Криогенные формы рельефа что это

Тема 2.7. КРИОГЕННЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

1. Формирование криогенного рельефа, деятельный слой и процессы происходящие в нём.

Многолетняя мерзлота грунтов – это такое их состояние, при котором грунты сохраняют отрицательные температуры от несколько десятков лет до многих тысячелетий.

Криогенный рельеф формируется в многолетней мерзлоте – верхнем слое земной коры, где температура на протяжении всего года не поднимается выше 0°С и встречается подземный лёд.

На многолетней мерзлоте лежит слой грунта, оттаивающий летом и замерзающий зимой. Он

называется деятельным слоем, мощностью от нескольких сантиметров до 7 метров, которая зависит от климатических условий, состава горных пород, растительного покрова и экспозиции склонов.

В условиях многолетней мерзлоты поверхностные воды, попадающие в грунт от дождей, а также таяния снега и льда в самом деятельном слое, не могут проникнуть дальше на глубину из-за

находящейся ниже многолетней мерзлоты, а испарение воды здесь вследствие низких летних температур весьма незначительное. В связи с этим деятельный слой перенасыщается водой, грунт разжижается и превращается в подвижную вязкую массу, которая сползает по многолетней мерзлоте в направлении уклона поверхности. Этот процесс носит название солифлюкция.

Многолетняя мерзлота на Земле охватывает 40 млн. км², или почти 25% суши. Она занимает значительную часть Евразии, Северной Америки, полностью Антарктиду и её шельфовую зону, все острова Северного Ледовитого океана и часть высокогорных областей.

По характеру распространения и мощности выделяют три типа многолетней мерзлоты:

Сплошная многолетняя мерзлота занимает районы с очень суровыми климатическими условиями, наиболее низкими зимними температурами. Мощность мёрзлой толщи в этой зоне превышает 300 м, но наибольших значений достигает в Якутии – до 1 350 м.

Многолетняя мерзлота с участками талых грунтов полосой различной ширины окаймляет зону сплошной мерзлоты. Её мощность составляет от 10 до 300 м. В местах циркуляции подземных вод и лучшего прогрева земной поверхности мёрзлые грунты растаяли. Там образовались сквозные или несквозные талики – участки земной коры с положительными температурами.

Островная многолетняя мерзлота встречается в широкой полосе вдоль её южной границы, а также в горных странах. Отдельные участки многолетней мерзлоты, расположенные среди талых грунтов, имеют мощность от нескольких метров до десятков метров. Температура в их пределах близка к 0˚С.

В многолетней мерзлоте по пустотам и талым слоям циркулируют межмерзлотные воды. Они опускаются сюда с земной поверхности или поднимаются из горизонтов, залегающих ниже мёрзлых пород. Пресные воды в слоях многолетней мерзлоты могут замерзать и пополнять запасы подземного льда. Подмерзлотные воды часто минерализированы, поэтому они не всегда замерзают.

Большинство учёных считают, что основная масса многолетней мерзлоты является реликтом ледникового периода. Она сформировалась в суровых условиях очень холодных малоснежных зим. Многочисленные находки в мерзлоте останков мамонтов и других животных ледникового периода подтверждают это мнение. Наличие мощных пластов ископаемого льда, перекрытых ледниковыми наносами, также указывает на то, что многолетняя мерзлота существует непрерывно с ледниковой эпохи.

2. Формы рельефа, образующиеся при сезонном промерзании деятельного слоя.

Многолетнемёрзлые породы и особенно деятельный слой являются зоной активного образования мелких и средних форм рельефа.

При промерзании деятельного слоя зимой, формируются полигональные поверхности, бугры пучения и наледи, которые к лету исчезают.

В северных районах мерзлотной зоны на плоских поверхностях местами встречаются участки со слабо развитым растительным покровом и густой сеткой грунтовых трещин. Такая поверхность называется полигональной.

Полигональные поверхностиобразуются при промерзании деятельного слоя, в результате чего появляются трещины, формирующие сеть многоугольников на поверхности деятельного слоя.

Бугры пучения образуются в результате замерзания линз воды в деятельном слое, в результате чего, при переходе воды в твёрдое агрегатное состояние, объём деятельного слоя увеличивается, и на земной поверхности образуются бугры различного размера.

Бугры пучения могут быть однолетними и многолетними.

Однолетние бугры пучения имеют относительно небольшие, образовавшиеся зимой линзы льда, которые летом полностью стаивают, в результате чего на земной поверхности бугор полностью исчезает.

Многолетние бугры пучения, благодаря мощным линзам льда, в тёплое время года лишь оседают, уменьшаются в высоте, а зимой они снова вырастают при замерзании поднимающихся подземных вод.

Наледи – это ледяные образования, возникающие в результате замерзания воды, выходящей на поверхность реки или почвы.

Наледи могут быть речными и грунтовыми.

Речные наледи формируются на малых и средних реках при промерзании их русел до дна во время сильных морозов. Одновременно с замерзанием рек с поверхности на их дне образуется донный лёд. На отдельных участках русло реки, в результате промерзания, сильно сужается, превращаясь в ледяную трубу, не вмещающую поток воды, или перекрывается льдом совсем. Поступающая по руслу вода через трещины во льду или через проломы в нём выходит на поверхность, растекается и замерзает. В результате многократных излияний воды на поверхность за зимний сезон наледи могут покрывать огромные площади и достигать многометровой мощности. Небольшие наледи тают в течение лета, а крупные сохраняются много лет.

Грунтовые наледи образуются в результате сильного увеличения напора грунтовых вод, циркулирующих в замерзающем деятельном слое. Грунтовые наледи располагаются чаще по склонам холмов или у их подножия, т.е. в местах, где летом выходят на поверхность грунтовые воды в виде источников, которые в холодное время года замерзают.

Учебное занятие №7

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Вопрос 52. Формы горно-ледникового рельефа

Формы горно-ледникового рельефа

Ледники горных стран характеризуются большим морфологи­ческим разнообразием, обусловленным разнообразием горного рельефа и условиями питания ледников. И.С. Щукин выделяет следующие типы горных ледников:

• фирновые и снежные пятна — линзообразные накопления не­подвижного снега и фирна в неглубоких понижениях пологих склонов;

• ледники ступенеобразных поверхностей у подножия крутых те­невых склонов, питающиеся лавинами, сходящими с этих склонов;

• висячие ледники — небольшие ледники, залегающие на кру­тых склонах без заметного ограждения по краям возвыше­ниями коренного склона;

• каровые ледники — занимающие сравнительно небольшие, кресловидные понижения с крутыми задней и боковыми стен­ками;

• кальдерные ледники, занимающие понижения кальдер;

• ледники вулканических конусов — покрывают вершины вулканов (ледниковые шапки Эльбруса и Казбека на Кавказе и др.);

• ледники плоских вершин — встречаются на высоко приподнятых денудационных поверхностях;

• переметные ледники — стекают в противоположных направ­лениях, но имеют единую область питания, располагающуюся в седловине хребта;

• возрожденные (регенерированные) ледники — образуются в тех случаях, когда на пути ледника встречается высокий крутой уступ. Целостность ледяного потока в этом случае нарушается, от него откалываются глыбы, падающие к подножию уступа. Если глыбы не успевают растаять, они спаиваются и образуют новый ледник на более низком гипсометрическом уровне;

• норвежский тип ледников (ледяные шапки) — переходный от горных ледников к покровным. Ледники этого типа приуро­чены к платообразным вершинным поверхностям, где обра­зуют выпуклые шапки. Лед в таких шапках растекается во все стороны и, достигнув края плато, спускается с него от­дельными языками;

• долинные ледники, занимают горные долины. При слиянии нескольких долинных ледников образуются древовидные и дендритовые ледники.

Вопрос 53. Формы рельефа покровного (материкового) оледенения. См.Выше. Вопрос 54. Геохронологическая таблица четвертичного периода.

Начало, лет назад[2]

Конец Ледникового Периода. Возникновение цивилизаций

Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека

Вопрос 55. Криогенные формы рельефа деятельного слоя.

Мерзлотные (криогенные) формы рельефа развиты в областях распространения вечной мерзлоты, но встречаются и в областях сезонного промерзания грунтов. Образование и развитие мерзлотных форм рельефа обусловлено криогенными процессами, связанными с промерзанием и протаиванием горных пород, содержащих различные типы воды, а также с зимним охлаждением верхних горизонтов мерзлых пород.

К криогенным процессам относятся: 1) пучение и наледеобразование; 2) криогенное выветривание, морозная сортировка, криогенный крип, солифлюкция и др.; 3) морозобойное растрескивание; 4) термокарст.

В формировании большинства криогенных форм рельефа участвует не один из перечисленных процессов, а их совокупность. Криогенные процессы взаимодействуют с другими экзогенными процессами – эрозией, абразией, делювиальным смывом – и придают им особую специфику. Интенсивность и характер проявления криогенных процессов зависят от зональных (климатических) и региональных факторов, к числу которых относятся геологическое строение и соотношение денудационных и аккумулятивных процессов. Согласно А.И. Попову, последний фактор является определяющим в криогенном морфогенезе. Он выделяет области преобладающей денудации, куда относятся преимущественно горные районы, области относительной стабилизации (без заметного сноса и накопления осадков), приуроченные к равнинам, плато и плоскогорьям, и области преобладающей аккумуляции – это поймы и дельты рек, пониженные заболоченные равнины, низменные морские побережья. Каждой из выделенных областей присущ один или группа ведущих рельефообразующих криогенных процессов, наиболее ярко выражающихся в рельефе. В областях преобладающей денудации преимущественное развитие получают криогенное выветривание и криогенные склоновые процессы; в областях относительной стабилизации – криогенное выветривание, морозобойное растрескивание, термокарст; в областях преобладающей аккумуляции – пучение и морозобойное растрескивание. На характер криоморфогенеза влияют также состав подстилающих пород, степень их промерзания и льдистости, климатические условия данной территории и так далее. На плоских участках вершинной поверхности гор, а также на междуречьях плато и плоскогорий, сложенных скальными породами, в результате главным образом криогенного выветривания образуются плащеобразные скопления глыбового и щебнистого материала, получившие название каменных россыпей или каменных морей (курумы, см. рис. 58). Различие петрографического состава пород, подвергающихся криогенному выветриванию, проявляется в рельефе в виде останцов выветривания – столбообразных скал неправильной формы, сложенных наиболее устойчивыми породами (якут. – кигилляхи). Наиболее широкое развитие кигилляхи получают при морозном выветривании гранитов

Источник

13.8. Криогенные формы рельефа, связанные с гравитационными процессами

Гравитационные процессы на склонах, особенно крутых, в условиях сезонного оттаивания покровных образований приводят к развитию солифлюкции, курумов, оползней.

Солифлюкцией называется медленное вязкопластичное течение рыхлых отложений, происходящее летом над кровлей многолетнемер- злых пород. Интенсивность развития солифлюкции прямо связана с крутизной склонов, т. к. с увеличением крутизны склонов течение происходит сильнее (рис. 13.16).

Рис. 13.16. Схема перемещения частиц и обломков в деятельном слое на склоне — процесс солифлюкции. 1 — деятельный слой; 2 — многолетнемерзлые породы

Процесс солифлюкции зависит от глубины сезонного оттаивания пород, наклона рельефа, характера задернованности и состава отложе­ний. Чаще всего вязкопластичному оползанию подвергаются оттаива­ющие, пылеватые суглинки и супеси, содержащие шлиры льда. В слу­чае покровном солифлюкции течение грунтов осуществляется медленно и равномерно на склонах с крутизной менее 15°. Натечные формы при этом отсутствуют.

Дифференциальная солифлюкция проявляется на склонах в виде тер­рас, оплывин, языков, полос и других форм. Происходит это потому, что скорость смещения грунта в разных местах различна (рис. 13.17).

Быстрая солифлюкция, или сплывы, происходит на склонах до 25°, когда оттаивают льдонасыщенные почвы и породы. Происходит это обыч­но в начале лета, в период быстрого оттаивания грунтов. Скорость дви­жения подобных сплывов достигает нескольких метров в минуту.

Курумы, каменные поля, реки или потоки, состоят обычно из щеб- нисто-глыбового материала скальных пород и развиты на склонах до 40° (рис. 13.18). Процессы курумообразования обусловлены сезонными и суточными колебаниями температуры, которые то расширяют,

Рис. 13.18. Курум. Плато Удокан, Восточная Сибирь

то сокращают размеры обломков, способствуя этим постепенному пе­ремещению блоков вниз по склону. Каменные обломки постепенно вы­мораживаются из мелкоземистого материала, течение которого при от­таивании также перемещает вниз обломки, образующие большие поля или потоки. Они хорошо пропускают воду, и весной под ними, в охлажденных еще породах, образуется гольцовый лед. В теплые летние месяцы он может вытаивать и переувлажнять тонкие дисперсные поро­ды, которые начинают медленно оползать по склону, увлекая с собой обломки. Курумы перемещаются вниз по склону со скоростью всего лишь несколько сантиметров в год. В принципе курумы тесно связаны с процессами солифлюкции (рис. 13.19).

Рис. 13.19. Курумы. Алданский щит, Восточная Сибирь

13.9. Хозяйственная деятельность в криолитозоне

Криолитозона занимает более половины территории России и как раз в местах, богатых полезными ископаемыми — нефтью, газом, углем, различными рудами. Освоение этих территорий имеет громадное зна­чение для нашей страны.

Области распространения многолетнемерзлых пород очень чутко реагируют на любые природные или техногенные вмешательства. Вы­сокая льдистость многолетнемерзлых пород и термическое равнове­сие, готовое сместиться от малейших изменений, определяют неус­тойчивое поведение многолетнемерзлых пород. Любое повышение температуры сразу же повышает глубину сезонного протаивания, лед превращается в воду, которая уходит, грунт уплотняется и проседает. Это явление, называемое термокарстом, сопровождает строительство, сделанное без учета правил, предусмотренных для криолитозоны. А они заключаются в первую очередь в сохранении мерзлого состоя­ния грунтов. Отсюда следует, что под каждым строением должно быть проветриваемое подполье, а сваи, на которых оно стоит, необходимо забивать в мерзлые породы ниже слоя сезонного оттаивания (рис. 13.20). Сохраняя многолетнемерзлые породы, не нарушая их теплово­го равновесия, можно не допустить тепловой осадки грунтов, а затем и строения, которое спустя какое-то время может просто разрушить­ся. Грунт, чтобы он не начал таять, иногда даже специально замора­живают с помощью охлаждающей системы. Свайные фундаменты — сейчас основной способ строительства в криолитозоне, хотя строят и на подсыпных грунтах. В криолитозоне расположены такие города, как Якутск, Норильск, Анадырь и др. В свое время впервые свайное основание было опробовано при строительстве Якутской централь­ной тепловой электростанции, объекта, который выделяет большое количество тепла. У нее проветриваемое подполье достигает почти 2 м. Это сооружение построено в 1937 г. и с тех пор работает не деформируясь.

Особую сложность составляет прокладывание в криолитозоне ин­женерных коммуникаций — теплопроводов, канализации, обычного водопровода. Надо иметь в виду, что и многолетнемерзлые породы, на которых ведется строительство, обладают разными свойствами, кото­рые необходимо учитывать. Наука о мерзлых грунтах чрезвычайно слож­на, интересна и необходима. Даже стандартный телефонный столб вы­сотой 6 м нельзя вкопать в оттаявший слой без того, чтобы его через некоторое время не выпучило из этого слоя, так же как выпучивает из него камни. А поднимается он потому, что, будучи вкопанным в деятельный слой, когда слой начинает замерзать на поверхности, при

Рис. 13.20. Строительство в криолитозоне. Дома стоят на бетонных сваях, забитых в многолетнемерзлые породы ниже деятельного слоя: 1 — отверстия для циркуляции воздуха; 2 — деятельный слой; 3 — многолетнемерзлые породы

увеличении объема водонасыщенного слоя будет немйого поднят вверх примерзшим к нему грунтом. Естественно, под столбом образуется по­лость, тут же заполняемая разжиженным грунтом, который впослед­ствии также замерзнет, увеличив свой объем. И так повторяется из года в год по несколько сантиметров, и наконец столб рухнет, будучи полностью выпученным из грунта (рис. 13.21).

Вообще, пучение грунта в области развития многолетнемерзлых пород — это бедствие, наносящее огромный урон всему хозяйству Се­вера. Деформированные насыпи железных и автомобильных дорог, газо- и нефтепроводы, аэродромы, кабельные линии связи, водо- и тепло­проводы и многие другие сооружения испытывают на себе неравно­мерное пучение грунта.

Огромные проблемы возникают с проходкой горных выработок и шахт в угленосных районах, например в Воркуте, где все подземные сооружения — это источники тепла, а температура многолетнемерзлых пород около О °С.

Рис. 13.21. Схема, показывающая последовательные стадии (I—VI) выпучивания столба из слоя летнего оттаивания грунтов, сложенного влажными рыхлыми горны­ми породами: 1 — оттаявшая часть сезонно-талого слоя; 2 — толща вечной мерзлоты; 3 — промерзшая часть слоя летнего оттаивания; 4 — полость под подтаявшим стол­бом, заполненная разжиженным грунтом; 5 — полость, заполненная замерзшим льдистым грунтом; 6 — полость, заполненная уплотнившимся грунтом

Изменение климата и природной среды под влиянием техногенной деятельности человека и вследствие естественных причин может дос­тавить будущим поколениям немало хлопот в районах распростране­ния многолетнемерзлых пород.

Источник