МНОГОЛЕТНЯЯ МЕРЗЛОТА • Поверхностные слои почв

МНОГОЛЕТНЯЯ МЕРЗЛОТА

• Поверхностные слои почв и грунтов подвергаются сезонному промерзанию зимой и оттаиванию в весенне-летнее время. • Слой периодического промерзания и оттаивания называется деятельным слоем. • Ниже его на обширных пространствах России, Северной Америки и Канады развиты многолетнемерзлые горные породы (ММП). В России они занимают свыше 47 -48% площади.

• Зону распространения ММП называют мерзлой зоной литосферы или криолитозоной (греч. "криос" -холод). • Наука, изучающая криолитозону и процессы, связанные с ней, называется геокриологией или мерзлотоведением. • На ее основе решаются задачи развития горнодобывающей промышленности; строительства железных и шоссейных дорог, промышленных и жилых сооружений.

• Обычно выделяются две криолитозоны: • 1) субаэральная (субконтинентальная), развитая на континенте, • 2) субмаринная, охватывающая шельфовые области, примыкающие к суше северных морей и Северного Ледовитого океана. • Самая южная часть представляет зону редкоостровного распространения ММП, занимающих от 5 до 30%. • К северу за ней следует зона островного расположения, где острова ММП занимают уже от 40 до 60% выделенной площади. • Далее она переходит в зону массивноостровного и прерывистого распространения ММП, занимающих до 70 -80% площади с островами талых вод.

• мощность ММП от 5 -15 м в редкоостровной зоне до 100 м и более в массивноостровной и прерывистой • Севернее островной зоны располагается зона сплошного распространения ММП, мощностью от 100 -200 до 700 -900 м, а местами до 1000 -1500 м.

• В субмаринной криолитозоне наибольшее распространение имеет островная и прерывистая мерзлота мощностью 0 -100 м, в меньшей степени - сплошная мощностью 100 -400 м.

• Подземными льдами называют все виды льда в мерзлых породах. 4 группы: • 1. Погребенный лед, образующийся при захоронении снежников и подземных льдов. • 2. Повторно-жильный лед, образующийся при неоднократном заполнении водой или снегом морозобойных трещин. Глубина таких жил - от 0, 5 -1 до 30 -40 м, а ширина в верхней части до 810 м и более.

• 3. Инъекционный лед: в результате замерзания подземной воды, внедряющейся под напором в толщу мерзлых пород. • 4. Конституционный лед: образующийся при промерзании влажных рыхлых пород. - лед-цемент - мелкие кристаллы льда, заполняющие поры и небольшие трещинки в породах - миграционный лед, образующийся при замерзании воды, мигрирующей к фронту промерзания. Ледяные шлиры (нитевидные включения), небольшие гнезда, линзовидные прослойки.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КРИОЛИТОЗОНЫ • ММП для подземных вод являются водоупором. • 1) надмерзлотные воды сезонно-талого слоя, • 2) надмерзлотные воды несквозных таликов, • 3) воды сквозных таликов, • 4) подмерзлотные воды.

• Надмерзлотные воды сезонно-талого слоя образуются при оттаивании верхней части пород в летнее время. • Основное питание их происходит за счет атмосферных осадков. • По составу это преимущественно пресные гидрокарбонатные воды.

• К надмерзлотным водам несквозных таликов относятся подозерные, подрусловые и прирусловые пойменные несквозные талики. • Особое значение имеют подрусловые талые воды. • Питание этих вод происходит главным образом за счет инфильтрации атмосферных осадков и частично речных вод, вследствие чего они слабо минерализованы.

• Подрусловые талые воды движутся вдоль долины реки и имеют сток в течение года. • с подрусловыми таликами связаны основные запасы грунтовых вод • • Воды подозерных несквозных таликов характеризуются застойным режимом и в некоторых из них наблюдается сероводородное заражение.

• Воды сквозных таликов. • 1) инфильтрационные талики. Имеют нисходящее движение и образуются в результате инфильтрации атмосферных осадков или втекания поверхностных вод по зонам разрывных тектонических нарушений или карстовым каналам. • Эти воды питают подземные воды глубокого стока (подмерзлотные и межмерзлотные); • 2) напорно-фильтрационные талики, подземные воды которых обладают напором и характеризуются восходящим направлением движения.

• Подмерзлотные воды: непосредственно ниже подошвы ММП (контактирующие воды). • Чаще всего обладают напором. • Среди них выделяются воды с положительной и отрицательной температурами. • По степени минерализации воды с положительной температурой (>0 o С) пресные и солоноватые. С отрицательной температурой - воды соленые и рассолы. • Неконтактирующие воды, т. е. отделенные от подошвы мерзлой толщи водонепроницаемыми породами.

• Межмерзлотные и внутримерзлотные воды наблюдаются в слоях, линзах и других формах, ограниченных ММП или сверху и снизу или с бортов. • Межмерзлотные воды обычно имеют гидравлическую связь с другими типами вод криолитозоны. • Внутримерзлотные воды ограничены ММП со всех сторон и не связаны с другими типами вод.

МЕРЗЛОТНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИОЛИТОЗОНЕ • Образование повторно-жильных льдов: • При этом выделяются два типа роста жил: • 1) эпигенетический, т. е. образующийся в пределах уже сформировавшихся горных пород; • 2) сингенетический, т. е. формирующийся одновременно с накоплением осадков

Схема эпигенетического (А) и сингенетического (Б) роста повторно-жильных льдов I-IV- последовательные стадии роста жил

Псевдоморфозы по ледяным жилам. При вытаивании ледяных жил образуются клиновидные полости, в которые происходит обрушение отложений, слагающих борта и кровлю трещин. Возникают своеобразные текстуры, называемые инволюциями (лат. "инволюцион" - изгиб, завиток) или криотурбациями.

• Морозное пучение. • Небольшие бугры пучения могут возникать непосредственно за счет увеличения объема замерзающей воды в грунте. • Большие размеры имеют миграционные бугры, когда к фронту промерзания мигрируют новые объемы воды, что сопровождается интенсивным сегрегационным льдообразованием (шлировым и линзовидным). •

• Инъекционные бугры пучения образуются в условиях закрытой системы. • Бугры, возникающие в результате промерзания подозерных таликов. • Гидролакколиты. Формирование связано с внедрением трещинно-жильных вод. При этом образуется ледяное ядро, залегающее обычно на некоторой глубине от поверхности и приподнимающее кровлю. Такие многолетние гидролакколиты могут достигать высоты 10 м и более при ширине в десятки метров.

• мелкополигональные структурные формы, связанные с растрескиванием грунта на мелкие полигоны. • В том числе пятна-медальоны в дисперсных грунтах. При промерзании сверху и по трещинам внутри полигона создается гидростатическое давление, происходит прорыв разжиженного грунта верхней мерзлотной корки и растекание по поверхности.

• каменные кольца и многоугольники. • Образуются в неоднородных по составу рыхлых породах, содержащих включения щебня, гальки, валунов. • В результате многократного промерзания и протаивания происходит "вымораживание" из породы крупного обломочного материала на поверхность и его перемещение в сторону пониженных трещинных зон, с образованием каменных бордюров.

• Солифлюкция – медленное течение по склонам рыхлых сильно переувлажненных грунтов сезонно-талого слоя. • Таким путем образуются натечные формы в виде языков, или солифлюкционных террас.

Солифлюкционные террассы

Курумы – каменные подвижные россыпи, где близко к поверхности подходят скальные породы.

• Образование обломочного материала связано с морозным выветриванием при периодическом сезонном промерзании и оттаивании. • • Местами они являются истоками курумных (каменных) потоков, движущихся по склонам, часто по днищам небольших логов и ложбин.

• Термокарст: процесс вытаивания подземных льдов, сопровождающийся просадками поверхности земли, образованием западин, озер, под которыми могут возникнуть подозерные талики. • Термокарстовые процессы бывают связаны или с потеплением климата, или с нарушением существующих естественных условий (рытье каналов, вырубка леса и др. ). • термоабразия на берегах озер и морей и термоэрозия движущимися водами и отепляющим их воздействием.

ВРЕМЯ ОБРАЗОВАНИЯ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ • В бассейне р. Колымы установлено, что следы многолетнего промерзания встречаются в отложениях, возраст которых соответствует плиоцену (1, 8 -2, 4 млн. лет). • Сходные данные были получены американскими и канадскими исследователями. • Однако, уверенности, что мерзлота существовала непрерывно, нет