Криогенные (мерзлотные) процессы и явления

Криогенные (мерзлотные) процессы и явления

Криогенные (мерзлотные) процессы и явления – это являются экзогенными геологическими процессами и явлениями, обусловленными, в первую очередь, сезонным или многолетним промерзанием и протаиванием горных пород/ грунтов. Наиболее важное практическое значение имеют:

  • пучение;
  • морозобойное трещинообразование;
  • подземные льды;
  • термокарст;
  • наледи;
  • солифлюкция и др.

Пучением называется неравномерное увеличение объема грунтов в процессе их промерзания. Оно происходит за счет расширения (~ на 9 %) содержащейся в грунте воды при ее кристаллизации и в результате замерзания новых объемов воды, поступающих из талой зоны к фронту промерзания.

Пучение наблюдается во всей области распространения сезонно – и многолетнемерзлых дисперсных пород. Различают пучение в закрытой (или замкнутой) и открытой системе. Пучение в закрытой системе, т.е. без подтока воды извне, как правило, не превышает первых процентов от глубины промерзающего слоя.

При подтоке воды извне (в условиях открытой системы) вертикальное пучение грунтов значительно возрастает, достигая десятков процентов от глубины промерзания. В рельефе этот процесс выражается в виде бугров пучения различных размеров. Пучение может иметь сезонный (повторяющийся из года в год) или многолетний характер.

В результате многолетнего пучения формируются крупные бугры, или скорее холмы (пинго, булгунняхи), диаметром до сотен метров и высотой до 30–40 м. Важной характеристикой пучения является его неравномерность, которая оценивается отношением разности вертикального перемещения двух точек поверхности к расстоянию между ними.

Обратите внимание

С сезонными процессами пучения – осадки грунта связано вымораживание опор неглубокого заглубления, столбов и каменного материала в слое сезонного промерзания – протаивания.

Формирование морозобойных трещин происходит под действием температурных напряжений, возникающих в массиве мерзлых пород в результате их неравномерного сжатия в процессе охлаждении с поверхности.

Согласно фактическим наблюдениям и теоретическим представлениям в однородных грунтах образуется система параллельных трещин, разбивающих массив на полосы примерно одинаковой ширины, а полосы разделяются поперечными трещинами на четырехугольные полигоны. Возникающий при этом полигональный микрорельеф пользуется широким распространением на территории криолитозоны.

Наиболее распространены полигоны поперечником от 8 м до 20 м. Проникающая в трещины вода замерзает в них в виде ледяных клиновидных жил. Таким образом, морозобойные трещины в природных условиях играют большую роль в формировании крупных масс подземного льда.

Подземный лед присутствует в многолетнемерзлых породах в виде породообразующего минерала (лед-цемент, прожилки и прослойки толщиной до первых сантиметров), крупных ледяных тел различной формы, размеров и происхождения. Среди залежеобразующих подземных льдов наибольшим распространением пользуются жильные, пластовые и линзообразные.

На территории криолитозоны они встречаются повсеместно. Особенно известны отложения «ледового комплекса» в низовьях Яны, Индигирки и Колымы, где вертикальная мощность ледяных жил достигает 40–50 м, а их суммарный объем значительно превосходит объем вмещающих мерзлых пород. Залегание подземных льдов на небольшой глубине создает предпосылки для развития термокарста.

Термокарст — это образование провальнопросадочных форм микро- и мезорельефа в результате вытаивания подземных льдов (воронки, провальные ямы, западины, «блюдца», котловины).

Термокарст — специфическое явление криолитозоны, с особыми, только ему присущими образованиями, например, полигональный бугристо-западинный микрорельеф, термокарстовые озера и др.

Термокарст возникает под влиянием изменившихся условий теплообмена на поверхности земли, за которыми следуют увеличение глубины оттаивания вплоть уровня залегания подземного льда и просадка верхних оттаявших слоев. Образовавшиеся понижения заполняются водой, что, в свою очередь, приводит к значительному потеплению поверхности грунта.

Если глубина сформировавшегося мелкого водоема превышает некоторую критическую для данных условий величину, процесс термокарста становится необратимым. Под достаточно крупными термокарстовыми озерами многолетнемерзлых пород (ММП) протаивают на всю мощность, т.е. образуются сквозные талики. В связи с наблюдаемым потеплением климата ожидается активизация термокарста.

По некоторым оценкам, в Центральной Якутии к середине XXI столетия вероятность формирования термокарстовых озер возрастет в 3–5 раз. Хозяйственное освоение территорий сопровождается снятием растительного покрова, повышенным тепловыделением инженерных сооружений и другими факторами, способствующими активизации термокарста.

Важно

При этом наибольшую опасность представляет потеря устойчивости инженерных сооружений вследствие неравномерных просадок оттаивающих грунтов основания. Данное обстоятельство необходимо учитывать при изысканиях под социально-бытовые и хозяйственные объекты криолитозоны, особо выделяя участки, на которых глубина оттаивания (с учетом динамики климата и техногенных воздействий) может превысить глубину залегания подземных льдов и высокольдистых грунтов.

Наледи представляют собой ледяные образования, формирующиеся в зимнее время за счет многократного излияния на поверхность и послойного замерзания подземных, речных, озерных, а также хозяйственно-бытовых вод. Большинство наледи распространено на территории криолитозоны.

Главной причиной их образования является рост гидростатического давления и сужение живого сечения потока поверхностных или подземных вод в процессе сезонного промерзания. Прорыв воды на поверхность снимает избыточное давление в водной системе, и излияние прекращается до тех пор, пока напор не возрастет до величины, превышающей прочность мерзлой кровли.

Преобладающая часть наледи приурочена к речным долинам. В зависимости от генезиса принято различать наледи:

  • речных вод;
  • подземных вод;
  • смешанного происхождения (наземных и подземных вод).

Самыми крупными являются наледи подземных вод и смешанного происхождения. В особый подтип выделяют гигантские наледи, или тарыны. Некоторые тарыны достигают огромных размеров. Например, площади многих наледей на Северо-востоке России измеряются десятками квадратных километров, а мощность льда достигает 8–10 м. Наледи серьезно препятствуют эксплуатации дорог, аэродромов и других сооружений.

Солифлюкция — это вязкопластичное смещение переувлажненных мелкодисперсных отложений на склонах в ходе оттаивания. Высокая влажность достигается в основном за счет вытаивания льда, содержащегося в породе. В процессе солифлюкции образуются такие формы рельефа, как «языки», потоки, полосы и террасы.

Солифлюкционные террасы обычно имеют ширину до 100 м, высоту фронтального уступа около 1 м и протягиваются вдоль склона на десятки метров. Отдельные наиболее крупные террасы имеют протяженность 1000 м и более, а высота уступа доходит до 5 м.

Солифлюкция создает большие сложности при строительстве и эксплуатации линейных сооружений (трубопроводы, автомобильные и железные дороги, линии электропередач) на склонах, а также при добыче полезных ископаемых в открытых карьерах. Все криогенные (мерзлотные) процессы развиваются не только под действием природных факторов.

Очень часто они бывают вызваны или значительно интенсифицированы человеческой деятельностью.

Источники: Кудрявцев В.А. и др. Общее мерзлотоведение. – М., 1978; Основы геокриологии // Динамическая геокриология. – М., 2001. Часть 4; Природные опасности России // Том. Геокриологические опасности. – М., 2000.

Источник: https://fireman.club/inseklodepia/kriogennyie-merzlotnyie-protsessyi-i-yavleniya/

Мерзлотные процессы и явления в многолетнемерзлых и сезонно мерзлых грунтах и методы борьбы с мерзлотными процессами

Мерзлотными процессами называются экзогенные геологические процессы, которые обусловлены сезонным и многолетним промерзанием и оттаиванием увлажненных рыхлых горных пород, охлаждением мерзлых пород и замерзанием подземных вод.

Морозное пучение – за счет промерзания деятельного слоя, локальные поднятия зимой дорожных одежд увеличение объема породы при промерзании (~ на 10 %), при оттаивании образуются ямы. Присуще рыхлым породам – пылеватым. Образуются т.н. пучины. Высота их от 2–4 см до 50 см, и длина до 10–12 м. Особенно неприятно для линейных сооружений, железных дорог, автодорог.

Борьба – осушение, замена пучинистых грунтов. Выпучивание фундаментов – морозное пучение (вымораживание) приводит к выпиранию столбов, фундаментов из основания (глинистые породы, рис. 40). Вот почему всегда глубина заложения фундаментов должна быть ниже глубины деятельного слоя (сезонного промерзания).

Совет

А в области вечной мерзлоты – обмазки, гравийные, щебнистые засыпки, расширение фундаментов книзу. Бугры пучения (гидролакколиты) – подъем деятельного слоя за счет промерзания межпластовых вод. Термокарст – проседание земли за счет оттаивания при нарушении теплового режима. Наледь – скопление льда на поверхности в результате излившихся подземных или речных вод.

При глубоком промерзании рек происходит сильное сужение сечения потока, и, как следствие, возрастает давление воды на лед. В ослабленных местах речной лед проламывается и вода изливается на поверхность, образуя речную наледь. Подобным образом формируются наземные наледи, с той лишь разницей, что верхней коркой является замерзающий грунт, а взламывают её грунтовые воды.

Наиболее крупные, многолетние наледи образуются в местах глубинных разломов восходящими напорными подмерзлотными водами. Самой большой в России является Момская наледь, мощностью 6–7 м. и площадью 100 км2. Солифлюкция – оплывание оттаявших пологих склонов южной экспозиции по мерзлоте.

Курум – скопление крупнообломочного каменного материала, медленно передвигающегося вниз по склону. Любая инженерно-геологическая деятельность в криолитозоне имеет свою особую специфику.

Так как многолетнемерзлые породы очень чутко реагируют на малейшее изменение локального температурного режима, а, следовательно, практически на любое вмешательство в изначальную среду, основным правилом любого строительства является прогноз и регулирование температурного состояния мерзлых грунтов.

Главными опасностями для сооружений являются специфические процессы, такие как термокарст и морозное пучение. В связи с этим здания строят либо на насыпном грунте (преимущественно одноэтажные и двухэтажные), либо на сваях, забитых ниже уровня сезонного оттаивания.

Для предотвращения оттаивания мерзлоты между землей и первым этажом оставляют вентилируемое пространство, обычно 1–1,5 м. При прокладке коммуникаций особое внимание уделяют тепло- и гидроизоляции. Строительство в районах распространения многолетнемерзлых пород регламентируется специальными СНиП и СН. Строительство производится по трем принципам: – с сохранением мерзлоты на весь период эксплуатации– с предварительным оттаиванием и последующим укреплением основания или его заменой на другие грунты; – на скальном основании – без учета мерзлоты.

Мерзлотные явления — трещинообразование, пучение, солиф-люкция, термокарст — формируют пятнисто-мелкополигональный и бугорковатый ( пятнисто-бугорковатый) микрорельеф на тундровых водоразделах и их склонах, крупнополигональный, плоско — и крупнобугристый микрорельеф — на обширных болотных равнинах.

К первой группе относятся мерзлотные явления, совершающиеся постепенно: криогенный массо — и влагооб — мен в почвенной толще и процессы, связанные с длительным пребыванием почв в мерзлом состоянии, вызывающие различные физикохимические и химические превращения в почвенноймассе и почвенном растворе и изменяющие физические свойства почв.

Обратите внимание

Вторая группа включает мерзлотные явления, частично или полностью прерывающие нормальное развитие почвенного профиля.

К ним относятся явления интенсивного пучения и трещннообразоваиня, вызывающие деформацию и нарушенное залегание почвенных горизонтов, их разрывы и погребение, образование пятен с полным уничтожением органогенного горизонта.

Под влиянием этих процессов происходит чередование периодов относительно стабильного развития тундровых глеевых почв с периодами частичных и полных нарушений того почвенного профиля, который был создан в предшествующий период относительно спокойного развития. Вследствие этого рассматриваемые почвы характеризуются сложным генезисом.

БИЛЕТ 25



Источник: https://infopedia.su/18x3ab7.html

Криогенные физико-геологические процессы и явления

В геокриологии под явлением обычно понимают результат действия каких-то физико-геологических процессов, хотя в физике любой процесс — уже физическое явление.

Такого рода процессы представляют собой изменения состояния, состава, сложения и свойств почв и грунтов, движения частиц, глыб, слоев и массивов под влиянием главным образом внешних условий. Эти процессы считаются протекающими непрерывно во времени, затухая или убыстряясь, явления же могут только существовать на данный момент времени, исчезать или возникать.

Физико-геологические процессы, связанные с промерзанием и протаиванием и изменениями отрицательной температуры почв и грунтов, называют криогенными, т. е.

порожденными охлаждением и льдообразованием или нагреванием и таянием льда.

К криогенным процессам относится и влагоперенос, в результате которого возникают и растут или уменьшаются и исчезают ледяные включения в почвенно-грунтовом комплексе.

Вода обладает рядом аномальных свойств, которые в условиях контакта ее с вмещающими горными породами различного состава, строения и сложения, а также в результате разнообразия внешних воздействий создают сложную картину природных явлений.

В качестве свойств воды, определяющих особенности промерзания и протаивания почвы и подпочвы, следует отметить следующие: увеличение удельного объема воды почти на 9% при ее превращении в лед в условиях отсутствия стеснения и развитие значительных сил давления при стеснении объема; аномальность изменения плотности воды в интервале температур от 0 до 4° С, заключающаяся в том, что плотность достигает максимума при 4°С, а при понижении температуры падает; существование особого состояния воды — пленочного, при котором вода во многом ведет себя как твердое тело, тем более проявляя его свойства, чем ближе слой молекул воды к поверхности твердых частиц, поэтому существует интервал температур, соответствующий постепенному образованию отдельных кристаллов и вымерзанию воды; способность воды растворять химические соединения, соли, в результате чего температура начала ее замерзания понижается и возникает интервал температур, соответствующий постепенному образованию кристаллов льда и солей; аномально большие значения теплоты кристаллизации и испарения, а также теплоемкости по сравнению с другими жидкостями.

Эти свойства воды оказывают свое влияние на криогенные процессы по-разному, в зависимости от направления движения внутренней тепловой энергии в системе земная кора — деятельный слой — космос (атмосфера), а именно от литосферы в космос или наоборот.

Важно

Именно движение внутренней тепловой энергии, или теплоперенос, и есть первопричина возникновения криогенных процессов и явлений, выражение которых мы обнаруживаем в новых геологических и геоморфологических образованиях, особенностях строения и сложения мерзлых и оттаявших пород.

Так, передача тепла от литосферы в космос, происходящая в осенне-зимний сезон (когда температура условной поверхности радиационного теплообмена ниже температуры почвы, подпочвы и воздуха), вызывает охлаждение и промораживание почвы и грунта и связана с криогенной миграцией влаги, пучением, нарушением режима грунтовых вод, растрескиванием пород, образованием наледей и тарынов и др.

Читайте также:  Взаимодействие рф с международными организациями, осуществляющими гуманитарную деятельность

Напротив, передача тепла из космоса (солнечная энергия) к литосфере, происходящая в весеннелетний сезон (когда температура условной поверхности радиационного теплообмена выше температуры почвы, подпочвы и воздуха), вызывает протаивание, повышение температуры почвы и грунта, вытаивание подземных ледяных включений, обводнение, термокарст, осадки минеральных отложений, солифлюкцию, термоэрозию и др.

Таким образом, указанным двум сезонам года соответствуют и два типа характерных криогенных процессов и явлений, связанных либо с образованием, либо с таянием подземных ледяных включений.

Важно то, что криогенные процессы и явления возникают в тех частях и микрообъемах литосферы, которые при достаточно высоком содержании воды меняют свое термическое состояние, а именно: немерзлое на мерзлое или мерзлое на талое.

Особенности же рельефа, микрорельефа, строения и сложения верхнего яруса земной коры сильно влияют на условия теплообмена и характер теплопроводности в горных породах и соответственно на их термическое состояние.

Так, в Западной Сибири и на Дальнем Востоке на вершинах увалов нет подстилающих мерзлых грунтов вследствие того, что они сложены из крупнозернистых отложений, или трещиноватых пород, легко пропускающих воду, которая в весенне-летний сезон просачиванием осуществляет глубокий прогрев грунта, в то время как в низинах, между увалами, развиты толщи мерзлых пород.

На равнинных участках криолитозоны, в тундре, напротив, встречаются участки с отсутствием мерзлой подпочвы, которые приурочены к лесистым балкам, к площадям, занятым кустарником, легко задерживающим и накапливающим снег — теплоизолятор. Однако в Центральной Якутии (60—62° с. ш.) подпочва лесов вследствие эффекта затенения имеет более низкую температуру, чем в окружении.

Совет

По данным некоторых исследователей, в газоносных районах Западной Сибири отмечены участки криолитозоны на глубинах 100—300 м.

Их происхождение может быть связано не с реликтовостью (из-за похолоданий в древние периоды Земли), а с промыслом природного газа, который вследствие разгрузки пластового давления и десорбции из горных пород приводит к понижению их температуры. Во всяком случае, такая возможность реальна.

По интенсивности же морфологических изменений на первое место, безусловно, выступают процессы и явления, вызываемые таянием льда. Поэтому иногда можно услышать, что «лед любит таять, а вода не любит замерзать». Такое народное выражение находит объяснение с термодинамических позиций: свободная энергия льда выше, чем у воды, поскольку вода при замерзании увеличивает свой удельный объем.

С протаиванием льдистых отложений происходит образование крупных пустот и уплотнение талых слоев грунта, поскольку талая вода отжимается гравитационным сдавливанием пород.

Все это вызывает просадки наиболее льдистых участков земной поверхности, формирование провальных, или термокарстовых, форм рельефа в виде ложбин, озер, канав, воронок и глубоких колодцев. Находящиеся на этих участках земной поверхности инженерные сооружения оседают.

Термокарст особенно интенсивно развивается на низменных пространствах тундры и тайги с жильными залежами льда. Для этого достаточно двухтрех значительно более теплых летних сезонов или уплотнения, разрушения и особенно удаления дерново-растительного покрова.

Протаивание верхнего, наиболее льдистого горизонта мерзлого грунта неизбежно. Часто причиной подобных нарушений становятся различного рода строительные работы.

Весьма большое значение в развитии почвенного покрова и преобразовании средних форм рельефа (холмов, увалов, долин, оврагов и балок) в тундре имеют относящиеся к этому же типу криогенных процессов сплывания, сползания и вымывания переувлажненных масс сезонноталого слоя по склонам. Это так называемые склоновые, термоэрозионные процессы и явления. Иногда они вызываются нарушением естественных условий или внешней динамической нагрузкой и приобретают катастрофический характер.

Обратите внимание

Термокарст и термоэрозия весьма опасны для сооружений, поэтому перед проектированием объектов на Севере выполняют геокриологический прогноз, выясняют условия развития данных явлений.

К другому типу криогенных физико-геологических процессов, а именно обусловленных образованием ледяных включений в земной коре, относится пучение, причиняющее значительный вред инженерным сооружениям.

Существенной интенсивности пучение наблюдается лишь в тонкодисперсных отложениях — пылеватых, глинистых, торфяных. Песчано-галечные же отложения при промерзании практически заметного пучения не имеют.

Вспучивающийся грунт увлекает за собой фундаменты зданий, опоры мостов и линий электропередач, основания дорог и трубопроводов, выталкивает их с большой силой, которой не может противостоять вес самого сооружения. Большое вспучивание наблюдается в местах, где залегают линзы водоносных песчаных или песчано-гравийно-галечных отложений.

Промерзающий суглинок или торф подсасывает (за счет развития явления так называемой криогенной миграции влаги) воду из этих отложений и, набухая от нарастания числа и толщины ледяных включений, начинает выгибаться вверх, отрывается от водоносного слоя. В образовавшуюся полость устремляется вода.

Так в естественных условиях создаются многолетние большие бугры пучения.

Но подобного нельзя сказать о деревьях. Мы не наблюдаем выталкивания деревьев с корнями силами пучения.

Секрет здесь, очевидно, состоит в том, что термическое сопротивление из грунта в атмосферу меньше в направлении через корни и ствол дерева, чем через растительный и снежный покровы на земной поверхности.

Это приводит к быстрому промораживанию почвы и грунта вокруг ствола и корней, что предотвращает развитие сил пучения, направленных вверх. К тому же деревья своим влагообменом снижают влажность почвы и грунта.

Важно

Промерзание влажных пылевато-глинистых и торфяных отложений сопровождается не только вспучиванием их по вертикали. Одновременно с этим происходит горизонтальная усадка таких слоев, возникают растягивающие напряжения в их плоскости.

В результате почва и подпочва растрескиваются. Весной трещины заполняются водой, которая замерзает в слоях и массивах с отрицательной температурой.

Так образуются ледяные жилы, которые растут из года в год, достигая местами глубины 2—3 м, реже 4—5 м.

Мерзлые почва, грунт, слои и жилы льда водонепроницаемы, а это приводит, в условиях активности течения подземных вод, к развитию криогенных гидрогеологических процессов и явлений.

К ним относится криогенное повышение напора грунтовых вод с возможным последующим их изливанием на поверхность почвенно-грунтового комплекса через трещины, пустоты или талики. Излившаяся таким образом вода носит название «наледь (наслуз)».

Наледи бывают почвенно-грунтовые и речные (вследствие промораживания русел).

В результате последовательного замерзания систематически появляющейся наледной воды на одном и том же, участке образуются слоистые ледяные и снежно-ледяные покровы, достигающие иногда огромных размеров — десятков квадратных километров. Такие покровы называют тарынами. Наибольшее их распространение отмечено на севере Восточной Сибири.

Известны многочисленные случаи, когда отапливаемые строения неожиданно оказываются залитыми наледной водой, появившейся из подполья, поскольку в этих местах не образуется промерзшего слоя грунта. Напор воды бывает очень значительным, и люди вынуждены покинуть строение, которое становится поглощенным тарыном.

Засоленность грунтов в районах криолитозоны вызывает неравномерное распределение концентрации солей в различных участках данной зоны гидрогеосферы. А это приводит к образованию таликов с отрицательными температурами и относительно высоким процентным содержанием солей.

Совет

Такие талики, или северные солончаки, особенно встречающиеся у арктического побережья, при высокой влажности имеют низкую несущую способность, что доставляет много хлопот строителям. Сейчас с этой проблемой столкнутся строители трубопроводов на Ямале.

Рассмотренные нами криогенные физико-геологические процессы и явления наиболее часто встречаются в охватываемых общественным производством северных районах.

Раскрытие физического механизма указанных процессов и прогнозирование явлений составляют главные практические цели физической геокриологии.

Заканчивая рассказ о физической геокриологии, отметим, например, следующие нашедшие в ней объяснение парадоксальные явления: увеличение, а не уменьшение положительных (весеннелетних) теплооборотов почвенногрунтового комплекса с ростом широты; рост в том же направлении приращений сезонно-талого слоя в трех-, четырехлетний полупериод потепления весенне-летних сезонов при прочих равных условиях; пучение наиболее развито в относительно южных широтах криолитозоны, тогда как термокарст — в более северных, по мере понижения среднегодовой температуры грунта, увеличения его льдистости и уменьшения сезонно-талого слоя.

Источник: http://www.activestudy.info/kriogennye-fiziko-geologicheskie-processy-i-yavleniya/

Мерзлотные процессы

Горные породы, имеющие отрицательную или нулевую температуру и содержащие в своем составе лед, называются мерзлыми.

Скальные грунты при сезонном промерзании и оттаивании активно разрушаются за счет расклинивающего действия замерзающей воды, которая при переходе  в твердое состояние увеличивается в объеме на 9,1 %.

Дисперсные грунты связные и несвязные при замерзании увеличивают объем и становятся водонепроницаемыми. Разработка их ведется как скальных грунтов. Несвязные грунты (пески, гравийные грунты и т. д.

) при низких значениях влажности практически не изменяются в процессе оттаивания и промерзания.

Особенно сильно сказывается процесс оттаивания на органических (торф, ил) и глинистых грунтах, которые переходят в текучее состояние и теряют несущую способность (выдавливаются из-под здания).

В строительстве учитывается глубина промерзания df, которая зависит от климата и литологических особенностей грунтов и колеблется от нескольких см. до 2–3 м. Для Екатеринбурга 1,8–2,0 м.

Величина df определяется:

– По карте СНиПа,

– рассчитывется по формулам,

– по итогам многолетних наблюдений.

Криолитозона– область распространения многолетнемерзлых пород (в России около 60-70 % территории – 11 млн. км2). Европейская часть – устье С. Двины, Печоры, Баренцево море; Азия (южная граница) – район Салехарда, к югу район Игарки, до границы с Монголией.

Криолитозона – область распространения многолетнемерзлых пород, т.е. пород, никогда не оттаивающих летом. Мощность криолитозоны составляет от ~15 м. (при её островном распространении) до 1000-1500 м. в северных регионах. Формирование многолетнемерзлых пород определяется климатическими факторами, обеспечивающими отрицательную среднюю годовую температуру пород.

Уникальная сохранность вымерших млекопитающих, таких как мамонты, мастодонты и др. свидетельствует о том, что мерзлота существовала уже тогда, когда эти животные населяли Землю. Сплошная криолитозона, уже не исчезавшая впоследствии, возникла около 650 тыс. лет назад в пределах севера Сибирской платформы. Ее сохранению способствовали ледниковые эпохи, следовавшие одна за другой.

Самая низкая температура в криолитозоне (-19°С) зафиксирована в скважинах на заполярных островах Канады. Юкагирский мамонт, найденный в 2004 г. в Якутии имеет такую великолепную сохранность, что при первичном обследовании находки высказывалось предположение о сохранности генетического материала, пригодного для клонирования. В 2007 г.

Обратите внимание

проходила международная конференция, посвященная результатам исследования Юкагирского мамонта.

Многолетнемерзлые породы – грунты, которые находятся в мерзлом состоянии постоянно в течение тысяч и сотен тысяч лет.

В России выделяют три зоны вечномерзлых грунтов:

Сплошная мерзлота – крайний север Сибири, мощность сотни метров, tº=–7º–12º;

Зоны с таликами – есть участки с талыми грунтами, располагается южнее, мощность 20–60 м., tº=–0.2º–2º;

Островная – мерзлота участками, мощность 10–30 м., tº=0–0.3º.

Деятельный слой – верхний слой земной коры в областях холодного и умеренно холодного климата, подвергающийся периодическому промерзанию и оттаиванию.

Его мощность различна и, как правило, составляет в среднем 10–20м.

В зависимости от местоположения, температурного режима, и, следовательно, преобладающих в течение года процессов, деятельный слой может быть сезонноталымили сезонномерзлым.

Сезонномерзлый слой (смс) – это верхний слой земной коры, подвергающийся промерзанию в холодное время года. Большую часть времени породы этого слоя остаются в талом состоянии. При промерзании сезонномезлого слояпороды, залегающие под ним, по-прежнему талые.

Сезонноталый слой (стс) развивается в наиболее высоких широтах существования деятельного слоя. Большую часть времени он находится в промерзшем состоянии и лишь в наиболее теплое время года оттаивает. При этом в основании сезонноталого слоя залегают мерзлые породы.

Выделяется сливающийся – в зимнее время промерзает полностью и не сливающийся – не полностью промерзает до мерзлоты, остается слой талого грунта.

Основная особенность мерзлых грунтов– наличие в них льдав виде цемента (массивная текстура), линз и прослоев (сложная текстура), пересекающихся прослоев в разных направлениях (сетчатая текстура).

При оценке свойств мерзлых грунтов имеет значение суммарное количество льда в породе.

Льдистость – общее количество льда в единице объема грунта.

По физическому состоянию выделяют грунты: твердомерзлые (плотные пески), пластично-мерзлые (глинистые грунты, способны сжиматься под нагрузкой) и сыпучемерзлые (несцементированные льдом обломочные грунты – песок, гравий, щебень и т. д.).

Конституционные льды возникают при промерзании влажных дисперсных горных пород (суглинков, супесей и др.). Образовавшийся лед играет роль цемента, скрепляющего части породы. Конституционные льды развиты как в толще многолетнемерзлых пород, так и в породах сезонноталого слоя. Подразделяются на лед-цемент и сегрегационный лед.

Лед-цемент образуется при промерзании увлажненной горной породы и располагается между её минеральными зернами.

Сегрегационный лед представлен в виде шлиров, небольших гнёзд или нитевидных, линзовидных тел, образующих криогенную текстуру (слоистую, сетчатую и т.д.). Образуется при замерзании воды, мигрирующей к фронту промерзания. Промерзание СТС начинается с образования стебелькового льда.

Погребенные льды возникают на поверхности и впоследствии захораниваются осадками. Крупные сплошные массивы погребенного льда приурочены к захороненным ледниковым телам, как современным, так и останцам крупных четвертичных оледенений, перекрытым моренными и иными ледниковыми отложениями.

Инъекционные льды образуются в результате внедрения напорных подмерзлотных вод в мерзлую толщу, мощность линз инъекционных льдов может достигать десятков метров, а их длина – сотен метров.

Пещерные льды образуются в подземных полостях и имеют различное строение. Могут образовывать как натечные формы, так и кристаллы, и их агрегаты.

За счет значительной глубины пещер и горных выработок в них длительное время сохраняется низкая температура. Поэтому, однажды сформировавшись, пещерные льды могут сохраняться весьма долго.

Читайте также:  Безопасность в толпе: основные правила и психология поведения

В России развитием такого рода льдов наиболее известна Кунгурская пещера.

Криогенные процессы

Морозное пучение – за счет промерзания деятельного слоя, локальные поднятия зимой дорожных одежд увеличение объема породы при промерзании (~ на 10 %), при оттаивании  образуются ямы.

Присуще рыхлым породам – пылеватым. Образуются т.н. пучины. Высота их от 2–4 см до 50 см, и длина до 10–12 м. Особенно неприятно для линейных сооружений, железных дорог, автодорог.

Борьба – осушение, замена пучинистых грунтов.

Выпучивание фундаментов – морозное пучение (вымораживание) приводит к выпиранию столбов, фундаментов из основания (глинистые породы, рис. 40). Вот почему всегда глубина заложения фундаментов должна быть ниже глубины деятельного слоя (сезонного промерзания). А в области вечной мерзлоты – обмазки, гравийные, щебнистые засыпки, расширение фундаментов книзу.

Бугры пучения (гидролакколиты) – подъем деятельного слоя за счет промерзания межпластовых вод.

Термокарст – проседание земли за счет оттаивания  при нарушении теплового режима.

Наледь – скопление льда на поверхности в результате излившихся подземных или речных вод.

Важно

При глубоком промерзании рек происходит сильное сужение сечения потока, и, как следствие, возрастает давление воды на лед. В ослабленных местах речной лед проламывается и вода изливается на поверхность, образуя речную наледь.

Подобным образом формируются наземные наледи, с той лишь разницей, что верхней коркой является замерзающий грунт, а взламывают её грунтовые воды. Наиболее крупные, многолетние наледи образуются в местах глубинных разломов восходящими напорными подмерзлотными водами.

Самой большой в России является Момская наледь, мощностью 6–7 м. и площадью 100 км2.

Источник: http://kursak.net/merzlotnye-processy/

Мерзлотные (криогенные) процессы

62.

Мелиорация засоленных почв.

Солончаки:

Рассоление(удаление солей) с помощью промывки.

Промывку лучше проводить в осенне-зимний период, когда меньше испарение, и по глубокой вспашке, чтобы быстрее вымывались легкорастворимые соли. При этом надо создавать дренажную сеть для отвода промывных вод.

Нельзя чтобы промывка воды вызвала подъем грунтовых вод, поэтому верхний слой почвы должен быть рыхлым, вдоль каналов необходимо высаживать деревья(чтобы избежать подъема грунтовых вод).

После промывок обильно вносят навоз, азотные и фосфатные удобрения, высеивают солеустойчивые культуры ( люцеру, джугару и т.д) на тяжелых почвах промывки сочетают с посевами риса.

Солонцы:

Мелиорация направлена на удаление из ППК натрия и замещения его кальцием. При неглубоком залегании гипса (менее 40 см) можно проводить глубокую вспашку трехъярусным плугом, чтобы перемешать солонцовый горизонт с гипсовым а верхний сохранить на месте.

При высоком содержании поглощенного натрия эффективно гипсование.

Гипсование солонцов способствует коагуляции почвенных коллоидов, улучшению физических свойств, ликвидации щелочности.

От легкорастворимого сульфата натрия освобождаются с помощью орошения, снегозадержания.

В связи с дефицитом гипса используют молотый мел(мелование) или дефекат сахарных заводов совместно с навозом и физиологически кислыми азотными удобрениями.

Солоди:

Совет

При необходимости вносят большое количество органических удобрений, а при сильнокислой реакции среды проводят известкование.

Понятие о долинах и поймах. Строение поймы. Почвообразовательные процессы.

Речная долина – относительно узкие длинные ложбины, образованные реками и имеющие уклон в сторону течения воды.

Элементы долины: русло реки, дно и склоны.

В начальных стадиях развития имеют V-образный профиль, но со временем склоны становятся более крутыми, вырабатывается плоское дно долины. Речные долины с плоским дном называются пойменными. В таких долинах встречаются старицы( отчлененные старые русла).

Пойма – часть речной долины, периодически затопляемая полыми водами. Реки в основном имеют широкие поймы(вследствие боковой эрозии и аккумуляции речных наносов(аллювия) Волга – ширина поймы в нижнем течении достигает 30…40 км.

Пойма состоит из 3х частей:

1)прирусловая

Наиболее возвышенная часть, непосредственно прилегающая к руслу, в основном волнистая, состоит из системы параллельных песчаных валов, или грив. Растительность неоднородная и наиболее бедная. В основном лапчатник, люцерна, клевер, хвощи и т.д.

2)центральная

Пониженная относительно прирусловой. Имеет ровный рельеф с наличием стариц, невысоких гряд, замкнутых понижений. В условиях облесенного водосбора снежный покров тает постепенно, поэтому воды успевают поглощаться лесной подстилкой.

В толще вода передвигается медленно в направлении уклона и выходит на поверхность у подножья склонов откуда стекает в речную сеть. Поэтому вода в реке поднимается медленно и на небольшую высоту, не выше гребня прируслового вала.

В центральную пойму вода стекает по отдельным понижениям постепенно растекаясь по её поверхности отлагая пылевато-илистые частицы богатые перегноем. При высыхании образуется зернистая пойма, а при заливе поймы образуется слоистая пойма.

Растительность богата: злаки, бобовые.

3)притеррасная

Обратите внимание

Наиболее пониженная, вытянутая в виде заболоченной ложбины вдоль коренного берега или склона надпойменной террасы. Часто заболочена т.к переувлажнена. Растительность состоит из кустарников иногда деревьев.

Почвообразовательный процесс:

Поемный и аллювиальный процессы.

Первый выражается в периодическом затоплениями поймы вешними водами(ежегодное природное орошение; влияет на микробиологические процессы, почвенно грунтовые воды, растительность.). Второй – принос паводковыми водами взмученных частиц, размывание поймы, переотложение на её поверхности взвешенных частиц в виде налика и аллювия.(этот процесс влияет на химич. состав)

Терассы – горизонтальные или слегка наклонные площадки различной ширины, вытянутые вдоль долины и обращенные к ней обрывистыми склонами.

Пойменные почвы.

Аллювиальные дерновые почвы:

Образуются в прирусловой части поймы, на возвышенных участках центральной поймы под разнотравно-злаковой растительностью с примесью бобовых, реже под тополевыми, вязовыми и дубовыми лесами с травяным покровом в условиях продолжительного затопления паводковыми водами.

Типы: аллювиальные дерновые кислые и аллювиальные дерновые насыщенные.

Подтипы: слоистые примитивные, слоистые, аллювиальные дерновые.

В таежной зоне встречаются аллювиальные дерновые оподзоленные, а в лесостепи – аллювиальные дерновые насыщенные остепняющиеся.

Аллювиальные дерновые слоистые примитивные: на прирусловых валах и грядах. Имеют отчетливый профиль, слаборазвитый гумусовый горизонт, легкий гранулометрический состав, отличаются бесструктурностью.

Аллювиальные дерновые слоистые: образуются на пониженных участках прирусловой поймы.

Их профиль состоит:

Ад – слабоутопленная маломощная дернина, землистая.

А1 – гумусовый горизонт серого цвета, легкого гранулометрического состава, слоистый, со слабо выраженной комковатой структурой.

Переход постепенный;

Важно

В – переходный горизонт, слоистый без признаков иллювиального процесса, слабогумуссированный.

СD – аллювий различного гранулометрического состава.

Такие почвы имеют кислую реакцию среды pH

Источник: https://studopedya.ru/2-2430.html

Open Library — открытая библиотека учебной информации

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАЙОНАХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

Снежные лавины

Снежными лавинами называют внезапные обрушения больших масс снега, падающих или соскальзывающих с горных склонов. Осо­бенно характерны они для высокогорных районов с резко контраст­ным рельефом.

В лавинах объемом около 50—100 тыс. м3 пропитанный водой снег весит более 40—80 тыс. т, в связи с этим разрушительная ударная сила их при сходе со склона весьма значительна.

Основными причинами возникновения снежных лавин явля­ются: длительные и обильные снегопады и метели (70% всœех лавин обусловлены снегопадами), перекристаллизация снега, продолжи­тельные дожди в горах, весеннее снеготаяние и др.

Крутизна скло­нов при этом должна быть не менее 20° и не более 45°, так как на более крутых склонах снег не задерживается.

Причиной развития снежных лавин в горных районах Камчатки и Сахалина бывают циклоны, а в сейсмических районах — сильные землетрясения.

Лавины подразделяют также на сухие, в виде распыленного тела и мокрые (в виде сплошного тела). Скорость движения сухих лавин достигает 400 км/ч.

Именно они обладают наибольшим разрушительным действием — ломают стволы деревьев, деформи­руют каменные сооружения и т. д. Перед фронтом сухих лавин идет воздушная волна, вызываемая их падением и обладающая весьма значительной ударной силой.

Лавины мокрые — сползающие мас­сы влажного тающего снега, двигаются медленнее и производят мень­шее разрушение.

Для инженерной защиты территории, зданий и сооружений от снежных лавин, лавинопредотвращающие и лавинозащитные мероприятия

Совет

К профилактическим мерам относят террасирование склонов и посадку деревьев (занесение склонов), регулируемый (профилакти­ческий) спуск лавин путем взрывов, обстрела горных склонов в ма­лонаселœенных районах, подпиливания снежных карнизов и др.

Инженерные мероприятия включают создание лавинопредотвращающих (заборов, стен, щитов, решеток, снеговыдувающих панелœей и др.) и лавинозащитных сооружений для торможения или остановки лавины (дамбы, нужнолбы, траншеи и др.) и для пропуска лавин над объектом или под ним (галереи, эстакады, навесы и др.).

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупкой» при­родной обстановки Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают бо­лота. В значительной степени эти изменения обусловлены развити­ем криогенных (мерзлотных) процессов: морозного пучения, наледообразования, термокарста͵ солифлюкции и др.

Распространены они не только в районах Крайнего Севера, но на всœей территории нашей страны, занятой многолетнемерзлыми (вечномерзлыми) грунтами, а морозное пучение — и вне зоны их распространения.

Морозное (криогенное) пучение — это увеличение объема водо-насыщенных дисперсных пород при льдовыделœении в них. Причина морозного пучения заключается в сезонном и многолетнем промер­зании горных пород. При переходе воды в лед объемное расширение породы достигает 8 %.

Развитие морозного пучения определяется следующими услови­ями:

1) наличие водонаеыщенцых дисперсных грунтов (глинистых, песчаных либо крупнйобломочных с песчано-глинистым заполни­телœем);

2) глубокое сезонное промерзание грунтов и

3) близкое за­легание от поверхности земли грунтовых вод.

На интенсивность морозного пучения влияют также состав, состояние, водно-физи­ческие и теплофизические свойства грунтов и другие факторы.

Внешне морозное пучение выражается в локальном поднятии поверхности земли в виде пучин — небольших вздутиях и бугров высотой 0,2—0,6 м и длиной от нескольких метров до 10—12 м.

Образование пучин представляет опасность для легких малоэтаж­ных зданий, дорог, трубопроводов, аэродромов и других сооруже­ний.

Проявляется оно в виде деформаций различных сооружений, выпучивании столбов, реперов, свай и др.

Наледи — ледяные тела различных форм и размеров, возникаю­щие в результате многократного излияния на поверхность и замер­зания поверхностных (речных, озерных, техногенных) или подзем­ных вод.

Речные наледи образуются при резком сужении на отдельных участках реки ее живого сечения вследствие зимнего промерзания.

Обратите внимание

В результате создается значительный гидростатический напор, и реч­ные воды, по трещинам и другим ослабленным зонам взламывая лед, выходят на поверхность и замерзают в виде ледяного тела.

Пос­ле многократных излияний и замерзания толщина речной наледи может составлять 3—4 м и более.

Наледи подземных вод связаны с промерзанием водоносных пу­тей, прорывом подземных вод и излиянием их на поверхность зем­ли. Огромные наледи площадью в десятки квадратных километров образуются в Якутии за счет выхода на поверхность и замерзания зимой вод из крупных карстовых источников.

Наледообразование представляет серьезную угрозу для различных сооружений, в первую очередь, автомобильных и желœезных дорог, мостовых переходов, линий связи, ЛЭП и др.

Для борьбы с наледями следует применять комплексные мето­ды защиты, а именно: сооружения для свободного пропуска нале­дей через зону защищаемого сооружения, спрямление и углубле­ние русла, перехват и отвод подземных вод с помощью дренажных систем, устройство мерзлотных поясов, состоящих из комбинации канавы и противоналедного вала выше наледи.

Термокарст — процесс оттаивания залежей подземного льда и льдистых грунтов, сопровождающийся их осадкой и образованием отрицательных форм рельефа — котловин, западин, воронок и др. Обычно всœе эти формы рельефа заполняются водой, образуя термо­карстовые озера.

Сходство термокарстовых процессов с карстовыми состоит по сути в том, что в ходе этих процессов образуются крупные подземные пустоты, нередко сопровождаемые осœеданием и провалами грунтов. Различие в том, что карст обусловлен растворением известняка, гипса и других растворимых горных пород, а термокарст — вытаиванием подземного льда.

Основными причинами развития термокарста в многолетнемерзлых породах являются общее потепление климата и деградация многолетней мерзлоты, а также инженерно-хозяйственная деятель­ность человека.

Благоприятные условия для развития техногенного термокарста создаются при эксплуатации тепловыделяющих соору­жений, строительстве нефте- и газопроводов, аэродромов, дорог и др.

Быстрому вытаиванию подземного льда и образованию термо­карстовых осœеданий способствуют срезка почвенно-растительного слоя, вырубка леса и кустарников, устройство выемок и др.

Строительными нормами и правилами при проектировании ин­женерной защиты от термокарста предусматривается: 1) сохранение почвенно-растительного покрова; 2) отсыпка застраиваемой терри­тории песчаным и гравийно-песчаным грунтом (это основной спо­соб защиты); 3) укладка на поверхности земли теплоизоляционных покрытий; 4) регулирование стока поверхностных вод.

Солифлюкция — медленное сплывание оттаивающих многолетнемерзлых пород на пологих склонах. Основная причина развития солифлюкционного процесса — разрушение структурных связей в дисперсных породах и уменьшение их прочности при оттаивании.

Важно

Оттаивающий слой грунтов текучей консистенции сползает вниз по поверхности твердых мерзлых грунтов со скоростью от нескольких сантиметров до 1—2 м в год. Основные формы проявления этого процесса в рельефе: солифлюкционные языки, покровы и террасы.

Солифлюкция наносит значительный вред дорогам, коммуни­кациям, малозаглубленным опорам и т. д. Меры борьбы: осушение сезонноталого слоя, посадка кустарников для укрепления склонов, устройство подпорных стен и др.

Курумы — каменные подвижные россыпи на склонах гор, кото­рые образуются под влиянием мерзлотных процессов — выпучива­ния, сползания, замерзания и т. д.

Важнейшее значение в их разви­тии имеет один из видов физического выветривания — морозное выветривание.

В результате выветривания крупные блоки пород (диаметром до 3,5—4,0 м) отторгаются от подстилающих коренных пород и движутся вниз по склону со скоростью от нескольких санти­метров до 1,0—1,5 м в год.

Читайте также:  Как правильно отбить берет: дома или на службе

Медленно спускаясь с гор, курумы затрудняют строительство и эксп­луатацию различных сооружений. Остановить курум весьма затруднительно. По­этому при строительстве линœейных сооружений курумные потоки сле­дует обходить либо преодолевать с помощью мостовых переходов.

Источник: http://oplib.ru/random/view/1031410

Лекции для студентов

Страница 23 из 29

Мерзлотные процессы

Несмотря на длительное существование, многолетняя или вечная мерзлота — явление динамическое.

Если глубоко залегающие толщи мерзлых пород, постоянно сохраняющие отрицательную температуру, не связаны с колебаниями тепловых потоков и находятся в относительно стабильном состоянии, то верхние слои мерзлоты крайне неустойчивы и под влиянием каких-либо внешних воздействий легко могут переходить в талое состояние.

С изменением теплового режима верхних горизонтов многолетней мерзлоты связаны такие мерзлотные явления, как термокарст, термоэрозия, термоабразия, солифлюкция, пучение грунтов и наледные образования.

За исключением эрозии и абразии, свойственным земной поверхности в целом, остальные присущи только мерзлотной зоне. Тепловой фактор предопределяет гидротермический режим деятельного и подстилающего его горизонтов и является ведущим ландшафто- и рельефообразующим компонентом.

Совет

Следовательно, любое нарушение относительного теплового равновесия в системе «атмосфера — почва — мерзлая литосфера» провоцирует развитие тех или иных мерзлотных процессов, знание которых необходимо при организации хозяйственной деятельности в лесах и редколесьях мерзлотной зоны.

По этой причине кратко рассмотрим перечисленные мерзлотные процессы и возможные их последствия.

Т е р м о к а р с т — это процесс образования замкнутых просадочных форм рельефа, обусловленный, как правило, локальным оттаиванием льдонасыщенных грунтов и линз ископаемого льда, залегающего близко к дневной поверхности. Термокарст типичен как для сплошной, так и для островной мерзлоты.

Обычно при нарушении теплового режима он развивается на ровных участках древних террас и речных долин, плоских поверхностях водоразделов, сложенных рыхлыми отложениями с большим содержанием подземных льдов. В области сплошного распространения вечной мерзлоты наиболее часто встречаются полигонально-жильные ледяные структуры.

Они формируются в результате морозобойного растрескивания поверхности почвы и проникновения в ее толщу талых вод, которые при замерзании давят на стенки образующихся трещин и расширяют их. Со временем поверхность расчленяется жилами льда на изолированные блоки.

Наиболее ярко полигональные структуры выражены в Субарктике, но нередко они наблюдаются в притундровых и северотаежных редколесьях.

Ископаемые льды в виде линз и различных по мощности и форме жильных включений при сохранении относительного равновесия природных процессов и стабильности теплообмена находятся в мерзлом состоянии.

Однако, после пожаров, уничтожающих не только древесную растительность, но и теплоизолирующий слой мохового покрова, сплошных рубок и, особенно, после раскорчевки леса под сельскохозяйственные угодья или промышленное строительство происходит нарушение теплообмена и, как следствие, более глубокое оттаивание верхних горизонтов почвы.

В результате начинается таяние подземных льдов, проседание грунта и образование заполненных водой понижений. При значительной мощности линз ископаемого льда на месте просадки грунта быстро образуются термокарстовые озера.

Обратите внимание

В зависимости от степени насыщенности льдом грунта проявление термокарста может быть весьма различным.

В одних случаях происходит формирование озер и озерно-болотных комплексов, в других — лишь образование просадочных форм рельефа и недолговременное заболачивание территории.

Поэтому при планировании лесохозяйственных мероприятий необходимо учитывать возможность развития термокарста в тех или иных лесорастительных условиях.

Согласно литературным данным (Поздняков, 1975, 1986; Щербаков, 1975) и нашим наблюдениям (Абаимов, Бондарев, 1992), в разных районах мерзлотной зоны системы несплошных рубок мало влияют на изменение температурного режима почвы и редко провоцируют развитие термокарста.

При проведении сплошных рубок в насаждениях с хорошо развитым травяно-кустарничковым ярусом в зимнее время, когда повреждение мохово-лишайникового покрова и верхнего горизонта почвы минимально, опасность развития термокарста невысока по сравнению с летними лесозаготовками.

Последние, особенно с применением тяжелой гусеничной техники, чаще всего, приводят к нарушению теплообмена и провоцируют термокарстовые процессы.

Т е р м о э р о з и я — это разрушение деятельного и подстилающего его горизонтов мерзлотных почв в период весеннего снеготаяния и летних ливневых дождей.

Весенний надмерзлотный сток, когда почва оттаивает лишь на 5-10 см, казалось бы не представляет собой опасности для разрушения ее деятельного горизонта, а мерзлота должна являть собой надежную защиту от размыва почвы.

На участках, где растительность и лесная подстилка не нарушена, многолетняя мерзлота действительно выступает в роли стабилизатора, предотвращающего эрозию. Но проложенные вдоль склонов волоки, сезонные дороги или даже одиночные проезды гусеничной техники, как правило, способствуют интенсивному развитию водной эрозии мерзлотных почв.

Важно

Обычно термоэрозия наблюдается даже на очень пологих склонах, сложенных супесчаными или легкими суглинистыми почвами, в период интенсивного весеннего таяния снега. Казалось бы относительно холодные талые воды, тем не менее, очень быстро приводят к оттаиванию мерзлых горизонтов почвы и ее стремительному размыву.

По нашим наблюдениям в Центральной Эвенкии, осенне-зимняя лесовозная дорога, проложенная вдоль склона водораздела крутизной 3-7о, всего лишь за шесть-семь лет превратилась в овраг глубиной близ впадения возникшего водотока в р. Нижняя Тунгуска до 5 м.

Причем весенний размыв склонов образовавшегося оврага ежегодно провоцирует интенсивное таяние жильных ледяных включений и развитие еще одного мерзлотного процесса — термоабразии.

В природных условиях развитию термоэрозии способствуют лесные пожары.

Под их влиянием продольные микропонижения и участки с наибольшим выгоранием верхнего органического слоя почвы на склонах разной крутизны в результате гибели нижних ярусов растительности, и, прежде всего, мохово-лишайникового покрова, в период весеннего снеготаяния превращаются во временные водотоки.

Выступая антагонистом многолетней мерзлоты, талые воды очень быстро размывают почву, образуя многочисленные делли, расположенные как бы веером от вершин к подножью склонов. Вследствие чего в горах мерзлотной зоны формируются своеобразные формы микрорельефа. Особенно хорошо они выражены на Анабарском плато в Якутии и на плато Путорана в Эвенкии.

Со временем послепожарное восстановление нижних ярусов лесной растительности предотвращает дальнейшее развитие термоэрозии. Однако, как результат этого мерзлотного процесса, на склонах, подверженных термоэрозии, наблюдается весьма неравномерное пространственное распределение лесной растительности, хорошо заметное даже на аэрофотоснимках.

Т е р м о а б р а з и я — это процесс разрушения берегов рек и озер, имеющий в мерзлотной зоне свои специфические черты.

В отличии от механического разрушения берегов весенними половодьями и ледоходом в других природных зонах, в высоких широтах Евразии добавляется тепловая энергия водных потоков, вызывающая интенсивное таяние подземных льдов и насыщенных льдом мерзлых грунтов.

В долинах рек, сложенных рыхлыми отложениями, это мерзлотное явление оказывает существенное влияние на формирование русел. В крутых берегах нередко вымываются обширные ниши, размеры которых определяются величиной линз и жил ископаемого льда, а также степенью насыщенности замерзшей водой аллювиальных отложений.

Совет

При спаде паводковых вод верхние горизонты почвы над такими нишами под силой тяжести обрушиваются в реки, увлекая за собой целые участки лесной растительности. Так например, на р. Яна и ее притоках такие обвалы нередко достигают 80-100 м в длину и до10-15 м вглубь берега (Поздняков, 1986).

Сходные по масштабам процессы разрушения берегов в результате термоабразии наблюдаются на Таймыре (р. Хета) и на севере Средне-Сибирского плоскогорья (р. Котуй, Тембенчи, Мойеро, Кочечум).

Особенно велики масштабы этого мерзлотного процесса на Вилюйском водохранилище, возникшем четверть века назад в результате строительства первой в зоне многолетней мерзлоты Вилюйской ГЭС.

Здесь термоабразия способствует ежегодному поступлению в водохранилище не только огромного объема грунта, но и большого количества древесины, создающей в дальнейшем как экологические, так и сугубо технологические проблемы, связанные с эксплуатацией электростанции.

Обычно вдоль берегов рек отводятся защитные полосы, в которых запрещено проведение рубок главного пользования. Примыкающие леса призваны препятствовать размыву берегов и регулировать поверхностный сток.

Мерзлота вносит коррективы в это установленное правило, поскольку термоабразия неизбежно приводит не только к гибели лесной растительности, но и к засорению рек преимущественно лиственничной древесиной, что осложняет их использование в качестве транспортных магистралей для маломерного флота.

Высказывается вполне справедливое мнение, что в мерзлотной зоне, где имеется опасность размыва берегов, наиболее целесообразно в первую очередь вырубать леса в полосе шириной до 50 м, непосредственно примыкающей к береговым кромкам (Поздняков, 1986).

К сожалению, документы, регламентирующие хозяйственную деятельность на территории лесного фонда Российской Федерации, не предусматривают такого, вполне оправданного с экологических позиций, но нестандартного подхода.

С о л и ф л ю к ц и я — мерзлотный процесс, при котором происходит течение (сползание) вниз по склонам по мерзлому горизонту подстилающего грунта деятельного слоя почвы, перенасыщенной влагой. С некоторой долей условности это явление, свойственное мерзлотной зоне, можно сравнить с оползнями.

Обратите внимание

Основное отличие заключается в медленной скорости перемещения грунта. Но послепожарная склоновая солифлюкция нередко приобретает черты оползней и достигает внушительных размеров.

Сползающие вниз по склону верхние горизонты почвы, обнажают подстилающие их породы, вмещающие подземные льды, способствую, тем самым, развитию термокарста и термоэрозии.

Наиболее интенсивно это мерзлотное явление развивается в горных районах Крайнего Севера после низовых пожаров.

Обычно уже в год пожара на крутых склонах водоразделов и структурных террас в результате резкого нарушения теплового режима происходит сползание суглинистых и пылеватых почвенных разностей и обнажение подстилающих пород.

Процесс этот продолжается и в последующие годы, вследствие чего наиболее крутые склоны в течение 3-5 лет могут почти полностью лишиться почвенного покрова и превратиться в каменистые россыпи.

Многие аспекты развития солифлюкции изучены крайне недостаточно.

Например, трудно объяснить, почему на одном и том же склоне без видимых признаков какого-либо природного или антропогенного воздействия на лесную среду одни участки леса подвергаются солифлюкции, а непосредственно примыкающие к ним и характеризующиеся аналогичными лесорастительными условиями, не имеют следов развития этого мерзлотного процесса. Особенно часто такое явление можно наблюдать в среднем течении Нижней Тунгуски, где большинство склонов представлено участками лесной растительности, отражающей разные временные этапы ее восстановления после солифлюкции.

На пологих склонах водоразделов в зоне сплошного распространения мерзлоты медленно развивающийся процесс солифлюкции обычно приводит к образованию фрагментов, так называемого, «пьяного леса». Постепенно сползая вниз по склону вместе с деятельным горизонтом почвы, деревья приобретают разный угол наклона стволов к ее поверхности, откуда, очевидно, и появилось такое название.

П у ч е н и е г р у н т о в — широко распространенный мерзлотный процесс, заключающийся в том, что образующийся при замерзании воды лед увеличивается в объеме и с большой силой давит на вмещающий его грунт.

В результате чего возникают своеобразные бугры пучения с выдавленной на дневную поверхность почвой и включенной в нее материнской породой. Нередко выпучивание камней приводит к формированию своеобразного микрорельефа в виде причудливых каменных колец и фрагментов каменистых осыпей на склонах.

Важно

К лесному хозяйству пучение грунтов имеет отношение пожалуй лишь в связи с тем, что на образовавшихся кольцах и бугорках минерализованного грунта достаточно успешно возобновляется лиственница (Абаимов, 1997).

Но с этим явлением нельзя не считаться при выполнении строительных работ, прокладке линий электропередач, связи и трубопроводов, поскольку сваи и столбы также могут вымораживаться и выдавливаться из грунта на поверхность.

Н а л е д и — широко распространены в зоне многолетней мерзлоты.

Как правило, они образуются в долинах горных рек в зимнее время, когда местами русло промерзает до дна, а продолжающая поступать вода приводит к появлению трещин в ледяной толщи, из которых она растекается по поверхности льда, занимая порой всю пойму.

Весеннее подтопление неблагоприятно отражается на примыкающей лесной растительности, которая со временем погибает и замещается тундровыми сообществами, представленными обычно зарослями кустарниковых берез и ив. Например, в Центральной Эвенкии в пойме р.

Ледяная таяние ежегодно образующейся наледи завершается лишь в середине-конце июля. На участке низкой поймы близ впадения этой реки в Нижнюю Тунгуску лиственничный древостой погиб около 30 лет назад. Но его успешно заместили устойчивые заросли кустарниковой березы с незначительным участием в составе представителей рода Salix.

В центральной части плато Путорана отдельные наледи в поймах рек сохраняются в течение всего года и водные потоки пробивают себе русла в ледяной толще, составляющей 2-3 м в конце июля — начале августа. Наиболее крупные наледи встречаются на северо-востоке Якутии. В 1990 г.

мы имели возможность обследовать с вертолета наледь в пойме одного из притоков Индигирки — р. Мома, протяженность которой в середине июля составляла около 50 км, а толщина льда достигала 2-2,5 м.

Высказывается мнение, что крупные наледи могут формироваться также за счет притока подмерзлотных вод, поступающих на поверхность по тектоническим разломам (Поздняков, 1986).

Совет

Имеются и другие формы проявления мерзлотных процессов. Нередко на одних и тех же участках одновременно можно наблюдать сочетание нескольких из них. Однако, для целей лесного хозяйства важное значение имеют термокарст, солифлюкция, термоэрозия и термоабразия, отрицательные последствия которых следует учитывать в мерзлотной зоне при планировании и решении многих лесохозяйственных вопросов.

Источник: https://mylect.ru/lesovodstvo/658-merzlotnoe-lesovodstvo-start22

Ссылка на основную публикацию