Plus de 25% de la surface terrestre du globe est occupée par le pergélisol ou le pergélisol. C'est un sol gelé qui ne dégèle jamais complètement. Le pergélisol s'est formé au cours de la période glaciaire de la planète, dans des régions au climat sec et glacial.

Géographie du pergélisol

Le pergélisol est un phénomène typique dans les régions circumpolaires et polaires situées près des pôles Nord et Sud. Le pergélisol se trouve également dans d'autres régions de la Terre, y compris aux latitudes équatoriales, mais seulement dans les montagnes, dont les pics sont recouverts de glace et de calottes neigeuses.

Fig. 1. Pics enneigés de hautes montagnes.

Le seul continent de la planète sur le territoire duquel il n'y a pas de pergélisol est l'Australie. Le fait est qu'il est aussi éloigné que possible du pôle Sud et ne peut pas se vanter de hautes montagnes.

D'énormes massifs de pergélisol sont localisés dans ces régions:

• partie nord du continent eurasien;
• nord canadien
• Alaska
• Groenland
• Antarctique.

L'épaisseur de la couche de sol gelé varie de plusieurs dizaines de centimètres à un kilomètre ou plus. Le pergélisol en Russie occupe les 2/3 de l'ensemble du territoire. La plus grande profondeur enregistrée est de 1370 m, et elle est située en Yakoutie, dans le cours supérieur de la rivière Vilyui.

Fig. 2. Le territoire du pergélisol près de la rivière Vilyui.

Le pergélisol est représenté par deux formes:

• Pergélisol   situé en Sibérie, Novaya Zemlya, sur les îles de l'Arctique. Pendant de nombreuses années, il n'a jamais fondu et a formé des réseaux impressionnants de terres gelées.
• Pergélisol partiel   situé un peu au sud. Il se caractérise par une petite couche gelée et une occurrence sous forme de zones distinctes.

Conditions de formation du pergélisol

Dans les régions du nord, le sol reste gelé même en été. Seule une petite couche dégèle, pas plus de 10 cm.L'eau formée après la fonte de la neige hivernale n'est pas en mesure d'absorber complètement dans un sol gelé dur, donc en été la couche supérieure est un gâchis sale semi-liquide.

Si la neige fond sur une pente, la «vague» de boue glisse ensuite sous l'action de la gravité. Ces glissements de terrain sont les plus caractéristiques du relief de la toundra.

Avec l'arrivée de l'automne, le paysage naturel peut changer radicalement. L'eau de fonte qui s'est accumulée dans les crevasses rocheuses gèle. Dans le même temps, son volume augmente et la roche est détruite. Cela entraîne un déplacement du sol ou son expansion. C'est ainsi que se forme le pingo.

Extérieurement, cet endroit ressemble à une colline en forme de dôme jusqu'à 50 m de haut, avec un pic fendu ou émietté. Les pingos se trouvent en Sibérie, au Groenland, au Canada. De petits pics se forment souvent sur leurs pics, dans lesquels de petits étangs se forment en été.

Fig. 3. Pingo.

Pergélisol et activités humaines

Pour le développement réussi des régions du nord, il est très important de posséder des informations complètes sur le pergélisol. Ces connaissances sont nécessaires pour tâches suivantes :

• construction de bâtiments et de structures diverses;
• exploration géologique;
• opérations minières.

La décongélation incontrôlée du pergélisol peut causer de nombreux problèmes associés à la particularité de l'activité humaine dans les régions du nord. Lorsque vous travaillez dans le nord, cela doit être évité par tous les moyens.

Un sol très gelé, dépourvu de la moindre mobilité de ses couches, est très pratique pour développer des gisements minéraux par exploitation à ciel ouvert. Les parois de la carrière, enchaînées par le pergélisol, ne s'effritent pas, elles permettent un travail plus efficace.

Ces dernières années, la zone occupée par le pergélisol a commencé à décliner. Des zones de sol gelé ont lentement commencé à reculer vers le nord. Ceci est directement lié au réchauffement climatique sur la planète et à une augmentation constante de la température. Si la situation ne change pas, après quelques décennies, les zones libérées du pergélisol deviendront adaptées aux travaux agricoles.

pergélisol Territoire de Krasnoïarsk

La principale raison de la présence de pergélisol est le climat exceptionnellement froid, sous lequel les roches ont des températures inférieures à leur point de congélation. Le pergélisol est le résultat de conditions climatiques sévères, principalement des hivers rigoureux avec peu de neige.

Les facteurs suivants contribuent à la formation et au maintien du pergélisol:

températures annuelles moyennes négatives, hivers rigoureux et longs, la profondeur de congélation dépasse la profondeur de dégel estival.

Le pergélisol a un certain effet sur l'activité économique humaine. En Russie, le développement du pergélisol a commencé dans les années 30 du 20e siècle. Les scientifiques russes du pergélisol ont développé des systèmes spéciaux de mesures techniques qui empêchent les effets négatifs du pergélisol. Ces innovations techniques permettent le développement de zones de pergélisol.

Le pergélisol a une grande influence sur les activités humaines. Cela crée des obstacles importants à l'excavation, à la construction et à l'exploitation de divers bâtiments, etc. Les bâtiments chauffés érigés sur le pergélisol se déposent avec le temps en raison de la décongélation du sol sous eux, des fissures y apparaissent et parfois ils s'effondrent. Le pergélisol entrave également l'approvisionnement en eau dans les villages et les chemins de fer. Cela a nécessité le développement de méthodes de construction spéciales dans le pergélisol.

Le pergélisol contribue au marécage des terres agricoles, ce qui nécessite une remise en état des terres supplémentaire, c'est-à-dire l'élimination de l'excès d'humidité des champs.

L'avantage pour une personne de pergélisol est qu'elle l'utilise comme unique le frigo.   Les produits alimentaires y sont stockés longtemps: poisson, viande, baies, fruits, graines.

Le pergélisol est un bon matériau de fixation dans les mines et les mines. Il est maintenant établi qu'il existe de nombreux minéraux dans les régions du pergélisol: charbon, gaz, diamants, or, nickel, cuivre, étain et sels. Ces zones ont beaucoup d'eau douce.

Malheureusement, des accidents de pergélisol se produisent actuellement. La raison en est le réchauffement climatique du «réchauffement» technogénique. La conséquence est un tassement inégal des bâtiments, la destruction des fondations, leur déformation.

Au cours des 10 dernières années, dans la région industrielle de Norilsk, 250 structures ont été endommagées dans 100 conditions en raison de la détérioration du pergélisol, et environ 40 bâtiments résidentiels à plusieurs étages construits dans les années 60-80 ont été démolis ou doivent être démolis.

Près de 60% des bâtiments et des structures sont déformés.Dans les villes: Igarka, Dikson, Vilyuisk, 60% des bâtiments sont déformés. 100% des bâtiments et des structures Dans les villages nationaux du district de Taimyr, jusqu'à 100% des bâtiments sont endommagés. Environ 40% des bâtiments de Vorkuta ont été endommagés. À Yakutsk, à partir des années 70 du 20e siècle, 300 bâtiments ont été endommagés en raison de l'affaissement du sol. Si le «dégel» technogénique se poursuit, une personne devra reconstruire de nombreux bâtiments résidentiels et entreprises industrielles, refaire les routes et les voies ferrées.

Le pergélisol a un impact diversifié sur la nature des provinces, où il est répandu. Tout d'abord, elle complique le mouvement des eaux souterraines - sous-pergélisol, inter-pergélisol et, surtout, pergélisol, situé le plus près de la surface du jour. Cela limite considérablement la nutrition souterraine des rivières de la Sibérie centrale et orientale. Dans ces conditions, les eaux souterraines forment souvent de la glace, des monticules gonflants et d'autres formes de relief qui donnent des caractéristiques spécifiques à la surface terrestre des régions orientales de la Sibérie. Dans le nord-est de la CEI, il y a environ 4 000 givrages (à Yakut-taryn), qui contiennent environ 25 milliards de m 3 de glace. La décongélation des sols gelés et leur affaissement contribuent à l'utilisation généralisée du thermokarst et au relief particulier du nord de la Sibérie, de l'Indigir, de la Kolyma, du Yakut central et d'autres basses terres et plateaux des régions du pergélisol.

Le pergélisol affecte négativement le développement de la végétation et de la couverture du sol. Les plantes dans des conditions de froid excessif ne reçoivent pas une nutrition normale, donnent une légère augmentation de la matière organique, ne couvrent pas suffisamment la surface du sol. Le pergélisol est particulièrement préjudiciable à la végétation ligneuse, qui a un aspect clairement opprimé, un peuplement d'arbres clairsemé et une mauvaise composition des espèces. En Sibérie centrale et orientale, le mélèze daurien est mieux toléré à partir du pergélisol ligneux.

Dans les provinces de distribution du pergélisol, la couverture du sol est également peu développée. Les sols rugueux squelettiques pierreux sont répandus en Sibérie centrale et orientale en raison de la prédominance des intempéries givrées sur les sols chimiques et biologiques, et les phénomènes de marécage sont partout dans les plaines. Les sols dans ces conditions sont primitivement développés, minces, caractérisés par des processus biochimiques fortement supprimés, un manque de nutriments.

Les phénomènes de solifluction sont répandus en Sibérie centrale et orientale, qui, avec le thermokarst, sont d'une grande importance pour la formation de reliefs.

Le pergélisol affecte le terrain, car l'eau et la glace ont des densités différentes, ce qui entraîne le gel et le dégel des roches qui se déforment. Il est également important que le sol gelé ne laisse pas passer l'eau.

Le type de déformation le plus courant des sols gelés est le gonflement associé à une augmentation du volume d'eau pendant le gel. Les formes de soulagement positives qui en résultent sont appelées tubercules gonflés; leur hauteur ne dépasse généralement pas 2 m. Si des tubercules gonflés se forment dans la toundra tourbeuse, ils sont généralement appelés monticules de tourbe; la tourbe est un bon isolant thermique, le pergélisol en dessous reste longtemps et souvent dans les endroits considérés comme exempts de pergélisol, par exemple sur la péninsule de Kola. La hauteur des monticules de tourbe peut atteindre 3 à 7 m, en termes de plan, ils sont généralement ronds, parfois situés un par un, mais plus souvent en groupes.

En été, la couche supérieure du pergélisol dégèle. Couché sous le pergélisol empêche l'eau de fonte de s'infiltrer; l'eau, si elle ne trouve pas de drain dans une rivière ou un lac, reste en place jusqu'à l'automne, quand elle gèle à nouveau. Au printemps, la décongélation s'est déroulée de haut en bas, en raison de l'égalisation des températures de l'air déjà réchauffé et du sol encore froid; en automne, les changements de température se produisent également plus rapidement dans l'air et le gel va également de haut en bas. En conséquence, de l'eau fondue apparaît entre la couche imperméable de pergélisol par le bas et la couche de nouveau pergélisol saisonnier qui croît progressivement de haut en bas. La glace occupe un volume plus important que l'eau. L'eau, étant entre deux couches de glace sous une pression énorme, trouve le point le plus faible de la couche gelée saisonnière et la brise. S'il se déverse à la surface, un champ de glace se forme - de la glace; L'importance géomorphologique de la glace réside dans le fait que le gel intense se produit le long de ses bords. Si à la surface il y a une couverture dense d'herbes mousseuses ou une couche de tourbe, l'eau peut ne pas la percer, mais seulement la soulever et la répandre sous elle. Puis, gelant, il forme le noyau glacé de la butte; croissant progressivement, une telle butte peut atteindre une hauteur de 70 m avec un diamètre pouvant atteindre 200 m.

Le réchauffement climatique, la violation du régime de température des sols en raison de la déforestation, de la construction, etc. peuvent entraîner la décongélation de sections individuelles de pergélisol, ce qui entraînera l'affaissement du sol, la formation de cratères, de cavités souterraines et d'autres formes de relief négatives qui ressemblent à du karst. Les processus de formation de reliefs provoqués par la décongélation locale du pergélisol et de toutes les formes créées par eux sont appelés karst thermique ou (plus souvent) karst thermique (therme grec - chaleur). Dans les zones de distribution de thermokarst, il existe de nombreux creux de forme arrondie et des lacs y sont généralement situés, car l'humidification est excessive et le pergélisol en dessous est imperméable. Les lacs thermokarstiques diffèrent des lacs karstiques par une forme plus régulière et moins profonde. Hélas se trouvent souvent dans les basses terres du centre de la Yakoutie - des bassins de thermokarst à fond plat de plusieurs dizaines de mètres à plusieurs kilomètres de diamètre et des profondeurs allant jusqu'à 15-30 m. Souvent, hélas sont occupés par des lacs, des marécages, des prairies; parfois ce sont des creux de lacs thermokarstiques aplatis ou envahis.

Dans les conditions de pergélisol, surtout si la teneur en glace dans la roche gelée est élevée, l'eau produit non seulement des effets mécaniques, mais aussi des températures sur la roche, car la fonte de la glace contribue à la destruction de la roche. Par conséquent, des termes spéciaux sont introduits - thermoérosion et thermoabrasion. La thermo-érosion se manifeste par le fait que les rivières érodent facilement les berges et que le réseau de ravins atteint une densité incroyable même sur des terrains très plats (par exemple, sur la péninsule de Yamal); L'abrasion thermique provoque parfois un retrait côtier rapide sous l'influence des vagues de la mer.

Les formes de relief associées au pergélisol peuvent également être trouvées là où le pergélisol est actuellement absent, c'est-à-dire qu'elles ont un caractère relique. Ainsi, au milieu et au sud de la République des Komis, il n'y a plus de pergélisol à l'heure actuelle, mais on trouve souvent des lacs arrondis peu profonds, les photographies aériennes lisent clairement une grille de sols polygonaux, particulièrement clairement visible sur les hautes terrasses fluviales.

Les causes du pergélisol

Bilan de rayonnement annuel négatif dans les conditions de l'anticyclone sibérien et grand refroidissement pendant la saison froide. C'est la raison principale.

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Bien qu'ils appellent le pergélisol pergélisol, mais en fait ce n'est pas le cas. Ce pergélisol est apparu à l'époque quaternaire ou glaciaire du développement de notre Terre. Dans les régions où le climat était sec et gelé et où l'épaisseur de la calotte glaciaire était insignifiante, voire inexistante, il y avait gel des sols et formation de zones de pergélisol.

Les roches gelées ont une température inférieure à 0 ° C; une partie ou la totalité de l'eau qu'ils contiennent est à l'état cristallin. Aux latitudes moyennes, seule une petite couche de surface gèle en hiver; par conséquent, le pergélisol saisonnier y règne. Sous les latitudes septentrionales, pendant le long hiver glacial, la terre gèle très profondément et pendant le court été, elle ne dégèle de la surface qu'à 0,5-2 m de profondeur. La couche de décongélation est appelée active. En dessous, des températures négatives restent dans les rochers toute l'année. Ces endroits sont appelés zones de pergélisol.

Les sols gelés sont répartis sur la Terre principalement dans les régions polaires. Les plus grandes zones de pergélisol sont la Sibérie et la partie nord de l'Amérique du Nord.

Les territoires où le pergélisol est répandu sont également appelés zones de glaciation souterraine. Mais il convient de noter que les roches gelées ne sont pas répandues ici. Dans les vallées des grands fleuves, sous les grands lacs, dans les zones de circulation des eaux souterraines, les couches de pergélisol sont interrompues. À la périphérie des régions de glaciation souterraine, il y a du pergélisol sous forme de taches individuelles.
Dans les roches gelées, la glace devient une sorte de minéral rocheux. Une variété d'inclusions de glace dans les roches de la croûte terrestre est appelée glace fossile. Les raisons de leur apparition sont différentes: gel de l'eau dans l'épaisseur du pergélisol; s'endormir sur les glaciers de montagne. La glace fossile existe sous forme de veines, de coins, de tiges minces et également sous forme de lentilles. Parfois, la lentille de glace s'est formée et l'eau venant d'en bas soulève les sols au-dessus, et un tubercule apparaît, appelé hydrolaccolite. En Yakoutie, ils atteignent 25 à 40 mètres de hauteur et 200 à 300 m de largeur.

Sous l'influence du gel et du dégel transversaux des sols et des roches sur les pentes, ainsi qu'en raison de la gravité, la couche active commence à fluer lentement même des pentes douces à une vitesse d'un centimètre par an à plusieurs mètres par heure. Ce processus est appelé solifluction (à partir du sol. Solum lat. Et de l'écoulement de fluctio). Il est largement distribué en Sibérie centrale et orientale, au Canada, dans les hautes terres, dans la toundra. Dans ce cas, sur les pentes, il y a des écoulements, des crêtes basses. S'il y a une végétation ligneuse sur la pente, la forêt s'incline. Ce phénomène est appelé une forêt ivre.

Les processus de pergélisol compliquent grandement la construction et l'exploitation des bâtiments, des routes, des ponts et des tunnels. Il est nécessaire de maintenir les sols gelés à l'état naturel. À cet effet, des structures sont installées sur des supports, des tuyaux de refroidissement sont posés, des pieux sont immergés dans des puits forés. Mais le pergélisol devient également l'assistant d'une personne lorsque des entrepôts et d'énormes réfrigérateurs naturels y sont disposés.

1. Dans la littérature, il existe deux concepts de «pergélisol» et de «pergélisol». Y a-t-il des différences dans ces concepts Lequel des termes pensez-vous

Présentation

Chapitre 1. Pergélisol. Historique des études

1.1 L'histoire du terme «pergélisol»

1.2 Un bref historique de l'étude des roches gelées

2.1. Morphologie gelée

2.2. La frontière sud du pergélisol

Chapitre 3. L'influence du pergélisol sur la nature

3.1. Pergélisol

3.2. Eaux souterraines dans la zone de pergélisol

3.3. Caractéristiques de la formation des sols dans le pergélisol.

3.4. L'influence du pergélisol sur le développement de la végétation

Conclusion

INTRODUCTION

Le développement intensif de la partie nord-est de la Russie, où il a été nécessaire de construire dans des conditions de gel saisonnier des roches, nécessite l'étude du pergélisol. À l'époque soviétique, des efforts considérables ont été déployés pour étudier le pergélisol, et l'urgence du problème a consisté à équiper de nouveaux gisements et à construire des colonies près d'eux.

Ce problème est toujours d'actualité aujourd'hui. Sur le territoire du pergélisol ou du pergélisol, non seulement vous avez besoin de construire des colonies, mais il y a aussi la tâche de construire et d'exploiter des pipelines et des puits. La principale méthode de construction dans la zone d'étude est les fondations sur pieux, au cours desquelles la décongélation des sols de pergélisol et, par la suite, la déformation des pieux sont possibles.

Lors d'une exploitation prolongée ou incorrecte des chantiers de construction, les roches de pergélisol peuvent changer leurs propriétés de résistance à la suite d'une transition d'un état gelé à un état de dégel, c'est-à-dire décongélation des sols gelés. De plus, dans les conditions de pergélisol, il est nécessaire de construire des chemins de fer, aujourd'hui la longueur totale des tronçons avec du pergélisol sur le réseau ferroviaire de notre pays est d'environ 5000 km.

Aujourd'hui, partout dans le monde, il y a une tendance au réchauffement climatique; en Russie, les scientifiques ont noté une diminution du pergélisol. Zones de pergélisol - la partie supérieure de la croûte terrestre, dont la température pendant une longue période (de 2-3 ans à des millénaires) ne dépasse pas 0 ° C. Dans la zone de pergélisol, les eaux souterraines se présentent sous forme de glace, sa profondeur dépassant parfois 1000 mètres.

Le pergélisol, d'une superficie totale de 35 millions de km², est réparti dans le nord de l'Europe, la Sibérie occidentale, le Canada, l'Alaska et les îles de l'océan Arctique. Sur le territoire de notre pays, 60% du territoire mondial est couvert de pergélisol. Il est le plus largement distribué en Sibérie orientale et en Transbaikalia.

Le sujet «L'influence du pergélisol sur la nature et la vie humaine» m'a intéressé au fait que le pergélisol est l'un des phénomènes qui nous est resté après la glaciation quaternaire, et cette époque a eu un impact énorme sur la formation du relief de la Russie. Je m'intéresse à la physique des processus exogènes associés au pergélisol.

Dans mon travail, j'ai utilisé les méthodes suivantes: littéraire, cartographique et statique. Les tâches suivantes sont définies pour moi:

1. Se familiariser avec la littérature scientifique sur l'histoire du développement, de la dynamique et de l'évolution du pergélisol.

2. Étudier les aspects positifs et négatifs des effets du pergélisol sur les composants naturels.

   Chapitre 1

Le concept de pergélisol. Historique des études

1.1.L'histoire du terme "pergélisol".

La tâche principale du pergélisol général est d'étudier les roches du pergélisol et d'élucider les lois de leur distribution et de leur développement. Par conséquent, le pergélisol général, qui a pour objet l'étude des roches de pergélisol, est principalement de la science géologique et étudie l'origine, la composition, les propriétés, la structure, la composition et la distribution des roches gelées en relation avec les processus géologiques, géophysiques et biologiques qui s'y déroulent.

Le fondateur du pergélisol en tant que science indépendante M. I. Sumgin (1873-1942) l'a brièvement défini comme une doctrine du pergélisol et du pergélisol, mais avec tout cela compris le mot "éternel" comme "des siècles durables", et "pergélisol" dans un sens élargi . Cela découle du contenu du cours «Etudes générales sur le pergélisol» qu'il a publié en 1940 en collaboration avec d'autres scientifiques du pergélisol (Sumgin et al., 1940).

En outre, une telle compréhension élargie du mot "gelé" a conduit à l'utilisation de ce terme dans plusieurs sens, à savoir:

1. L'état gelé des roches,

2. Les roches gelées elles-mêmes,

3. La zone ou zone de distribution des roches gelées,

4. Processus de développement des roches gelées.

Pergélisol (vivace) pergélisol- 1) le phénomène de refroidissement prolongé des roches de la partie supérieure de la croûte terrestre à température nulle; 2) une couche ou une région de roches en décongélation; 3) roches cimentées par l'humidité gelée en eux. (Dictionnaire encyclopédique géographique, 1988.)

Bien qu'en utilisant le mot «pergélisol», il était toujours clair de ce qui était en jeu, la nécessité de spécifier et de clarifier le terme dans chaque cas a conduit à proposer d'introduire dans le pergélisol de nouveaux termes qui définissent de manière unique les concepts existants. Ainsi, P. F. Shvetsov (scientifique soviétique, spécialiste des particularités de la formation des eaux souterraines dans des conditions à long terme, 1955) a souligné qu'il n'était pas souhaitable d'utiliser les termes «pergélisol» et «science du pergélisol» et a suggéré respectivement «cryolithozone» et «géocryologie». Le terme "zone de pergélisol" fait référence à la région ou zone de développement des roches de pergélisol et correspond au terme couramment utilisé "strate de pergélisol".

  La «géocryologie», selon Shvetsov, est une doctrine des lois de développement et de distribution des zones de pergélisol et des roches, des processus d'accompagnement et des caractéristiques de la composition, de la structure, de la composition et des propriétés des roches de pergélisol. Cette définition ne diffère pas essentiellement de la définition ci-dessus du sujet du pergélisol selon Sumgin.

1.2 Un bref aperçu de l'histoire de l'étude du pergélisol.

Dans la littérature, la première mention du pergélisol observée en été a commencé à apparaître à partir du XVIe siècle. À cette époque, la recherche de la route maritime du nord de l'Europe vers l'Inde et la Chine s'est intensifiée et les voyages vers les pays du nord sont devenus plus populaires.

Dans l'ancien essai russe «Description dont, pour le bien de la mer, il est impossible depuis la ville d'Arkhangelsk d'aller dans l'État chinois et vers l'est jusqu'en Inde», compilé en 1598, il est clair qu'il y avait des idées distinctes et même scientifiques sur les causes de la glace à long terme de l'Arctique. Au XVIIe siècle, dans le cadre de l'avancement du peuple russe à l'est et au nord-est de la Sibérie, des rapports ont commencé à arriver à Moscou sur l'existence du pergélisol. À la fin du XVII et au début du XVIII siècles. Dans le cadre du développement du capital commercial et de l'essor général de la science à l'époque de Pierre le Grand, des voyageurs individuels et des expéditions entières visitent le nord et l'est de la Sibérie. Cela a conduit à une augmentation progressive des informations sur l'existence et la distribution du pergélisol. Ainsi, l'historien et géographe de la première moitié du XVIIIe siècle. V.N. Tatishchev dans ses travaux (1725, 1736) rapporte la présence de pergélisol et qu'ils contiennent des défenses et des batailles de mammouths qui ont survécu.

Au milieu du XVIIIe siècle. M.V.Lomonosov dans son «La Parole sur la naissance des métaux de Earth Shake, faite le 6 septembre 1757, énonce d'abord la proposition théorique selon laquelle l'existence du pergélisol est le résultat de deux processus mutuellement opposés - le chauffage d'été et le refroidissement d'hiver - et ainsi le début de la doctrine du transfert de chaleur entre les roches et l'espace environnant comme principal facteur déterminant l'état thermique de la haute atmosphère. Ces principes théoriques de Lomonosov n'ont été approfondis qu'à la fin du XIXe siècle, dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. et la première moitié du XIXe siècle. L'accumulation de documents factuels sur le pergélisol s'est poursuivie.

Dans les années 1820-1824. F.P. Wrangel (militaire et homme d'État russe, navigateur et explorateur polaire) et F.F.Matyushkin (navigateur, plus tard amiral, au début de sa carrière - à la fin du lycée Tsarskoïe Selo - a participé à deux expéditions polaires avec Wrangel) a exploré le nord- régions orientales de la Sibérie, accordant une grande attention aux roches gelées.

En 1828, F.E. Shergin (un marchand de la troisième guilde, commissaire adjoint de la société russo-américaine de Yakutsk) a commencé à creuser un "puits" à Yakutsk et a atteint une profondeur de 116,4 m. Ainsi, la célèbre mine de Sherginsk a été créée. Elle marchait tout le temps dans des roches gelées, n'ouvrait pas d'aquifères et, au fil du temps, jouait un rôle de recherche important dans l'étude des roches gelées. Au début des années 40 du XIXe siècle. L'académicien A.F. Middendorf a mesuré la température des roches gelées dans la mine Sherginsky à une profondeur de 116 m, ce qui a permis pour la première fois de déterminer le gradient de température dans les roches gelées et de juger de l'épaisseur de l'épaisseur gelée.

Dans les années 1850-1870 intensification du développement industriel de la Sibérie. Les constructeurs ont directement rencontré des roches gelées, ils ont dû les étudier et trouver de nouvelles méthodes de construction. Les agronomes ont commencé à se poser des questions sur la remise en état des terres dans le domaine de la distribution du pergélisol.

En 1866, l'ingénieur des mines I.A.Lopatin a étudié les sédiments quaternaires du pergélisol dans le Yenisei inférieur et sur les îles Brekhov (70⁰15 '―71⁰00' N) et a trouvé de la glace de veine souterraine répandue dans cette zone (inclusion de glace sous la forme de corps en forme de coin) dans la roche) et les phénomènes de soulèvement et de thermokarst. Il a d'abord attiré l'attention sur l'importance de ces phénomènes pour la construction dans le nord, jetant ainsi les bases de l'ingénierie du pergélisol.

L. A. Yachevsky (géologue russe, ingénieur des mines) a grandement contribué au développement du pergélisol. Il a souligné l'importance pour le développement de roches de pergélisol de températures de l'air négatives, d'épaisseur de la couverture neigeuse, de la structure géologique du terrain, de la composition et de la capacité thermique des roches, de leur coupe d'eau, des processus géochimiques qui s'y produisent et de l'exposition des pentes. Yachevsky a publié une carte de la répartition du pergélisol et a donné la frontière sud.

V.A.Obruchev (géologue russe et soviétique, géographe, écrivain et vulgarisateur scientifique), effectuant des recherches géologiques dans le pays montagneux d'Olekminsky-Vitim, a établi des fluctuations de puissance et l'absence de roches gelées dans la même région climatique (1891).

En 1890 à la demande de la Direction de la construction du chemin de fer sibérien de la Société géographique russe de Saint-Pétersbourg, une commission a été mise en place pour étudier les sols gelés sous la présidence d'un géologue et géographe, le célèbre voyageur I.V. Mushketov. Les membres de la commission étaient le célèbre climatologue A. V. Voeikov, V. A. Obruchev, le géophysicien M. A. Rykachev et le géologue K. I. Bogdanovich. La Commission a publié en 1895 les premières "Instructions pour l'étude du pergélisol en Sibérie".

L'étude des roches gelées et des problèmes pratiques connexes s'est intensifiée dans le cadre de la construction et de l'exploitation de la partie ouest du chemin de fer d'Amur (1909-1914). Dans le même temps, les travailleurs du Département de réinstallation et du Bureau météorologique ont commencé à étudier les sols du couvert végétal, de l'agriculture et de l'approvisionnement en eau dans les conditions de propagation des roches vivaces (travaux des scientifiques N.I. Prokhorov, P.I. Koloskov, M.I. Sumgina, L. And Prasolova , B. B. Polynova, B. N. Sukachev, R. I. Abolin).

Dans le cadre de la nécessité de développer l'industrie et les transports pendant la période de restauration de l'économie nationale après la guerre civile à Leningrad et à Moscou en 1923-1928. les organisations ont commencé à émerger que dans leur travail principal étaient confrontés à des problèmes de pergélisol et devaient les étudier pour développer des méthodes de construction rationnelles. Il s'agit notamment de Gipromez, TSUMT à Leningrad et de l'Institut des ingénieurs ferroviaires, ainsi que de l'Académie agricole nommée d'après K.A. Timiryazev à Moscou.

Le développement de l'activité économique dans le domaine de la distribution du pergélisol a nécessité une généralisation des données obtenues. Cette tâche a été réalisée par M. I. Sumgin dans son ouvrage majeur, «Le pergélisol du sol en URSS», publié en 1927. Fin 1929, à l'initiative de Sumgin, avec le soutien de l'académicien V. I. Vernadsky, la Commission permanente a été organisée sur l'étude du pergélisol (KIVM) sous la présidence de V.A. Obruchev. En plus de l'étude directe du pergélisol, le KIVM est devenu un centre organisant tous les travaux dans le domaine du pergélisol. En 1939, sur la base du KIVM, le Permafrost Institute nommé d'après Académie V.A. Obruchev des sciences de l'URSS.

En 1953, à la faculté de géologie de l'Université d'État de Moscou. MV Lomonosov a organisé le premier département du pergélisol au monde, qui a commencé la graduation des spécialistes du pergélisol.

Après la fin de la Seconde Guerre mondiale, malgré les difficultés de la période de récupération, le pergélisol a continué de se développer rapidement. Plusieurs zones ont été clairement définies: 1) le pergélisol général, régional et historique, y compris la cryolithologie; 2) physique et mécanique des roches gelées; 3) thermodynamique et thermophysique des roches de pergélisol; 4) ingénierie du pergélisol; 5) pergélisol agrobiologique; 6) régénération thermique et thermo-hydraulique des roches de pergélisol; 7) méthodes d'études du pergélisol; 8) recherche sur les eaux souterraines.

Les études sur le pergélisol dans l'après-guerre ont mûri en tant que science; de \u200b\u200bgrandes sections indépendantes de connaissances y sont formées. Il se transforme en géocryologie.

Après l'abolition de l'Institut du pergélisol, Académie des sciences de l'URSS. Obrucheva centre organisateur de cette science a déménagé en Sibérie, où à Iakoutsk sur la base de la branche nord-est de l'Institut du pergélisol eux. Obruchev en 1961 a été créé l'Institut de la branche sibérienne du pergélisol. Obruchev sous la direction de P.I. Melnikov.

En 1970, le Conseil scientifique sur la cryologie de la Terre a été créé à Moscou, qui comprenait de grands scientifiques. Dans les années 90. En raison de la crise économique, le nombre d'employés dans de nombreux centres de recherche a diminué, de nombreuses études scientifiques ont été suspendues. Néanmoins, l'institut a mené des recherches sur la géocryologie régionale, historique et technique, sur le transfert de chaleur et de masse dans les strates gelées de la croûte terrestre, a étudié la nature de la résistance et des propriétés géologiques des roches gelées et a développé diverses méthodes géophysiques et géochimiques pour étudier les strates montagneuses gelées. Les expéditions de l’Institut ont continué de collecter des informations sur les roches gelées et les phénomènes connexes dans le nord de la Sibérie occidentale, dans les régions du Baïkal et du Transbaïkal, ainsi qu'en Mongolie.

En 2006, le Musée de l'histoire des études sur le pergélisol a été ouvert à Yakutsk, qui remplit des fonctions scientifiques et éducatives et éducatives, a un profil naturel-scientifique, scientifique-technique et historique-culturel.

En 2012, la X Conférence internationale sur le pergélisol s'est tenue. Pour la première fois dans l'histoire d'un demi-siècle de l'Association pour le changement climatique, une telle conférence s'est tenue en Russie. Plus de 600 délégués de 22 pays ont pris part à l'événement. Après la Conférence, deux résolutions ont été adoptées. Le premier donne une évaluation élevée du rôle de Yamal dans le développement de la coopération internationale sur le pergélisol et exprime son soutien au gouverneur de Yamalo-Nenets Autonomous Okrug Dmitry Kobylkin dans son initiative de créer dans l'Autonomous Okrug le Centre scientifique international pour l'étude de l'Arctique et de considérer le territoire de la région comme un terrain d'essai international pour la recherche dans l'Arctique. La deuxième résolution traite de la nécessité d'une approche interdisciplinaire pour l'étude du pergélisol et de l'impact de l'ingénierie sur celui-ci. Au besoin, la création de cartes complexes qui reflètent la quantité de pergélisol dans différentes parties du monde, ainsi que les conditions qui existent dans ces endroits, est mise en évidence.

La dernière conférence internationale sur le pergélisol (qui se tient tous les 4 ans) s'est tenue fin juin 2016 à Potsdam (Allemagne). La prochaine, XII conférence internationale se tiendra en 2020 en Chine. Avant cela, les chercheurs sur le pergélisol pourront se rencontrer à la Conférence asiatique sur le pergélisol à Sapporo, au Japon (juin 2017) et à la Conférence européenne sur le pergélisol au Mont Blanc, en France (été 2018).

Chapitre 2. Répartition et morphologie des strates de pergélisol

Le pergélisol est une relique des périodes glaciaires. De plus, à l'époque de la distribution maximale de la glace de couverture continentale au Pléistocène moyen, la zone de pergélisol, bien qu'elle ait augmenté par rapport à l'état actuel, n'a pas atteint les tailles caractéristiques du dernier minimum thermique du Pléistocène.

Il a été préservé ici grâce au climat fortement continental avec un hiver très rude, long et neigeux. Une preuve fiable de l'origine relique du pergélisol est la bonne conservation dans l'état incorruptible des mammouths et des rhinocéros laineux qui vivaient dans la zone périglaciaire du Pléistocène. Mais dans les régions aux hivers extrêmement rigoureux, le pergélisol se produit encore aujourd'hui: dans les plaines inondables et les deltas fluviaux du nord-est de la Sibérie (Lena, Yana, Indigirka, Kolyma, etc.).

2.1 Répartition des roches gelées sur la zone.

De par la nature de la distribution, le pergélisol peut être divisé en 3 zones: 1) continue, 2) pergélisol avec des îles de sols décongelés, 3) île - îles de pergélisol parmi les roches décongelées (Sumgin, 1937), comme le montre la figure 1.

Fig. 1.

Chacune de ces zones est caractérisée par différentes épaisseurs et températures de strates gelées. De plus, dans les zones de puissance et de changement de température en direction du nord au sud - la puissance diminue, les températures augmentent.

La zone de pergélisol continu est caractérisée par les plus grandes épaisseurs de strates gelées - de 500 mètres et plus à 300 mètres et leurs températures les plus basses - de -2 degrés à -10 degrés et moins.

Le pergélisol en Russie est développé dans la partie nord de la toundra bolchevique, dans l'Oural polaire, dans la toundra de Sibérie occidentale, dans la partie nord du plateau de Sibérie centrale (au nord de la vallée de la rivière Tunguska inférieure), dans toute la péninsule de Taimyr, sur les îles de l'archipel de Severnaya Zemlya, sur les îles Novov sur la plaine côtière Yano-Indigir et Kolyma et le delta de la rivière Lena, sur la plaine alluviale Lena-Vilyui, sur le plateau Leno-Aldan et dans la vaste zone des gammes Verkhoyansk, Chersky, Kolyma, Anadyrsky et Yukagirsky sur le plateau et d'autres hauts plateaux de mezhhrebtovyh internes, sur la plaine Anadyr.

Dans la zone où les îles décongelées se trouvent parmi le pergélisol, les épaisseurs de pergélisol atteignent parfois 250-300 m, mais le plus souvent de 100-150 à 10-20 m, les températures - de -2 à 0 degrés. Ce type de pergélisol se trouve dans la toundra bolchevique de Malozemelskaya, sur le plateau de Sibérie centrale entre les rivières Nizhnyaya et Podkamennaya Tunguska, dans la partie sud du plateau de Leno-Aldan, en Transbaikalia.

Le pergélisol est caractérisé par de faibles épaisseurs de pergélisol - de plusieurs dizaines de mètres à plusieurs mètres - et des températures proches de 0 degré.

Le pergélisol se trouve dans la péninsule de Kola, dans la région de Kaninsko-Pechora, dans la zone de la taïga de la Sibérie occidentale, dans la partie sud du plateau de Sibérie centrale, en Extrême-Orient, dans la partie nord de l'île de Sakhaline, le long de la côte de la mer d'Okhotsk et au Kamchatka.

Dans la zone montagneuse, les roches de pergélisol se trouvent principalement le long de la périphérie des régions de glaciation et ont le plus souvent une distribution insulaire. Il existe des preuves de la présence de pergélisol dans les roches composant le fond des mers du plateau polaire du Laptev et de la Sibérie orientale.

Au sein de la géocryozone, la couche active de surface, dégelant en été et gelant en hiver, augmente des premières dizaines de centimètres au nord à 5-7 m au sud, mais varie considérablement en raison du climat, de la composition de la roche, de l'exposition des pentes, etc. La limite de la géocryozone dans son ensemble et de la sous-zone soumis à des fluctuations dues au réchauffement climatique et au refroidissement du climat postglaciaire. Dans les zones montagneuses, avec une augmentation de la hauteur des montagnes, l'épaisseur des roches de pergélisol augmente.

Diverses formes de glace sont observées dans les roches gelées: partout - comme le ciment sous forme d'eau gelée dans les pores et les capillaires, assez largement - sous forme de coins dans les fissures de givre, les veines de glace et les couches intermédiaires, localement - sous la forme de lentilles et de blocs jusqu'à 20-30 m d'épaisseur. Ce sont généralement d'anciens lacs et rivières, moins souvent des blocs marins et glaciaires.

2.2.Limites sud et haute altitude de la répartition des strates gelées.

La nature complexe de l'occurrence et de la distribution des strates gelées et leur grand dynamisme ont conduit à des différences dans la définition de leur frontière sud, selon l'une ou l'autre approche de cette question.

Dans les années 80-90. Les définitions particulières suivantes de la limite sud de la distribution du pergélisol existaient.

1. La limite géographique sud de la distribution du pergélisol est une ligne qui décrit la région de distribution des strates gelées du sud, à l'exception des zones individuelles de haute montagne de roches gelées dans les zones subtropicales et tropicales.

2. La limite géophysique sud de la distribution des roches gelées est la position moyenne à long terme de la géoisothermie zéro au bas de la couche de fluctuations saisonnières de la température.

3. La limite physique des roches gelées et décongelées est la limite de contact entre les zones gelées et décongelées, indépendamment de la situation géographique.

Aujourd'hui, les frontières de distribution du pergélisol en Russie sont les suivantes: la frontière sud s'étend du nord-ouest au sud-est de la péninsule de Kola jusqu'à l'embouchure du fleuve. Mezen et plus loin le long du cercle arctique jusqu'à l'Oural. En Sibérie occidentale, la frontière a un tronçon sous-latitudinal: le long du segment latitudinal du fleuve. Ob, aux sources de la rivière. Taz et plus loin à la rivière. Yenisei à l'embouchure de la rivière. Podkamennaya Tunguska, où il tourne brusquement vers le sud. À l'est de Yenisei, le pergélisol est distribué presque partout, à l'exception du sud de la péninsule du Kamchatka, environ. Sakhaline et Primorye (Fig.1).

Lorsque l'on considère les zones individuelles de pergélisol dans les zones montagneuses, au lieu du terme «frontière sud», le terme «limite d'altitude du pergélisol» est utilisé.

La limite d'altitude peut être déterminée à la fois par la position extrême des strates gelées et par la position moyenne de la géoisothermie nulle.

L'influence du pergélisol sur la nature

3.1. Formes de relief du pergélisol

Les processus de formation de reliefs de la géocryozone sont très divers: fissuration par le gel, soulèvement des sols et formation de glace, thermokarst, altération par le gel rocheux, tri givré des sols, solifluction, thermoérosion, thermoabrasion, etc. Une caractéristique de la plupart des formes de pergélisol est leur genèse complexe, car les processus cryogéniques interagissent, car les processus cryogéniques interagissent car les processus cryogéniques interagissent entre eux, et avec d'autres processus exogènes. La tendance du développement climatique a une influence significative sur la formation du relief: pendant le refroidissement, le développement ascendant du pergélisol, l'émergence de nouvelles formes qui se superposent aux reliques, pendant le réchauffement, le développement vers le bas, la destruction des formes précédentes. La structure géologique du territoire, la composition matérielle des roches, la direction du développement exogène - le rapport de dénudation et les processus d'accumulation et d'autres facteurs sont importants. Parmi les formes de relief du pergélisol, les microformes et les mésoformes prédominent, à la fois dans les plaines et dans les montagnes.

Des reliefs polygonaux fissurés se sont développés dans les plaines, composés de roches homogènes à grains fins. Il s'agit d'un réseau de polygones sous forme de polygones, limité par les fissures qui surviennent à la suite de fissures de gel lors de la neige mince ou sur une surface nue. Les dimensions des blocs peuvent atteindre plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres, leur surface est initialement plate. La largeur initiale de la fissure est de 3 à 5 cm, la profondeur est de 0,5 à 0,7 m, c'est-à-dire à l'intérieur de la couche active. Les fissures sont remplies d'eau et lorsqu'elles gèlent, les veines apparaissent sous la forme de coins de glace. D'année en année, ils se développent en largeur et en profondeur, disséquent la couche active, pénètrent dans le pergélisol, provoquant un gonflement et une compression du sol, de sorte que des rouleaux jusqu'à 1 m de haut se forment le long des bords des polygones, et la surface du sol devient concave et marécageuse. Un tel relief de blocs polygonaux est caractéristique de la toundra («toundra polygonale»). La structure polygonale-cellulaire est accentuée par la végétation: les lichens poussent sur les crêtes d'élévation, les mousses et le coton se développent au centre des blocs et dans les interblocs au site de la fissure, et la tourbe s'accumule.

Des microformes se développent sur les blocs - des taches médaillons d'un diamètre allant jusqu'à 0,5 m. Elles se forment à l'automne lorsqu'un sable mouvant pris en sandwich entre la couche active de gel et le pergélisol perce le sol de surface sous pression et se déverse sur la surface sous la forme d'un «volcan de boue». Une telle toundra avec des taches d'argile nue, dépourvue de végétation au début, est souvent appelée «toundra tachetée».

  "Microrelief structurel" - anneaux et polygones de pierre - microformes en relief sur des surfaces horizontales composées de terre fine avec l'inclusion d'un matériau clastique grossier. Ce sont des taches ou des polygones d'un diamètre de 1 à 2 m de terre fine avec du gravier. Ils surviennent lors d'un mouillage excessif de la couche active reposant sur un sol gelé, à la suite de la fissuration cellulaire, du gonflement du sol pendant le gel, du gel de la pierre concassée à la surface et du tri à la surface du centre accru des cellules jusqu'au côté des fissures. Sur les plaines inclinées avec une pente de 5 à 6 °, les polygones isométriques deviennent oblongs, s'étirant le long de la ligne d'incidence, et se transforment progressivement en bandes de pierre, qui alternent avec des bandes de sol à grain fin, glissant sous l'influence de la solifluction.

Il convient de noter que le gel des fragments de pierre du sol meuble se produit non seulement dans la zone de distribution du pergélisol, mais également à tout autre endroit pendant le gel et le dégel périodiques du sol. En particulier, le gel des rochers des moraines de Moscou et surtout des glaciations de Valdai est typique, ce qui continue à ce jour avec une intensité ininterrompue.

Des dépôts de glace se forment au fond des vallées fluviales (dans les canaux et les plaines inondables, parfois sur les premières terrasses des plaines inondables) et dans les lieux d'entrée et de sortie des eaux souterraines non gelées pendant les hivers rigoureux avec peu de neige. Il s'agit de masses de glace planes convexes formées lors de l'effusion d'eau et de sa congélation rapide en surface lors de fortes gelées (-30 ... -50 ° C). Selon le lieu d'origine et la nature de l'eau qui les alimente, la rivière, le lac et la glace principale sont distingués. Par la durée de leur existence, il y a des taryns de glace saisonniers, volants et pérennes (en yakoutien). La glace de rivière se forme lorsque la section vivante de la rivière est réduite en raison de son gel et de son gel; avec tout cela, des armoises se forment, dont l'eau est versée à plusieurs reprises sur la surface et gèle couche par couche. Les plaques de glace de rivière servent de barrière de glace pour les eaux de source et contribuent à modifier la position du lit de la rivière. Il y a des cas où la glace a été prise "captive" du village. La glace de rivière peut s'étirer sur des dizaines de kilomètres. La glace de lac est également importante.

Des accumulations de glace importantes se produisent aux endroits où des eaux de pression inter-pergélisol ou sous-pergélisol abondent, en particulier le long des failles tectoniques. Ils sont inhérents aux régions montagneuses avec des roches fissurées, sont plus susceptibles de se produire sur les pentes de l'exposition sud, où la couche de pergélisol est plus petite et l'eau gelée convient plus près de la surface. Leur emplacement est constant. La plus grande glace clé d'Ulakhan-Taryn dans la vallée de la rivière Moma, l'affluent droit de l'Indigirka, s'étend sur 26 km avec une largeur de 6-8 km et une épaisseur de glace maximale de 4 m. Ces accumulations de glace durement fixées ont un fort impact sur la nature des environs: il y a un microclimat spécial avec un bas été température, la végétation est opprimée, les ruisseaux coulent de la glace en été. Les dégâts causés par la glace sont énormes: ils détruisent les routes, les communications, les ponts et autres structures.

Les tubercules qui se soulèvent se forment sur des sols très humides, en particulier lorsque les eaux souterraines affluent par le côté, dans des endroits de givrage souterrain, lorsque la pression des eaux souterraines est insuffisante pour percer la couche superficielle du sol. L'eau gèle sous forme de lentille et gonfle le sol (Fig.2).

En conséquence, on distingue les tubercules minéraux et tourbeux de soulèvement. Par la durée de leur existence, ils sont divisés en vivaces et saisonnières. Les buttes vivaces soulevées avec une carotte de glace sont des hydrolaccolithes et sont appelées Bulgunniakh (en yakout) ou pingo (en esquimau). Ce sont des collines atteignant 30 à 40 m de haut, 150 à 200 m de diamètre, avec une pente de 20 à 40 °. La formation de ces mésoformes nécessite un écoulement constant des eaux souterraines, elles sont donc situées au-dessus des taliks, souvent au fond d'anciens bassins lacustres. Lorsque la lentille de glace souterraine est agrandie, la surface du monticule au sommet se brise souvent avec des fissures radialement concentriques, la glace de base est exposée, dégèle en été et la «couronne» du monticule s'affaisse, ce qui donne un entonnoir semblable à un cratère, parfois avec de l'eau.

Avec les Bulgunniakhs, il y a des monticules de soulèvement minéraux constitués de sol avec des couches de glace. Ils se forment lors de la lente migration de l'eau par le bas, imprégnant le sol, gelant et augmentant le volume de la roche. Leurs tailles sont plus petites, mais elles sont plus larges que les Bulgunnyakhs.

Des monticules de tourbe se forment dans les plaines marécageuses. Leur noyau est généralement minéral avec des couches de glace, et au sommet se trouve une couche de tourbe. Leur hauteur atteint 10 m, un diamètre de 20 à 40 m. Les buttes de soulèvement détruisent les routes, les chantiers de construction, les aérodromes, car la neige y est enlevée, ce qui signifie que la profondeur de gel augmente et la formation de givre des roches augmente.

Les reliefs thermokarstiques - dépressions, entonnoirs, creux - se forment lorsque les lentilles de glace et les coins sont décongelés dans les lieux de propagation des roches lâches glacées. En raison de la fonte inégale de la glace contenue dans la roche, des affaissements et des creux se produisent à la surface, ressemblant à des formes karstiques. Parmi eux, il existe des formes reliques et modernes. Les processus thermokarstiques se produisent dans la zone de dégradation du pergélisol, et sont également causés par des causes locales liées aux activités humaines: déforestation, labour des terres. Les incendies de forêt sont d'une grande importance, à la suite de quoi le sol se réchauffe, la surface de la terre à la conflagration devient noire, en été, il se réchauffe plus fortement et le sol dégèle plus profondément. Les petits lacs, qui se forment à l'emplacement des dépressions thermokarstiques, produisent le même effet. En eux, l'eau se réchauffe bien en été, ce qui stimule une décongélation progressive plus profonde du sol. L'augmentation de la superficie des lacs est associée à l'abrasion thermique, c'est-à-dire dégel et effondrement de la glace sur les rives des lacs en raison de l'effet de réchauffement de l'eau.

Le dessèchement des lacs conduit à la formation d'Alas à leur place - bassins thermo-karstiques à fortes pentes et fond plat. La superficie d'Alas s'étend de centaines de mètres carrés à plusieurs kilomètres carrés, la profondeur est de 15 à 30 mètres et contient de précieux prairies qui ont longtemps été utilisées par les résidents locaux pour le pâturage. Les lacs Thermokarst sont spécialement drainés et créent des oasis de prairie pour recevoir du fourrage succulent et récolter le foin. Surtout de nombreux bassins thermokarstiques avec des lacs dans la plaine centrale de Yakutsk, sur les plaines côtières de Yano-Indigirskaya et de Kolyma, dans le nord de la Sibérie occidentale.

Reliefs thermoérosifs - des creux, des ravins, des nids-de-poule et même des ravins se forment sur les pentes des vallées fluviales et se dégradent dans les lieux de cours d'eau temporaires. L'eau agit sur un sol glacé principalement thermiquement, y pénétrant assez facilement, puis mécaniquement, emportant la roche décongelée et fondante. Si des gouges-nids de poule thermo-karstiques et thermo-érosifs se forment à l'endroit de la fissuration par le gel dans les interunités, alors les blocs de polygones se transforment en buttes en forme de fleurs d'un diamètre allant jusqu'à 10 m et d'une hauteur de plus de 2-3 m - baijarahi (à Yakut). Ils sont souvent échelonnés, formant des colonies entières de monticules.

Des formes de dénudation cryogénique se développent dans les montagnes, sur les hauts plateaux, les plateaux et les plateaux, composés de roches dures et sont des zones de destruction et de démolition. L'altération par le gel rocheux s'y poursuit intensément. En conséquence, des accumulations en forme de cape de matériaux graveleux et graveleux - les soi-disant mers de pierre - se forment sur les zones aplaties. Ils servent de source de matériaux pour les kurums plans et linéaires - les rivières de pierre. Les restes de l'altération de contours bizarres sur le site de roches stables sont appelés kigil-lyakhs.

Sur les pentes montagneuses de la zone des chars de haute altitude - au-dessus de la frontière des forêts et des prairies - les terrasses de dénudation des hautes terres sont répandues - des sites en pente douce (3-5 °) de centaines de mètres de large, recouverts de la surface par une mince couverture de matériau clastique. A l'extérieur, ils sont limités par des corniches d'une pente de 25-30 °, composées de roches dures. Leur nombre peut être différent. Ils se forment à la suite d'une altération givrée plus intense dans les dépressions sur les pentes, où en hiver en raison du transport de la tempête de neige, une «face de neige» se forme. Au printemps, les sols ici sont très humides et donc plus exposés aux intempéries givrées. En conséquence, les dépressions se dilatent et fusionnent les unes avec les autres, formant des terrasses de hautes terres. Solifluction participe à l'élimination des produits d'altération des sites.

Le relief de cryosolifluction sous forme de langues qui fuient est très répandu sur les pentes de la zone de pergélisol. Dans la répartition du relief de pergélisol existant dans les plaines, une certaine zonalité est observée. Dans la sous-zone climatique du pergélisol septentrional des plaines côtières, la topographie polygonale, les buttes d'enseignement et, à certains endroits, le thermokarst prévalent. Dans la sous-zone moyenne, les processus de solifluction et de thermokarst sont plus largement développés. Dans la sous-zone sud, la morphosculpture cryogénique est limitée et est représentée principalement par diverses formes de thermokarst et de thermoérosion, souvent reliques.

Parallèlement au zonage, il existe également des différences provinciales en raison du degré de climat continental. Par exemple, dans la toundra européenne, le thermokarst est typique, il y a peu de touffes de soulèvement et de formes polygonales de fracture, la glace est petite et rarement formée.

Dans le climat fortement continental du nord-est de la Sibérie avec de longs hivers rigoureux, la glace, les monticules de soulèvement et le relief polygonal sont nombreux. Violer les lois zonales-provinciales des montagnes, des hauts plateaux et des plateaux, qui sont dominés par des formes de soulagement cryogénique et de dénudation cryogénique.

3.2 Eaux souterraines dans la zone de pergélisol

Les eaux souterraines, le pergélisol, selon N. I. Tolstikhin (géologue et hydrogéologue russe), sont divisées en trois catégories: le pergélisol, le pergélisol et le pergélisol.

Les eaux du pergélisol, qui se trouvent au-dessus de la zone de roches gelées, sont à leur tour subdivisées en eaux de la couche active et en eaux des taliks de pergélisol pérenne. Les eaux de pergélisol de la couche active reposent sur l'épaisseur du pergélisol, qui est un lit résistant à l'eau pour elles. Une caractéristique de ces eaux est le changement saisonnier des phases liquide et solide. Dans le nord, la durée de la phase liquide est déterminée par deux à trois mois de la période été-automne; vers le sud, l'existence de la phase liquide passe à six mois ou plus. L'approvisionnement en eau de la couche active est dû aux précipitations et en partie aux cours d'eau de surface. Chimiquement, les eaux de pergélisol de la couche saisonnière sont caractérisées par une faible salinité, une teneur importante en substances organiques et la présence d'acides humiques. Leur température est basse et dépasse rarement 5 ° C.

Les eaux de pergélisol des taliks vivaces existent en raison de l'effet thermique des eaux de surface. Des taliks similaires se trouvent sous les lacs et les lits des rivières. Dans les vallées des fleuves sibériens qui transportent la chaleur, il y a à travers des taliks à travers lesquels la communication est effectuée: pergélisol, intermafrost et eaux de pergélisol. Ces eaux se distinguent par la constance de la qualité et de la quantité. Leur minéralisation est faible, dureté 0,8-1,2 mg.eq; ils sont répandus dans les bassins des rivières Lena et Kolyma. Le débit des puits et des galeries atteint souvent 47 l / s. Ces données sont utilisées pour l'approvisionnement en eau potable et domestique.

Selon N.I. Tolstikhin, les eaux du pergélisol comprennent à la fois l'eau liquide circulant dans le massif du pergélisol et la phase solide - la glace fossilisée et les aquifères gelés qui ont été temporairement préservés par le pergélisol, qui fonctionnait autrefois. Le principal facteur qui empêche le gel des eaux inter-pergélisol est leur dynamisme, et parfois aussi une salinité élevée. En raison de la nature des roches qui les entourent, les eaux de formation, de karst et de veine de fissure sont gelées.

Le pergélisol souterrain est appelé toute eau souterraine sous la couche de pergélisol. Ces eaux ont une pression, souvent de plusieurs centaines de mètres. Compte tenu de la nature des conditions d'occurrence et de circulation, les eaux du sous-pergélisol sont similaires aux eaux souterraines des régions sans pergélisol. Les conditions de nutrition et de ruissellement du pergélisol sont différentes. Selon les conditions hydrogéologiques, parmi les eaux du pergélisol, N. I. Tolstikhin distingue les types suivants: alluviale, pore-strate, fracture-strate, fracture ou veine et fracture-karst.

Alluviale sous le pergélisol, l'eau est alimentée en raison de l'infiltration de l'eau atmosphérique par les taliks dans les alluvions, de l'apport d'eau souterraine du substratum rocheux et de la condensation. Les eaux du pergélisol des dépôts alluviaux ont une température proche de zéro. Ce n'est que dans les cas où l'eau du substratum rocheux à une température plus élevée participe à la nutrition des eaux alluviales, que les eaux du pergélisol d'alluvions ont une température anormalement élevée. La composition chimique des eaux de pergélisol d'alluvions est caractérisée par une teneur plus faible en substances organiques.

Les eaux du pergélisol à formation de pores se trouvent dans les roches sédimentaires et ont une pression. Dans de nombreux endroits, des bassins artésiens de pergélisol ont été identifiés. Les eaux de sous-pergélisol stratales fracturées sont caractéristiques des roches de l'âge ancien (Paléozoïque - Jurassique). Ils circulent le long des fissures dans les strates de grès, calcaires, conglomérats et autres roches recouvertes de dépôts résistants à l'eau. En particulier, dans de nombreux gisements de charbon qui sont répandus dans la zone de pergélisol (bassins de Bukachachinsky, Bureinsky, etc.), l'eau gelée de ce type est confinée aux grès fracturés, aux conglomérats, et parfois aux siltstones et filons de charbon. Les roches argileuses sont résistantes à l'eau et divisent les eaux souterraines en un certain nombre d'aquifères. L'eau a une pression de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres.

Les eaux de pergélisol fracturées et karstiques fracturées sont associées à des perturbations tectoniques. Ces eaux sont notées dans de nombreux endroits de Transbaikalia, dans les bassins d'Aldan, sur la rivière Lena et dans d'autres endroits. Le régime de ces eaux est encore plus instable. Les calcaires de l'aire de répartition du pergélisol sont les roches les plus aquifères, avec les sorties de grandes sources où se forment de la glace puissante.

Sources dans la zone de pergélisol. Les régions de propagation du pergélisol sont caractérisées par des conditions spécifiques de rejet des eaux souterraines à la surface. Les sources sont divisées en ordre décroissant et croissant. Les sources en aval se forment en raison des eaux du pergélisol situées au-dessus de la base locale d'érosion. Selon le régime, les sources de pergélisol sont divisées en saisons et fonctionnent tout au long de l'année. Le débit de ces sources et d'autres sources est incohérent.

Des sources ascendantes se forment en raison de la libération des eaux du pergélisol. Les conditions géologiques de sortie du pergélisol sont très diverses. Le régime des sources est compliqué par les facteurs du pergélisol - dégel et gel des voies de déplacement de l'eau, ce qui provoque la séparation des sources ascendantes dans les types suivants: disparaissant périodiquement, migrant, saisonnier, variable en débit et constant. Le régime des sources ascendantes, qui dépend du gel et du dégel des voies de déplacement de l'eau, ne reflète pas l'état réel de l'aquifère qui alimente ces sources. Des sources ascendantes à haut rendement se forment aux endroits où les eaux du pergélisol karstique fracturé atteignent la surface.

3.2.Caractéristiques de la formation des sols dans les conditions de développement du pergélisol

Les caractéristiques de la formation des sols dans la zone de distribution du pergélisol ont été principalement étudiées par les pédologues (Sumgin, 1931; Tsypletsky, 1944; Zolotnikov, 1954; Nadezhdin, 1961; Elovskaya et al., 1966).

Une condition spécifique pour les processus de formation de sol dans la zone de distribution du pergélisol est le pergélisol, qui est un aquicut qui limite la profondeur de l'horizon d'absorption d'humidité. Par conséquent, le processus de formation du sol ne se produit que dans la couche de dégel estival.

La deuxième caractéristique est la température relativement basse du sol pendant la saison de croissance, qui laisse une empreinte sur les processus de formation du sol et affaiblit l'intensité des réactions biochimiques et l'activité vitale des micro-organismes.

Habituellement, une couche d'absorption (horizon B) se termine dans la couche de dégel estival (horizon B) et la couche de pergélisol est l'horizon C, la roche mère à partir de laquelle le sol s'est formé.

Par conséquent, en hiver, une couche de gel saisonnier peut être déterminée à partir de la section du sol. Horizon B a généralement une teneur en fer plus élevée, ce qui lui confère une couleur beige ou marron.

Cela s'applique principalement aux sols podzoliques, qui sont particulièrement communs dans les parties méridionales et moyennes de la région du pergélisol.

Cette caractéristique peut être utilisée pour établir l'épaisseur maximale à long terme de la couche de dégel estival si des observations sont faites avec un dégel incomplet pendant les années plus froides. Ainsi, la section du sol peut donner une idée de la dynamique de la couche de dégel estival, même dans un passé lointain.

Les sols podzoliques se développent principalement en l'absence d'aquifère sous-jacent. En présence de ces dernières sous forme de roches de pergélisol, l'engorgement se produit souvent et des strates de marais-gley se forment, comme l'illustre l'exemple des sols en Sibérie occidentale.

Dans les régions méridionales de l'aire de répartition du pergélisol, la composition des sols podzoliques ne diffère pas des sols situés à l'extérieur de la région du pergélisol en raison de la similitude du régime de température dans ces zones pendant la période végétative.

EI Tsyplenkin, étudiant les sols de la toundra, note la teneur relativement élevée en dioxyde de carbone et la réaction alcaline des sols du nord. Par conséquent, les méthodes habituelles d'amélioration du sol - l'application de chaux - ne sont pas recommandées pour les régions du nord. La forte teneur en CO₂ des sols du nord par rapport aux sols du sud s'explique également par leur basse température due à une augmentation de la solubilité du dioxyde de carbone avec une température décroissante.

Bien que appelé pergélisol   éternel, mais en fait ce n'est pas le cas. Ce pergélisol est apparu à l'époque quaternaire ou glaciaire du développement de notre Terre. Dans les régions où il faisait gel, et l'épaisseur de la calotte glaciaire au sol était insignifiante, sinon formée, il y avait gel des sols et formation de zones de pergélisol.

Les roches gelées ont une température inférieure à 0 ° C; une partie ou la totalité de l'eau qu'ils contiennent est à l'état cristallin. Aux latitudes moyennes, seule une petite couche superficielle gèle en hiver; par conséquent, le pergélisol saisonnier y règne. Sous les latitudes septentrionales, pendant le long hiver glacial, la terre gèle très profondément et pendant le court été, elle ne dégèle de la surface qu'à 0,5-2 m de profondeur. La couche de décongélation est appelée active. En dessous, les rochers restent négatifs toute l'année. Ces endroits sont appelés zones de pergélisol.

Les sols gelés sont répartis sur la Terre principalement dans les régions polaires. Les plus grandes zones de pergélisol sont la Sibérie et la partie nord.

Les territoires où le pergélisol est répandu sont également appelés la région. Mais il convient de noter que les roches gelées ne sont pas répandues ici. Dans les grandes vallées, sous les grands lacs, dans les zones de pergélisol, elles sont interrompues. À la périphérie des zones de glaciation souterraine existe sous la forme de taches distinctes.

Dans les roches gelées, la glace devient une sorte de formation de roches. Une variété d'inclusions de glace est appelée glace fossile. Les raisons de leur apparition sont différentes: gel de l'eau dans l'épaisseur du pergélisol; s'endormir dans le talus. La glace fossile existe sous forme de veines, de coins, de tiges minces et également sous forme de lentilles. Parfois, la lentille de glace s'est formée et l'eau venant d'en bas soulève les sols au-dessus, et un tubercule apparaît, appelé hydrolaccolite. En Yakoutie, ils atteignent 25 à 40 mètres de hauteur et 200 à 300 m de largeur.

Sous l'influence du gel et du dégel transversaux et des roches sur les pentes, ainsi qu'en raison de la gravité, la couche active commence à glisser lentement même des pentes douces à une vitesse d'un centimètre par an à plusieurs mètres par heure. Ce processus est appelé solifluction (du lat. Solum - sol et fluctuation - écoulement). Il est répandu au Moyen et, dans les hauts plateaux, au. Dans ce cas, sur les pentes, il y a des écoulements, des crêtes basses. S'il y a une végétation ligneuse sur la pente ,. Ce phénomène est appelé «forêt ivre».

Les processus de pergélisol compliquent grandement la construction et l'exploitation des bâtiments, des routes, des ponts et des tunnels. Il est nécessaire de maintenir les sols gelés à l'état naturel. À cet effet, des structures sont installées sur des supports, des tuyaux de refroidissement sont posés, des pieux sont immergés dans des puits forés. Mais le pergélisol devient également l'assistant d'une personne lorsque des entrepôts et d'énormes réfrigérateurs naturels y sont disposés.