Курсовая работа по геологии на тему Ландшафты зоны многолетней мерзлоты Западно-Сибирской равнины

Введение

Одной из наиболее распространенных в настоящее время групп ландшафтов Земли являются мерзлотные, т.е. возникшие и развивающиеся над слоем многолетнемерзлых грунтов. Сочетанное действие льда и низких температур на вышележащие компоненты литосферы, педосферы, гидросферы и биосферы создает в этих ландшафтах особые природные условия, оказывающие значительное непосредственное влияние как на природные системы, так и на структуру и способы ведения хозяйства территорий их распространения. Поэтому изучение мерзлотных ландшафтов представляется актуальной задачей для целого комплекса наук о Земле и территориальных хозяйственных системах.
1. Многолетняя мерзлота, как фактор ландшафтообразования

1.1. Многолетняя мерзлота, как природное образование
Многолетняя мерзлота (многолетнемерзлые грунты, вечная мерзлота, реже – просто мерзлота) – комплекс горных пород с отрицательными температурами в течение непрерывного периода не менее двух лет, содержащих в себе грунтовые воды в форме льда. Лед в многолетней мерзлоте является результатом кристаллизации воды в самой горной породе при отрицательных температурах и существует в виде жил, клиньев, тонких стебельков, а также линз. Многолетнемерзлые грунты следует отличать от морозных и сыпуче-морозных (находящихся при отрицательных температурах, но не несущих в себе льда) грунтов. Таким образом, многолетнемерзлые грунты – это четырехкомпонентные системы, состоящие из находящихся в динамическом взаимодействии твердой минеральной фракции, льда и воды в жидком и газообразном состоянии, при этом, лед в них играет роль связующего, цементирующего компонента.
Многолетняя мерзлота распространена на территориях с холодным климатом (приполярных, с холодным континентальным климатом и в высокогорных районах), на всех континентах, кроме Австралии. В Северном полушарии на территории с многолетней мерзлотой приходится около 25%. На острове Гренландия вечной мерзлотой охвачено до 90% суши, а в Антарктиде к зоне многолетней мерзлоты относится вся суша полностью. В нашей стране на зону распространения многолетнемерзлых грунтов приходится около 65% национальной территории (рис. 1). В европейской части страны ее южная граница распространения имеет широтное простирание и располагается вблизи Северного полярного круга, по Уральским горам она опускается на юг до 58-59° с.ш. в Западной Сибири и, сохраняя широтное простирание достигает Среднесибирского плоскогорья. На Среднесибирском плоскогорье южная граница многолетнемерзлых грунтов резко поворачивает на юг, достигая государственной границы страны и уходя в Монголию. На Дальнем Востоке от многолетнемерзлых грунтов свободны Приморский и юг Хабаровского краев, южная часть Камчатки и юг Сахалина, юг Амурской области.

Кроме материковой вечной мерзлоты, отмечается наличие крупных массивов многолетнемерзлых грунтов на шельфах арктических морей Евразии и Северной Америки, к также на антарктическом шельфе. Мерзлые донные породы, в частности, широко распространены в пределах западного сектора арктического шельфа. Считается, что эта мерзлота реликтовая, сформировавшаяся на суше во время регрессии моря 18—20 тыс. лет назад и затопленная затем позднеплейстоцен-голоценовой трансгрессией. В то же время есть данные и о современном новообразовании льдистых донных отложений, содержащих залежи пластовых льдов .

1.2. Свойства многолетней мерзлоты, влияющие на ландшафты
Многолетнемерзлые грунты являются мощнейшим фактором ландшафтообразования в зонах своего распространения, особенно в приполярных и заполярных районах. Ландшафты полярных стран не являются современными и не вторичны. Их внешний облик и внутреннее содержание создаются в целом вечной мерзлотой (сплошной, прерывистой с таликами и островной). Последняя контролирует и регулирует природные воздействия на ландшафты .
Воздействие многолетнемерзлых пород на структуру, динамику и эволюцию ландшафтов территорий их распространения обусловлено целым комплексом физических и химических факторов, которые обусловлены присутствием льда в этих породах. Это:
• Снижение подвижности частиц многолетнемерзлых пород в результате их цементации льдом;
• Водоупорные свойства, которые имеют многолетнемерзлые породы;
• Расширение и деформация массивов горных пород при замерзании воды (образовании льда);
• Отрицательная температура многолетнемерзлых пород, ведущая к охлаждению деятельного слоя снизу, а также замедлению в нем геохимических реакций (например, процессов разложения органики и гумификации).
Важнейшим фактором ландшафтообразования в районах распространения многолетнемерзлых грунтов является их действие в качестве водоупорного слоя. Наличие непроницаемого для грунтовых вод слоя многолетнемерзлых пород приводит к разрыву внутригрунтового вертикального обмена водными массами. Как следствие, над мерзлотным слоем в деятельном слое из-за затрудненного просачивания в теплое время года достигается быстрое насыщение и перенасыщение горных пород жидкой водой, в то же время он оказывается обеднен минеральными солями, которые не могут поступать в него с капиллярным водотоком из нижележащих слоев. В то же время, повышенная водонасыщенность (и соответственно – текучесть) деятельного слоя, а также его периодическое замерзание и оттаивание (которые происходят, в том числе и при внутрисуточных и междусуточных изменениях температуры) приводят к развитию в нем комплекса мерзлотных геоморфологических явлений: солифлюкции, морозной сортировки, формированию бугров пучения (гидролакколитов или булгуняхов) и пр. Ниже мерзлотного слоя, вследствие его водоупорных свойств, формируется определенный дефицит грунтовых вод, а также создаются условия для их повышенной минерализации.
Помимо воздействия на рельеф и рельефообразующие процессы, наличие неподвижного, холодного и непроницаемого для воды слоя многолетнемерзлых грунтов оказывает значительное непосредственное воздействие на геохимические свойства ландшафтов и их биоту. Так, кровля многолетнемерзлых грунтов является естественной вертикальной границей корнеобитаемого слоя для растений мерзлотных ландшафтов. Как следствие, глубина залегания многолетнемерзлых грунтов во моном и определяет северную границу распространения древесной растительности (т.е. природных зон тайги и лесотундры в Приполярье и Заполярье). Кроме того, охлаждение деятельного слоя, происходящее при его контакте с многолетнемерзлыми грунтами, является важным фактором замедления разложения отмершей органики, что способствует накоплению торфа и заболачиванию территории, оглеению почв . Еще одним фактором влияния многолетнемерзлых пород на геохимические процессы, проявляющимся уже на уровне географической оболочки в целом, становится консервация в них углеводородов (например, метана) в форме газовых гидратов. Это существенно снижает их эмиссию в атмосферу и сдерживает развитие в ней парникового эффекта.
2. Особенности ландшафтов мерзлотной зоны Западносибирской равнины

2.1. Западносибирская равнина, как территория распространения многолетнемерзлых грунтов
Западносибирская равнина – обширная равнинная территория в центральной части Северной Евразии, ограниченная с севера Карским морем, с запада – Уральскими горами и хребтом Мугоджары, с востока – Среднесибирским плоскогорьем, а с юга Казахским мелкосопочником и горными системами Алтае-Саянской горной страны. Равнина располагается преимущественно на территории России, ее южная периферия заходит на территорию Казахстана. Она имеет в плане форму суживающейся к северу трапеции: расстояние от южной ее границы до северной достигает почти 2500 км, ширина — от 800 до 1900 км, а площадь около 2,7 млн. км2. Равнина расположена в средних и высоких широтах – ее северная оконечность достигает 73°с.ш., а южные окраины опускаются к 54°с.ш.
В основании равнины лежит эпигерцинская Западно-Сибирская плита, перекрытая чехлом морских и континентальных рыхлых отложений мощностью свыше 1000 м (а во впадинах фундамента до 3000 м). Высота равнины небольшая – только в своей юго-восточной части на Чулымо-Енисейском плато она в некоторых местах превышает 200 м над у.м. В целом, высота равнины понижается с юга на север к Карскому морю и от западной, южной и восточной окраин к средней части – к реке Обь. В целом, плоский равнинный рельеф осложнен в центральной части равнины возвышенностью Сибирские Увалы, имеющей частично моренное происхождение, а также рядом других возвышенностей. Кроме того, рельеф равнины осложняют крупные речные долины крупнейших рек Северной Евразии: Оби и Енисея, их притоков, а также ряда других рек. Ландшафты мерзлотной зоны Западной Сибири
Зона распространения многолетнемерзлых пород на Западносибирской равнине охватывает три природных зоны: тундр, лесотундры и северной тайги. Она располагается в пределах термического пояса с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха, которые у ее южной границы составляют -2; -3°С, а на севере до -12°С и ниже. Эти территории в настоящее время характеризуются длительной суровой, зачастую – малоснежной зимой и коротким прохладным и холодным, зачастую, дождливым летом. Тундровыми ландшафтами заняты полуострова Ямал и Гыданский, северная граница леса достигает южных границ этих полуостровов вблизи Северного полярного круга. Севернее из-за близкого к дневной поверхности залегания кровли вечной мерзлоты древесная растительность не распространяется.
Заключение

Многолетнемерзлые породы – важнейший ландшафтообразующий фактор современной географической оболочки, влияние которого на состояние, динамику и эволюцию ландшафтов многоаспектно и не всегда однозначно. В свою очередь и ландшафты оказывают заметное и достаточно сложное по своим проявлениям влияние на многолетнемерзлые грунты. Многолетнемерзлые породы оказывают большое влияние на характер природной среды, эволюцию и динамику ландшафтов севера Западносибирской равнины (преимущественно к северу от водораздела широтного отрезка Оби и рек Пур, Таз и Надым). Особенно значительно их влияние на структуру и характер ландшафтов на арктических полуостровах Карского моря, а также территориях, где деятельный слой неглубокий и при химнем промерзании сливается с многолетнемерзлыми грунтами. Такое явление наблюдается как на водоразделах, так и в долинах рек указанной территории.