圖說地球||俄羅斯西伯利亞巴塔蓋卡坑

2020-10-16 中科院地質地球所

俄羅斯西伯利亞巴塔蓋卡坑（Batagaika Crater）

巴塔蓋卡坑所在位置及現有高空輪廓圖（ESA，2020）

巴塔蓋卡坑坑內截面特寫（Turetsky等，2019）

巴塔蓋卡坑位於俄羅斯西伯利亞切斯基地區（Chersky Range area），是一個熱喀斯特窪地（Thermokarst depression），是目前世界上最大的巨型坍塌，也被當地居民稱作地下世界之門（gate to the subterranean world），其長度約為1000米，深度約100米，最開始發現於1960年代，因為當地森林植被被大量砍伐，地表積熱導致地下永久凍土不斷融化，坑內邊緣失穩經常發生滑坡，隨著全球氣候變暖加速了地區永久凍土融化，故巴塔蓋卡坑規模和深度還在繼續增長，最新研究表明其直徑以每年12-14米速度向外不斷擴張（Frank Guenther，University of Potsdam）。

Batagaika Crater從1991年到2018年的RGB圖像

（Vishakh Vadakkedath等，2019）

2010-2018年Batagaika crater內最高（低）溫度分布示例

（Vishakh Vadakkedath等，2019）

凍土是指土壤溫度保持0℃以下並出現凍結現象、具有表土呈現多邊形土或石環等凍融蠕動等形態特徵的土壤或巖層。凍土一般可分為短時凍土（數小時、數日以至半月）、季節凍土（半月至數月）以及多年凍土（又稱永久凍土，指持續二年或二年以上凍結不融的土層）。地球上多年凍土、季節凍土和短時凍土區的面積約佔陸地面積的50%，其中，多年凍土面積約佔陸地面積的25%。

如果土層每年散熱量比吸熱量多，凍結深度大於融化深度，多年凍土逐漸變厚，稱為發展的多年凍土，處於相對穩定狀態；如果土層每年吸熱量比散熱量多，地溫逐年升高，多年凍土層逐漸融化變薄以至消失，處於不穩定狀態，則稱為退化的多年凍土。

凍土一般分布於高緯地區和高山上部，一部分廣泛分布於北極圈以北的北冰洋沿岸地區，包括歐亞大陸和北美大陸的極北部分和北冰洋的大部分島嶼，東西延展呈帶狀分布，並且在南美洲也有分布。

由於人類活動大多集中在溫暖地區或低海拔平原地帶，所以對於凍土的認識較少。但隨著人類對資源需求的增多，人類逐漸將目光投向了太空、海洋和寒冷的極區。但包括多年凍土在內的寒帶氣候區有著獨特的環境特性。凍土區氣候嚴寒，植被以苔蘚、地衣為主，草本植物和灌木較少，生態環境十分脆弱。因此，永久凍土帶消融，會對全球環境產生影響，也越來越被人們所關注。

我們所熟知的青藏鐵路修建時就面臨著如何正確處理凍土帶上施工的世界級難題，高原年連續凍土的地段長度有550公裡，還有部分地段為島狀凍土及深季節凍土的地段，青藏高原凍土不像美國阿拉斯加的那樣常年不化，而是在夏天地表凍土就融化成爛泥。青藏鐵路相應採取的設計準則為「主動降溫、冷卻地基、保護凍土」，儘量繞避有不良凍土現象的地段，建橋墩直通地底深處的高架橋、長達111公裡的片石通風路基、路基上插入灌有液氨的熱導管和水平的通風水泥管、路基上覆蓋遮陽板等措施，最終實現了格爾木至拉薩段的凍土層行車時速最高為90公裡，非凍土層時速最高160公裡的目標。

加拿大赫歇爾島的永久凍土解凍（Boris Radosavljevic，2013）

清水河大橋段的片石通風路基（科普中國）

清水河試驗段的熱樁（科普中國）

通風管（科普中國）

青藏鐵路上馳騁的列車（圖源網絡）

熱喀斯特（Thermokarst）是一種在高寒低溫地區（如北極，喜馬拉雅山脈，阿爾卑斯山）經常出現的一種地貌特徵，主要呈現為永久凍土解凍後形成為表面不規則的溼軟空心的窪地，隨著冬夏交替，溫差較大，坑壁不斷崩塌，而這些點蝕的表面類似於在某些石灰巖巖溶區域中所形成的現象，這就解釋了它們在沒有任何石灰巖巖溶的情況下而得名「熱喀斯特」的原因。

加拿大哈德遜灣的永凍土融化池（Steve Jurvetson，2008）

加拿大哈德遜灣的永凍土融化池（Steve Jurvetson，2008）

巴塔蓋卡坑坑壁截面沉積層特徵（Murton, Julian B等，2016）

巴塔蓋卡坑凍土融化後特徵，含古植被遺留

（Murton, Julian B等，2016）

巴塔蓋卡坑坑內凍土層下發現的保存良好的動物遺體

（Michil Yakovlev / North-Eastern Federal University）

參考文獻

[1]Vadakkedath, Vishakh, Jarosław Zawadzki, and Karol Przeździecki. "Multisensory satellite observations of the expansion of the Batagaika crater and succession of vegetation in its interior from 1991 to 2018." Environmental Earth Sciences 79.6 (2020): 1-10

[2]Murton, J. B., Edwards, M. E., Lozhkin, A. V., Anderson, P. M., Savvinov, G. N., Bakulina, N., ... & Goslar, T. (2017). Preliminary paleoenvironmental analysis of permafrost deposits at Batagaika megaslump, Yana Uplands, northeast Siberia. Quaternary Research, 87(2), 314-330.

[3]Turetsky, Merritt R., et al. "Permafrost collapse is accelerating carbon release." (2019): 32-34

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Batagaika_crater

[5]https://earthobservatory.nasa.gov/images/90104/batagaika-crater-expands

[6]https://polarpedia.eu/en/batagaika-crater/

[7]https://polarjournal.ch/en/2020/08/14/batagaika-gateway-to-the-underworld/

[8]http://www.xinhuanet.com/science/2018-08/09/c_137377904.html

美編：盧陽陽

校對：張騰飛

相關焦點

  • 西伯利亞驚現38℃高溫,全球變暖致「地獄之門」越來越寬
    （半個世紀以來，全球變暖讓巴塔蓋卡坑從一個小溝壑變成了900多米寬的大坑。 圖片來源：NATGEO IMAGE COLLECTION）曾經是一條小溝壑的西伯利亞巴塔蓋卡坑如今成了寬約900米的巨型塌陷。這處塌陷是地球上最大的解凍滑坡，被當地人稱為「通往地獄的大門」。
  • 西伯利亞千米巨坑持續擴大 居民:地獄之門
    在俄羅斯亞納河盆地附近廣闊的永久凍土地區，有一個直徑千米的神秘巨坑）——「巴塔蓋卡坑」。大坑大約有1000米長，86米深。當地人對這個區域避之唯恐不及，並稱之為「地獄之門」。而最新研究發現，這個大坑的面積還在不斷擴大中。
  • 西伯利亞首次出土4萬年前身姿良好的小馬駒,鬃毛清晰可見
    在西伯利亞永凍土中被凍結了4萬年後，一隻小馬駒近日被俄羅斯和日本科學家共同挖掘出來。小馬的狀態「良好」，無論毛髮還是內臟都保存依舊，令人震驚。這匹幼馬屬於已經滅絕的莉娜馬（Lena），其身高約為94釐米，死亡時大概僅有兩個月大。
  • 世界奇觀:西伯利亞的「地獄之門」是怎麼形成的?
    天坑型地獄之門，2014年 俄羅斯礦洞天坑圖示：2014年俄羅斯西伯利亞天坑事件，gates of hell (地獄之門）2014年，俄羅斯西伯利亞彼爾姆地區的一個廢棄的鉀鹽礦區突然坍塌，出現一個巨洞，還好這地方早就廢棄，沒有造成人員傷亡。圖示：注意照片上的房子，如果這裡沒有廢棄，那這個大洞就太嚇人了。
  • 《西伯利亞》—西伯利亞大開發進展緩慢,俄羅斯有什麼問題?
    西伯利亞總面積1322萬平方公裡，佔據俄羅斯國土總面積的70%。俄國人早在18世紀末就已經完成了對整個西伯利亞的徵服，將偌大的西伯利亞收入自己的版圖。但是直到今天，俄羅斯人好像只是對土地情有獨鍾，偌大的西伯利亞沒有得到開發，至今已經過了300年，西伯利亞還是很荒涼，這頭「毛熊」究竟遇到了哪些問題？本期地理就來講一講西伯利亞的難處！西伯利亞擁有這佔據俄羅斯2/3的能源，包括煤炭、石油、天然氣、木材、礦石等等，但是如何開發也是一個非常難的問題，如果很好開發，俄羅斯人也不會像今天這樣窮了！
  • 穿越俄羅斯的極端天氣與浩瀚領域,感受到了不一樣的文化精神!
    等待四年，今年世界盃即將於主辦國俄羅斯揭幕，大家除了遊走於12個場館觀賞足球賽事，我們更帶你擴闊眼界與境界，乘坐世界上最長，大約6000英裡的西伯利亞鐵路，在火車中經歷9個不同時區，穿越俄羅斯的極端天氣與浩瀚領域。放眼望去儘是一望無際的大片荒野，草原，凍土，在野外生活看似自由自在，但先決條件是你要克服嚴寒這一關。
  • 從地理角度上看,為什麼「佔據」西伯利亞的是俄羅斯,不是中國
    Hello大家好我是小楠，從地理位置上說，我國位於西伯利亞以南，俄羅斯位於西伯利亞以西，中俄都和西伯利亞相鄰，但是中國距離西伯利亞更近一些，但最終俄羅斯佔據了這片土地，那麼這是怎麼回事呢？第一從地理角度來看，俄羅斯跟西伯利亞處於同一緯度，氣候類型基本一致。
  • 俄羅斯，解凍之危 | 地球知識局
    歷史上，去西伯利亞建設俄羅斯的人口就不是主流，近年來甚至出現了遠東人口重新遷回東歐的跡象。俄羅斯皇家科學院在西伯利亞發現的猛獁象頭骨（1910年，俄羅斯-西伯利亞科雷馬河流域）（圖片：shutterstock-Morphart Creation）▼
  • 【地理視野】從地理角度看,為何佔據西伯利亞的是俄羅斯而不是中國?
    當初的俄羅斯在烏拉爾山以西，和我國隔著茫茫西伯利亞，亞洲、特別是東亞的事，歷來都是中國說了算，周邊一圈藩屬國，都維中國馬首是瞻。但最終佔據西伯利亞的卻是俄羅斯，而不是我們中國。，可以說西伯利亞的未來基本只屬於兩個國家，不是俄羅斯，那就是中國。
  • 以西伯利亞白樺茸為突破口 中國企業布局俄羅斯健康產業
    而這同時也給到俄羅斯投資創業的中國企業帶來了商機，比如深藏在西伯利亞原始森林中的藥用真菌白樺茸。俄羅斯西伯利亞天然野生植物有限公司董事長巴沙表示，「白樺茸寄生在樺樹活體上，無法人工培育，而俄羅斯是全球白樺林資源最豐富的國家，出生的野生白樺茸也最多。俄羅斯人一直有用衝泡飲用白樺茸的習慣，養生防病。中俄企業聯合開發的西伯利亞白樺茸，是一種白樺茸深加工產品，技術含量很高，是白樺茸有效成分的提取物，可以更好地滿足俄羅斯人對健康生活的新需求。」
  • 進距離|進博會俄羅斯館,有展品的材料是在一萬多年前凍土層開採的...
    圖說：俄羅斯國家館展出的猛獁象牙工藝品。蕭君瑋 攝「猛獁是一種古生物，它的象牙在俄羅斯經過許可是可以開採的。所以說猛獁象牙製品的買賣合法的。」11月9日記者在進博會俄羅斯國家館內聽到觀眾與展商的一段對話。
  • 俄羅斯國防部長談在西伯利亞原始森林度假感受
    據俄羅斯衛星通訊社sputniknews報導，俄羅斯國防部長謝爾蓋•紹伊古表示，喜歡遠離文明，在西伯利亞的原始森林裡度假。他在接受《未知的西伯利亞》雜誌時表示：」自由！那是遠離電話和電視的自由，是遠離城市喧囂的自由，遠離和所有人交流的自由，當然也包括記者……不用受氣！原始森林裡一切都是另外一種模樣，在那兒能感受真正的生活，不摻任何雜質。」
  • 俄羅斯西伯利亞航空接收其首架空客A320neo飛機
    中國航空新聞網訊：俄羅斯領先的航空公司之一、寰宇一家航空聯盟成員西伯利亞航空（S7 Airlines）日前接收了其首架空客A320neo飛機。該架飛機由中銀航空租賃公司購買，西伯利亞航空以租賃方式運營，即將成為俄羅斯首架投入運營的A320neo，也是西伯利亞航空首架使用其全新塗裝的空客飛機。西伯利亞航空的A320neo飛機配備普惠PW1100G發動機，採用舒適的兩級客艙布局，共有8個商務艙和156個經濟艙座位。西伯利亞航空將把A320neo飛機投入其國內和國際航線運營。
  • 俄羅斯森林和西伯利亞出現整齊而光滑的深洞，科學家都很疑惑
    在俄羅斯的瑞贊、卡盧加和克拉斯諾亞爾斯克地區的森林中，在那裡，人們在探索茂密的森林時發現了奇怪的深圓孔。這種奇怪的現象很難去解釋，在俄羅斯的森林裡有一些假設說這不是自然形成的天坑，根據地理情況，也不可能是人為的，最有可能的是外星文明來此採集的地球樣本
  • 俄羅斯白樺茸到底是不是西伯利亞靈芝？
    俄羅斯白樺茸是一種生活在寒冷森林中的野生蘑菇，菌類，其實它不僅僅生長在俄羅斯，也生長在韓國，日本，美國，加拿大北部一些地區因為它們還會在長出來，挖下來的蘑菇看起來就像是燒焦的木炭為什麼說它是西伯利亞靈芝
  • 【科學城巡禮】俄羅斯新西伯利亞科學城，在林海中拔地而起的歷史使命
    20世紀50年代中期，為解決經濟發展不平衡局面，西伯利亞科學事業的發展被提到新高度，且成為重大國民經濟規劃中的一項內容，並有了在此建科學城的決定。蘇聯科學院西伯利亞分院（今俄羅斯科學院西伯利亞分院）應運而生。隨著發展，西伯利亞分院涵蓋綜合性科學中心、研究所、常設機構和科研站，讓當地科研機構網絡日臻完善，有了強大的智力支撐。
  • 俄羅斯西伯利亞野火蔓延 列車穿越其間如入地獄
    2018年5月16日訊，環球網綜合報導 據英國《每日郵報》5月14日報導，近日，俄羅斯西伯利亞的一條鐵路旁燃起熊熊野火，相關視頻記錄了一輛列車穿越火海的畫面。圖片來源：視頻截圖西伯利亞一些地區正面臨災難性野火，其中，阿穆爾河畔共青城被火焰包圍，煙霧瀰漫。整個俄羅斯著火面積約2.37萬平方英裡(約6.14萬平方千米)，面積幾乎是威爾斯的三倍。
  • 從西伯利亞艦隊到太平洋艦隊，俄羅斯的遠東海洋夢
    編輯風風雨雨三百年，從西伯利亞艦隊到太平洋艦隊的變化，反映的是俄羅斯海軍，乃至整個俄羅斯國家的興衰變遷。沙俄於1871年又將西伯利亞艦隊移駐海參崴。這支艦隊還設置了軍事分區，分成了西伯利亞區艦隊和阿穆爾河區艦隊。