КРИОЛИТОЗОНА СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ Лекция 9
Общий обзор природных условий Северной Америки • • Материк Северная Америка омывается тремя океанами: Северным Ледовитым, Тихим на западе и Атлантическим на востоке. Наиболее северное положение (от 70 до 83° с. ш. ) занимают острова Канадского Арктического архипелага и о. Гренландия. Восточная группа островов Канадского Арктического архипелага характеризуется оледенением, масштабы которого возрастают к северу. Природные условия Гренландии определяются ее расположением в высоких широтах между арктическим Северным Ледовитым и более теплым Атлантическим океанами. Благодаря этому Гренландия покрыта мощным (до 3000 м и более) ледниковым щитом. В Гренландии и на островах Канадского Арктического архипелага цокольные равнины щита, которые находятся под толщей материковых льдов, частично опущены ниже уровня океана. Материковая часть Северной Америки, охваченная мерзлотой, лежит севернее 50° с. ш. , поэтому на ее территории широко развита высокоширотная (субполярная) криолитозона, а южнее 50° с. ш. — лишь высокогорная, приуроченная к горным хребтам Кордильер и горным вершинам Мексики.
В Северной Америке около 30% Северного полушария – около половины Канады и Аляска (США) Smith et al. , 2010
• В строении поверхности существенную роль играют горные системы Тихоокеанского складчатого пояса на западном краю континента, являющиеся препятствием для западных воздушных течений. Для восточной части материка характерно широкое развитие платформенных структур и равнинных типов рельефа. • Самая древняя часть материка — Канадский кристаллический щит, которому в рельефе соответствует цокольная Лаврентийская возвышенность с высотами 500 -700 м в местах наибольшего поднятия и 100 -200 м — на относительно опущенных участках. Древняя выровненная поверхность возвышенности осложнена куполами и кряжами, соответствующими выходам наиболее твердых пород. Для нее характерны многочисленные озера — результат тектонических процессов и деятельности ледников, а также ледниково-экзарационные и ледниково-аккумулятивные формы. • По краям обширной унаследованной котловины Гудзонова залива и в бассейне нижней Маккензи распространены пластовоаккумулятивные равнины, сложенные толщами нижнепалеозойских осадков и покрытые сверху отложениями послеледниковых трансгрессий.
• Территория к югу от щита носит название Центральных равнин, а по структуре соответствует плите, имеющей мощный чехол палеозойских морских пород. Основными типами морфоструктур Центральных равнин являются пластовые холмистые или наклонные равнины. В северной половине поверхность осложнена ледниковоаккумулятивными формами: конечно-моренными холмами, друмлинами. Вокруг озер располагаются обширные аккумулятивные низменности. • По границе с Кордильерами вытянуты с севера на юг Великие равнины. Будучи вовлечены в поднятие Кордильер, Великие равнины образуют в современном рельефе предгорное пластовое плато, наклоненное к востоку и ограниченное уступом. У подножий Кордильер высота плато достигает 1200 -1700 м, фундамент погружен на глубину 1000 м и перекрыт мощными толщами осадков от палеозоя до палеогена. Как и на Центральных равнинах, для северных районов характерен ледниково-аккумулятивный рельеф. • С севера, востока и юго-востока древняя платформа обрамлена сооружениями палеозойского возраста. В современном рельефе они представлены главным образом глыбовыми высокими и средними горами.
• На севере Гренландии и островов Элсмир и Мелвилл до высоты 3000 м поднимаются горные сооружения Иннуитской системы, возникшей в нижнем и среднем палеозое и вновь вовлеченной в поднятие в неоген-четвертичное время. . • Следующим звеном палеозойского обрамления платформы являются горы Восточно-Гренландской складчатой системы, возникшей в нижнем палеозое и достигшей высоты почти 3000 м в результате новейших движений. Важная черта рельефа этих гор — базальтовые плато и другие вулканогенные формы, образовавшиеся по краям крупных разломов в конце мела и в палеогене. К югу от гор Восточной Гренландии складчатое обрамление платформы прерывается, а затем вновь появляется — это горы Ньюфаундленда, Аппалачи. • Весь запад материка входит в орогенный пояс Кордильер. Большую роль в рельефообразовании сыграли вертикальные движения, разломы и вулканизм, а также четвертичное оледенение. • Основными типами морфоструктур Кордильер являются глыбовые и складчато-глыбовые хребты, вулканические горы, денудационные, лавовые, пластовые плато, аккумулятивные равнины молодых прогибов и рифтовых зон.
климат • Рельеф Северной Америки со свойственным ему субмеридиональным простиранием основных элементов благоприятствует проникновению воздушных потоков с востока, со стороны Атлантики, где нет значительных орографических барьеров, и затрудняет распространение в глубь материка воздушных масс со стороны Тихого океана. Существование полосы равнин между Северным Ледовитым океаном и Мексиканским заливом в средней части материка и отсутствие широтно вытянутых орографических рубежей создают условия для меридионального воздухообмена между арктическими и тропическими широтами во все сезоны года. • В Атлантическом океане контрасты в нагревании между севером и югом усиливают Гольфстрим и холодное Лабрадорское течение, которые встречаются в районе Ньюфаундленда. В месте схождения теплых и холодных вод создаются условия для образования циклонов и циклонической деятельности. В Тихом океане теплое течение, идущее на север от 40 -й параллели, создает положительную.
• Основной тип циркуляции атмосферы над большей частью Северной Америки — западно-восточный перенос, однако изза особенностей орографии материка влияние океанического воздуха проявляется главным образом на тихоокеанском побережье и на западных склонах Кордильер. Во внутренние части материка тихоокеанский воздух проникает через пониженные участки гор и поперечные долины, испытывая при этом интенсивную трансформацию и теряя значительную часть своих свойств уже непосредственно к востоку от Кордильер. Внутренние районы Северной Америки являются ареной формирования континентального воздуха. Однако значительно меньшие размеры суши по сравнению с Евразией не создают условий для образования столь мощного зимнего максимума, как Азиатский. Поэтому для приатлантической части умеренного пояса Северной Америки характерна циклоническая деятельность в течение всего года.
• В холодную половину года к северу от полярного круга господствует полярная ночь и солнечная радиация практически равна нулю. Средняя часть материка сильно охлаждена и характеризуется отрицательными значениями радиационного баланса. Большая северная часть материка из-за охлаждения приземных слоев атмосферы оказывается в условиях высокого давления с центрами на северо-западе Канады и на юге примерно у 40° с. ш. Над океанами в умеренных широтах существуют области низкого давления. При этом Исландский минимум выражен очень резко, и влияние его проникает далеко на северо-запад в виде отрога низкого давления вдоль Девисова пролива и моря Баффина. Поэтому циклоническая деятельность охватывает атлантическую окраину Северной Америки, а в некоторые годы проникает в глубь материка, вплоть до подножия Кордильер. Тихоокеанский (Алеутский) минимум выражен значительно слабее вследствие меньшего влияния теплых течений Тихого океана по сравнению с Атлантикой. Океанический воздух и циклоническая деятельность проявляются особенно сильно на сравнительно узкой полосе побережья. Преодолевая Кордильеры, океанический воздух быстро трансформируется и к востоку от них представляет собой уже континентальную воздушную массу.
Изотермы зимой имеют направление, близкое к широтному. Только на тихоокеанском побережье и в меньшей степени у берегов Баффинова залива они протягиваются с северозапада на юго-восток. Средняя температура января в северной части материка очень низкая: от 20 до -24 °С на большей части Канады и Аляски, -36 °С на островах Канадского Арктического архипелага и до -44 °С в центре Гренландии. Средняя температура воздуха в Северной Америке на уровне земной поверхности (январь)
Средняя температура воздуха в июле Летом большая часть Северной Америки сильно прогрета, что создает барическую депрессию с центром на юго-западе материка. Максимумы над океанами усиливаются и сдвигаются к северу. Наиболее значительные температурные контрасты создаются между сильно прогретыми внутренними районами материка (во внутренних впадинах средняя температура превышает 30 °С) и охлаждаемыми холодными течениями западным и северовосточным побережьями Постепенно убывает также температура и с юга на север. На побережье Северного Ледовитого океана проходит июльская изотерма 4 °С, а во внутренних районах Гренландии и острова Элсмир летом сохраняется отрицательная температура.
Климатические данные по некоторым пунктам Аляски и Канады Пункт Координаты, градусы сев. зап. широта долгота Ангмагсалик Годхаван Барроу Форт-Росс Фробишер-Бей Йеллоунайф Диллингем Хиброн Форт-Смит Аклавик Коппермайн Ном Честерфилд Кембридж-Бей (о. Виктория) Крейг-Харбор (о. Элсмир) Пангниртунг (Баффинова Земля) Понд-Инлет (Баффинова Земля) Высота, Средняя температура м воздуха, °С Атм. год январь июль осадки, 65 69 70 72 51 54 59 58 60 — 38 53 156 94 76 114 158 62 111 — — 29 11 7 15 24 15 207 — — -0, 5 -14, 2 -8, 9 -5, 6 -10, 3 -12, 5 -3, 8 -12, 6 -14, 4 “ 7, 1 -19, 0 -28, 0 -26, 2 -28, 6 -9, 0 -21, 0 -27, 0 -28, 2 -30, 8 -17, 3 -32, 9 -33, 4 7, 5 8, 0 5, 0 4, 9 7, 9 16, 0 13, 0 9, 0 16, 0 13, 1 10, 1 7, 8 8, 2 9, 6 мм 828 385 112 285 415 250 663 481 331 — — — — -13, 9 -30, 1 4, 7 — — -9, 0 -29, 4 7, 8 — — -14, 4 -34, 0 6, 0 —
Среднегодовое количество осадков, мм • Большая часть Северной Америки получает летом обильные осадки. Исключение составляют крайний север материка и арктические острова.
• Северная Америка находится почти в тех же климатических поясах, что и Евразия. Но в положении границ отдельных поясов, а также в подразделении поясов на климатические области существуют различия, создаваемые индивидуальными особенностями каждого из материков. • Северное побережье Северной Америки и прилегающие острова входят в пояс арктического климата с преобладанием арктических воздушных масс во все сезоны года. Наиболее низкая средняя зимняя температура наблюдается над Гренландией (--44. . . -50 °С), в остальных областях средняя январская температура обычно не ниже -35 °С. Летом почти на всей территории сохраняется отрицательная или близкая к 0 °С положительная средняя месячная температура. В течение всего года характерны облачность, туманы и снежные бури. Зимняя полярная ночь продолжается до пяти месяцев. В пределах этого пояса имеются центры современного покровного оледенения. • Почти вся Аляска (без южного побережья), большая часть Гудзонова залива и север Лабрадора расположены в субарктическом климатическом поясе. На берегах Тихого и Атлантического океанов в пределах этого пояса климат имеет океанические черты, а центральная часть характеризуется значительной континентальностью. Различие сказывается главным образом в большей суровости зимы континентальной области (средняя температура января до -36 °С), тогда как в областях, прилегающих к океанам, средняя январская температура составляет -20. . . -15 °С. Средняя июльская температура колеблется от 5 до 10 °С. Количество осадков невелико, снежный покров маломощен.
• Большая часть материка входит в умеренный климатический пояс, южная граница которого примерно на 5° севернее, чем в Евразии. В пределах пояса выявляются значительные климатические различия. • На западе умеренного пояса, как и в Европе, климат океанический. Особенности его определяются господством в течение года западных циклонических ветров, приносящих на побережье относительно теплый зимой и холодный летом тихоокеанский воздух. Зимняя температура побережья Аляски и Канады по вышеуказанным причинам ниже, чем температура западных берегов Скандинавии или Великобритании, но все же положительная температурная аномалия достигает в этом районе примерно 14 °С и средняя температура самого холодного месяца на побережье близка к 0 °С. С этим сочетаются прохладное лето и очень большое количество осадков, выпадающих в течение всего года на приморских склонах гор. Годовые суммы осадков значительно больше, чем на западном побережье Европы, и достигают местами 3000 -4000 мм. • Восточная область соответствует умеренно-муссонной области Азии, но отличается от нее рядом особенностей. Зимой преобладают температуры -8. . . -10 °С, а в северной части даже ниже (20 °С). Количество осадков в зимний период значительно меньше, чем летом, снег выпадает только в связи с циклонической деятельностью. Летняя температура под влиянием Лабрадорского течения не превышает 20 °С. Холодное течение способствует также образованию летом густых и продолжительных туманов вблизи побережья.
• Внутренняя часть материка до подножия Кордильер в пределах умеренного пояса расположена в области материкового климата и характеризуется преобладанием антициклонального состояния атмосферы, большой суровостью и постоянством зимних условий. В связи с вторжением арктического воздуха в тылу циклонов бывают бури и снегопады. Поэтому высота снежного покрова, особенно на востоке Канады, очень велика. Летняя температура умеренная (в среднем не более 20 °С), но в связи с тропическими вторжениями со стороны Мексиканского залива могут наступать резкие повышения температуры до 45 °С, сопровождающиеся суховеями и засухой. Характерная особенность области — резкие скачки температуры, связанные с меридиональным воздухообменом. Максимум осадков — летний. • На внутренних плато Кордильер, где в большей степени проявляется влияние западного переноса, выделяется область с климатом, переходным от материкового к океаническому, с меньшими, чем внутри материка, амплитудами температуры и достаточным увлажнением.
• Оледенение. Самые южные ледники Северной Америки находятся на • • вершинах в Мексике (на высоте более 5000 м). К северу небольшие каровые ледники, сильно уменьшающиеся в летнее время, вновь появляются в более высоких частях гор Сьерра-Невада (выше 3500 м). Еще севернее, в западной части Кордильер, высота снеговой границы сильно понижается, и уже в Каскадных горах имеется значительное оледенение альпийского типа. В Береговых хребтах и в Каскадных горах снеговая граница находится на высоте примерно 1500 -2000 м; начиная от параллели 58° с. ш. в связи с увеличением осадков и понижением летней температуры она опускается до 500 м. Для северной прибрежной части Кордильер характерны мощные ледники скандинавского типа, а также ледники подножий. Огромные ледники спускаются по долинам к подножию гор и на предгорных плато сливаются в единый мощный покров, занимающий тысячи квадратных километров. На северо-западе Северной Америки мощные ледники огромными языками часто спускаются до самого моря и дают начало айсбергам. В восточной части Кордильер, получающей по сравнению с западом меньшее количество осадков, ледники появляются значительно севернее. Из-за большой высоты гор ледники карового и альпийского типа достигают значительных размеров. Первые крупные ледники в Скалистых горах появляются севернее 40° с. ш. Крупные ледники сосредоточены также в Скалистых горах на юге Канады, но на севере этой страны и во внутренних районах Аляски оледенение не столь велико из-за уменьшения увлажнения и общего понижения горных хребтов. Центры современного оледенения находятся и на северных островах: Гренландии, Элсмире, Девоне, Баффиновой Земле.
Растительность • • • Современное распределение типов почвенно-растительного покрова в Северной Америке имеет некоторые черты, определяемые особенностями ее очертаний и орографии. Тундры, лесотундры и таежные леса вытянуты субширотными полосами в северной половине материка. Далее к югу характер зональности изменяется. Большая часть Гренландии, центральная часть острова Элсмир и некоторые районы Баффиновой Земли покрыты материковыми льдами и, следовательно, лишены почв и растительности. Значительная часть островов Арктического архипелага, не покрытые льдом окраины Гренландии и север материка, включая Северную Аляску, побережье Гудзонова залива, северную часть Лабрадора и Ньюфаундленда, заняты тундрами. На востоке тундра распространяется до 55 -54° с. ш. , что объясняется влиянием Лабрадорского течения и суровым влажным климатом северо-восточной части материка. В видовом отношении североамериканские тундры мало отличаются от евразийских. В северной части преобладает арктическая тундра с моховолишайниковой растительностью и полигональными почвами. Для южных тундр характерны травяной покров из осок и злаков, а также карликовые древесные породы: береза (Betula glandulosa), ива, ольха, ползучий вереск. Характерно также обилие торфяных болот.
• • • На Аляске равнинная тундра непосредственно сменяется на склонах гор гольцовой растительностью и горной тундрой. Полоса лесотундры достигает наибольшей ширины к западу от Гудзонова залива. В ней появляется древесная растительность. Здесь, у северного предела своего распространения, она представлена черной и белой елью и лиственницей. Огромные территории в Северной Америке покрыты хвойными лесами умеренного пояса. Они занимают побережье Тихого океана примерно от 61 до 42° с. ш. , переходят на нижние части склонов Кордильер и к востоку от них выходят на равнину. К востоку от Кордильер южная граница хвойных лесов резко поднимается на север до 54 -55° с. ш. , а затем спускается к югу до Великих озер и низовьев реки Св. Лаврентия. На обширной территории от побережья Лабрадора до восточных склонов гор Аляски хвойные леса характеризуются большим однообразием видового состава. Для восточной, или гудзоновской, тайги характерно распространение высоких мощных хвойных деревьев, представленных эндемичными американскими видами: белой елью, американской лиственницей, сосной Банкса, которую называют также каменной, или черной, бальзамической пихтой. Наиболее характерные лиственные породы деревьев в хвойных лесах — бумажная береза с гладкой белой корой, бальзамический тополь, осина. Для подлеска характерны разнообразные ягодные кустарники: красная и черная смородина, малина и черника. Поверхность почвы покрыта мхами и лишайниками. . Леса побережья Тихого океана и по облику, и по составу резко отличаются от лесов востока материка. На востоке много родов древесной растительности, общих с Европой; на западе преобладают эндемичные виды хвойных и роды, общие с восточными районами Азии.
Физико-географическое районирование Северной Америки. Природные контрасты между равнинным и среднегорным востоком, с одной стороны, и высокогорным западом, с другой, настолько велики, что они оказываются важнейшим фактором пространственной дифференциации природы Северной Америки. Поэтому материк подразделяется на два субконтинента: Восток и Кордильеры. В пределах каждого из них по-своему проявляется широтная зональность, влияние соседних океанических бассейнов, взаимодействие рельефа и климата. Особую группу регионов составляют арктические острова Северной Америки и разделяющие их водные бассейны. Они выделяются в Американский сектор Арктики и Субарктики.
АМЕРИКАНСКИЙ СЕКТОР АРКТИКИ И СУБАРКТИКИ Северные острова Америки вместе с Гренландией характеризуются крайней суровостью природных условий, определяемых приполярным положением и мощным развитием современного оледенения. Господство низкой температуры в течение всего года при малом количестве осадков создает благоприятные условия для развития многолетней мерзлоты. Продолжительная полярная ночь и полярный день создают особые условия для развития органического мира и жизни людей в арктических районах. Эта часть Северной Америки целиком находится в области распространения приполярных ландшафтов, от бесплодных арктических пустынь до полосы лесотундры. • Гренландия – самостоятельно!
• Канадский Арктический архипелаг— один из крупнейших в мире архипелагов — расположен к северу от материковой Канады. • Наиболее крупные острова, входящие в состав архипелага, — Баффинова Земля, остров Элсмир и остров Виктория. К этому региону следует также отнести выступающие далеко на север полуострова Бутия и Мелвилл. • Острова Канадского Арктического архипелага недавно отделились от материка. Возможно, многие проливы между ними представляют собой затопленные речные долины, пересекавшие существовавшую еще в конце неогена сушу. О недавних тектонических движениях свидетельствуют часто повторяющиеся землетрясения и выходы горячих источников, обнаруженные на некоторых островах. • Южная и восточная части Баффиновой Земли, восток острова Девон и юго-восток острова Элсмир представляют собой древнее кристаллическое нагорье (продолжение Канадского щита). Высоты там достигают 1500 -2500 м, крутые скалистые склоны подходят к самому побережью и обрываются к фьордам. Около восточных побережий крупных островов много мелких скалистых островков, на которых видны следы работы ледника. • Горы занимают также север острова Элсмир и остров Аксель-Хейберг, но они принадлежат к нижнепалеозойским складчатым сооружениям, продолжающим горы Восточной Гренландии (Иннуитская система).
Пик Барбо (2616 м) — высочайшая вершина острова Элсмир
• Вся западная часть архипелага, начиная от Баффиновой Земли и острова Девон, относится к Северо-Американской плите и имеет равнинный рельеф со сравнительно небольшими высотами. Плоские плато, сложенные горизонтально залегающими осадочными породами, обрываются к многочисленным заливам. В рельефе островов повсюду видны следы воздействия древнего и современного оледенений. В некоторых районах архипелага современное оледенение представлено обширными фирновыми полями, долинными и каровыми ледниками. На острове Элсмир толщина фирнового покрова достигает 600 м. Крупные фирновые поля, дающие начало долинным ледникам, есть также на островах Аксель. Хейберг, Девон и на Баффиновой Земле. На севере архипелага имеются шельфовые ледники, в западной части ледников нет. Это связано с большой сухостью климата и меньшими абсолютными высотами.
http: //atlas. nrcan. gc. ca/site/english/learningresources/facts/glaciers. html Arctic Islands Region Axel Heiberg Island Baffin Island Bylot Island Coburg Island Devon Island Ellesmere Island Ice shelves Meighen Island Melville Island North Kent Island Total ice area Ice Area (square Number of Glaciers kilometres) 11 380 1 121 35 900 10 224 4 850 575 220 92 15 720 1 852 77 600 Data not available 490 Data not available 80 Data not available 150 66 146 540 Data not available
О. Баффинова Земля. http: //atlas. nrcan. gc. ca/auth/english/maps/environment/land/physio_baffin_islan d. jpg/image_view
П-ов Бродер на Баффиновой Земле. http: //atlas. nrcan. gc. ca/auth/english/maps/environment/land/physio_brodeur_peninsula. jpg/image_view
О. Аксель Хейберг http: //atlas. nrcan. gc. ca/auth/english/maps/environment/land/physio_axel_heiberg_island. jpg/image_view
О. Элсмир. Арктический иван-чай (Epilobium latifolium) http: //atlas. nrcan. gc. ca/auth/english/maps/environment/land/physio_svendsen_peninsula. jpg/image_view
П-ов Мелвилл. Тундра с мелкими озерами http: //atlas. nrcan. gc. ca/auth/english/maps/environment/land/physio_hall_beach. jpg/image_view
Годовой ход температур и осадков на островах Канадского Арктического архипелага • • • Климатические условия. Климат архипелага суровый, причем, несмотря на островное положение, почти везде резко континентальный. Летом средняя температура не превышает 10 °С, но дневной максимум достигает 21 и даже 24 °С. Средняя температура самого холодного месяца 35 °С, минимум опускается ниже -50 °С. Наиболее теплая зима — в южной части Баффиновой Земли, которую можно отнести к субарктическому климатическому поясу. Осадков выпадает не более 200 -250 мм. Только на востоке под влиянием циклонов количество их несколько возрастает. Значительная часть осадков выпадает летом в виде дождя, а зимой — в виде мелкого сухого снега, который легко сдувает ветер. Крутые склоны и острые вершины гор, как правило, всю зиму лишены снежного покрова.
• Растительность. Лето очень короткое. В мае еще бывают морозы до -30 °С. На севере архипелага нет ни одного месяца без заморозков. Здесь при отсутствии ледников формируется разреженный растительный покров из мхов и лишайников. Высшие растения в арктических пустынях концентрируются в небольших углублениях или трещинах пород, где накапливается мелкозем. Даже на юге архипелага в течение лета поверхность почвы оттаивает только на несколько сантиметров и становится топкой. Густой мохово-лишайниковый покров и слой торфа препятствуют ее высыханию. В середине июня зацветают растения тундры (полярные маки, одуванчики). Безморозный период продолжается 1 -4 мес. , но за это короткое время в условиях длинного полярного дня успевают созреть северные ягоды, в основном голубика.
Тундра нагорий Девисова пролива. Гора Тор (Национальный парк Ауюиттук) http: //dic. academic. ru/dic. nsf/ruwiki/1653560
Многолетнемерзлые породы • ММП имеют сплошное распространение на всех островах архипелага, включая и области современного оледенения. Их мощность составляет преимущественно 400— 600 м, достигая по данным скважин 660— 726 м (о. Мелвилл). • Некоторые из зафиксированных данных о мощностях мерзлых толщ на островах: – западная, низменная, прибрежная часть о. Баффинова Земля — 410 м; – о. Сомерсет — 500 м; – южная низменная прибрежная часть о. Виктория — 330 м; – о. Девон — 600 м; – о. Батерст — 428 м; – о. Мелвилл — 535 м в южной части и 726 м в северной; – юго-восточная часть о. Принс-Патрик — 483 м. На мелких островах в северной части архипелага мощность мерзлой толщи составляет 256— 325 м. На северных островах (Аксель-Хейберг и Элсмир) в прибрежной части зафиксирована мощность мерзлых толщ в 502 м, а в центральной высокогорной части она может быть на 200— 300 м более.
• Самые низкие температуры ММП (до -19, 8°С ) характерны для северо-западной части архипелага с континентальным климатом. Весьма низкие температуры мерзлых пород свойственны и остальным островам к северу от канала Парри: на о. Принс. Патрик -14, 3°С; на о. Мелвилл -15, 4°С; на о. Девон — 15, 6°С, а на крайнем севере о. Элсмир -15, 7°С. • К югу от канала Парри температура мерзлых пород закономерно повышается с северо-запада на юго-восток по мере увлажнения и смягчения климата и на о. Банкс составляет — 13, 1°С; в северной части о. Баффинова Земля -12, 2°С, на его западном побережье 9°С, а на самом юге острова повышается до -6°С. • В пределах архипелага в основном развиты эпикриогенные мерзлые толщи. Они сложены плотными коренными породами архейско-протерозойского, палеозойского, мезозойского и палеогенового возраста, а также рыхлыми неоген-четвертичными породами морского и континентального генезиса. Льдистость первых невелика (менее 10%). На территориях с низменным рельефом льдистость рыхлых отложений составляет 10 -20%, а иногда и более. • Доля высокольдистых синкриогенных отложений в толщах мерзлых пород невелика. К ним относятся маломощные и локально развитые озерно-болотные накопления, торфяники, аллювиальнопойменные иловатые осадки, пронизанные системами вертикальных ледяных жил.
Температура пород в Алерте и Понд. Инлете (Нунавит) (Smith et al. , 2010)
Комплекс современных мерзлотно-геологических процессов и явлений включает набор, характерный для высокоарктических территорий: морозобойное растрескивание, выпучивание крупнообломочного материала, структурные грунты (каменные кольца, многоугольники), солифлюкция, термокарст и др. Близ края ледников происходит образование ледниковых и водно-ледниковых форм рельефа, таких как конечноморенные гряды, моренные холмы, зандровые поля и т. д, В высокогорной части формируются снежно-ледниковые кары, цирки и другие нивально-гляциальные геоморфологические элементы.
Аэрофотоснимки трех участков в Канадском Арктическом архипелаге (Haltigin et al. , 2012)
СЕВЕРОАМЕРИКАНСКИЙ ВОСТОК • • • Под этим названием обычно подразумевают большую часть Северной Америки, расположенную между Атлантическим и Северным Ледовитым океанами на востоке и севере и Кордильерами на западе. Сюда входит огромная территория, в пределах которой преобладает рельеф равнин, плато и низменностей, и сравнительно небольшое место занимают средневысотные горы. Свойственные Северной Америке субмеридиональное простирание основных элементов рельефа (Аппалачи, равнины и Кордильеры), относительная близость Гудзонова залива, ограниченное влияние Тихого океана создают в пределах Востока особые условия пространственной дифференциации. Климатические различия между поясами во внутренних частях материка стираются благодаря равнинности рельефа и меридиональному воздухообмену; положение по отношению к Атлантике играет не меньшую, если ни большую роль, чем широтное положение. Это находит отражение в смене биоклиматических условий во внутренних частях материка не только с севера на юг, но и с востока на запад. Таким образом, в восточной части Северной Америки в пространственной дифференциации преобладает субмеридиональное простирание и не все регионы укладываются в пределы одного климатического пояса.
• На севере материка большую территорию занимает Лаврентийская возвышенность. С северо-запада к ней примыкает область северных субарктически х равнин. Границы ее определяются тектоникогеоморфологическими и зональными факторами. • Самостоятельными регионами являются Центральные равнины и Великие равнины.
Субарктические равнины • Между нижним течением реки Маккензи и северной частью полуострова Лабрадор, у берегов Северного Ледовитого океана протянулась полоса низменных равнин. Залегающие близко к поверхности породы Канадского кристаллического щита покрыты морскими отложениями послеледниковых трансгрессий, а на западе, в бассейне и дельте Маккензи, — толщами палеозойских и мезозойских осадков, перекрытых аллювием реки. У низменных побережий лагунного типа много мелких островов. Дельта Маккензи, выдвинутая в океан, прорезана множеством рукавов. • Климатические условия субарктических равнин суровы. Средняя январская температура около -30 °С, летом не выше 10 °С. Осадков выпадает не более 200 -300 мм. Равнинный рельеф, близость водоупорных пород, присутствие повсюду многолетней мерзлоты затрудняют сток и вызывают заболачивание. • В ландшафте господствуют тундровые пустоши с озерами и болотами или лесотундра с отдельными деревцами черной ели, березы, ольхи. По долине Маккензи древесная растительность продвигается дальше на север, чем в других районах.
Пос. Инувик в дельте р. Маккензи http: //www. flickr. com/photos/eclecticblogs/42603313/sizes/m/in/photostream/all Colors Over Inuvik
• На арктическом побережье западной части Канады среднегодовые температуры пород изменяются от — 6 до -9 °С, мощность криолитозоны — от 300 до 700 м. • Район дельты р. Маккензи с о. Ричардса и п-ов Туктояктук – наиболее изученные в субарктических равнинах. • В районе дельты Маккензи диапазон изменения среднегодовых температур пород составляет 0. . . -10°С. На о. Ричардс среднегодовая температура в скважинах составляет — 7, 5…- 8°С, на северо-восточной оконечности п-ва Туктояктук – около 9 °С
Среднегодовые температуры пород в районе дельты р. Маккензи (Smith et al. , 2010)
В долине и дельте р. Маккензи существует несколько участков долгосрочного мониторинга. Среднегодовые температуры пород на этих участках изменяются от -1 до -5 о. С. Пространственная изменчивость температур сильно зависит от локальных условий (водных тел, наводнений, различной растительности и т. д). Например, самая низкая Температура на участке NC-01, на открытой местности около границы леса, где перевевание снега приводит к понижению температуры. Температура может быть и ниже -6 о. С, как на о. Гарри.
Температура пород около протоки Кумак (КС-07) и на о. Гарри
• Мощность ММП по многочисленным скважинам в пределах островов дельты изменяется от 38 до 96 м, что свидетельствует о большой ее динамике во времени. При этом на некоторой глубине от поверхности существует возможность сохранения более древних, реликтовых ММП. • Примыкающие с востока к дельте Маккензи о. Ричардс и п-ов Туктояктук являются более древними поверхностями, сложенными мощной толщей неконсолидированных четвертичных отложений, представленных гляциальными, флювиальными и морскими осадками, перекрытыми более молодым озерным, коллювиальным и эоловым материалом различной мощности. На севере островов подземный лед представлен залежами пластового льда, ледяными жилами, линзами льда в буграх пучения (пинго), текстурообразующим и поровым льдом. На севере о. Ричардс на участке стабильного берега верхняя граница мерзлоты (0°С) находится близко к поверхности, а при удалении от него на 800 м опускается до глубины более 8 м ниже морского дна. На участке активно разрушаемого берега поверхность мерзлых пород опускается до глубины 30 м ниже морского дна уже на расстоянии 200 м от берега.
• Мощность ММП в западной части острова, частично покрывавшейся ледником в висконсинское время, составляет 200— 375 м. Далее по направлению к юговостоку она возрастает до 400— 470 м, а к северовостоку до 540— 580 м. В средней части острова и на его северо-востоке она возрастает до 640— 680 м, а в направлении к заливу Кугмаллит увеличивается до 700— 740 м. Такая большая мощность криолитозоны на о. Ричардс канадскими исследователями связывается с его промерзанием еще в плейстоцене и с отсутствием в его пределах висконсинского ледникового покрова. Таким образом можно считать, что наибольшая мощность криолитозоны на равнинной территории Канадской Арктики существует на о. Ричардс.
• • • Полуостров Туктояктук, протягивающийся вдоль побережья моря Бофорта почти на 200 км от устья р. Маккензи до залива Ливерпул, также сложен ММП большой мощности. Наибольшая мощность криолитозоны характерна для северной и центральной его частей (630— 636 м) и даже в 7 км от берега при глубине моря около 10 м составляет 601 м. В центральной части полуострова с запада на восток мощность криолитозоны в целом убывает от 650— 510 до 400— 360 м, а к югу по направлению к цепочке озер Эскимо до 210— 236 м. Наименьшая мощность в 150 м и менее выявлена на вытянутых поперек оз. Эскимо часто расположенных и параллельных другу узких полуостровах шириной 100— 200 м. Причиной такого резкого уменьшения к югу мощности криолитозоны видимо является залегание ранневисконсинского ледникового покрова на оз. Эскимо и по южному краю п-ова Туктояктук. В разрезе криолитозоны на шельфе моря Бофорта, на островах дельты р. Маккензи, в прибрежной полосе о. Ричардс и западной части п-ова Туктояктук некоторыми скважинами были вскрыты газогидраты. Наибольшая глубина их вскрытия (около 900 м) отмечена в скважине при глубине моря 20 м, расположенной севернее о. Ричардс на 134° 18' з. д. На такой же глубине моря в скважине, пробуренной западнее (136° 22' з. д. ), криопэги вскрыты на глубине 120 м. При глубине моря меньше 10 м криопэги вскрыты севернее дельты Маккензи на глубинах от 38 до 542 м, при этом глубина вскрытия увеличивалась с запада на северо-восток.
• Комплекс криогенных геологических Канадского Севера разнообразен, имеет широкое распространение и включает практически все известные мерзлотные образования. Здесь рассмотрены явления, связанные с подземными льдами, такие как полигональные ледяные жилы, пластовые ледяные залежи, бугры пучения и обусловленные вытаиванием подземных льдов термокарстовые формы рельефа. В меньшей степени уделено внимание образованиям, связанным со склоновыми процессами, пучением, морозобойным растрескиванием грунтов. • .
Пластовые льды широко распространены на равнинах западной части Канадской Арктики. Кровля пластовых залежей льда может практически совпадать с кровлей мерзлых толщ, либо находиться на некоторой глубине от поверхности. Подошва пластового льда во многих случаях не вскрыта, установленная максимальная глубина 45 м, такова же и известная наибольшая толщина залежей, а их поперечник местами превышает 2 км. Особенно многочисленны и хорошо изучены залежи пластовых льдов на п-ове Туктояктук близ р. Маккензи. Здесь насквозь пробурены 176 ледяных пластовых тел, которые подстилаются гравием, песком с гравием и песком (92% случаев), а также супесями, суглинками и глинами (8%). Лед пластовых залежей имеет субгоризонтальную слоистость за счет обогащения терригенным материалом. Происхождение залежей подобного типа связывается с сегрегацией льда в процессе эпигенетического промерзания отложений. Второй тип пластового льда — залежи, сложенные в различной степени деформированным льдом, изучен в береговых обрывах о. Ричардс (дельта р. Маккензи). Максимальная толщина залежи 10 м, во льду наблюдаются лежачие пликативные складки и зоны трещиноватости, размеры отдельных блоков достигают 1 м. Высказано предположение о гляциально-тектонической природе деформаций. Третий тип — это пластовые залежи льда, сложенные относительно чистым снежно-белым пузырчатым или прозрачным льдом с ксенолитами вмещающих пород. Во многих случаях очевидно их инъекционное происхождение и связь с положительными формами мерзлотного рельефа, т. е. с буграми пучения — пинго. Четвертым особым типом ледяных залежей являются те, которые приурочены к своеобразным ориентированным грядовым формам ледникового рельефа, как, например, в южной части о. Ричардс. Генезис таких пластовых залежей трактуется как захороненные остатки ледников.
Murton, 2005
Пластовые льды в дельте Маккензи (А) и на п-ве Туктояктук (В), на о. Ричардс (C) и на побережье северного Юкона (D) (French, 1998)
На равнине Туктояктук в песчаных покровах ледникового возраста распространены узкие сингенетические песчаные жилы шириной 1 -21 см, местами превышающие в высоту 9 м (Murton, Bateman, 2007).
На западных арктических равнинах Канады концентрируется самое большое число пинго в мире.
Аэрофотоснимки разрушаещегося пинго, сделанные в (а) 1996 г. и (в) в 2008 г. (Mackay, Burn, 2011)
Пинго Айбюк – один из самых больших в мире (49 м в высоту, 300 м в диаметре) (Mackay, 1986)
Разрушившийся пинго, по диаметру подобный Айбюку
В августе 1955 г. пинго 22 был эродирован волнами во время шторма и обнажилось ледяное ядро. Первично пинго был около 90 м длиной и 7 -10 м высотой.
Study Site: Herschel Island • Herschel Island (69° 36′N; 139° 04′W), located in the Yukon Coastal Plain, Northern Canada
Sloan, Pollard, 2012 • Herschel Island is composed primarily of deformed, fine-grained marine sediment • Ground ice is widespread
Sloan, Pollard, 2012 • Ice-rich sediments are easily eroded by any geomorphic disturbance
Скачать презентацию КРИОЛИТОЗОНА СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ Лекция 9 Общий обзор
КРИОЛИТОЗОНА СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ.ppt