РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «УТВЕРЖДАЮ»: И.о. проректора-начальник управления по научной работе _______________________ Г.Ф. Ромашкина __________ _____________ 2011 г. КРИОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 25.00.23 Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов очной и заочной форм обучения «ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»: Автор работы _____________Козин В.В. «___26___»____мая______2011 г. Рассмотрено на заседании кафедры физической географии и экологии, 27 мая, номер протокола №6. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению. «РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»: Объем ____14_____стр. Зав. кафедрой _____________Хорошавин В.Ю «___27___»____мая_______ 2011 г. Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ, 17 июня, номер протокола №3 Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) «СОГЛАСОВАНО»: Председатель УМК ________________________ О.А. Столярова «__17____»____июня_________2011 г. «СОГЛАСОВАНО»: Нач. отдела аспирантуры и докторантуры_____________М.Р. Сорокина «______»_____________2011 г. 2011 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт математики, естественных наук и информационных технологий Кафедра физической географии и экологии Козин В.В. КРИОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 25.00.23 Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов очной и заочной форм обучения Тюменский государственный университет 2011 2 Козин В.В. Криогенные ландшафты. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 25.00.23 Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов очной и заочной форм обучения. Тюмень, 2011, _14_ стр. Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура). Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Криогенные ландшафты [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru., свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой физической географии и экологии Утверждено и.о. проректора-начальника управления по научной работе Тюменского государственного университета. ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой физической географии и экологии, к.г.н., Хорошавин В.Ю. © Тюменский государственный университет, 2011. © Ф.И.О. автора, 2011. 3 Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы: 1. Пояснительная записка, которая содержит: 1.1.Цели и задачи дисциплины Широкое распространение на территории нашей страны вечной (48% площади) и сезонной (8% площади) мерзлоты России существенно отражается на ландшафтном облике многих районов Союза. Мерзлотные процессы часто определяют направление развития природно-территориальных комплексов. В связи с этим, целью курса является познание основных закономерностей их проявления, с теоретическими основами мерзлотоведения – общими причинами возникновения мерзлой зоны литосферы, закономерностями ее формирования закономерностей и развития. Общий обзор и знание распространения и криолитозоны температурного Земли: режима многолетнемерзлых пород, их состава, льдистости - криогенного строения по разрезу, мощности криолитозоны. Региональный обзор криолитозоны России; комплексная характеристика криолитозоны северных регионов России, Европы, Канады, Аляски (США), Антарктиды и др. В курсе рассматриваются цели, задачи и методические положения ландшафтно-геокриологической съемки, применение ландшафтно-ключевого метода при проведении съемок различного масштаба, особенности применения методов изучения геологических и географических условий при геокриологической съемке, особенности изучения основных геологических характеристик в различных ландшафтноклиматических и геолого-структурных условиях. В курсе показывается, как результаты геокриологической съемки составления которых отражаются рассматривается в на геокриологических зависимости от их картах, методика масштаба, стадии исследования и целевого назначения. Цели курса: Главная цель курса « Криогенные ландшафты» научить аспирантов пониманию закономерностей формирования и развития ландшафтов криолитозоны; зональных и региональных геокриологических условий территорий континентов, охваченных мерзлотой, на основе знания ресурсного потенциала криолитозоны оценивать возможности рационального использования мерзлых пород и охраны природы при освоении криолитозоны. Задача курса – научить специалистов физико-географов при исследовании природного комплекса как в научных, так и в практических целях, учитывать важнейшую составляющую этого комплекса – вечную и сезонную мерзлоту. 4 1.2. Место дисциплины в структуре ООП. Содержательно-методическая взаимосвязь дисциплины «Криогенные ландшафты» с другими профессиональной подготовки определяется совокупностью компетенций, получаемых в результате освоения курсов «Ландшафтная индикация», «Дистанционное зондирование Земли», «Морфология и картографирование ландшафтов». 1.3. Требования к результатам освоения дисциплины: Процесс изучения дисциплины направлен на формирование компетенций: Умение характеризовать геокриологические следующих условия, криогенные (мерзлото-геологические) процессы и явления, классифицировать и картографировать криогенные ландшафты - выявлять факторы развития и распространения на планете многомерзлых пород и их отражения в региональном разнообразии криолитозоны; - оценивать региональные геокриолитические проблемы. В результате освоения дисциплины, обучающийся должен: Знать: - проблемы, актуальные теоретические и практические вопросы в рамках программы; - сферы применения получаемых знаний оценка перспектив развития направления; - самостоятельное решение научных и прикладных вопросов в рамках программы. - владеют знаниями особенности распространения, закономерности формирования, классификацию криогенных ландшафтов - знают методику ландшафтно-индикационных исследований в криолитозоне. - общие закономерности географического распространения и морфологии криолитозоны; - криогенные геологические процессы и явления; Умения. Аспирант должен уметь: - характеризовать современные условия существования криолитозоны; - давать покомпонентную характеристику по типам многолетнемерзлых пород рассматриваемой территории на основе изучения геокриологических карт и др.; - оценивать особенности криолитозоны и ее компонентов двух или нескольких физико-географических регионов одного ранга; - анализировать данные, полученные по таблицам, мерзлотным картам, рисункам, профилям, количественным показателям (мощности, температуры, льдистости) и делать заключения, выводы, высказывать суждения о причинах различий и сходства; - синтезировать разрозненные данные из разных источников с составлением комплексных таблиц и характеристик; 5 - определять количественные показатели многолетнемерзлых пород по исходным данным и на основе картографических материалов; - определять по карте параметры сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев в различных геокриологических подзонах; - использовать классификацию криогенных процессов и явлений; - подготавливать ландшафтно-индикационные схемы на основе дешифрирования АФС; - классифицировать и картографировать криогенные ландшафты и давать их характеристику; - обобщать, интерпретировать полученные результаты в соответствии с поставленной целью; - самостоятельно подбирать необходимую литературу, ставить проблему и пути ее решения при подготовке разделов диссертации, научных статей и тезисов конференций. Владеть: Аспиранты получают практические навыки составления геокриологических карт по собственным полевым материалам, а также по результатам камеральной обработки фондовых данных. 3 4 5 2 6 10 16 2 2 10 14 2 4 10 14 2 2 10 16 2 2 12 4 5 8 7 форме 2 3. из них в интерактивной самостоятельная работа* 3 16 лабораторные занятия* лекции* 2 2 Криогенные ландшафты как особый генетический ряд современных ландшафтов Состав, строение и свойства грунтов в криогенных ландшафта Динамические процессы в замерзающих, мерзлых и оттаивающих грунтах Криогенные процессы и явления в ландшафтах криолитозоны Ландшафтное районирование криолитозоны Западной Сибири Всего часов 1 1 семинарские (практические) занятия* 2. Трудоемкость дисциплины. Семестр 1. Форма промежуточной аттестации - зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы 108 часов. Таблица 1 Тематический план № виды учебной работы и Форсамостоятельная работа, в мы час. контТема роля 8 6 16 4 2 12 Картирование криогенных ландшафтов 16 2 2 12 Эколого-безопасное природопользование в криогенных ландшафтах Итого: 108 16 16 72 из них часов в интерактивной форме Примечание: * - если предусмотрены учебным планом ООП. 6 7 зачет Таблица3. Планирование самостоятельной работы аспирантов № Темы 1 Криогенные ландшафты как особый генетический ряд современных ландшафтов Состав, строение и свойства грунтов в криогенных ландшафта Динамические процессы в замерзающих, мерзлых и оттаивающих грунтах Криогенные процессы и явления в ландшафтах криолитозоны Ландшафтное районирование криолитозоны Западной Сибири Картирование криогенных ландшафтов Эколого безопасное природопользование в криогенных ландшафтах 2 3 4 5 6 7 Виды СРС обязательные дополнительные 6 Объем часов 6 10 4 10 6 6 6 6 4 6 6 10 10 12 ИТОГО: 6 4 6 4 42 34 12 12 76 4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № п/п 1. 2. Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин Ландшафтное разнообразие и природное наследие Методика полевых ландшафтных исследований 1 Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин 2 3 4 5 6 7 + + + + + + + + + + + 7 3 4 Морфология и картографирование ландшафтов Дешифрирование ДДЗ и индикационное ландшафтоведение + + + + + + + + + 5. Содержание дисциплины. 1. Криогенные ландшафты как особый генетический ряд современных ландшафтов. Предмет изучения. Определение «многолетнемерзлые породы». Общее мерзлотоведение, инженерное мерзлотоведение, агробиологическое мерзлотоведение, региональное мерзлотоведение. Этапы развития геокриологии. Методы исследования. Закономерности возникновения и развития криогенных ландшафтов. Формирование многолетнемерзлых толщ в зависимости от радиационно-теплового баланса поверхности. Развитие мерзлых толщ в зависимости от ритмичности колебания теплообмена на поверхности. Влияние нижних граничных условий на развитие мерзлых толщ. Классификация мерзлых толщ. 2. Состав, строение и свойства грунтов в криогенных ландшафтах. Состав мерзлых дисперсных пород: скелет минеральный, органно-минеральный и органический; твердая фаза воды - лед и кристаллогидраты; жидкая фаза воды – связанная вода и растворы солей; газообразная составляющая – пар и газы. Структура и текстура ММП. Генетические типы многолетнемерзлых пород. Свойства мерзлых толщ: теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность, влажность (льдистость), водопроницаемость, фильтрационная способность, объемный вес (плотность), электрические свойства. 3. Динамические процессы в замерзающих, мерзлых и оттаивающих грунтах. Миграция парообразной и жидкой воды в замерзающих и мерзлых породах. Физические предпосылки миграции воды и льдовыделения в породах. Пучение промерзающих и оттаивающих дисперсных пород. Физико-химические процессы в промерзающих и мерзлых дисперсных породах: окислительно-восстановительные и обменные реакции, коагуляция и пептизация коллоидных и глинистых частиц, диспергирование песчаных и более крупных отдельностей породы, тиксотропия. Морозобойное трещинообразование в горных породах. 4. Криогенные процессы и явления в ландшафтах криолитозоны. Понятие «криогенные (мерзлотные) процессы». Термокарст: определение явления, морфология и географическое распространение, причины возникновения, прогноз. Выпучивание (вымораживание) твердых тел. Бугры пучения, их разновидности. Полигонально-жильные структуры. Пятна-медальоны и мелкополигональные структурные формы. Криогенные склоновые процессы: криогенная десерпция, курумы, солифлюкция (медленная и быстрая). Наледи: понятие, их геологическая деятельность, противоналедные мероприятия. Влияние криогенных процессов на морфолитогенез и ландшафты. Рельефообразующая роль пучения и морозобойного растрескивания. Криогенное выветривание. Криогенные склоновые процессы, формы и отложения, связанные с ними. Ландшафтообразующая роль вечной мерзлоты. 8 5. Ландшафтное районирование криолитозоны Западной Сибири. Ландшафтное и геокриологическое районирование. Задачи, факторы мерзлотного районирования. Характеристика субаэральной, субгляциальной, шельфовой и океанической криолитозон. 6. Картирование криогенных ландшафтов. Определение «мерзлотная съемка». Методологические положения ландшафтно-криогенной съемки. Методы и методические приемы Принципы составления и содержание ландшафтно-криогенных карт. Криогенные типы местности и их характерные урочища – морфотипы и пространственная организация. 7. Эколого безопасное природопользование в криогенных ландшафтах. Антропогенное воздействие на многолетнемерзлые породы и ландшафты криолитозоны. Устойчивость мерзлых пород к техногенезу. Активизация криогенных процессов при техногенезе. Принципы разработки природоохранных мероприятий в районах добычи полезных ископаемых и интенсивного строительства. Принципы строительства на многолетнемерзлых грунтах. Приемы рационального природопользования. 6. Планы семинарских занятий. Генетический ряд криогенных ландшафтов Закономерности возникновения и развития криогенных ландшафтов. Классификация мерзлых толщ. Состав, строение и свойства грунтов в криогенных ландшафтах. Структура и текстура ММП. Генетические типы многолетнемерзлых пород. Свойства мерзлых толщ. Пучение промерзающих и оттаивающих дисперсных пород. Классификация криогенных процессов и явлений в ландшафтах криолитозоны. Морфология и географическое распространение термокарста. Генетико-динамический ряд термокарстовых ландшафтов. Формы криогенного рельефа и вопросы классификации ландшафтов криогенного ряда. Криогенные склоновые ландшафтно-динамические процессы. Ландшафтообразующая роль пучения и морозобойного растрескивания. Ландшафтообразующая роль вечной мерзлоты. Ландшафтное районирование криолитозоны Западной Сибири. Мерзлотная съемка – цель, задачи, содержание. Методологические положения и методические приемы ландшафтно-криогенной съемки Принципы составления и содержание ландшафтно-криогенных карт. Криогенные типы местности и их характерные урочища – морфотипы и пространственная организация. 9 Типы антропогенных воздействий на многолетнемерзлые породы и ландшафты криолитозоны и активизация криогенных процессов Устойчивость мерзлых пород к техногенезу. Принципы строительства на многолетнемерзлых грунтах. Приемы рационального использования криогенных ресурсов. 7. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Перечень тем контрольных работ и рефератов для самостоятельной работы: 1. 1.Криогенные ландшафты – это… 2. 2.По определению Н.И.Толстихина и Н.А.Цытовича мерзлые породы это… 3. Многолетнемерзлые породы - это породы находящиеся в мерзлом состоянии более… 4. Основоположниками мерзлотоведения как науки считаются… 5. Работа "Вечная мерзлота в пределах СССР", с которой связывается становление мерзлотоведения - как науки была написана… 6. Криосфера – это… 7. Криолитозона – это… 8. По характеру распространения по площади многолетнемерзлые породы подразделяются на… 9. Кратковременно мерзлые породы - это породы находящиеся в мерзлом состоянии… 10. Слой сезонного протаивания - это слой, который… 11. Слой сезонного промерзания - это слой, который… 12. Деятельный слой - это слой… 13. Слой годовых теплооборотов-это слой… 14. Слой сезонного протаивания в Центральной Якутии в большинстве случаев варьирует от… 15. Геотермический градиент это… 16. Категории воды в мерзлых породах (по Е.М. Сергееву): 17. Основные группы подземныхльдов: 18. Конституционный лед - это лед образовавшийся… 19. Повторно-жильный лед - это лед образовавшийся… 20. Инъекционный лед - это лед образовавшийся… 21. Основные типы криотекстур ( по Ю.В.Шумскому, 1957): 10 22. Перелетки - это горные породы находящиеся в мерзлом состоянии… 23. Открытая система промерзания – это… 24. Термокарст – это … 25. Сингенетически промерзшие породы - это породы… 26. Деградация многолетнемерзлых пород – это… 27. Максимальная мощность многолетнемерзлых пород на Земле может достигать… 28. Основные факторы определяющие глубокое промерзание горных пород… 29. Морозные породы – это… 30. Криопэги – это… 31. По характеру распространения к многолетнемерзлым породам подземные воды подразделяются на… 32. Талики – это… 33. По классификации Н.Н.Романовского талики подразделяются на следующие типы: 34. Строительство сооружений в области развития мерзлых пород в зависимости от использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований ведется по… 35. Криогенная десерпция – это… 36. Слой годовых теплооборотов это… Вопросы к зачету 2. Понятие о криосфере Земли. Гипотезы развития многолетнемерзлых толщ. 3. Особенности распространения многолетнемерзлых толщ по территории России и Западно-Сибирской равнины, в частности. 4. Закономерности формирования многолетнемерзлых толщ. 5. Классификации многолетнемерзлых толщ. 6. Состав мерзлых дисперсных пород. 7. Строение многолетнемерзлых пород. 8. Свойства мерзлых толщ. 9. Процессы, протекающие в замерзающих, мерзлых и оттаивающих породах. 10. Понятия «сезонное промерзание» и «сезонное антропогенных факторов оттаивание» горных пород, их классификация. 11. Влияние природных и на глубину сезонно го промерзания и оттаивания пород. 12. Термокарст, вымораживание твердых тел, бугры пучения. 13. Полигонально-жильные структуры, пятна-медальоны, криогенные склоновые процессы. 11 14. Наледи и способы борьбы с ними. 15. Геокриологическое районирование. Типы криолитозоны. 16. Роль многолетнемерзлых пород при освоении территории, в формировании природных ландшафтов. 18. Мерзлотная съемка и картирование, мерзлотный прогноз. 19. Расчет глубины затухания колебаний температур в горных породах. 20. Классификация криогенных ландшафтов Западной Сибири. 8. Образовательные технологии. При изучении курса рекомендуется пользоваться картографическим материалом: геологическими, топографическими, растительными, почвенными, климатическими картами, атласами, географическими и другими словарями; использовать компьютерную технику, в процессе усвоения теоретических основ дисциплины, подготовке к семинарским и практическим занятиям, разработке тем самостоятельной работы и написании рефератов. 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля). Рекомендуемая литература: а) Основная Ершов Э.Д. Общая геокриология. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1990. - 559 с. Мерзлотоведение (краткий курс) / Под ред. Э.Д. Ершова. - М.: Изд-во МГУ , 1981.-240 с. Методика мерзлотной съемки. Учебник для вузов. МГУ. 1978. Общее мерзлотоведение (геокриология). Под ред. В. А. Кудрявцева, М.: Изд-во МГУ, 1978. Общее мерзлотоведение. Ред. П. И. Мельников и Н. И. Толстихин. Новосибирск: Наука, 1974. Основы геокриологии. ч.3. Региональная и историческая геокриология Мира / Под ред. Э.Д. Ершова. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 575 с. Попов А. И. Мерзлотные явления в земной коре (криолитология). М.: Изд-во МГУ,1967. Попов А. И., Розенбаум Г. Э., Тумель Н. В. Криолитология. М.: Изд-во МГУ, 1985 Уошборн А.Л. Мир холода. Геокриологические исследования. - М.: Прогресс, 1988. б) Дополнительная Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы Севера Азии. - Новосибирск: Наука, 1991. 12 Баулин В.В., Белопухова Е.Б. и др. Геокриологические условия Западно-Сибирской низменности. М.: Наука,1967. Гаврилова М.К. Современный климат и мерзлота на континентах. - Новосибирск: Наука, 1981. Гаврильев П.П. О реакции пород ледового комплекса Якутии на глобальное потепление климата (методы, результаты, проблемы) / Науками образование, №3 (27). 2002. - С. 64-69. Геокриология СССР. Т. 1-5 / Под ред. Э.Д. Ершова. - М.: Недра, 1988-1989. Данилов И.Д. Подземные льды. М.: Недра,1990. Ершов Э.Д. Криолитогенез. - М.: Недра, 1982. Иванов М.С. Криогенное строение четвертичных отложений Лено-Алданской впадины. Новосибирск: Наука, 1984. - 126 с. Карта криогенных геологических процессов. М 1:7 500 000 / Под ред. Е.С.Мельникова.М., 1998. Мерзлотные исследования. Вып. 1-Х1Х. М.: Изд-во МГУ, 1961–1982. Методика мерзлотной съемки, ред. В. А. Кудрявцев. М.: Изд-во МГУ, 1979. Некрасов И.А. Криолитозона Севера-Востока и юга Сибири и закономерности ее развития. - Якутск, 1976. - 247 с. Основы геокриологии (мерзлотоведение) т. 1, М.: Изд-во АН СССР, 1959. Основы геокриологии. Ч. 4. Динамическая геокриология / Под ред. Э.Д. Ершова. -М.: Издво МГУ, 2001. - 688 с. Основы геокриологии. Ч. 5. Инженерная геокриология / Под ред. Э.Д. Ершова. -М.: Изд-во МГУ, 2001. Попов А. И. Альбом криогенных образований в земной коре и рельефе. М.: Изд-во МГУ, 1973. Попов А. И., Кузнецова Т. П., Розенбаум Г. Э. Криогенные формы рельефа. М.: Изд-во МГУ, 1963. Попов А.И., Розенбаум Г.Э., Тумель Н.В. Криолитология. - М.: Изд-во МГУ, 1967. Проблемы криолитологии. Вып. 1-Х1. М.: Изд-во МГУ, 1969–1983. Романовский Н.Н. Основы криолитогенеза. Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГУ, 1993. Романовский Н.Н. Холод Земли. М.: Просвещение,1985. Швецов П.В., Ковальков В.П. Геокриология и проблемы освоения Севера. М.: 1987. в) Наглядные и другие пособия Геокриологическая карта СССР (авт. И. Я. Баранов), 1977. Карта температурного районирования области вечной мерзлоты СССР (авт. В. А. Кудрявцев), 1967. 13 Карта мерзлотно-геологических районов области вечной мерзлоты в СССР (авт. А. И. Попов), 1967. Криолитологическая карта СССР (авт. А. И. .Попов и др.), 1986. Плакаты, схемы, таблицы по указанным темам Фотографии и слайды криогенных явлений. г) Программное обеспечение и Интернет – ресурсы: Сайт Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии, http://www.rosreestr.ru; Сайт Международной картографической Ассоциации, http://icaci.org/; Сайт ГИС-Ассоциации России, www.gisa.ru; Сайт «DATA+», www.dataplus.ru; Cайт инженерно-технологического центра Сканекс, www.scanex.ru/en/; Сайт геологической службы США, http://www.usgs.gov/; Сайт Британской картографо-геодезической службы, http://www.ordnancesurvey.co.uk; Главный портал Гео Мета, www.geometa.ru; Портал «География – электронная земля», www.webgeo.ru. 10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля). Учебная аудитория с мультимедийным проектором для чтения лекций Учебная аудитория с мультимедийным проектором для проведения семинарских занятий Компьютерный класс с доступом в Интернет Картографические фонды научных и публичных библиотек. 14