Геотермический режим

Мёрзлых толщ (a. geothermal conditions of permafrost stratas; н. geothermisches Regime der Dauerfrostmachtigkeiten; ф. regime geothermique des assises congelees; и. regimen geotermico de capas congeladas) — определяется условиями теплообмена на границах мёрзлого массива. Осн. формы Г. р. — периодич. колебания темп-ры (годовые, многолетние, вековые и т.д.), характер к-рых обусловлен изменением темп-р на поверхности и потоком тепла из недр Земли. При распространении температурных колебаний от поверхности в глубь пород их период остаётся неизменным, а амплитуда экспоненциально убывает с глубиной. Пропорционально возрастанию глубины экстремальные темп-ры запаздывают на отрезок времени, наз. сдвигом фаз. При равных амплитудах колебаний темп-р отношение глубин их затухания пропорционально корню квадратному из отношений периодов. Специфика Г. р. мёрзлых толщ определяется наличием фазовых переходов "вода — лёд", сопровождаемых выделением или поглощением тепла и изменением теплофиз. свойств пород. Затраты тепла на фазовые переходы замедляют продвижение изотермы 0°С, обусловливают тепловую инерцию мёрзлых толщ. В верх. части разреза мёрзлой толщи выделяется слой годовых колебаний темп-р. В подошве этого слоя темп-pa соответствует среднегодовой темп-ре за многолетний (5-10 лет) период. Мощность слоя годовых колебаний темп-р изменяется в ср. от 3-5 до 20-25 м в зависимости от среднегодовой темп-ры и теплофиз. свойств пород. Температурное поле пород ниже слоя годовых колебаний формируется под воздействием теплового потока из недр Земли и температурных колебаний на поверхности с периодом более 1 года. Влияние на него оказывают геол. строение, теплофиз. характеристики пород и перенос тепла подземными водами, контактирующими с многолетнемёрзлыми толщами. При деградации многолетнемёрзлых пород наиболее низкая темп-pa отмечается глубже подошвы слоя годовых колебаний, это вызвано повышением среднегодовой темп-ры. При аградационном развитии температурное поле отражает охлаждение мёрзлой толщи с поверхности, что выражается в увеличении температурного градиента. Динамика ниж. границы мёрзлой толщи зависит от соотношения тепловых потоков в мёрзлой и талой зоне. Их неравенство обусловлено длиннопериодными колебаниями темп-р на поверхности, к-рые проникают на глубину, превышающую мощность мёрзлой толщи. От особенностей Г. р. и его изменений под воздействием горн. выработок и др. инж. сооружений существенно зависят инж.-геол. и гидрогеол. условия разработки м-ний. Изучение Г. р. и прогноз его изменения проводится в ходе Геокриологической съёмки.

А. Б. Чижов.