сохранилась здесь благодаря резко континентальному климату с очень суровой, продолжительной и малоснежной зимой. Надежным доказательством реликтового происхождения многолетней мерзлоты служит хорошая сохранность в нетленном состоянии мамонтов и шерстистых носорогов, живших в перигляциальной зоне в плейстоцене. Но в районах с крайне суровыми зимами мерзлота возникает и сейчас: в поймах и дельтах рек Северо-восточной Сибири (Лены, Яны, Индигирки, Колымы и др.).

2.1.Распространение мерзлых пород по площади.

По характеру распространения вечная мерзлота может быть разделена на 3 зоны: 1) сплошная, 2) мерзлота с островами талых грунтов, 3) островная - острова мерзлоты среди талых пород (Сумгин, 1937), что показано на рисунке 1.

Рис. 1.

Каждая из этих зон характеризуется различными мощностями и температурами мерзлых толщ. При этом и внутри зон мощности и температуры изменяются в направлении с севера на юг - мощности уменьшаются, температуры повышаются.

Зона сплошной вечной мерзлоты характеризуется наибольшими мощностями мерзлых толщ - от 500 и более метров до 300 метров и самыми низкими их температурами - от -2 градусов до -10 градусов и ниже.

Сплошная вечная мерзлота в России развита в северной части Большеземельской тундры, на Полярном Урале, в тундре Западной Сибири, северной части Среднесибирского плоскогорья (к северу от долины реки Нижней Тунгуски), на всем Таймырском полуострове, на островах архипелага Северной Земли, на Новосибирских островах, на Яно-Индигирской и Колымской приморской равнине и дельте реки Лены, на Лено-Вилюйской аллювиальной равнине, на Лено-Алданском плато и в обширной области хребтов Верхоянского, Черского, Колымского, Анадырского, а также Юкагирского плоскогорья и других внутренних межхребтовых нагорьях, на Анадырской равнине.

В зоне, где среди вечной мерзлоты встречаются острова талых пород, мощности вечномерзлых толщ иногда достигают 250-300 м, но чаще от 100-150 до 10-20 м, температуры - от -2 до 0 градусов. Этот тип вечной мерзлоты имеется в Большеземельской и Малоземельской тундре, на Среднесибирском плоскогорье между реками Нижняя и Подкаменная Тунгуска, в южной части Лено-Алданского плато, в Забайкалье.

Островная вечная мерзлота характеризуется малыми мощностями вечномерзлых толщ - от нескольких десятков метров до нескольких метров - и температурами, близкими к 0 градусам.

Островная мерзлота встречается на Кольском полуострове, в Канинско-Печорском районе, в таежной зоне Западной Сибири, в южной части Среднесибирского плоскогорья, на Дальнем Востоке, в северной части острова Сахалин, вдоль побережья Охотского моря и на Камчатке.

В горной зоне вечномерзлые породы встречаются главным образом по периферии районов оледенения и имеют чаще всего островное распространение. Имеются данные о присутствии вечной мерзлоты в породах, слагающих дно полярных шельфовых морей Лаптевых и Восточно-Сибирского.

В пределах геокриозоны поверхностный деятельный слой, оттаивающий летом и замерзающий зимой, увеличивается от первых десятков сантиметров на севере до 5-7 м на юге, но существенно варьируется из-за климата, состава пород, экспозиции склонов и пр. Граница геокриозоны в целом и подзон подвержены колебаниям вследствие глобальных потеплений и похолоданий климата в послеледниковое время. В горных районах с увеличением высоты гор мощность многолетнемерзлых пород возрастает.

В мерзлых породах наблюдаются различные формы льда: повсюду - как цемент в виде замерзшей воды в порах и капиллярах, довольно широко - в виде клиньев в морозобойных трещинах, ледяных жил и прослоек, локально - в виде линз и глыб мощностью до 20 - 30 м. Обычно это бывшие озерные и речные, реже морские и ледниковые глыбы.

2.2.Южная и высотная границы распространения мерзлых толщ.

Сложный характер залегания и распространения мерзлых толщ и их большая динамичность привели к различиям в определении их южной границы в зависимости от того или иного подхода к этому вопросу.

В 80-90-е гг. существовали следующие частные определения южной границы распространения многолетнемерзлых пород.

1. Географическая южная граница распространения многолетнемерзлых пород представляет собой линию, оконтуривающую с юга область распространения мерзлых толщ, за исключением отдельных высокогорных участков мерзлых пород в субтропических и тропических зонах.

2. Геофизическая южная граница распространения мерзлых пород представляет собой среднее многолетнее положение нулевой геоизотермы у подошвы слоя сезонных колебаний температур.

3. Физическая граница мерзлых и талых пород представляет собой границу контакта между мерзлой и талой зонами независимого от географического положения.

Сегодня границы распространения мерзлоты в России проводят так: южная граница проходит с северо-запада на юго-восток от Кольского п-ова к устью р. Мезень и далее почти по Северному полярному кругу до Урала. В Западной Сибири граница имеет субширотное простирание: вдоль широтного отрезка р. Обь, к истокам р. Таз и далее до р. Енисей к устью р. Подкаменная Тунгуска, где она резко поворачивает на юг. К востоку от Енисея мерзлота распространена почти повсюду, исключая юг п-ова Камчатка, о. Сахалин и Приморье (рис.1).

При рассмотрении отдельных зон многолетнемерзлых пород в горных областях вместо термина “южная граница” пользуются термином “высотная граница многолетнемерзлых пород”.

Высотную границу можно определить и по крайнему положению мерзлых толщ, и по среднему положению нулевой геоизотермы.

Влияние многолетней мерзлоты на природу

3.1. Мерзлотные формы рельефа

Рельефообразующие процессы геокриозоны весьма разнообразны: морозобойное растрескивание, пучение грунтов и образование наледей, термокарст, скально-морозное выветривание, морозная сортировка грунтов, солифлюкция, термоэрозия, термоабразия и др. Особенностью большинства мерзлотных форм рельефа является их сложный генезис, так как криогенные процессы взаимодействуют как между собой, так и с другими экзогенными процессами. На образование рельефа существенное влияние оказывает тенденция развития климата: при похолодании - восходящее развитие вечной мерзлоты, возникновение новых форм, которые накладываются на реликтовые, при потеплении - нисходящее развитие, разрушение прежних форм. Важны геологическое строение территории, вещественный состав пород, направленность экзогенного развития - соотношение денудационных и аккумулятивных процессов и другие факторы. Среди мерзлотных форм рельефа преобладают микроформы и мезоформы, как на равнинах, так и в горах.

Трещинно-полигональные формы рельефа развиты на равнинах, сложенных однородными мелкоземистыми породами. Это сеть полигонов в форме многоугольников, ограниченных трещинами, возникающими в результате морозобойного растрескивания при маломощном снеге или на обнаженной поверхности. Размеры блоков в поперечнике могут достигать от нескольких десятков до сотен метров, поверхность их сначала плоская. Первоначальная ширина трещин 3 - 5 см, глубина 0,5 - 0,7 м, т. е. в пределах деятельного слоя. Трещины заполняются водой, и при ее замерзании возникают жилы в виде ледяных клиньев. Из года в год они растут в ширину и глубину, рассекают деятельный слой, внедряются в вечномерзлую толщу, вызывая вспучивание и выжимание грунта, благодаря чему по краям полигонов образуются валики до 1 м высотой, а поверхность грунта становится вогнутой и заболоченной. Такой полигонально-блочный рельеф свойствен тундре («полигональная тундра»). Полигонально-ячеистое строение подчеркивается растительностью: на повышениях-валиках растут лишайники, в центре блоков и в межблочьях на месте трещин - мхи и пушица, накапливается торф.

На блоках развиты микроформы - пятна-медальоны диаметром до 0,5 м. Они образуются осенью, когда плывун, зажатый между замерзающим деятельным слоем и вечномерзлым грунтом, под давлением прорывает поверхностный грунт и в виде «грязевого вулканчика» изливается на поверхность. Такие тундры с голыми глинистыми пятнами, лишенными на первых порах растительности, часто называют «пятнистыми тундрами».

«Структурный микрорельеф» - каменные кольца и многоугольники - микроформы рельефа на горизонтальных поверхностях, сложенных мелкоземом с включением грубообломочного материала. Это пятна или полигончики диаметром 1-2 м из мелкозема со щебнистым обрамлением. Они возникают при избыточном увлажнении деятельного слоя, лежащего на мерзлом грунте, в результате процессов ячеистого растрескивания, вспучивания грунта при промерзании, вымораживания щебня к поверхности и сортировки его на поверхности от повышенного центра ячей в сторону трещин. На наклонных равнинах при крутизне 5 - 6° каменные многоугольники из изометричных становятся продолговатыми, вытягиваясь вдоль линии падения, и постепенно превращаются в каменные полосы, которые чередуются с полосами мелкозернистого грунта, сползающего под влиянием солифлюкции.

Следует отметить, что вымораживание каменных обломков из рыхлого грунта происходит не только в зоне распространения многолетней мерзлоты, но и в любом другом месте при периодическом промерзании и оттаивании грунта. В частности, типичным является вымерзание валунов из морен московского и особенно валдайского оледенений, продолжающееся до сих пор с неослабевающей интенсивностью.

Наледи образуются на днищах речных долин (в руслах и на поймах, иногда - на первых надпойменных террасах) и в местах подтока и выхода незамерзших грунтовых вод в условиях суровых малоснежных зим. Это плосковыпуклые ледяные тела, образующиеся при излиянии воды и быстром замерзании ее на поверхности в условиях сильных морозов (-30... -50 °С). В зависимости от места возникновения и характера питающих их вод различаются речные, озерные и ключевые наледи. По продолжительности существования бывают сезонные, летующие и многолетние наледи -тарыны (по-якутски). Речные наледи образуются при сокращении живого сечения реки вследствие ее замерзания и промерзания; при всём этом образуются полыньи, вода из которых неоднократно изливается на поверхность и замерзает слой за слоем. Речные наледи служат ледяным барьером для весенних вод и способствуют изменению положения русла реки. Известны случаи, когда наледи брали «в плен» деревни. Речные наледи могут протягиваться на десятки километров. Озерные наледи тоже большие по площади.

Ключевые наледи возникают в местах выхода обильных напорных межмерзлотных или подмерзлотных вод, особенно вдоль тектонических разломов. Они присущи горным областям с трещиноватыми породами, чаще встречаются на склонах южной экспозиции, где меньше слой вечной мерзлоты и ближе к поверхности подходят подмерзлотные воды. Местоположение их постоянное. Самая большая ключевая наледь Улахан-Тарын в долине реки Момы, правого притока Индигирки, протягивается на 26 км при ширине 6-8 км и максимальной толщине льда 4 м. Такие жестко фиксированные наледи оказывают сильное воздействие на природу окрестностей: здесь особый микроклимат с невысокой летней температурой, угнетена растительность, от наледи летом растекаются ручейки. Вред наледей огромен: они разрушают дороги, коммуникации, мосты и другие сооружения.

Бугры пучения образуются на сильно влажных грунтах, особенно при подтоке грунтовых вод со стороны, в местах подземных наледей, когда напор подземных вод оказывается недостаточным для прорыва поверхностного слоя грунта. Вода замерзает в виде линзы и вспучивает грунт (рис.2).

Соответственно различают минеральные и торфяные бугры пучения. По длительности существования они делятся на многолетние и сезонные. Многолетние бугры пучения с ледяным ядром являются гидролакколитами и называются булгунняхами (по-якутски) или пинго (по-эскимосски). Это холмы до 30-40 м высотой, 150 - 200 м в диаметре, с крутизной склонов 20-40°. Для образования таких мезоформ необходим постоянный подток подземных вод, поэтому они располагаются над таликами, часто на днищах бывших озерных котловин. При увеличении подземной линзы льда поверхность бугра на вершине часто разбивается радиально-концентрическими трещинами, лед ядра обнажается, летом подтаивает и «макушка» бугра проседает, в результате чего образуется кратерообразная воронка, иногда с водой.

Наряду с булгунняхами есть минеральные бугры пучения, состоящие из грунта с прослойками льда. Они образуются при медленной миграции воды снизу, пропитывающей грунт, замерзающей и увеличивающей объем породы. Размеры их меньше, но распространены они шире, чем булгунняхи.

Торфяные бугры образуются на болотистых равнинах. Ядро их обычно минеральное с прослойками льда, а сверху лежит слой торфа. Высота их достигает 10 м, поперечник - 20-40 м. Бугры пучения разрушают дороги, стройплощадки, аэродромы, так как с них убирается снег, а значит, увеличивается глубина промерзания и усиливается морозное пучение пород.

Термокарстовые формы рельефа - западины, воронки, котловины - образуются при вытаивании ледяных линз и клиньев в местах распространения льдистых рыхлых пород. Благодаря неравномерному вытаиванию содержащегося в породе льда на поверхности возникают просадки и провалы, внешне напоминающие карстовые формы. Среди них есть реликтовые и современные формы. Термокарстовые процессы проявляются в зоне деградации вечной мерзлоты, а также вызываются местными причинами, связанными с хозяйственной деятельностью человека: вырубкой лесов, распашкой земель. Большое значение имеют лесные пожары, в результате которых прогревается грунт, поверхность земли на пожарищах становится черной, летом сильнее нагревается и грунт глубже протаивает. Такой же эффект производят и мелкие озера, которые образуются на месте термокарстовых понижений. В них летом хорошо прогревается вода, а это стимулирует более глубокое прогрессивное протаивание грунта. Увеличение площади озер связано с термоабразией, т.е. оттаиванием и обрушением льдистых пород на побережьях озер из-за отепляющего влияния вод.

Высыхание озер приводит к образованию на их месте аласов - термокарстовых котловин с крутыми склонами и плоским дном. Площадь аласов - от сотен квадратных метров до нескольких квадратных километров, глубина - 15-30 м. В них располагаются ценные луга, издавна используемые местными жителями для выпаса скота. Термокарстовые озера специально осушают и создают луговые оазисы для получения сочных кормов и заготовки сена. Особенно много термокарстовых котловин с озерами на Центрально-Якутской равнине, на приморских Яно-Индигирской и Колымской низменностях, на севере Западной Сибири.

Термоэрозионные формы рельефа - ложбины, промоины, рытвины и даже овражки образуются на склонах речных долин и аласов в местах временных водотоков. Вода воздействует на льдистый грунт прежде всего термически, довольно легко врезаясь в него, и потом механически, унося оттаявшую и оплывающую породу. Если термокарстовые просадки и термоэрозионные промоины-рытвины образуются на месте морозобойных трещин по межблочьям, то блоки-полигоны превращаются в бугры клумбовидной формы диаметром до 10 м и высотой более 2-3 м - байджарахи (по-якутски). Они нередко располагаются в шахматном порядке, образуя целые колонии бугров.

Криогенно-денудационные формы развиты в горах, на нагорьях, плоскогорьях и плато, сложенных твердыми породами и являющихся областями разрушения и сноса. Там интенсивно протекает скально-морозное выветривание. В результате на выровненных участках образуются плащеобразные скопления глыбово-щебнистого материала - так называемые каменные моря. Они служат источником материала для плоскостных и линейных курумов - каменных рек. Останцы выветривания причудливых очертаний на месте устойчивых пород называются кигил-ляхами.

На склонах гор в высотной гольцовой зоне - выше границы лесов и лугов - широко распространены денудационные нагорные террасы - пологонаклонные (3-5°) площадки шириной в сотни метров, перекрытые с поверхности маломощным чехлом обломочного материала. С внешней стороны они ограничены уступами крутизной 25- 30°, сложенными твердыми породами. Число их может быть различным. Они образуются вследствие более интенсивного морозного выветривания в понижениях на склонах, где зимой за счет метелевого переноса образуется «снежный забой». Весной грунты здесь сильно увлажняются и поэтому в большей степени подвергаются морозному выветриванию. В результате понижения расширяются и сливаются между собой, образуя нагорные террасы. В удалении продуктов выветривания с площадок участвует солифлюкция.

Криосолифлюкционный рельеф в виде натечных языков весьма широко распространен на склонах в зоне многолетней мерзлоты. В распространении существующего мерзлотного рельефа на равнинах наблюдается определенная зональность. В северной мерзлотно-климатической подзоне на приморских низменностях преобладают полигональный рельеф, бугры поучения, местами термокарст. В средней подзоне шире развиты процессы солифлюкции, термокарст. В южной подзоне криогенная морфоскульптура ограничена и представлена в основном разными формами термокарста и термоэрозии, часто реликтовыми.

Наряду с зональностью существуют и провинциальные различия, обусловленные степенью континентальности климата. Например, в европейской тундре типичен термокарст, мало бугров пучения и трещинно-полигональных форм, наледи небольшие и образуются редко.

В резко континентальном климате на северо-востоке Сибири с суровыми продолжительными зимами многочисленны наледи, бугры пучения, блочно-полигональный рельеф. Нарушают зонально-провинциальные закономерности горы, нагорья, плоскогорья, на которых господствуют криогенно-денудационные и солифлюкционные формы рельефа.

3.2.Подземные воды в зоне многолетней мерзлоты

Подземные, воды многолетней мерзлоты, по Н. И. Толстихину (русский геолог и гидрогеолог), подразделяются на три категории: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные.

Надмерзлотные воды, залегающие над зоной мерзлых пород, в свою очередь подразделяются на воды деятельного слоя и воды многолетних надмерзлотных таликов. Надмерзлотные воды деятельного слоя залегают на толще многолетней мерзлоты, которая является для них водоупорным ложем. Характерная особенность этих вод — сезонная смена жидкой и твердой фаз. На севере длительность существования жидкой фазы определяется двумя-тремя месяцами летне-осеннего периода; по направлению к югу существование жидкой фазы увеличивается до шести месяцев и более. Питание вод деятельного слоя происходит за счет атмосферных осадков и частично за счет поверхностных водотоков. В химическом отношении надмерзлотные воды сезонного слоя характеризуются малой минерализацией, значительным содержанием органических веществ и наличием гумусовых кислот. Температура их низкая и редко превышает 5° С.

Надмерзлотные воды многолетних таликов существуют благодаря тепловому влиянию поверхностных вод. Залегают подобные талики под озерами и руслами рек. По долинам рек Сибири, несущим тепло, имеются сквозные талики, через которые осуществляется связь, надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных вод. Отличаются эти воды постоянством качества и количества. Минерализация их невысокая, жесткость 0,8—1,2 мг.экв; они широко распространены в бассейнах рек Лены и Колымы. Дебит скважин и галерей нередко достигает 47 л/сек. Используются данные воды на питьевое и хозяйственно-техническое водоснабжение.

К межмерзлотным водам, по Н. И. Толстихину, относят как жидкие воды, циркулирующие в массиве вечномерзлых пород, так и твердую фазу - ископаемые льды и временно законсервированные многолетней мерзлотой мерзлые водоносные горизонты, некогда функционировавшие. Основным фактором, предохраняющим жидкие межмерзлотные воды от замерзания, являются их динамичность, а иногда также высокая минерализация. По характеру вмещающих горных пород выделяются пластовые, карстовые и трещинно-жильные межмерзлотные воды.

Подмерзлотными водами называются все подземные воды, залегающие ниже слоя многолетней мерзлоты. Эти воды обладают напором, нередко в несколько сотен метров. По характеру залегания и условиям циркуляции подмерзлотные воды аналогичны подземным водам внемерзлотных районов. Условия же питания и стока подмерзлотных вод иные. По гидрогеологическим условиям среди подмерзлотных вод Н. И. Толстихин выделяет следующие типы: аллювиальные, порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинные или жильные, и трещинно-карстовые.

Аллювиальные под мерзлотные, воды питаются за счет просачивания атмосферных вод по таликам в аллювии, подтока подземных вод из коренных пород и за счет конденсации. Подмерзлотные воды аллювиальных отложений имеют температуру, близкую к нулю. Лишь в тех случаях, когда в питании аллювиальных вод принимают участие воды коренных пород с более высокой температурой, подмерзлотные воды аллювия имеют аномально высокую температуру. Химический состав подмерзлотных вод аллювия характеризуется меньшим содержанием органических веществ.

Порово-пластовые подмерзлотные воды залегают в осадочных породах и обладают напором. Во многих местах выявлены артезианские бассейны подмерзлотных вод. Трещинно-пластовые подмерзлотные воды характерны для пород древнего возраста (палеозой — юра). Циркулируют они по трещинам в пластах песчаников, известняков, конгломератов и других пород, перекрываемых водоупорами. В частности, на многих месторождениях каменного угля, распространенных в зоне многолетней мерзлоты (Букачачинском, Буреинском бассейнах и др.), подмерзлотные воды этого типа приурочены к трещиноватым песчаникам, конгломератам, изредка к алевролитам и пластам угля. Породы глинистого состава являются водоупорными и разделяют подземные воды на ряд водоносных горизонтов. Воды обладают напором от десятков до сотен метров.

Трещинные и трещинно-карстовые подмерзлотные воды связаны с тектоническими нарушениями. Эти воды отмечены во многих местах Забайкалья, в бассейнах Алдана, на Лене и в других местах. Режим данных вод еще более непостоянный. Известняки на площади распространения многолетней мерзлоты являются наиболее водообильными породами, с ними связаны выходы крупных источников, где образуются мощные наледи.

Источники в зоне многолетней мерзлоты. Для районов распространения многолетней мерзлоты характерны специфические условия выходов подземных вод на поверхность. Источники разделяются на нисходящие и восходящие. Нисходящие источники образуются за счет надмерзлотных вод, расположенных выше местного базиса эрозии. По режиму источники надмерзлотных вод разделяются на сезонные и функционирующие в течение всего года. Дебит тех и других источников непостоянен.

Восходящие источники образуются за счет выходов подмерзлотных вод. Геологические условия выходов подмерзлотных вод весьма разнообразны. Режим источников осложняется мерзлотными факторами — оттаиванием и замерзанием путей движения воды, что обусловливает разделение восходящих источников на следующие виды: периодически исчезающие, мигрирующие, сменные сезонные, непостоянные по дебиту и постоянные. Режим восходящих источников, зависящий от замерзания и оттаивания путей движения воды, не отражает истинного состояния водоносного горизонта, питающего эти источники. Высокодебитные восходящие источники образуются в местах выходов на поверхность трещинно-карстовых подмерзлотных вод.

3.2.Особенности формирования почв в условиях развития многолетней мерзлоты

Особенности формирования почв в области распространения многолетнемерзлых пород изучалось главным образом почвоведами (Сумгин, 1931; Цыплецкий, 1944; Золотников, 1954; Надеждин, 1961; Еловская и др., 1966).

Специфическое условие почвообразовательных процессов в области распространения мерзлоты представляет собой многолетнемерзлые толщи, являющиеся водоупором, ограничивающим глубину горизонта впитывания влаги. Поэтому почвообразующий процесс идет только в слое летнего протаивания.

Второй особенностью являются сравнительно низкие температуры почвы в вегетационный период, накладывающий отпечаток на процессы почвообразования и ослабляющие интенсивность биохимических реакций и жизнедеятельность микроорганизмов.

Обычно в слое летнего протаивания заканчивается слой впитывания (горизонт В), и многолетнемерзлая толща представляет собой горизонт С - материнскую породу, из которой образовалась почва.

Поэтому зимой по почвенному разрезу можно определить слой сезонного промерзания. Горизонт В обычно отличается более повышенным содержанием железа, придающего ему желтовато-коричневый или бурый цвет.

Это относится главным образом к подзолистым почвам, особенно распространенным в южной и средней частях области многолетней мерзлоты.

Этот признак можно использовать для установления максимальной многолетней мощности слоя летнего протаивания, если наблюдения ведутся при неполном протаивании в более холодные годы. Таким образом, почвенный разрез может дать представление о динамике слоя летнего протаивания даже в далеком прошлом.

Подзолистые почвы развиваются преимущественно при отсутствии подстилающего водоупора. При наличии последнего в виде толщи многолетнемерзлых пород часто происходи заболачивание территорий и образуются болотно-глеевые толщи, это видно на примере почв Западной Сибири.

В южных районах области распространения мерзлоты подзолистые почвы не отличаются по своему составу от почв вне области многолетней мерзлоты вследствие сходства в этих зонах температурного режима в вегетативный период.

Е. И. Цыпленкин, исследуя почвы тундры, отмечает относительно большое содержание углекислого газа и щелочную реакцию почв севера. Поэтому обычные приемы агромелиорации почв - внесение извести - для северных районов не рекомендуются. Большое содержание CO₂ в северных почвах по сравнению с южными объясняется также их низкой температурой вследствие увеличения растворимости углекислоты с понижением температуры.

Многолетняя мерзлота распространена на территории Средней Сибири почти повсеместно. Она является результатом длительного и глубокого выхолаживания поверхности. Формирование мерзлоты произошло еще в ледниковое время, когда суровый, малоснежный резко континентальный климат был выражен еще резче, чем в настоящее время. Образование мерзлоты связано с потерями большого количества тепла в антициклональных условиях холодного периода и глубоким промерзанием горных пород. Летом породы не успевали полностью оттаять. Так в течение сотен и тысяч лет происходило постепенное «накопление холода». Понижалась температура мерзлых пород, увеличивалась их мощность. Следовательно, мерзлота  наследие ледникового периода, своего рода реликт. Но на Северо-Сибирской низменности мерзлотой охвачены и голоценовые аллювиальные отложения, а на отвалах горнорудной промышленности в районе Норильска мерзлота образуется буквально на глазах человека. Это свидетельствует о том, что в северной части Средней Сибири современные климатические условия благоприятствуют образованию мерзлоты.

Мощным фактором сохранения многолетней мерзлоты в Средней Сибири является суровый резко континентальный климат. Сохранению мерзлоты благоприятствуют низкие среднегодовые температуры и присущие этому климату особенности холодного периода: низкие температуры, малая облачность, способствующая ночному излучению, переохлаждению поверхности и глубокому промерзанию грунтов, позднее образование снежного покрова и его малая мощность.

Вслед за изменением климатических условий с северо-востока на юго-запад изменяется и характер мерзлоты (ее мощность, температура, льдистость). В северной части Средней Сибири распространена сплошная (слитная) многолетняя мерзлота. Южная граница ее распространения проходит от Игарки несколько севернее Нижней Тунгуски, южнее среднего течения Вилюя к долине Лены близ устья Олекмы. Мощность мерзлых пород здесь составляет в среднем 300-600 м. На побережье Хатангского залива она достигает 600-800 м, а в бассейне реки Мархи, по данным Граве (1968 г.), даже 1500 м. Температура мерзлого слоя на глубине 10 м составляет -10...-12°С, а включения льда  до 40-50% объема породы. Южнее распространена мерзлота с островами таликов . Сначала среди мерзлого грунта появляются небольшие участки талого грунта, но постепенно площадь их увеличивается, а мощность мерзлоты сокращается до 25-50 м. Температура мерзлых пород повышается до -2...-1°С. На крайнем юго-западе , в бассейне Ангары, талый грунт уже преобладает по площади. Здесь встречаются лишь острова мерзлоты . Это небольшие участки мерзлоты в понижениях рельефа или на склонах северной экспозиции под покровом торфа и мхов. Мощность их на юге составляет всего 5-10 м.

В направлении с севера на юг изменяется и верхняя граница мерзлоты, глубина ее летнего протаивания, или мощность деятельного слоя. Она зависит не только от количества тепла, поступающего к поверхности, и от температуры мерзлого грунта, но и от его льдистости, т. е. от объема ледяных включений, от теплоемкости и теплопроводности вмещающих пород. Поэтому мощность деятельного слоя, увеличиваясь в целом с севера на юг, зависит от механического состава пород, от характера растительности. Глубина протаивания составляет на севере в торфянистых грунтах 20-30 см, в глинистых  70-100 см, а в песках  120-160 см; на юге соответственно 50-80, 150-200 и 220-530 см. Таким образом, в южной части Средней Сибири мощность деятельного слоя примерно в 2 раза больше, чем на севере.

Многолетняя мерзлота служит могучим фактором формирования природных территориальных комплексов Средней Сибири. Она оказывает влияние на самые разнообразные процессы, определяющие характер природы и ее специфические черты.

Являясь продуктом резко континентального климата, мерзлота сама весьма существенно влияет на климат, усиливая его суровость и континентальность. Зимой от подпочвенных горизонтов в приземные слои воздуха практически не поступает тепла, а летом много тепла тратится на таяние мерзлоты, поэтому почва нагревается слабо и мало отдает тепла приземным слоям воздуха. Следствием этого является интенсивное выхолаживание поверхности в ясные летние ночи, приводящее к заморозкам на почве, и увеличение суточных амплитуд температуры.

Мерзлота влияет и на другие компоненты природы. Она служит своеобразным водоупором, поэтому влияет на сток и рельеф: усиливает сезонность поверхностного и подземного стока, затрудняет глубинную эрозию и способствует боковой в пределах деятельного слоя, замедляет карстовые процессы и благоприятствует развитию криогенных форм рельефа на всем пространстве Средней Сибири. Мерзлота обусловливает формирование особого типа почв  мерзлотно-таежных. Она существенно сказывается на пространственной дифференциации природы, на структуре и функционировании ПТК. С мерзлотой связано возникновение специфических природных комплексов, например аласов.

Мерзлота влияет на хозяйственную деятельность населения, осложняя освоение территории. При капитальном строительстве необходимо учитывать возможность протаивания мерзлоты и вспучивания грунтов под строительными объектами и при нарушении растительного покрова в процессе строительных работ. Это заставляет проводить дополнительные работы (например, строительство домов на сваях), что удорожает и замедляет строительство. Мерзлота затрудняет водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий, требует тепловых мелиорации при земледельческом освоении территории.

Воды

В Средней Сибири находятся самые многоводные реки России, в отдельных районах имеется масса озер, в недрах есть воды не только в жидком, но и в твердом состоянии в виде подземных льдов и ледяного цемента в скованных мерзлотой горных породах.

Реки. Средняя Сибирь обладает хорошо развитой речной сетью. Это обусловлено значительной приподнятостью и разновысотностью территории, трещиноватостью горных пород, длительным периодом континентального развития, водоупорным эффектом многолетней мерзлоты, глубоким и длительным сезонным промерзанием грунтов. Мерзлота не только препятствует просачиванию влаги в грунт, но и сокращает испарение из-за низкой температуры речных и грунтовых вод. Все это определяет особенности водного баланса Средней Сибири  увеличение стока и прежде всего его поверхностной составляющей и уменьшение испарения по сравнению с аналогичными широтами Русской равнины и Западной Сибири. Коэффициент стока в Средней Сибири составляет 0,65 . Это выше, чем в среднем по стране и в 2 раза выше, чем в Западной Сибири. Отсюда большая густота речной сети и многоводность рек Средней Сибири. Максимальный сток (более 20 л/с/км 2) характерен для плато Путорана.

Средняя густота речной сети превышает 0,2 км/км 2 поверхности. Густота речной сети различна в западной, более приподнятой и лучше увлажненной, и восточной части. В бассейне Енисея она составляет 0,4-0,45 км/км 2 , а в бассейне Лены  0,12-0,15 км/км 2 . По уклонам и скорости течения, по строению долин реки Средней Сибири занимают промежуточное положение между горными и равнинными. Глубоко врезанные долины часто имеют щекообразную форму, расширяясь на участках, сложенных рыхлыми песчано-глинистыми породами, и приобретая ущельеобразный характер с крутыми склонами, нависающими над водой («щеками»), в местах выхода траппов или известняков.

В Средней Сибири расположена большая часть бассейнов рек Енисея и Лены. Кроме них, непосредственно в море впадают такие крупные реки, как Оленек, Анабар, Хатанга, Таймыра, Пясина. Многие притоки Енисея и Лены имеют значительную длину. Четыре из них (Нижняя Тунгуска, Вилюй, Алдан и Подкаменная Тунгуска) входят в число 20 крупнейших рек России. Немногим отстает от них по длине Ангара.

Характерными чертами гидрологического режима рек Средней Сибири наряду с многоводностью являются исключительная неравномерность стока, краткость и мощность весеннего половодья и маловодность в зимний период, длительность ледостава и мощность ледовых образований, промерзание многих малых рек до дна и широкое развитие наледей. Все эти черты связаны с особенностями климатических условий страны  с ее резко континентальным климатом.

По водному режиму реки Средней Сибири относятся к восточносибирскому типу . Основными источниками их питания являются талые снеговые и в меньшей мере дождевые воды. Доля грунтового питания очень невелика из-за широкого распространения мерзлоты и составляет от 5 до 10% годового стока. Лишь на крайнем юге она возрастает до 15-20%. Источники питания определяют и неравномерное внутригодовое распределение стока. От 70 до 90-95% годового стока приходится на теплый период (четыре-шесть месяцев). Главная масса воды проходит во время короткого и бурного весеннего половодья. На юге это происходит в конце апреля, на большей части территории  в мае, а в Заполярье  в начале июня. Снега тают в течение двух-трех недель. Промерзшие грунты не впитывают талых вод, которые быстро сбрасываются в реки.

Подъем воды в реках в период половодья составляет в среднем 4-6 м. А на главных реках, где много талых вод приносят притоки, половодье в нижнем течении достигает колоссальных размеров. В низовьях Лены подъем воды превышает 10 м, на Енисее  15-18 м, в низовьях Подкаменной Тунгуски и Котуя  20-25 м, а на Нижней Тунгуске  до 25-30 м. С этим связан необыкновенно высокий уровень пойм на среднесибирских реках.

В летне-осенний период дожди, таяние мерзлоты и наледей поддерживают уровень воды в реках, поэтому для Средней Сибири характерна не летняя, а зимняя межень , когда реки получают скудное питание лишь за счет подземных вод. Уровень воды в реках заметно понижается уже с первыми заморозками. Постепенное промерзание грунтов все более снижает поступление грунтовых вод в реки. Маловодье и замедление течения рек приводят к сильному переохлаждению речных вод и образованию мощного льда.

Замерзание среднесибирских рек происходит весьма своеобразно. Лед сначала образуется не на поверхности воды, а на дне, на переохлажденной гальке, а затем поднимается к поверхности.

Ледостав на реках большей части территории наступает в октябре, а южных реках  в начале ноября. Лишь стремительная Ангара местами остается свободной ото льда до декабря, а иногда и до января. Мощность льда на реках достигает 1-3 м. Мелкие реки промерзают до дна. На многих реках образуются ледяные перемычки на перекатах, в результате чего река превращается в цепь озер, приуроченных к речным плесам. Если вода в таких озерах насыщена кислородом, то они представля­ют собой «рыбные садки», при недостатке кислорода  загнивающие омуты.

Ледоход на сибирских реках  грандиозное зрелище. Река несет огромные массы льда. На суженных участках речных долин образуются огромные ледяные заторы. Поднятый с перекатов лед несет вмерзшие в него гальку и глыбы траппов объемом 12-15 м 3 , т. е. весом более 30 т.

Чрезвычайно распространенным явлением, особенно в северной части Средней Сибири, являются наледи. Воды наледей затопляют покрытые льдом русла рек, речные поймы и целые долины, образуя огромные ледяные поля. Из года в год наледи образуются на одних и тех же местах. Начинают возникать наледи в декабре-январе, а наибольших размеров достигают в марте. В это время мощность льда в наледях может составлять 3-4 м. Образование наледей связано с сужением живого сечения реки при промерзании аллювиальных наносов и возрастании мощности льда на поверхности реки. Вода течет, как в ледяной трубе, и при увеличении давления прорывается либо вверх  образуется речная наледь , либо вниз  подпирает грунтовые воды, которые поднимаются и изливаются по трещинам на поверхность поймы. Так возникает грунтовая наледь . Наиболее часто наледи образуются выше ледяных перемычек и там, где река разбивается на рукава среди обширных площадей галечников. Летом они постепенно тают и служат дополнительным источником питания рек. Крупные наледи могут сохраняться все лето.

На больших реках с мощными аллювиальными отложениями, большой площадью живого сечения и достаточно глубоким залеганием мерзлоты наледи не развиваются.

Крупнейшей рекой Средней Сибири является Лена . Длина ее достигает 4400 км. По площади бассейна (2490 тыс. км 2) она занимает третье место в России, а по водности  второе, уступая лишь Енисею. Среднегодовой расход ее близ устья составляет около 17 000 м 3 /с, а годовой сток  536 км 3 . Лена берет начало на западном склоне Байкальского хребта и в верхнем течении является типичной горной рекой. Ниже впадения Витима и Олекмы Лена приобретает характер крупной равнинной реки. При впадении в море Лаптевых она образует самую крупную в России дельту площадью более 32 тыс. км 2 . Главными притоками Лены в пределах Средней Сибири являются Алдан и Вилюй.

Озера. В Средней Сибири озер меньше, чем в Западной Сибири, и распространены они очень неравномерно. Большой озерностью отличаются Северо-Сибирская и Центральноякутская низменности, где преобладают небольшие и неглубокие термокарстовые озера. Крупные озера в котловинах ледниково-тектонического происхождения находятся на плато Путорана: Хантайское, Хета, Лама и др. Эти озера  глубокие, длинные и узкие  напоминают фьорды Норвегии. Самым крупным в Средней Сибири является озеро Таймыр, расположенное у южного подножия гор Бырранга. Оно занимает тектоническую котловину, обработанную ледником. Площадь озера 4560 км 2 , максимальная глубина  26 м, а средняя  около 3 м.

Подземные воды. Около 75% территории Средней Сибири занимает Восточно-Сибирский артезианский бассейн. Он состоит из четырех бассейнов второго порядка: Тунгусского, Ангаро-Ленского, Хатангского (Северо-Сибирского) и Якутского. Артезианские воды являются напорными. Они залегают на различной глубине под толщей мерзлоты в коренных породах разного возраста. Среди подмерзлотных вод есть пресные, солоноватые и рассолы. Обычно с глубиной соленость вод возрастает. Наиболее минерализованные воды, часто представляющие собой рассолы с содержанием солей до 500- 600 г/л, приурочены к соленосным отложениям девона и нижнего кембрия.

Многолетняя мерзлота затрудняет формирование и циркуляцию подземных вод, однако и в ее толще есть водоносные горизонты и линзы в пределах таликов. Чаще всего эти межмерзлотные воды приурочены к подрусловым и подозерным таликам. Надмерзлотные воды представлены грунтовыми водами деятельного слоя. Эти воды пополняются за счет атмосферных осадков и имеют минерализацию менее 0,2- 0,5 г/л воды. В холодный период надмерзлотные воды замерзают. Во время замерзания водоносного горизонта образуются бугры пучения и наледи.

Почвы, растительность и животный мир

На формирование и размещение по территории Средней Сибири почв, растительности и животного мира большое влияние оказывает ее специфический суровый резко континентальный климат и связанное с ним почти повсеместное распространение мерзлоты. Этим обусловлено существенное отличие среднесибирских почв и биокомпонентов от западносибирских.

Как и в Западной Сибири, размещение почвенно-растительного покрова и животного мира подчинено здесь закону зональности, однако зональность прослеживается менее отчетливо. Это обусловлено значительной приподнятостью территории, следствием чего является высотная дифференциация природных условий, осложняющая проявление зональности. В северной части страны она прослеживается с высоты 400-500 м, а на юге  с 900 м.

Почвы в Средней Сибири развиваются преимущественно на элювии коренных пород, поэтому они обычно каменисты и щебнисты. На огромных пространствах формирование почв происходит в условиях неглубокого залегания многолетней мерзлоты. На крайнем севере здесь распространены арктотундровые почвы , которые сменяются тундровым и глеевыми и тундровыми подбурами . В лесной зоне формируются специфические таежно-мерзлотные почвы. В них совершенно не прослеживается ни в строении почвенного профиля, ни в химическом составе следов подзолообразовательного процесса, характерного для тайги. Это обусловлено тем, что многолетняя мерзлота создает непромывной режим почв и препятствует выносу химических элементов за пределы почвенного профиля. Для таежно-мерзлотных почв характерны многочисленные следы оглеения в почвенном профиле, особенно в его нижней части,  результат переувлажнения почв и их слабой аэрации. Под влиянием мерзлотных явлений происходит постоянное перемешивание почвенной массы, поэтому для таежно-мерзлотных почв характерна слабая дифференцированность профиля, отсутствие четких генетических горизонтов.

Таежно-мерзлотные почвы Средней Сибири представлены тремя подтипами . Наиболее широко распространены таежно-мерзлотные кислые почвы, формирующиеся на бескарбонатных породах. На карбонатных породах и траппах развиваются таежно-мерзлотные нейтральные (палевые) почвы. При химическом выветривании этих пород в почвы поступает значительное количество оснований, что обеспечивает нейтрализацию кислой реакции почвенного раствора. В нейтральной среде снижается подвижность гумусовых веществ, содержание гумуса достигает 6-7%, происходит биогенная аккумуляция химических элементов. Это наиболее богатые почвы среднесибирской тайги. Для северной части тайги, где мощность деятельного слоя особенно мала, а переувлажнение почв чрезвычайно велико, наиболее характерны таежно-глеево-мерзлотные почвы. В западной части Средней Сибири, где больше расчлененность поверхности и щебнистость субстрата, а поэтому меньше льдистость мерзлой толщи, распространены подбуры .

На юге, где мерзлота занимает небольшие участки, распространены дерново-подзолистые почвы. На Центральноякутской низменности в связи с отсутствием промывного режима, сильным прогреванием летом и подтягиванием влаги к поверхности образуются почвы засоленного ряда: солоди, солонцы и солончаки (преимущественно карбонатные).

Северная часть Средней Сибири занята тундровой растительностью от пятнистых арктических тундр до кустарниковых южных ерниково-ивняковых. Южнее своеобразные условия для развития растительности создают контрастное сочетание низкотемпературных переувлажненных почв и относительно теплого приземного слоя воздуха, длительный период зимнего покоя и относительно короткий теплый период. К суровым условиям природы приспособилось довольно ограниченное число видов растений. Из древесных пород таким видом является лиственница даурская  порода, весьма нетребовательная к теплу и почвам, приспособленная к условиям неглубокого залегания мерзлоты и довольствующаяся при этом крайне малым количеством осадков. Господство светлохвойных лиственничных лесов  наиболее характерная особенность растительного покрова Средней Сибири. В южной части страны к лиственнице присоединяется сосна. В западной приенисейской части, где больше осадков и более мощный снежный покров, распространена темнохвойная тайга .

С высокими летними температурами и значительной сухостью воздуха, обусловленной резкой континентальностью климата, связано самое северное на земном шаре распространение лесов в Средней Сибири. На 300-500 км севернее, чем в Западной Сибири, заходят здесь леса. На Таймыре древесная растительность встречается близ 72°50" с.ш..

В центральной Якутии близ 60° с.ш. по соседству с заболоченными лесами имеются участки настоящих степей и степных солончаков. Они являются реликтом ксеротермального периода и сохраняются в настоящее время благодаря теплому не по широтам лету, малому количеству осадков и наличию многолетней мерзлоты, препятствующих выщелачиванию почв и удалению из них солей.

Отличие животного мира Средней Сибири от западносибирского обусловлено фаунистическими и экологическими различиями двух соседних физико-географических стран. Енисей является важным зоогеографическим рубежом, через который не переходят многие восточносибирские виды. Фауна Средней Сибири характеризуется большей древностью, чем фауна Западной Сибири. Здесь особенно широко представлен комплекс таежных животных. В Средней Сибири отсутствует ряд европейско-сибирских видов (куница, норка, заяц-русак, еж и др.), но появляются восточносибирские виды: восточный лось, снежный баран, кабарга, северная пищуха, ряд видов землероек, каменный глухарь, черная ворона, утка-касатка и др. Наблюдается глубокое проникновение в тайгу Центральной Якутии животных и птиц, обычно обитающих в степях: длиннохвостного суслика, черношапочного сурка, полевого жаворонка, скалистого голубя и др.

Животное население Средней Сибири отличается некоторыми специфическими чертами, обусловленными особенностями ее природы: холодной продолжительной зимой, распространением многолетней мерзлоты, каменистостью грунтов и пересеченностью рельефа. С суровостью зимних условий связано обилие среди животных пушных зверей с густым, пушистым и шелковистым мехом, который особенно высоко ценится: песец, соболь, горностай, белка, колонок и др. С пересеченностью рельефа и каменистостью грунта связано увеличение численности и видового разнообразия копытных в Средней Сибири: северный олень, лось, снежный баран, кабарга. Мерзлота ограничивает распространение земноводных, пресмыкающихся и червей. В холодных водах уменьшается численность рыб. Резкая континентальность климата способствует большему передвижению тундровых животных к югу в зимний период и таежных к северу  летом.

Животный мир тайги отличается довольно однообразным видовым составом, но большим колебанием численности в ее пределах. Для животного населения тундр характерно значительное сходство с животными западносибирских тундр.

Природные зоны

Несмотря на громадную протяженность территории Средней Сибири по меридиану, набор природных зон в ее пределах весьма невелик: тундра, лесотундра и тайга. Наиболее полно представлены тайга, занимающая около 70% площади, и тундра.

Усиление континентальности климата в Средней Сибири способствует смещению границ природных зон к северу по сравнению с Западной Сибирью. Однако это хорошо прослеживается лишь в северной части страны, где не только лесотундра, но и северная граница лесной зоны заходит за 70° с.ш. Что касается южной границы лесной зоны, то она, наоборот, оказывается смещена к югу из-за высотного положения территории (выше 450-500 м). Здесь, у подножия Восточного Саяна, на широтах, на которых в Западной Сибири размещены степи, распространены таежные леса с островами лесостепей.

Тундровая зона занимает север Средней Сибири. Ее южная граница проходит от Дудинки севернее озера Пясино и долины Хеты до слияния ее с Котуем (примерно до 72°30" с.ш.), затем огибает северную границу Анабарского плоскогорья (кряж Хар-Тас), пересекает реку Анабар, на междуречье Анабара и Оленека несколько отклоняется к югу, огибает Оленекское плато с севера и кряж Чекановского с юга, выходя к Лене. Ширина зоны колеблется от 100 км в восточной части до 600 км на меридиане мыса Челюскин.

Основные черты зоны, отличающие ее от западносибирской тундры: меньшая заболоченность, преобладание кустарничковых и лишайниковых тундр на тундровых щебнистых и тундрово-глеевых почвах, наличие горных гряд и массивов с характерными для них горными тундрами и каменистыми россыпями.

Растительный и почвенный покров тундр мозаично распределен по поверхности в зависимости от микрорельефа, механического состава грунтов и характера увлажнения. В северной части Таймыра распространена арктическая пятнистая тундра с полигональными примитивными арктическими почвами. Более 70% поверхности здесь занято пятнами оголенного грунта. Растительность приурочена к морозобойным трещинам, разделяющим эти пятна. Среди растений арктической тундры преобладает дриада, или куропаточья трава. Понижения с глинистыми грунтами заняты полигональными гипново-травяными болотами с осокой и пушицей на торфянистых почвах. В горах Бырранга каменистые арктические тундры постепенно переходят в арктическую пустыню, представленную крупноглыбовыми россыпями с накипными лишайниками. Здесь проявляется высотная по­ясность в размещении почвенно-растительного покрова.

В подзоне типичных тундр , которые занимают северную часть Северо-Сибирской низменности, преобладают кустарничковые и лишайниковые тундры на типичных тундровых, тундровых иллювиально-гумусовых почвах и тундровых подбурах. Эти тундры приурочены к повышениям рельефа, щебнистым и супесчаным грунтам. В их почвах отсутствуют признаки оглеения. В кустарничковых тундрах доминируют дриада и кассиопея. На песчаных грунтах в восточной части зоны широко распространены тундры с господством кустистых лишайников алектории и корникулярии и меньшим участием цетрарии. Моховые тундры на тундровых глеевых почвах зани­мают небольшие площади и более характерны для западной части зоны.

Южная часть зоны занята кустарниковыми ивняково-ерниковыми тундрами с господством березки тощей (в отличие от Западной Сибири, где преобладает березка карликовая). Березкой обычно заняты более высокие места, а ивняки преобладают по понижениям, поэтому они проникают дальше к северу. Высота и густота кустарников увеличивается к югу, особенно в долинах, котловинах, вокруг озер, что зависит от увеличения мощности снежного покрова, выше которого кустарники обычно не поднимаются.

Животный мир среднесибирских тундр представлен леммингами обским и копытным, полевками лемминговой и экономкой. Они привлекают песцов и полярных сов. В среднесибирских тундрах очень много диких северных оленей. Из птиц в тундре обычны белая и тундровая куропатки, снежный и лапландский подорожники.

Летом тундра оживает. На озера, реки и морские побережья прилетают гуси, утки, гагары, гаги, чайки, кулики и др. Возвращаются из тайги откочевавшие туда на зиму типичные тундровые животные (олень, песец). Проникают сюда и лесные виды  бурый медведь, росомаха и др. В горах Бырранга встречается снежный баран, которого нет западнее Енисея.

В настоящее время из природных ресурсов тундры используются главным образом оленьи пастбища. Разработка полезных ископаемых пока нерентабельна из-за отсутствия рабочей силы и путей сообщения.

Лесотундровая зона протягивается узкой полосой (до 50-70 км) вдоль южной окраины Северо-Сибирской низменности. Граница зоны проходит по северному уступу Среднесибирского плоскогорья.

В растительном покрове лесотундр преобладают кустарниковые заросли из березки тощей, ольховника (кустарниковой ольхи), ивы, багульника стелющегося и болотного на тундровых торфяных и мерзлотно-тундровых глеевых почвах. Деревья разбросаны отдельными экземплярами или небольшими группами. В западной части зоны деревья часто имеют угнетенный облик, а восточное Хатанги древостой становится равномернее и гуще, больше высота деревьев и нормальнее развитие кроны. Это связано с улучшением дренированности почв, благодаря распространению песчаных грунтов, а также с увеличением летних температур и преобладанием зимой безветренной погоды. Кроме кустарниковых тундр и редколесий, здесь встречаются моховые, кочкарные пушицевые тундры, особенно в западной части, и лишайниковые тундры, характерные для восточных районов.

Лесотундры являются наиболее ценными зимними пастбищами для оленей. Зимой здесь ведется промысловая охота на песца.

Таежная зона протягивается с севера на юг более чем на 2000 км от северной окраины Среднесибирского плоскогорья до южных пределов страны.

Специфическими чертами среднесибирской тайги, резко отличающими ее от тайги Западной Сибири, являются резко континентальный климат и почти повсеместное распространение мерзлоты, незначительная заболоченность, господство монотонной лиственничной тайги и мерзлотно-таежных почв. Подчеркивая специфику таежной зоны Средней Сибири, ее зовут таежно-мерзлотной зоной. Типичными ПТК этой зоны являются пластово-ярусные денудационные и вулканические равнины и плато с лиственничными лесами на мерзлотно-таежных почвах.

В почвенно-растительном покрове среднесибирской тайги подзональные различия прослеживаются менее отчетливо, чем долготные , обусловленные увеличением континентальности климата и уменьшением увлажненности, а также высотные, обусловленные понижением летних температур.

Зональными почвами тайги Средней Сибири являются мерзлотно-таежные. На карбонатных породах распространены дерново-карбонатные мерзлотные почвы. На всем пространстве зоны господствуют свётлохвойные леса. Правда, на севере  это редкостойные лиственничные леса на глеево-мерзлотно-таежных почвах. Кустарниковый ярус и напочвенный покров в них образованы видами, общими с кустарниковой тундрой. В центральной части тайги увеличивается сомкнутость древесного яруса и высота деревьев. В подлеске, кроме кустарниковых ив, березки и ольхи, встречаются черемуха, рябина, бузина, можжевельник, жимолость. Травяно-моховой покров  типично таежный. Под лесами развиваются кислые мерзлотно-таежные почвы.

В южной тайге увеличивается разнообразие хвойных лесов. Наряду с лиственничными и лиственнично-сосновыми лесами здесь распространены чистые сосновые боры. Подлесок и травяной покров более богаты. В почвенном покрове преобладают дерново-подзолистые почвы, хотя встречаются и мерзлотно-таежные.

Вдоль подножия Восточного Саяна полосой от 70 до 250 км ширины протягивается подтаежная подзона с островами лесостепей . Основную площадь здесь занимают сосновые и бере­зовые травяные леса с многочисленными пятнами луговых степей, площадь и число которых увеличиваются в результате деятельности человека. На наиболее возвышенных и лучше увлажненных участках встречаются еловые и лиственнично-кедровые леса на дерново-подзолистых почвах. На карбонатных породах почвы дерново-карбонатные. Под березовыми рощами и луговыми степями развиты серые лесные почвы и выщелоченные черноземы.

От северной границы таежной зоны до южной вдоль Енисея протянулась полоса, где выпадает больше осадков, чем на остальной территории, выше мощность снежного покрова, меньше годовые амплитуды температур. Это создает условия для увеличения влажности почв и мощности деятельного слоя, островного распространения мерзлоты. Наряду с мерзлотно-таежными здесь распространены подзолистые и дерново-подзолистые почвы. К этой полосе, имеющей ширину от 300 до 450 км, приурочены темнохвойные леса. Здесь растут ель, кедр и пихта. Встречаются массивы березняков и пятна лиственнично-сосновых лесов.

Восточнее возрастает суровость зимы, уменьшается количество осадков и усиливается промерзание грунтов, из состава древостоя выпадают темнохвойные породы и лиственница сибирская. Лишь в южной части тайги на наиболее высоких участках еще встречаются кедр и пихта. В восточной части зоны безраздельно господствует лиственница даурская. В Центральной Якутии среди лиственничных лесов на мерзлотно-таежных нейтральных (палевых) почвах встречаются небольшие пятна типчаково-ковыльных степей на террасах Лены.

Таким образом, в направлении с запада на восток достаточно отчетливо прослеживаются изменения в почвенно-растительном покрове, связанные с увеличением суровости и сухости климата.

Значительные колебания высота среднесибирской тайге обусловливают высотные изменения почвенно-растительного покрова, наиболее четко прослеживающиеся в северной части зоны, где амплитуды высот местами превышают 1000 м, а верхний предел распространения древесной растительности находится на высоте 300-500 м и леса сменяются горными тундрами.

Животный мир таежной зоны Средней Сибири типичен для лесов. Из хищников здесь встречаются бурый медведь и росомаха, соболь и горностай, ласка и колонок, реже рысь и лисица. Из грызунов много белки, бурундука, зайца-беляка и полевок. Обильны и разнообразны землеройки. Из копытных распространены лось, реже кабарга, в северной части  северный олень, а на юге  марал и косуля. Из птиц многочисленны типично таежные, живущие здесь круглый год и имеющие промысловое значение, глухарь и рябчик. Много мелких птиц  дятлов, дроздов, сплюшек, козодоев, сибирской чечевицы, сибирской мухоловки и др.

Занимая более 2/3 территории Средней Сибири, таежная зона обладает и основными запасами ее природных ресурсов  минеральных и гидроэнергетических, пушных и рыбных. Здесь сосредоточены все лесные и земельные ресурсы.

На пространстве таежной зоны Средней Сибири отчетливо прослеживаются внутризональные различия, связанные с характером литогенной основы. Они определяют особенности природы каждой из провинций, обособившихся в пределах страны.

Природные ресурсы Тунгусской провинции (уголь, древесина и др.) пока находятся в резерве народного хозяйства. Население сосре­доточено в небольших поселках по долинам крупных рек, занято охотой, рыболовством и оленеводством для местных нужд.

В провинции Путорана добываются медно-никелевые руды и каменный уголь. Здесь расположен самый северный город России - Норильск.

Для Центральноякутской провинции Характерны и участки луговых степей на лугово-черноземных мерзлотных почвах с содержанием гумуса до 12-15%. Они не занимают больших площадей (всего 3-4%), но придают неповторимое своеобразие природе этой провинции. Растительный покров их образован ковылем-волосатиком, типчаком, тонконогом, луговым и ксерофитным разнотравьем. Участки степей расположены по соседству с заболоченными, мшистыми лиственничными лесами на низких надпойменных террасах (первой и второй) и приурочены к склонам и вершинам невысоких гряд (2-3 м). В понижениях между грядами и в нижних частях склонов встречаются пятна солончаков и солонцов со сведой и солеросом.

Территория провинции является одной из наиболее заселенных в Средней Сибири. Обилие естественных пастбищ и сенокосов обеспечивает развитие животноводства -основной отрасли хозяйства коренного населения провинции-якутов. Почвенно-климатические условия благоприятны для развития земледелия. Перспективы для использования гидроэнергетических ресурсов Лены, Вилюя и Алдана велики. Но особенно велики запасы минеральных ресурсов-угля, газа, солей и алмазов (близ северо-западной окраины провинции). Территория провинции считается перспективной на нефть.

Природные ресурсы

Средняя Сибирь  одна из наиболее богатых природными ресурсами физико-географических стран. Особенно она выделяется минеральными, гидроэнергетическими и лесными ресурсами.

Минеральные ресурсы Средней Сибири разнообразны. Здесь сосредоточено более 70% разведанных запасов каменных и бурых углей России. Правда, большая их часть приходится на долю бассейнов, размещенных в малонаселенных районах, эксплуатация которых по природным условиям очень сложна. Здесь находится крупнейший в мире Ленский бассейн с прогнозными запасами более 2,6 трлн. т углей преимущественно мелового возраста. Он протянулся вдоль долины Лены почти на 1,5 тыс. км. Тунгусский бассейн верхнепалеозойских углей с запасами свыше 2 трлн. т занимает площадь более 1 млн. км 2 . Угольные пласты здесь часто залегают близко к поверхности. Меньшими запасами отличается Таймырский бассейн (200-250 млрд т). В южной, наиболее освоенной части Средней Сибири расположен Канский бассейн (более 100 млрд т; восточная часть Канско-Ачинского) и Иркутско-Черемховский бассейн (более 30 млрд т). Оба эти бассейна содержат угли юрского возраста, интенсивно разрабатываются и в настоящее время имеют наибольшее хозяйственное значение.

В 1962 г. в верховьях Лены было открыто Марковское месторождение кембрийской нефти . В настоящее время разрабатывается также Ярактинское месторождение. На полуострове Нордвик нефть добывалась из отложений верхнего палеозоя. Месторождения газа открыты в Центральной Якутии, в восточной части Северо-Сибирской низменности, на междуречье Хатанги и Ангары, Лены и Вилюя (Таас-Тумусское, Балахнинское, Собинское и др.). Средняя Сибирь остается одним из перспек­тивных районов на востоке страны для поисков нефти и газа.

Каменная соль кембрийского и девонского возраста добывается в верховьях Ангары (Усолье Сибирское), в бассейне Вилюя (Кемпендяй), в Норильском районе и в низовье Хатанги. Мощность соляных пластов достигает здесь 400 м.

В Средней Сибири имеется ряд рудных и нерудных полезных ископаемых, связанных с сибирскими траппами и мезозойским магматизмом. Огромное значение имеют месторождения алмазов , которые связаны с трубками взрывов, заполненными ультраосновными породами  кимберлитами и их брекчиями. Некоторые из этих месторождений (трубки «Мир», «Удачная», «Айхол») разрабатываются. Наиболее перспективные алмазоносные районы находятся в бассейне Вилюя и Оленека.

Крупнейшие в России месторождения графит а  Курейское и Ногинское  расположены в северо-западной части Среднесибирского плоскогорья. Здесь же разрабатываются медно-никелевые руды , содержащие платину (Толпах и др.). Близ устья Ангары открыты месторождения свинцово-цинковых руд (Горевское) и марганца (Порожинское). Полиметаллические, ртутные и молибденовые руды известны в горах Бырранга. В Енисейском кряже добывается золото. Обнаружена золотоносность Анабарского массива. Найден ряд месторождений алюминиевых руд, из которых наибольшее значение имеют бокситы приангарской части Енисейского кряжа.

Среди рудных месторождений Средней Сибири особенно многочисленны месторождения железных руд , разведанные и разрабатываемые в Ангаро-Питском, Ангаро-Илимском и Среднеангарском бассейнах. Известны месторождения железа в Норильском районе и в бассейне Подкаменной Тунгуски.

Гидроэнергетические ресурсы среднесибирских рек составляют более 40% общероссийских. Жемчужиной гидроэнергетики является быстрая и полноводная Ангара, сток которой зарегулирован Байкалом. Это создает весьма благоприятные условия для гидроэнергетического строительства. На Ангаре уже работают на полную мощность Иркутская (600 тыс. кВт), Братская (4,5 млн. кВт), Усть-Илимская ГЭС (4,3 млн. кВт), сооружается Богучанская (4,5 млн. кВт) и проектируется Нижнеангарская. Кроме ангарских ГЭС, в Средней Сибири сооружены Красноярская (6 млн. кВт), Вилюйская (около 650 тыс. кВт) и Хантайская ГЭС (440 тыс. кВт). Намечается строительство Среднеенисейской ГЭС близ устья Ангары. Гидроэнергетическое освоение рек Ленского бассейна только начинается. На Лене могут быть построены гидроэлектростанции общей мощностью свыше 16 млн. кВт. Малые зимние расходы среднесибирских рек (за исключением Ангары) неблагоприятно сказываются на эффективности работы ГЭС, но несмотря на это себестоимость вырабатываемой здесь электроэнергии самая низкая в стране.

Велико транспортное значение рек : важнейшей транспортной магистралью является Лена, судоходная до Усть-Кута. Судоходны ее притоки (Вилюй, Алдан) и крупнейшие притоки Енисея. Используются реки для лесосплава. Использование рек как путей сообщения ограничивается их порожи­стостью и длительностью ледостава.

Лесные ресурсы Средней Сибири представлены большими запасами древесины  свыше 40% республиканских запасов в спелых и перестойных насаждениях. Лесопокрытая площадь в Средней Сибири занимает около 200 млн. га, а запас древесины в лесах превышает 20 млрд м 3 . Производительность лесов возрастает от 30-50 м 3 /га в заполярных редколесьях до 250-300 м 3 /га и более в сосновых лесах Приангарья. Особенно большую ценность представляют сосновые и сосново-лиственничные леса бассейна Ангары, где сосредоточено свыше 35 млн. га сосновых лесов.

Подавляющая часть территории относится к лесоизбыточным районам . По режиму использования и целевому назначению эти леса входят в разряд эксплуатационных. Леса наиболее обжитых районов, прилегающих к железной дороге, в основном освоены. Свыше 80% заготавливаемой здесь древесины составляет сосна. Леса внутренних районов  резервные. Они используются пока слабо, так как отличаются более низким качеством и трудной транспортной доступностью. Большой урон тайге наносят пожары. Охрана от них  важнейшая задача лесного хозяйства Средней Сибири.

Пушные ресурсы Средней Сибири  объект промысловой охоты, одного из занятий коренного населения. Пушнина этих районов славится высоким качеством и пользуется особенно высоким спросом. По числу заготавливаемых шкурок преобладают белка, песец, горностай, соболь, ондатра и заяц-беляк.

Кормовые ресурсы представлены огромными площадями оленьих пастбищ. По долинам рек распространены пойменные луга, отличающиеся наиболее устойчивыми урожаями. Особенно ценными в кормовом отношении являются аласные и приозерные луга, дающие питательное сено, богатое белками. Но урожайность их очень неустойчива. Эти луга распространены главным образом в Центральной Якутии. Имеются суходольные и заболоченные луга среди лесных массивов тайги. Они используются в качестве пастбищ и сенокосов. Животноводство  главное направление сельского хозяйства почти на всей территории.

Из-за большой пересеченности рельефа, сурового климата и высокой залесенности здесь намного меньше , чем в Западной Сибири, земель удобных для земледелия . Большая часть их сосредоточена на юге в лесостепных островах и южной тайге Предсаянья, где коэффициент увлажнения близок к единице. Имеются небольшие площади пашни (около 150 тыс. га) в Центральной Якутии, где сумма активных температур в период короткого лета позволяет выращивать ранние и среднеспелые сорта зерновых культур и многие овощи, однако в первый период лета наблюдается дефицит влажности. Около трети пашни здесь расположено в долинах рек и почти столько же на аласах. В пределах Средней Сибири расположено самое крупное в нашей стране заполярное земледельческое хозяйство, в парниках и на открытом грунте которого выращиваются разнообразные овощи.

Антропогенные изменения природы

В XVXVI вв. в Средней Сибири жили малочисленные народности и племена, разбросанные на огромной территории. Лишь якуты, населявшие Лено-Вилюйскую (Центральноякутскую) равнину и прилегающие к ней долины рек, занимались скотоводством (коневодством), охотой и рыболовством, остальные  охотой и рыболовством. Некоторые племена имели оленей.

После присоединения территории к России хозяйственный уклад населения по сути не изменился, лишь усилилось освоение пушных ресурсов. Хозяйственная жизнь в XVII в. в той или иной мере была связана с пушниной  «мягкой рухлядью». Освоение пушных богатств Средней Сибири продолжалось и в XVIIIXIX вв., но в Предсаянье постепенно начало развиваться земледелие. Уже в начале XVIII столетия в Предсаянье проживало 40% населения, а к концу XIX в.  80% населения Средней Сибири. К середине XVIII в. здесь был проложен Московский (Сибирский) тракт к побережью Тихого океана, а в 18931899 гг. железная дорога  часть Транссибирской магистрали. Это способствовало дальнейшему росту населения и развитию сельского хозяйства для удовлетворения потребностей всего местного населения. На всей остальной территории продолжал развиваться пушной промысел.

С середины XIX в. проявились очаги золотодобычи в Енисейском кряже, а в последние годы столетия, когда потребовался уголь в связи с эксплуатацией железной дороги, началась его добыча в Черемховском бассейне. В Предсаянье и в отдельных местах близ Ангары начались лесоразработки. Все это привело к изменениям природы в юго-западной, предсаянной, части Средней Сибири. На остальной территории изменения коснулись лишь животного мира. Из-за неумеренной охоты основной объект промысла  соболь во многих местах исчез почти полностью. Существенно сократилась и численность белки.

Сложившееся направление хозяйства в Средней Сибири сохранялось и в послереволюционные годы. При этом очаговое земледелие продвигалось в более северные районы, увеличивалось поголовье скота, возрастали объемы лесозаготовок в бассейне Ангары и в верховьях Лены. В советское время возникли новые очаги промышленного освоения Средней Сибири на базе использования ее минеральных ресурсов в районах Норильска и Мирного. Все это повлекло за собой увеличение воздействия человека на природу, но при этом сохранился локальный характер самого воздействия. Лишь непреднамеренное влияние на растительность охватило значительные территории. Это связано с распространением лесных пожаров, чаще всего возникающих по вине человека.

Пожары иногда охватывали огромные пространства. Так, катастрофический пожар 1915 г. распространился от Саян до низовьев Енисея и от Оби до верховьев Подкаменной Тунгуски. Во время этого пожара было уничтожено около половины лесов в бассейне Енисея в пределах Средней Сибири. Особенно многочисленные и обширные пожары характерны для сухих лет (1925, 1927, 1962, 1971 и др.). Анализ распределения площадей старых гарей показал, что они обнаруживают непосредственную связь с населенными пунктами и трассами дорог.

Целенаправленное изменение растительного покрова происходило в процессе расширения пахотных земель. В Предсаянье естественная растительность заменена посевами сельскохозяйственных культур на значительных площадях. Здесь расположены два крупных массива пахотных земель: вокруг Красноярска  Канска и Иркутска  Черемхово. В Центральной Якутии, в бассейнах Ангары и Подкаменной Тунгуски земледелие носит по-прежнему очаговый характер. Пахотные земли здесь приурочены к низким террасам рек с наиболее плодородными почвами. В Центральной Якутии есть аласы, созданные человеком на месте специально спущенных термокарстовых озер с целью увеличения высокоурожайных луговых угодий. В бассейне Ангары и близ Олекминска на Лене существенно изменился возрастной и видовой состав лесов в связи с проводимыми здесь в значительных масштабах лесозаготовками.

Экономической основой развития хозяйства Средней Сибири в настоящее время является приближение промышленности к источникам сырья. Но освоение природных ресурсов в условиях сурового сибирского климата требует больших затрат и бережного отношения к природе в процессе эксплуатации ее ресурсов. В последние десятилетия XX в. появлялось все больше очагов локального изменения природы в ходе добычи полезных ископаемых, при транспортном и энергетическом строительстве.

Человек активно вторгается в природу и часто изменяет режим многолетней мерзлоты, что влечет за собой не только изменение почвенно-растительного покрова, но нередко и рельефа. Эти изменения оказываются часто необратимыми хотя и не охватывают пока больших площадей. Основными районами воздействия человека на природу являются бассейн Ангары, районы Норильска, Западной Якутии и Центральноякутской равнины.

Для сохранения уникальных и типичных природных комплексов, для охраны животных и реакклиматизации овцебыков был создан один из крупнейших в стране Таймырский заповедник (1979) на площади 1,3 млн. га. В 1985 г. в низовьях Лены создан Усть-Ленский заповедник (около 1,5 млн. га), а в Тунгусской провинции  Центральносибирский (площадь чуть менее 1 млн. га). В 1988 г. в центральной и юго-западной частях плато Путорана был организован Путоранский заповедник, имеющий площадь более 1,8 млн. га. На побережье Таймыра находится несколько участков Большого Арктического заповедника.

Более 25% поверхности суши земного шара занимает многолетняя или вечная мерзлота. Она представляет собой промерзший грунт, который никогда полностью не оттаивает. Многолетняя мерзлота была сформирована в ледниковый период развития планеты, в районах с сухим и морозным климатом.

География вечной мерзлоты

Многолетняя мерзлота представляет собой типичное явление для приполярных и полярных районов, расположенных вблизи Северного и Южного полюсов. Также мерзлота встречается и в других районах Земли, в том числе и в экваториальных широтах, но лишь высоко в горах, вершины которых покрыты льдом и снеговыми шапками.

Рис. 1. Снежные пики высоких гор.

Единственный материк на планете, на территории которого нет вечной мерзлоты - это Австралия. Все дело в том, что он максимально удален от Южного полюса и не может похвастать высокогорьем.

Огромные массивы многолетней мерзлоты расположены в таких регионах:

• северная часть Евразийского континента;
• северные территории Канады;
• Аляска;
• Гренландия;
• Антарктида.

Толщина промерзшего почвенного слоя колеблется от нескольких десятков сантиметров до километра и более. Многолетняя мерзлота в России занимает 2/3 всей территории. Наибольшая зафиксированная глубина составляет 1370 м, и находится она в Якутии, в верховьях реки Вилюй.

Рис. 2. Территория мерзлоты возле реки Вилюй.

Мерзлота представлена двумя формами:

• Сплошная вечная мерзлота расположена на территории Сибири, Новой Земли, на арктических островах. В течение многих лет она никогда не таяла, и образовала внушительные массивы промерзшей суши.
• Частичная мерзлота расположена несколько южнее. Она характеризуется небольшим промерзшим слоем и залеганием в виде отдельных областей.

Условия формирования мерзлоты

В северных регионах грунт остается промерзшим даже летом. Оттаивает лишь небольшой слой, не более 10 см. Вода, образующаяся после таяния зимнего снега, не в состоянии полностью впитаться в твердый мерзлый грунт, поэтому летом верхний слой летом представляет полужидкое грязное месиво.

В случае, если таяние снега происходит на склоне, то впоследствии грязевая «волна» под действием силы тяжести сползает вниз. Такие грязевые оползни наиболее характерны для рельефа тундры.

С приходом осени природный ландшафт может кардинально измениться. Талая вода, скопившаяся в трещинах скальных пород, замерзает. При этом ее объем увеличивается, и порода разрушается. Это приводит к сдвигу грунта либо его вспучиванию. Так образуется пинго.

Внешне подобное место напоминает куполообразный холм высотой до 50 м, с расколотой или раскрошенной вершиной. Пинго встречаются в Сибири, Гренландии, Канаде. На их вершинах часто образуются небольшие впадины, в которых летом образуются небольшие озерца.

Рис. 3. Пинго.

Мерзлота и человеческая деятельность

Для успешного освоения северных районов очень важно владеть полной информацией о многолетней мерзлоте. Подобные знания необходимы для выполнения следующих задач :

• строительство зданий и различных сооружений;
• проведение геологоразведки;
• добыча полезных ископаемых.

Бесконтрольное таяние мерзлоты может стать причиной появления многих проблем, связанных с особенностью деятельности человека в северных районах. При проведении работ на севере это нужно избегать всеми способами.

Глубоко промерзший грунт, лишенный малейшей подвижности своих пластов, очень удобен при разработке месторождений полезных ископаемых карьерным открытым способом. Поскольку стенки карьера, скованные мерзлотой, не осыпаются, они позволяют более эффективно проводить работу.

В последние годы площадь, которую занимает многолетняя мерзлота, начала сокращаться. Области промерзшего грунта стали медленно отступать к северу. Это напрямую связано с глобальным потеплением на планете и неизменным ростом температуры. Если ситуация не изменится, то уже через несколько десятилетий районы, которые были освобождены от мерзлоты, станут пригодными для сельскохозяйственных работ.

Постоянная мерзлота развита на обширных пространствах Северного и Южного полушарий Земли как на равнинах, так и в горах занимая около 25 % площади суши. В ландшафтном отношении это ледниковая и тундровая зоны, входящие соответственно в арктический (антарктический) и субарктический (субантарктический) климатические пояса (см. гл. 12). Граница распространения мерзлоты на равнинах Северного полушария спускается ниже 50°с. ш., а в Южном полушарии соответственно поднимается до 50°ю. ш. В России мерзлота занимает более 65 % всей ее территории (рис. 9.1).

Криолитозона, ее происхождение и строение. Верхний слой земной коры, характеризующийся преобладанием отрицательных температур почв и горных пород и наличием или возможностью существования подземных льдов, называется криолитозоной (от греч. kryos - холод, мороз, лед,lithos - камень и zone - пояс). Формирование современной криолитозоны началось в конце плиоцена - начале раннего плейстоцена в связи с планетарным похолоданием климата и развитием оледенений и продолжалось с перерывами на протяжении всего четвертичного периода. Особенно суровые климатические условия существовали в позднем плейстоцене, около 18-20 тыс. лет тому назад во время последнего оледенения. Криолитозона подразделяется на подзоны: сплошного и прерывистого или островного распространения многолетнемерзлых пород. Толщина, или мощность, последних зависит от среднегодовой температуры и ряда других условий и пространственно довольно изменчива (см. рис. 9.1). На территории России мощность многолетнемерзлых пород в первой подзоне достигает 800-900 м. Это Таймыр, побережья северных морей, арктические острова, высокогорные районы Алтая, Саян и др. Во внутриконтинентальных районах Восточной Сибири, в частности в Верхоянье, мощность мерзлоты почти достигает 1500 м. Во второй подзоне, охватывающей Кольский полуостров, приполярную полосу Восточно-Европейской платформы, южную половину Западной Сибири и др., мерзлота развита островами, площадь которых уменьшается с севера на юг. Соответственно в том же направлении уменьшается мощность ММП со 100 м и более до15-25 м. Породы, слагающие криолитозону, имеют отрицательную температуру Среди них выделяются мерзлые породы, содержащие лед, и морозные, не содержащие его. К последним относятся сухие пески и галечники, некоторые магматические и метаморфические породы. Лед в мерзлых породах присутствует в различном виде: в виде отдельных кристаллов, заполняет поры в дисперсных отложениях (лед-цемент), образует разных размеров жилы, линзы, слои и более крупные пластовые тела и массивы. Ледяные клинья шириной до 8-10 м и глубиной до 50-60 м пронизывают толщи отложений, разбивая их на отдельные массивы. В мерзлых скальных породах лед заполняет пустоты и трещины. Лед образуется или одновременно с образованием породы (сингенетический), или после ее образования (эпигенетический). При этом лед может образоваться при многократном заполнении водой или снегом трещин в породах (повторно-жильный лед) или при внедрении в отложения и замерзании грунтовой воды (инъекционный лед). В криолитозоне поверхностный слой промерзает зимой и оттаивает летом. Он называется сезопно-талым, или деятельным, слоем. Его мощность обычно составляет первые метры и увеличивается от северных широт к южным, где оттаивание происходит на глубину порядка 4-6 м. Деятельный слой имеет большое практическое значение для хозяйственной деятельности человека, т. к. процессы, происходящие в нем, вызывают деформации поверхности, ведущие к разрушению строений, и поэтому должны учитываться при строительстве. Помимо ледниковой и тундровой зон, временное сезонное (зимнее) промерзание пород характерно для зон умеренного пояса.

Факторы,влияющие на развитие постоянной мерзлоты.

На формирование мерзлотного рельефа влияют следующие факторы: климат, вещественный состав пород, гидрогеологические условия (глубина залегания подземных вод), растительный покров, новейшая тектоника и рельеф (М. И. Сумгин, Б. Н. Достовалов, β. И. Попов, С. П. Качурин, В. А. Кудрявцев, Э. Д. Ершов, Η. Η. Романовский, К. А. Кондратьева, Б. П. Любимов, Ю. В. Мудров и др.). Все эти факторы тесно взаимосвязаны, и влияние одного из них часто ослабляется или усиливается в зависимости от изменения какого-либо другого фактора. Климат определяет само существование мерзлоты. Глубина промерзания пород зависит от среднегодовой температуры и ее колебаний на поверхности, степени влажности пород, мощности снежного покрова. В общем случае, чем ниже среднегодовая температура, продолжительнее и холоднее зима, меньше влажность и мощность снежного покрова, тем больше глубина промерзания пород.

В области развития мерзлоты количество тепла, поступающего на тот или иной участок, зависит от рельефа, экспозиции поверхности, литологии пород, новейшей тектоники. Так, склоны южной экспозиции получают больше тепла по сравнению с северными, поэтому они менее мерзлые. Влияние вещественного состава пород на мощность мерзлоты проявляется через механический состав отложений, их теплофизические свойства, теплопроводность, степень влажности. Рыхлые породы, с одной стороны, прогреваются на большую глубину, чем скальные, однако, с другой стороны, они часто более насыщены грунтовой или поверхностной водой, поэтому могут промерзать на большую глубину, чем крепкие. Грубозернистые отложения (пески, галечники) промерзают на большую глубину, чем тонкозернистые (суглинки, глины). Растительность в целом способствует меньшему промерзанию горных пород и предохраняет их от летнего оттаивания. Но характер растительности зависит не только от климата, но и от рельефа. Наклон поверхности, определенный тектоническими деформациями или экзогенными процессами, влияет на распределение атмосферных осадков, а, следовательно, и растительности, от которой, до некоторой степени, зависит степень промерзания пород. Влияние новейшей тектоники и рельефа сказывается как на больших территориях, так и на локальных участках. В горах с увеличением высоты понижается температура воздуха и пород, соответственно увеличивается мощность ММП. В сводовых частях отдельных поднятий, особенно с повышенной их трещиноватостью и более грубым механическим составом пород, увеличивается тепло- вой поток из земных недр и вследствие этого сокращается мощности мерзлоты, иногда на 100-200 м по сравнению с впадинами. Однако на некоторых антиклиналях, особенно перспективных на нефТь и газ, поток поднимающегося тепла экранируется пластами, содержащими эти полезные ископаемые, и здесь, наоборот, наблюдается увеличение мощности мерзлого слоя. Во впадинах, где идет современное осадконакопление, мощность мерзлоты, как правило, больше, чем на поднятиях, из-за того, что, как было сказано выше, выполняющие впадины отложения обычно тонкие, больше насыщены влагой, чем на поднятиях, и потому промерзают глубже, становятся льдистыми. В целом же мощность мерзлоты увеличивается от водоразделов к днищам впадин. Однако под речными долинами, по сравнению с водоразделами, мощность мерзлоты обычно уменьшена. Это связано с тем, что речные потоки, являясь мощными и постоянно действующими теплоносителями, препятствуют развитию под ними мерзлоты и вызывают ее протаивание, создавая зоны так называемых таликов. Талики могут быть сквозными, пронизывающими всю толщу мерзлоты под речными потоками, или образовывать линзы и каналы внутри мерзлой толщи внутри- и межмерзлотные) или над ней несквозные). Холодный климат и мерзлота обусловливают особый тип выветривания - криогенный. Периодическое замерзание и оттаивание воды в породах ведет к физическому их разрушению, образованию трещин, дроблению, разрыхлению вплоть до превращения их в пылеватые и глинистые разности. Пылеватый элювий развит на многих породах в зоне тундры.