Постійна мерзлота розвинена на великих просторах Північної і Південної півкуль Землі як на рівнинах, так і в горах займаючи близько 25% площі суші. У ландшафтному відношенні це льодовикова і тундрова зони, що входять відповідно в арктичний (антарктичний) і субарктичний (субантарктичний) кліматичні пояси (див. Гл. 12). Кордон поширення мерзлоти на рівнинах Північної півкулі спускається нижче 50 ° с. ш. а в Південній півкулі відповідно піднімається до 50 ° ю. ш. У Росії мерзлота займає більше 65% всієї її території (рис. 9.1).
Кріолітозона, її походження і будову. Верхній шар земної кори, що характеризується переважанням негативних температур ґрунтів і гірських порід і наявністю або можливістю існування підземних льодів, називається Кріолітозона (від грец. Kryos - холод, мороз, лід, lithos - камінь і zone - пояс). Формування сучасної криолитозони почалося в кінці пліоцену - початку раннього плейстоцену в зв'язку з планетарним похолоданням клімату і розвитком зледенінь і тривало з перервами протягом усього четвертинного періоду. Особливо суворі кліматичні умови існували в пізньому плейстоцені, близько 18-20 тис. Років тому під час останнього заледеніння. Кріолітозона підрозділяється на підзони: суцільного і переривчастого або острівного поширення многолетнемерзлих порід. Товщина, або потужність, останніх залежить від середньорічної температури і ряду інших умов і просторово досить мінлива (див. Рис. 9.1). На території Росії потужність багаторічномерзлих порід в першій підзоні досягає 800-900 м. Це Таймир, узбережжя північних морів, арктичні острови, високогірні райони Алтаю, Саян і ін. У внутрішньоконтинентальних районах Східного Сибіру, зокрема в Верхоянье, потужність мерзлоти майже досягає 1500 м . У другій підзоні, що охоплює Кольський півострів, приполярну смугу Східно-Європейської платформи, південну половину Західного Сибіру і ін. мерзлота розвинена островами, площа яких зменшується з півночі на південь. Відповідно в тому ж напрямку зменшується потужність ММП зі 100 м і більше до15-25 м. Породи, що складають Кріолітозона, мають негативну температуру Серед них виділяються мерзлі породи, що містять лід, і морозні, що не містять його. До останніх відносяться сухі піски і галечники, деякі магматичні і метаморфічні породи. Лід в мерзлих породах присутній в різному вигляді: у вигляді окремих кристалів, заповнює пори в дисперсних відкладеннях (лід-цемент), утворює різних розмірів жили, лінзи, шари і більші пластові тіла і масиви. Крижані клини шириною до 8-10 м і глибиною до 50-60 м пронизують товщі відкладень, розбиваючи їх на окремі масиви. У мерзлих скельних породах лід заповнює порожнечі і тріщини. Лід утворюється або одночасно з утворенням породи (сингенетичні), або після її утворення (епігенетичні). При цьому лід може утворитися при багаторазовому заповненні водою або снігом тріщин в породах (повторно-жильний лід) або при впровадженні в відкладення і замерзанні грунтової води (ін'єкційний лід). У криолитозоне поверхневий шар промерзає взимку і відтає влітку. Він називається сезопно-талим, або діяльним, шаром. Його потужність зазвичай становить перші метри і збільшується від північних широт до південних, де відтавання відбувається на глибину близько 4-6 м. Діяльний шар має велике практичне значення для господарської діяльності людини, т. К. Процеси, що відбуваються в ньому, викликають деформації поверхні, що ведуть до руйнування будівель, і тому повинні враховуватися при будівництві. Крім льодовикової і тундрової зон, тимчасове сезонне (зимовий) промерзання порід характерно для зон помірного пояса.
Фактори, що впливають на розвиток постійної мерзлоти.
На формування мерзлотного рельєфу впливають такі чинники: клімат, речовинний склад порід, гідрогеологічні умови (глибина залягання підземних вод), рослинний покрив, неотектоніка і рельєф (М. І. Сумгін, Б. Н. Достовалов, β. І. Попов, С . П. Качурин, В. А. Кудрявцев, Е. Д. Єршов, Η. Η. Романовський, К. А. Кондратьєва, Б. П. Любимов, Ю. В. Мудров та ін.). Всі ці фактори тісно пов'язані між собою, і вплив одного з них часто послаблюється або посилюється в залежності від зміни будь-якого іншого фактора. Клімат визначає саме існування мерзлоти. Глибина промерзання порід залежить від середньорічної температури і її коливань на поверхні, ступеня вологості порід, потужності снігового покриву. У загальному випадку, чим нижче середньорічна температура, триваліше і холодніше зима, менше вологість і потужність снігового покриву, тим більше глибина промерзання порід.
В області розвитку мерзлоти кількість тепла, що надходить на ту чи іншу ділянку, залежить від рельєфу, експозиції поверхні, літології порід, новітньої тектоніки. Так, схили південної експозиції отримують більше тепла в порівнянні з північними, тому вони менш мерзлі. Вплив речовинного складу порід на потужність мерзлоти проявляється через механічний склад відкладень, їх теплофізичні властивості, теплопровідність, ступінь вологості. Пухкі породи, з одного боку, прогріваються на велику глибину, ніж скельні, однак, з іншого боку, вони часто більш насичені ґрунтовою або поверхневої водою, тому можуть промерзати на велику глибину, ніж міцні. Грубозернисті відкладення (піски, галечники) промерзають на велику глибину, ніж тонкозернисті (суглинки, глини). Рослинність в цілому сприяє меншому промерзання гірських порід і оберігає їх від річного відтавання. Але характер рослинності залежить не тільки від клімату, але і від рельєфу. Нахил поверхні, певний тектонічними деформаціями або екзогенними процесами, впливає на розподіл атмосферних опадів, а, отже, і рослинності, від якої, до деякої міри, залежить ступінь промерзання порід. Вплив новітньої тектоніки і рельєфу позначається як на великих територіях, так і на локальних ділянках. В горах зі збільшенням висоти знижується температура повітря і порід, відповідно збільшується потужність ММП. В склепінних частинах окремих підняттів, особливо з підвищеною їх тріщинуватістю і більш грубим механічним складом порід, збільшується тепло- вої потік із земних надр і внаслідок цього скорочується потужності мерзлоти, іноді на 100-200 м в порівнянні з западинами. Однак на деяких антікліналях, особливо перспективних на нафту і газ, потік піднімається тепла екранується пластами, що містять ці корисні копалини, і тут, навпаки, спостерігається збільшення потужності мерзлого шару. У западинах, де йде сучасне осадконакопление, потужність мерзлоти, як правило, більше, ніж на поднятиях, через те, що, як було сказано вище, виконують западини відкладення зазвичай тонкі, більше насичені вологою, ніж на поднятиях, і тому промерзають глибше , стають льодистими. В цілому ж потужність мерзлоти збільшується від вододілів до днищ западин. Однак під річковими долинами, в порівнянні з вододілами, потужність мерзлоти зазвичай зменшена. Це пов'язано з тим, що річкові потоки, будучи потужними і постійно діючими теплоносіями, перешкоджають розвитку під ними мерзлоти і викликають її протаіваніе, створюючи зони так званих таликов. Талики можуть бути наскрізними, що пронизують всю товщу мерзлоти під річковими потоками, або утворювати лінзи і канали всередині мерзлій товщі внутрішньо- і Межмерзлотние) або над нею непрямі). Холодний клімат і мерзлота обумовлюють особливий тип вивітрювання - вакуумний. Періодичне замерзання і відтавання води в породах веде до фізичного їх руйнування, утворення тріщин, дроблення, розпушення аж до перетворення їх в пилуваті і глинисті різниці. Пилуватих елювій розвинений на багатьох породах в зоні тундри.