Формы, связанные с морозной сортировкой грунта
Формы связанные с морозобойными трещинами
Возникают морозобойные трещины во внутренних частях материков, где в зимнее время устанавливается антициклональный режим погоды, с малым количеством осадков, большой ясностью неба и в силу этого большим выхолаживанием поверхности путем ночного интенсивного излучения, превышающее дневное нагревание низко стоящего солнца. При таких условиях при слабом развитии, а иногда и полном отсутствии снежного покрова грунт может промерзать на большую глубину. К этому следует добавить отсутствие оттепелей, западные циклоны просто сюда не доходят. Это поддерживает снег в рыхлом состоянии, благодаря чему ветер легко его переносит в понижения. На таких участках при низких температурах возникают морозобойные трещины. Они закладываются в деятельном слое и проникают постепенно в слой многолетнемерзлого грунта на 2-4м ниже деятельного слоя. Весной эти трещины заполняются талой водой которая потом замерзает и образует жильный лед или клинья. Морозобойные трещины образуют сеть, ячеи которые имеют вид прямоугольников или многоугольников. при тетрагональном расчленении трещины идут параллельно большой реке, бровке террасы или краю плато. Размеры от 10-15 (Таймыр) до 40-60 (Ямал) иногда до 1000м (Попов).
Образуясь трещины начинают раздвигать породу и выжимает породу в верх образуя валики, высота которых колеблется от 0.2м до 0.75м.
Возникающая благодаря валикам вогнутая поверхность полигонов и присутствие на ней многолетней мерзлоты и часто глинистый характер пород обуславливает скопление на данной поверхности в летнее время воды, что способствует заболачиванию. Таким образом возникает валиковые вогнутые полигоны с ледяными клиньями.
В молодых полигонально-трещинных образованиях есть валики, а в последствии при росте ледяных жил в ширину округляются границы, а при воздействии экзогенных процессов таких как солифлюкционных и делювиальных – склоны становятся пологими и валики исчезают, так формируются ядра бывших полигонов округлой формы и разделенные широкими «полосами стока».
Современный рост жильных льдов наблюдается лишь в северной части многолетней мерзлоты, их южная граница это 67-68 параллель.
Полигоны морозного растрескивания развиваются в том случае, если морозобойные трещины не проникают глубже сезоннопромерзающего грунта. Таким образом они могут возникать даже там где нет многолетней мерзлоты. Образовавшиеся трещины при низких температурах днем заполняются водой а ночью снова застывают, увеличиваясь в объеме и расширяя трещину.
Формы, связанные с морозной сортировкой грунта
Микросолифлюкционные движения возникают в насыщенной водой массе грунта при многократном ее замерзании и оттаивании. Внешне эти микроформы бывают разными - в зависимости от степени неоднородности грунта, насыщенности его водой, положения на горизонтальной или наклонной поверхности. Сюда относят каменные полосы и многоугольники и кольца.
Каменные кольца и многоугольники обычно наблюдаются на ровных горизонтальных пространствах с сильно увлажненными грунтами глинистого или суглинистого состава., включающее меньшее количество щебня разной величины. Часто такие пространства представляют днище высохших озер или берега еще существующих водоемов, полигональные поверхности наклонных террас.
На поверхности почвы прослеживаются ровные и слегка выпуклые участки или островки землистой массы, обычно сырой и вязкой, окруженные рамой камней. Иногда они окружены не одним бордюром камней.
Если мелкоземлистые пятна с камнями расположены на некотором расстоянии друг от друга то они имеют форму правильного круга и называются каменными кольцами или каменными венцами.
При более тесном расположении они соприкасаются своими бордюрами и образуют сеть каменных многоугольников.
Размеры от 1-2 метров.
Разрезы показали внутреннее строение, что каменный пояс уходит на несколько дм вглубь, не изменяя своих свойств. Только с некоторой глубины в глине начинают попадаться включения каменных обломков, а под каменными бордюрами начинает появляться примесь мелкозема, потом мелкозем начинает преобладать и масса становится однородной. (0.8-0.5м)
Каменные обломки, вымершие на поверхность сильно увлажненного мелкоземлистого пятна, не накапливаются здесь сплошным слоем, а также смещаются к периферии. В этом процессе большую роль придают ледяным иглам. Под этим названием подразумевается тонкие иголочки льда, вырастающие в ясные морозные ночи из мелкоземлистого, сильно увлажненного, не покрытого растительностью грунта. Имеют несколько мм в толщину и 10-12 см в высоту. Иногда образуют поля в виде щетки или срастаться в единые кристаллы и подниматься довольно высоко. Давление растущих кристаллов 14 кг на 1 см2 почвы поэтому они могут поднимать камни. Камень, лишившийся подпорок падает на другое место в сторону от мерзлотного пятна. Камень постепенно смещается к окраине пятна.
На наклонных поверхностях склонов к указанным процессам добавляется и солифлюкция. При воздействии последней каменные кольца приобретают продолговатую форму, вытягиваясь сверху вниз по склону, при более крутом падении они превращаются в чередующиеся параллельные мелкоземистые и щебневые полосы.
Наледи и формы пучения
Наледи. Наледи широко распространенное гидроявление в Восточной Сибири и Дальнем Востоке, хотя и не всегда обусловленное наличием вечной мерзлоты, но находящееся с ней в весьма благотворительных условиях совместного развития. При низких температурах на лед реки, террасы, или на поверхности почвы вне долины изливается, выступающая снизу из реки или грунта вода и сразу замерзает. В зависимости от места возникновения и характера питающих вод можно различать наледи: 1) речных вод, 2) ключевые наледи, чаще всего вне зоны вечной мерзлоты, 3) наледи грунтовых вод (надмерзлотных вод, межмерзлотных вод, подмерзлотных вод), если грунтовая наледь возникает на склоне то ее можно называть нагорной или висячей. Необходимое условие образования – зимнее промерзание поверхностных толщ и наличие водоупора, 4) наледи от таяния снега, свойственны югу Дальнего Востока. Все данные типы наледей могут быть объединены в группу наземных, есть и подземные называемые буграми пучения. Гигантские наледи в Якутии называют тарынами.
Меры борьбы с наледными образованиями: пассивные и активные:
Пассивные:
Избегать или обходить места возможного появления наледей
Создавать по соседству с объектом бассейны для принятия наледных вод
Скалывать и удалять наледный лед
Оттаивать наледный лет паром
Устраивать дамбы и заграждения на пути распространения наледных вод
Предотвращать взрывы наледных бугров, путем проламывания их сводов
Активные
Осушение местности, канавами отводящими грунтовую воду
Осушение путем подземного дренажа
Устройство постоянных и сезонных мерзлых поясов
Углубление и смягчения русла рек
Утепление русел водотоков
Бугры грунтовых наледей. Не всегда при начавшемся промерзании грунта напорные воды находят выход на дневную поверхность. Часто они приподнимают и вспучивают в виде бугра верхний мерзлый слой почвы и грунта. Рост продолжается до тех пор пока сопротивление приподнятых слоев не уравновесит напор воды. Если подземный приток продолжается то может возникнуть новый бугор где-то рядом. Чаще всего на вершине бугра образуется трещина и оттуда вырывается фонтан воды. Потом трещина снова замерзает. Но чаще всего закупорка льдом бугра сопровождается образованием новой ледяной корки под почвенным покровом бугра и может последовать новое извержение. С наступление весны наледные бугры тают, своды протаивают и проваливаются, и на месте бугра остается только разорванная дернина. Часто расположено цепочкой, имеют овальную форму, с длинной осью всегда совпадающей с падением склона.
Гидролакколиты (булгуняхи, пинго). Многолетние бугры пучения с ледяным ядром, у которых излияние воды на дневную поверхность не происходит. размеры от40 до 70 м в высоту, 150-200м в диаметре. существование также очень долгое: рост десятки сотни лет и разрушение происходит также медленно. Округлые или овальные по форме с крутыми склонами 40-50 градусов, с слегка приплюснутой вершиной, иногда ассиметричные. У разрушающихся лакколитов вершина часто расчленена трещинами выветривания.
Внутреннее строение типичного лакколита таково: сверху слой торфа от 0.5-1м, на глубине 30-40 см скован вечной мерзлотой, под ним залегает слой минерального грунта толщиной 1-1.5м, еще ниже чистый лед в виде куполообразного или линзовидного тела, иногда внутри ледяного купола находится вода.
Чаще всего гидролакколиты приурочены к низменным заболоченным пространствам, занимая днища озерных котловин со спущенными или заполненные торфом озера. Реже вне озер среди низинных болот, на конусах выноса небольших рек.
Механизм образования схож с однолетними буграми пучения, только в условиях значительно более мощного зимнепромерзающего слоя. Одни связывают их происхождение с напорной деятельностью подмерзлотных вод, другие – надмерзлотных.