Распространение вечной мерзлоты на дражных разработках

16.06.2018
На земной поверхности происходит постоянный теплообмен с окружающим воздушным пространством. Поверхность земли поглощает часть лучистой энергии солнца, остальная отражается и излучается поверхностью. Летом тепловой поток от поверхности направлен вглубь земли и для северных районов составляет только 3—5% общего количества поступившей лучистой энергии. Распространение тепла, поглощаемого земной поверхностью, изменяется в зависимости от пород, образующих поверхность. При песчано-галечной поверхности резко уменьшаются потери на испарение и немного увеличиваются потери на излучение и на теплообмен с воздухом, а тепловой поток от поверхности вглубь увеличивается в 2—4 раза по сравнению с поверхностью, имеющей растительный покров.

Зимой поверхность охлаждается, вследствие чего тепловой поток направлен из глубины земли к поверхности, и породы, охлаждаясь, отдают накопленное за лето тепло. Когда зимой породы отдают больше тепла, чем к ним поступает за лето, образуется и расширяется вечная мерзлота (рис. 444, а). Летом температура пород изменяется по кривой 1; 2. Точка 2 определяет верхнюю границу вечной мерзлоты. Ниже залегают породы, температура которых отрицательна на протяжении всего года, причем на отрезке 2; 3 она летом несколько повышается, а зимой понижается по кривой 3; 5. В точке 3 породы имеют низшую постоянную отрицательную температуру; в южных районах Амурской области она составляет около -1° С, а в наиболее северных широтах понижается до -10° С. Глубина расположения пород с постоянной отрицательной температурой в тех же районах находится от поверхности в пределах 6—16 м. Ниже точки 3 температура повышается, в точке 4 достигает нуля, где и находится нижняя граница вечной мерзлоты. Глубина распространения вечной мерзлоты в южных частях Амурской области не превышает 10 м, севернее возрастает до 100—400 м.

На рис. 144, б изображены изменения температуры в породах на протяжении года для россыпи на Чукотке. Температура пород на глубине 0,2 м от поверхности колебалась от -19 до +10° С, наибольшая глубина оттаивания была в конце августа и достигла 1,4-1,65 м.

В северных районах вечная мерзлота имеет сплошное распространение, в том числе и в долинах рек. Однако вдоль русла больших рек, которые не промерзают зимой, имеются талики, залегающие на мерзлых породах. В таких условиях охват площади пойменных россыпей вечной мерзлотой может снижаться до 70—80%. В более южных районах вечная мерзлота вдоль русла крупных рек совершенно исчезает. Еще южнее она встречается в виде отдельных пятен, расположенных в основном на возвышенностях и на площадях, удаленных от русла рек, и охват ею промышленных площадей пойменных россыпей снижается до 10—30%. В таких местах после вырубки леса мерзлота через несколько лет может совершенно исчезнуть.

Теплообмен земной поверхности с нижележащими породами происходит в основном за счет теплопроводности пород и меньше за счет излучения и передачи тепла воздухом и влагой, перемещающимися по породе (конвекцией). Снеговой покров оказывает большое влияние на зимний теплообмен и глубину зимнего промерзания пород. Звездообразная форма снежинок содействует образованию в снежном покрове пустот, заполненных воздухом, поэтому рыхлый снег имеет плохую теплопроводность и в значительной степени уменьшает выделение из пород тепла. Под снежным покровом глубина промерзания у Свердловска суглинистых пород к концу марта достигла 0,8 м, а на смежной площадке, где снег все время счищали, глубина промерзания увеличилась до 3,2 м.

На глубину зимнего промерзания оказывает большое влияние также время выпадения снега и наступления морозов. Если сильные морозы наступают до образования снежного покрова, то незащищенная поверхность земли быстро промерзает на значительную глубину до выпадения снега. Глубина зимнего промерзания пород на россыпях в естественных условиях составляет 0,5—3,5 м. Таким образом, на глубину промерзания пород зимой оказывают влияние как климатические условия, так и теплофизические свойства пород. Теория теплопроводности позволяет определять по теоретическим уравнениям глубину зимнего промерзания только для упрощенных условий.

Весной, когда сойдет снег, оттаивание мерзлых пород происходит как с поверхности, так и с нижней границы талых пород. В наиболее южных районах зимняя мерзлота оттаивает в апреле, а в Западной Сибири и на Среднем Урале — в мае. В более северных районах зимняя мерзлота оттаивает в июле—августе. В табл. 35 приведены данные о глубине оттаивания за лето вечномерзлых россыпей на прииске Среднекан Магаданской области.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: