Wieczna zmarzlina

Ten artykuł dotyczy ziemi zamarzniętej co najmniej przez 2 kolejne lata. Zobacz też: Wieczna zmarzlina – opowiadanie Rogera Zelaznego.

Wieczna lub wieloletnia zmarzlina, zwana też czasem wieczną marzłocią lub marzłocią trwałą lub zlodowaceniem podziemnym – zjawisko trwałego (minimum dwa kolejne lata) utrzymywania się części skorupy ziemskiej w temperaturze poniżej punktu zamarzania wody niezależnie od pory roku. Powstaje w warunkach suchego, zimnego klimatu (o średniej temperaturze powietrza poniżej −11 °C). Obejmuje około 80% Alaski, większość północnej Kanady i 65% Syberii (ciągła zmarzlina występuje prawie wyłącznie we wschodniej Syberii, w zachodniej jest obecna tylko na północnym wybrzeżu oceanu). Ciągła zmarzlina sięga aż do północnej Mongolii, punktowo występuje też w Górach Skandynawskich i na Grenlandii. Natomiast nieciągłe zmarzliny zajmują także większość Tybetu, są też znane z Alp. Wieczną zmarzlinę odkryto również w północno-wschodniej Polsce, w okolicy Suwałk na głębokości 357 metrów poniżej poziomu gruntu^[1]. Jest to pozostałość po zmarzlinie z okresu ostatniego zlodowacenia, która przetrwała dzięki specyficznym warunkom geologicznym, tak zwanej suwalskiej anomalii geotermiczno-hydrogeochemicznej^[2].

Ocenia się^[3], że najstarsza zmarzlina powstała na Ziemi ok. 2,6 mln lat temu. Jej głębokość na tych obszarach, na których przetrwała od plejstocenu waha się w granicach od 150–300 metrów w północnej Kanadzie (maksymalnie dochodzi tam do 700 m), we wschodniej Syberii dochodzi do 1500 m. Przeważnie ma kilkadziesiąt metrów. W miesiącach letnich wierzchnia warstwa gruntu – do około dwóch metrów – ulega rozmarznięciu, wskutek czego staje się on często grząskim bagnem, w głąb którego nie może (z powodu zamarzniętych głębszych warstw) wsiąknąć nadmiar wody. Sytuacja ta utrudnia rozwój roślinności, uniemożliwiając m.in. zasiedlanie pokrytych wieczną zmarzliną obszarów drzewom o głębszym systemie korzeniowym, także z powodu niedostatecznej spoistości gleby w miesiącach letnich. Dawniej, zmarzlina znacząco utrudniała wznoszenie budynków. Oparcie fundamentów na zmarzlinie powoduje stopniowe wtapianie się budynku i osiadanie, nieraz o kilka metrów. Typowym przykładem są starsze budynki w Irkucku, których pierwsze piętro znajduje się obecnie na poziomie gruntu.

Wieloletnia zmarzlina ma charakter reliktowy. Jest pozostałością zlodowacenia, które w plejstocenie obejmowało znaczną część obszarów lądowych półkuli północnej.

Marzłoć to warstwa gruntu, leżąca na różnych głębokościach, która co najmniej przez dwa kolejne lata zachowuje temperaturę niższą niż 0 °C (poniżej punktu zamarzania). Rodzaje marzłoci:

• sucha – nie zawiera lodu jako materiału spajającego (np. skała)
• wilgotna – najczęściej spotykana, lód wypełnia wolne przestrzenie gruntu lub pory skał

Typy marzłoci (ze względu na zasięg warstwy odmarzającej):

• ciągła – grunt pozostaje zamarznięty na całym obszarze, przy średniej temperaturze roku poniżej −8 °C
• nieciągła – z niezamarzniętymi „wyspami”, przy średniej temperaturze roku od −4 do −8 °C
• sporadyczna – płaty marzłoci w niejednolicie zamarzającym gruncie, przy średniej temperaturze roku od −1 do −4 °C

Poziom amplitudy zerowej to głębokość, na której ustają wahania temperatury wiecznej marzłoci.

Warstwy w strefie marzłoci (od powierzchni w głąb gruntu, ich grubość może być różna):

• warstwa czynna wieloletniej zmarzliny – odmarzająca w lecie (ok. 1 m w ciągłej, ok. 3 m w nieciągłej zmarzlinie),
• pereletok – warstwa przejściowa, czasem odmarza, czasem pozostaje zamarznięta.
• marzłoć
  • strop wieloletniej zmarzliny, „zwierciadło marzłoci”, nieprzepuszczalny dla wody, odporny na ciśnienie
  • spąg wieloletniej zmarzliny
• talik, na terenach sporadycznej i nieciągłej marzłoci – warstwa wewnątrz wiecznej marzłoci, rozmarzająca w lecie.

Odległość pomiędzy stropem a spągiem to miąższość wieloletniej zmarzliny

Duże znaczenie ma wpływ ocieplenia na wieczną zmarzlinę^[4], która w XXI wieku w bardzo znaczący sposób rozmarza. Wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi jest najwyższy właśnie na wyższych szerokościach geograficznych, w Arktyce i m.in. w klimacie borealnym Rosji, północnej Kanady i Alaski (w tajdze i w tundrze), gdzie występuje masowo wieczna zmarzlina.

Rozmarzaniu wiecznej zmarzliny towarzyszą też nieduże emisje gazów cieplarnianych takich jak dwutlenek węgla i metan. Jednak w przyszłości mogą one przybrać na sile z powodu wzrostu globalnej temperatury Ziemi^[5].

Wieczna zmarzlina w przyszłości może przestać istnieć. Już tworzą się specyficzne jeziorka termokrasowe^[4] przewodzące ciepło z powierzchni w głąb gleb.

Zobacz multimedia związane z tematem: Wieczna zmarzlina

• Barry Lopez, Zamrożony pejzaż, National Geographic (polska edycja), 12.