Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 050103. 65 География с дополнительной специальностью биология

Геологическое строение и история развития определяют многие особенности современного рельефа Средней Сибири.

На севере страны поднимаются горы Бырранга, простирающиеся в почти широтном направлении от Енисея до восточных районов полуострова Таймыр; горные массивы занимают и большую часть островов Северной Земли. По возрасту тектонических структур острова Северной Земли и невысокие массивы северной половины гор Бырранга входят в состав зоны байкальской складчатости, южные же районы Бырранги сформировались в эпоху герцинского орогенеза. В настоящее время все они представляют собой либо средневысотные горы (высотой до 800-1000 м), либо низкогорные массивы.

Между южным склоном гор Бырранга и подножием Среднесибирского плоскогорья располагается холмистая Таймырская низменность, протягивающаяся от низовьев Енисея на западе до устья Оленёка на востоке.

Большая часть Средней Сибири занята Среднесибирским плоскогорьем. Для его поверхности характерны значительные колебания высот — от 150 до 1700 м. В связи с этим рельеф в отдельных местах приобретает горный характер. Однако обширные участки плоскогорья, расположенные в бассейнах Нижней и Подкаменной Тунгусок, Ангары и Вилюя, отличаются преобладанием широких междуречных плато с отдельными невысокими грядами и сопками, сложенными диабазами и базальтами.

На востоке страны располагается Центральноякутская низменность. Ее территория совпадает с Предверхоянским тектоническим прогибом и Вилюйской синеклизой, заполненными юрскими и меловыми отложениями мощностью до 5-8 км, и отличается плоским равнинным рельефом.

На юго-западе Средней Сибири поднимается среднегорный Енисейский кряж, протягивающийся от отрогов Восточного Саяна на северо-запад, к низовьям Подкаменной Тунгуски. Наконец, крайняя южная часть страны, прилегающая к Восточному Саяну, представляет собой пониженное пространство предгорного прогиба, заполненного континентальными юрскими и более молодыми отложениями. Средние высоты здесь колеблются от 200-300 м в районе Канска до 400-500 м на востоке.

Таким образом, крупные орографические элементы Средней Сибири совпадают с определенными геологическими структурами. Эта связь особенно отчетливо выступает в окраинных районах — в горах Бырранга, на Енисейском кряже, Таймырской и Центральноякутской низменностях. Однако соответствие элементов тектонической структуры и рельефа наблюдается не везде. Так, высокие горы Путорана сформировались в пределах Тунгусской синеклизы; современный рельеф Анабарского кристаллического щита также не отражает резких амплитуд рельефа его фундамента; аналогичная картина наблюдается и на северном склоне Алданского плоскогорья. Это несоответствие объясняется тем, что участки новейших тектонических поднятий наиболее значительной амплитуды не совпадают здесь с элементами древних структур. Определенное значение имеет и литологический состав слагающих эти массивы отложений, среди которых преобладают трудно поддающиеся выветриванию кристаллические породы.

Поверхность Средней Сибири расчленена густой сетью речных долин; глубина их в наиболее приподнятых окраинных провинциях достигает 250-300 м, а местами и более. Многие среднесибирские реки имеют горный характер, отличаются быстрым течением и значительными уклонами. Там, где они пересекают выходы кристаллических пород, в русле образуются многочисленные пороги, водопады, шиверы; скорость течения в таких местах достигает 3-5 м/сек. Только в верховьях и в пределах низменностей реки протекают в широких долинах, а течение их становится медленным.

Долины крупных среднесибирских рек характеризуются большим морфологическим разнообразием, что чаще всего связано с их различным возрастом. На склонах речных долин иногда насчитывается до 6-9 эрозионных и аккумулятивных террас, причем высота верхних из них достигает 180-250 м над урезом воды в реке. Значительное количество террас в долинах свидетельствует об их древности и неоднократных тектонических поднятиях страны в неогене и четвертичном периоде.

Основные особенности климата страны определяются ее географическим положением в средней части Северной Азии, удаленностью от теплых морей и воздействием Северного Ледовитого океана. В целом климат Средней Сибири резко континентальный, с большими амплитудами температур теплого и холодного сезонов года, умеренным, а местами и небольшим количеством осадков, которые распределяются по сезонам очень неравномерно.

Зимой в связи с сильным охлаждением поверхности материка большая часть Средней Сибири оказывается в сфере воздействия области высокого давления азиатского антициклона. Преобладание над территорией страны масс холодного и сухого континентального воздуха обусловливает весьма низкие зимние температуры: январь здесь на 6-14° холоднее, чем в среднем на соответствующих широтах земного шара: средняя температура его от -17,4° (в Красноярске) до -43 — 45° (в районе Якутска). Погода зимой устойчива; характерны сильные морозы, обилие безветренных дней, а на юге — значительное число часов солнечного сияния.

Большое влияние на формирование климатических особенностей страны оказывают также высокое гипсометрическое положение ее территории и обилие понижений, в которых зимой происходит застаивание и выхолаживание воздуха. В таких местах часто наблюдаются температурные инверсии: вблизи Полярного круга протягивается полоса с особенно низкими температурами, опускающимися в отдельные дни ниже -65 -68°.

Летом над Средней Сибирью устанавливается пониженное атмосферное давление. Нигде на земном шаре в этих широтах летние температуры не бывают такими высокими, как здесь: даже у границы древесной растительности, местами севернее 70° с. ш., средняя температура июля равна 11-12°, а в районе Якутска (62° с. ш.) она достигает 18,9°.

Для Средней Сибири характерно значительное увеличение континентальности климата в восточных ее провинциях. В Якутии амплитуды абсолютных температур достигают 100°, а разница средних температур самого теплого и наиболее холодного месяцев — 55-65°. Заметно уменьшается на востоке и количество осадков. На западе Среднесибирского плоскогорья благодаря поступлению влажных атлантических воздушных масс осадков выпадает нередко даже больше, чем на Западно-Сибирской равнине, а мощность снежного покрова бывает почти максимальной для равнин Советского Союза — 80-100 см. Однако на востоке, в Центральноякутской низменности, сумма осадков уменьшается почти в 3 раза: в течение продолжительной зимы здесь выпадает лишь 10-20% годового количества осадков, а мощность снежного покрова обычно не превышает 25-30 см.

Большая часть осадков приходится на вторую половину лета: нередко в июле и августе их выпадает в 2-3 раза больше, чем за весь длительный холодный период. Типичны также сильные колебания количества осадков в различные годы. В Дудинке в засушливый год выпадает всего 125 мм, а в дождливый год — до 350 мм; в Красноярске годовая сумма атмосферных осадков колеблется от 127 до 475 мм.

Немного найдется на земле мест, которые могут соперничать со Средней Сибирью в отношении континентальности своего климата. Характерные для нее большие различия сезонов года существенно сказываются на развитии растительности, процессах выветривания и почвообразования, обусловливают многие специфические особенности ландшафтов.

Важнейшим следствием резко континентального климата страны является почти повсеместное распространение вечной мерзлоты. Ее формированию способствуют низкие температуры зимы и небольшая, особенно на востоке страны, мощность снежного покрова. В течение холодного времени года горные породы теряют здесь большое количество тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь твердую мерзлую массу. Летом они не успевают целиком оттаять, и отрицательные температуры сохраняются уже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет: содержащаяся в них вода обычно образует линзы, прослои и прожилки льда, обильно насыщающие мерзлую породу. Особенно много таких ледяных включений (иногда до 40-50% объема породы) содержат глинистые и суглинистые отложения северных провинций, отличающихся наиболее низкими постоянными температурами (на глубине 10 м они достигают здесь -8 — 12°).

Южная граница распространения сплошной вечной мерзлоты проходит в Средней Сибири несколько севернее долин Нижней Тунгуски и Вилюя. К северу от этой линии мощность вечномерзлого слоя особенно велика: во многих местах она превышает сотни метров, достигая в бассейне Вилюя 600 м, на побережье Хатангского залива — 800 м, а в бассейне р. Мархи даже 1500 м. В южной половине страны среди участков, скованных мерзлотой, встречаются пространства с талыми грунтами, и распространение мерзлоты постепенно становится островным. На юге заметно уменьшается и мощность мерзлоты: в большинстве районов она уже не превышает 30-50 м, а на крайнем юге Красноярского края составляет всего 5-10 м.

Летом, когда поверхность почвы прогревается, верхний горизонт мерзлой толщи оттаивает. Глубина протаивания в разных районах различна — от нескольких десятков сантиметров на крайнем севере до нескольких метров вблизи южного предела распространения вечной мерзлоты. Мощность слоя талого грунта зависит, кроме того. от его механического состава и характера растительного покрова. Наименьшей она бывает на участках, сложенных торфом или глинистыми породами, особенно в том случае, если они насыщены влагой и покрыты толстым моховым покровом.

Вечная мерзлота оказывает большое влияние на формирование ландшафтов, особенно в северной половине Средней Сибири. Так, например, специфический характер приобретают берега северных морей, сложенные толщами ископаемых льдов; в тундровой зоне и Центральной Якутии образуются просадочные термокарстовые озерные котловины; во многих районах встречаются холмы с ледяные ядром (булгунняхи), морозобойные трещины и бугры пучения. Наличие мерзлоты определяет также особенности режима поверхностных и грунтовых вод. Препятствуя проникновению воды в грунт, она является водоупором и причиной заболоченности равнинных пространств. Весной талые воды быстро скатываются по мерзлому грунту в долины и вызывают высокий подъем уровня рек; летом вода, образующаяся за счет медленного оттаивания ледяных частиц верхних горизонтов мерзлой почвы, служит источником питания водотоков. С вечной мерзлотой связано также образование речных и грунтовых наледей, явлений солифлюкции и т. д.

Там, где мощность оттаивающего летом грунта невелика, он имеет низкую температуру и обильно насыщен влагой, что замедляет процессы разложения растительных остатков и образования почв. Поэтому мерзлотные почвы содержат много неразложившихся остатков растений, сильно увлажнены, а генетические горизонты в них выражены слабо.

Твердая поверхность верхнего горизонта вечной мерзлоты и низкие температуры талого летом грунта ограничивают возможность проникновения корней глубоко в почву. По этой причине они вынуждены распространяться в горизонтальном направлении, в верхних, лучше прогреваемых слоях почвы. Поверхностная корневая система, особенно у даурской лиственницы, делает деревья неустойчивыми против сильных ветров, чем и объясняется большое количество ветроповалов в среднесибирской тайге.

Вечная мерзлота осложняет хозяйственное освоение территории. Особенно много затруднений возникает при гражданском и дорожном строительстве, а также освоении месторождений полезных ископаемых. При выемке грунта даже в разгар лета нужно предварительно оттаивать мерзлую почву, а талая порода обычно представляет собой вязкий и липкий «плывун». При строительстве зданий приходится считаться с угрозой вспучивания их фундаментов или с их неравномерной просадкой, так как во время эксплуатации зданий нарушается температурный режим мерзлоты, грунты подвергаются деформациям, а ледяные включения в них вытаивают. Поэтому фундаменты и опоры здесь приходится заглублять в мерзлый грунт, а дома строить на сваях. Прокладывая железные или шоссейные дороги, строители вынуждены производить много дорогостоящих дополнительных работ, необходимых для того, чтобы избежать разрушения наледями дорожного полотна, и в особенности мостов. Сложны здесь и условия водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий.

Многолетняя мерзота

Многолетняя мерзлота распространена на территории Сред-ней Сибири почти повсеместно. Она является результатом длительного и глубокого выхолаживания поверхности. Форми-рование мерзлоты произошло еще в ледниковое время, когда суровый, малоснежный резко континентальный климат был выражен еще резче, чем в настоящее время. Образование мерз-лоты связано с потерями большого количества тепла в антици- клональных условиях холодного периода и глубоким промер-занием горных пород. Летом породы не успевали полностью оттаять. Так в течение сотен и тысяч лет происходило постепен-ное «накопление холода». Понижалась температура мерзлых пород увеличивалась их мощность. Следовательно, мерзлота — наследие ледникового периода, своего рода реликт. Но на Се- веро-Сибирской низменности мерзлотой охвачены и голоце* новые 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 условие благоприятствуют образованию мерзлоты.

Мощным фактором сохранения многолетней мерзлоты • Средней Сибири является суровый резко континентальный кли-мат. Сохранению мерзлоты благоприятствуют низкие средне-годовые температуры и присущие этому климату особенности холодного периода: ничкис температур» j, малая облачность, спо-собствующая 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 с п л о ш и а я (слитная) м и о голет- няя 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. Томпература 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...—ГС. На крайнем юго-западе, в бассейне Ангары, талый фунт 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. Мощ-ность их иа юге составляет всего 5—10 м.

В направлении с севера на юг изменяется и верхняя граница мерзлоты, глубина ее летнего протаивания, или мощность дея-тельного слоя. Она зависит не только от количества тепла, по-ступающего 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 рас-тительности. Глубина протаивания составляет на севере в тор-фянистых грунтах 20—30 см, в глинистых — 70—100 см, а в пес-ках — 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.

В области распространения многолетнемерзлотных пород в Средней Сибири на больших пространствах встречаются под-земные льды в виде ледяных линз, клиньев, жил, гидро- ла к колитов. Особенно крупные линзы льда и ледяные клинья встречаются на Северо-Сибирской низменности и в долине нижней Лены. Некоторые исследователи считают их погребен-ными льдами покровного оледенения. Однако исследованиями мерзлотоведов убедительно доказано, что подземные льды об-разуются в результате замерзания горизонтов надмерзлотных или внутримерзлотных вод а также при неоднократном замерзании талых вод в морозобоин ых трещинах плейстоценового и голоценового возраста. Ледяные интрузии — гидролакко-литы обычно приурочены к котловинам высохших озер, где в талом грунте скапливаются воды, а затем при его замерзании постепенно выдавливаются и замерзают в виде ледяного купола под слоем вспученного фунта. Особенно многочисленны гид-ролакколиты на Центральноякутской низменности.

Многолетняя мерзлота служит могучим фактором формиро-вания 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 гори-зонтов 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, привод ящее 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, затруд-няет глубинную эрозию и способствует боковой в пределах дея-тельного 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 а л а с о в.

Мерзлота влияет на хозяйственную деятельность населения, осложняя освоение территории. При капитальном строительстве необходимо учитывать возможность протай ванн я 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 мелиораций при земледельческом освоении территории.

Средняя Сибирь — страна с богато развитой сетью рек — от гигантских многоводных потоков до небольших ручьев, подчас пересыхающих летом или промерзающих до дна зимой. Средняя густота речной сети превышает 0,2 км на 1 км2 территории, а коэффициент стока достигает 0,6, т. е. почти вдвое выше, чем в Западной Сибири. Большинство среднесибирских рек питается талыми снеговыми водами и летне-осенними дождями. Доля грунтового питания по причине широкого распространения вечной мерзлоты сравнительно невелика (обычно не более 5-8%), но несколько увеличивается в южных районах. Почти на всех реках сток за теплый период года составляет до 70-90% годового, а на зиму приходится не более 10%. Основная масса воды стекает в период половодья — в конце весны, а на севере страны — в начале лета. Снежный покров сходит дружно, в условиях еще слабо оттаявших грунтов. Поэтому талые воды не просачиваются в почву и стекают в реки, вызывая значительный подъем уровня воды, который достигает на Лене 10 м, а на Нижней Тунгуске даже 20-25 м.

Замерзание рек происходит в октябре-ноябре. На большинстве рек оно начинается с образования так называемого донного, или внутриводного, льда, снегообразной массой обволакивающего гальку и валуны, слагающие дно русла. Снежные хлопья затем всплывают на поверхность и в виде шуги уносятся рекой ниже по течению. Донный лед и шуга постепенно заполняют почти все русло реки, образуя зажоры, вызывающие подъем уровня воды. Образование льда на поверхности таких рек начинается обычно на несколько дней позднее.

Все реки Средней Сибири относятся к бассейну Северного Ледовитого океана. Наиболее значительные из них — Лена, протекающая вблизи восточной окраины страны, многочисленные правые притоки Енисея, текущие с востока на запад, а также Пясина, Хатанга, Анабар и Оленёк.

Лена — самая большая река Средней Сибири. Длина ее достигает 4400 км. В верховьях это настоящая горная река, с быстрым течением и многочисленными порогами. Приняв свои крупнейшие при токи - Витим, Олёкму, Алдан и Вилюй, Лена постепенно приобретает облик большой равнинной реки. Среднегодовой расход воды у ее устья составляет около 16 300 м3/сек. Ежегодно Лена выносит более 15 млн. т твердых наносов и образует при впадении в море Лаптевых дельту, самую большую в Советском Союзе: ее площадь превышает 32 тыс. км2. На Лене могут быть построены крупные гидроэлектростанции мощностью до 16,4 млн. кВт, с годовой выработкой до 144 млрд. кВт·ч. Из правых притоков Енисея наиболее интересна Ангара, вытекающая из Байкала и впадающая в Енисей выше Енисейска. В среднем течении она пересекает несколько гряд, сложенных в основном диабазами. На участках с большими уклонами русле образуются многочисленные пороги: Пьяный, Похмельный, Шаманский и др. Общая длина Ангары — 1826 км, в том числе ниже Иркутского водохранилища — 1779 км, а разница отметок истока и устья - 378 м. На порожистые участки приходится только 6% длины реки - 125 км, но падение ее на этом протяжении составляет почти половину общего уклона Ангары — 170-180 м.

Располагающееся в верховьях Ангары озеро Байкал оказывает большое влияние на режим реки. Благодаря равномерному в течение года притоку воды из озера Ангара в верховьях отличается довольно постоянным уровнем и равномерными расходами. Поэтому здесь не бывает грандиозных паводков, типичных для других крупных рек Средней Сибири. Даже в период наиболее высокого подъема воды, который бывает в верховьях в начале зимы, уровень реки поднимается не более чем на 3-4 м. Вода в истоке Ангары необычайно прозрачна и летом имеет низкую температуру — даже в августе не выше 8°. Зато зимой поступающие из Байкала воды надолго задерживают замерзание реки в ее верхнем течении: до создания водохранилища Иркутской ГЭС она покрывалась льдом только в январе и продолжительность ледостава составляла всего 85 дней.

Все эти особенности реки весьма благоприятствуют использованию ее гидроэнергии. На Ангаре можно построить шесть крупных гидроэлектростанций с годовой выработкой более 94 млрд. кВт·ч. Сейчас уже работают на полную мощность Иркутская (660 тыс. кВт), Братская (4,5 млн. кВт) и Усть-Илимская ГЭС (4,3 млн. кВт), ведется сооружение Богучанской ГЭС (4 млн. кВт).

Воды притоков Ангары, стекающих преимущественно с Восточного Саяна, сильно изменяют ее режим в низовьях: сезонные колебании уровня здесь достигают 6 м, вода уже не так прозрачна и летом не столь холодна, как в верховьях. Продолжительность ледостава вблизи устья Ангары такая же, как и на других реках Сибири, протекающих в этих широтах, — река замерзает в начале ноября и вскрывается лишь в мае.

Озер в Средней Сибири значительно меньше, чем на Западно-Сибирской равнине. Богаты ими лишь Центральноякутская и Таймырская низменности, где преобладают небольшие и неглубокие термокарстовые озера.

Самое большое озеро — Таймыр — расположено у южного подножия гор Бырранга. Площадь его сильно изменяется по сезонам года: весной она достигает 4650 км2, осенью же, когда основная масса воды уже вынесена из озера рекой Нижней Таймырой в Карское море, площадь значительно сокращается.

Группа своеобразных крупных озер располагается в горах Путорана. Они занимают тектонические понижения и имеют значительную глубину, иногда более 200 м; нередко дно котловин располагается на 100-150 м ниже уровня океана. Длина некоторых из этих озер (Дюпкун, Большое Хантайское) достигает 100-120 км.

Весьма богата Средняя Сибирь и подземными водами. В ее пределах расположены Тунгусский, Хатангский, Якутский и Ангаре Ленский артезианские бассейны. Характер их подземных вод разнообразен; наряду с пресными водами, которые широко применяются для водоснабжения (например, Якутска), в соленосных отложениях нижнего палеозоя имеются соленые воды и рассолы, местами используемые для лечебных и промышленных целей.