Экзогенные процессы

Если для магматогенных образований имелись трудности при составлении общей классификации вследствие широкого развития «переходных месторождений», то попытка найти основные принципы классификации для экзогенных процессов напрасна. Если для магматогенного месторождения могут быть использованы такие физически хорошо обоснованные ведущие принципы, как падение температуры при затвердевании изверженных пород и существенная разница в давлениях, выявляющаяся при изучении месторождений, связанных с глубинными и излившимися породами, то для осадочных месторождений диапазон температур обусловливается узкими климатическими колебаниями, диапазон давлений — атмосферным давлением или небольшим гидростатическим давлением в водоемах. Значительно более действенными факторами на этот раз являются «случайности», такие, как количество осадков и распределение их по временам года, характер флоры и фауны, сила ударов волн, уклоны потоков и др. Отнесение месторождения к тому или иному типу зависит в значительной степени от прихотливости изменений каждого фактора в отдельности, в силу чего гораздо чаще, чем до сих пор, будут встречаться месторождения, поддающиеся систематизации с большим трудом или вообще не поддающиеся систематизации (таковые в большинстве своем нами не будут приниматься во внимание).

Источником вещества для осадочных месторождений служат выветривающиеся породы суши, а частично также материал из океанов и атмосферы. Процесс выветривания по своим особенностям очень сложен и обусловливается многими факторами, однако дает возможность легко отличить чисто или преимущественно механические изменения от изменений химических. В обоих случаях может иметь место обогащение: в первом — вследствие выноса некоторых компонентов и концентрации остатка в чистом виде, а во втором — в результате обогащения уносимого вещества при длительной миграции. Таким образом, создается возможность систематики, которая включает группы, весьма различные по величине.

Обогащение механически разрушенного материала. Горные породы механически измельчаются вследствие воздействия дождя и засухи, сильного мороза и жары, а также размалывающего действия обломков или песков, приводимых в движение ударами волн, текучими водами или ветром. Полученный таким образом продукт может без существенных изменений с цементироваться и вновь превратиться в осадочную породу, однако это бывает редко.

Дифференциация материала

Гораздо чаще происходит дифференциация материала, обусловливаемая в случае приблизительно одинакового размера зерен удельным весом и, возможно, иногда формой зерен, а при различной величине — их габаритами. Тяжелые минералы переносятся водой или ветром на меньшие расстояния, чем легкие, круглые — на меньшие, чем плоские, крупные — на меньшие, чем мелкие.

Таким образом, в зависимости от класса зерен образуются осадочные породы: конгломераты и брекчии, грубые песчаники, тонкие песчаники, глины и т. д. В промышленном и геохимическом отношениях более интересно разделение их на тяжелую и легкую фракции. Здесь может идти речь, конечно, только о минералах химически устойчивых, твердых или, по крайней мере, вязких и отличающихся по весу от сопутствующих. Более тяжелыми, чем сопутствующие минералы, являются золото, платина, касситерит, хромит, магнетит, монацит, гранат, циркон — типичные «минералы россыпей».

Примером более легкого минерала, чем окружающие, может служить столь широко распространенный кварц, который переносится дальше сопутствующих и образует отложения чистых песков или песчаников. Минераграфически все эти проявления относительно малоинтересны, за исключением сцементированных и измененных россыпей (Витватерс-Ранд). В тех случаях, когда изучению подвергаются рыхлые массы, с ними следует обращаться как с продуктами обогащения.

Процессы накопления химически измененного материала

Поскольку наличие только чисто механического разрушения, без одновременного участия химического разложения, маловероятно, особенно важны преобладающие химические изменения. При этом возможны многочисленные варианты, которые в свою очередь можно разделить на группы.

Химическое разложение определяется вхождением гидратной и коллоидной воды, углекислоты, нитратов и др. без заметного выноса. Из обычных пород образуются «почвы». Изучение их является предметом особой науки — почвоведения.

Выветривание происходит также с поглощением воды и т. д. и с образованием коллоидов, но часть образующихся соединений крайне трудно растворима в воде, а другие легко растворимы и уносятся. Оставшаяся часть может образовать весьма важные «остаточные месторождения». Сюда относятся большей частью глины и каолины, тропические латериты, бокситы, железные руды типа Маяри (Mayaritypus) и никелевые руды типа Новой Каледонии, остаточные марганцевые руды, многие фосфатные и апатитовые месторождения.

Выпадение растворенных веществ на суше

Образующиеся при выветривании «растворимые» соединения имеют разную степень растворимости. Одни из них легко растворяются в чистой воде, другие — хуже, третьи приобретают транспортабельность только при наличии в растворе других веществ, будь то двойная соль или коллоид. Это обусловливает многообразие видов и мест выпадения. Совершенно различное место занимают воды, выпадающие в пустынных областях и тут же испаряющиеся, и те, которые доносят растворенные в них вещества до морей или внутренних бассейнов (озер).

Выпадение растворенных веществ

Воды пустынь (воды влажных областей, в конце концов, так или иначе, достигают океана), исключая периоды редких дождей, очень богаты растворенными солями и могут, кроме того, захватывать и уносить обычно нерастворимые соединения. Выпадение осадка может определяться различными факторами, например гидролитическим расщеплением, обменными реакциями, полным испарением воды, воздействием растительности и ее отмерших остатков. К числу образовавшихся таким образом проявлений относятся: Проявления тяжелых металлов в аридных «ваннах», среди них особенно залежи медной руды, приуроченные к красноцветным песчаникам, сходные проявления аргентита, месторождения ванадия и урана в пустынных песчаниках и др. Сюда же может относиться часть свинцово-цинковых руд в форме стяжений. Соляные отложения, возникшие на суше, такие, как выцветы селитры в Индии, а также, может быть, отчасти залежи селитры в Чили, многие залежи волокнистого гипса и др.

Выпадение растворенных веществ в морях или в озерах и болотах

Соли, попадающие в моря или большие озера, либо легко растворимы, либо содержатся в столь незначительной концентрации, что для их выпадения необходимы особые условия. В самом море, поэтому выпадение неорганических химических веществ незначительно, оно увеличивается и является причиной образования крупнейших соляных месторождений в лагунах, которые или постепенно полностью отделяются от открытого моря, или имеют временные притоки, или сохраняют слабые постоянные притоки. Во внутренних озерах пустынных областей выпадение неорганических химических осадков может достигать сравнительно значительных размеров, причем состав этих осадков более непостоянный, чем в тех случаях, когда мы имеем дело с океаническими соляными месторождениями. Примерами могут служить многообразные боратовые, содовые озера, а также озера с глауберовой солью.

Большее значение и гораздо большее многообразие форм имеют осадки, образовавшиеся под воздействием организмов. По природе своей они часто связаны с неорганическими химическими осадками и обломочными осадочными отложениями.

Самыми распространенными членами ряда являются морские известняки и доломиты, в образовании которых принимало участие бесчисленное множество животных и растительных групп. Сюда относятся также сложенные радиоляриями и губками кремниевые породы и морские фосфатные месторождения.

В промышленном отношении особенно важны морские залежи железных руд и весьма сходные с ними марганцевые руды. Они также почти никогда не представлены «чистыми» типами и поэтому, что вполне объяснимо их природой, рассматривались и классифицировались с различных точек зрения. В первую очередь следует упомянуть оолитовые руды, которые состоят из гидроокислов железа и силикатов железа, иногда из красной окиси железа, а при восстановительных условиях содержат также сидерит и бисульфиды железа или состоят только из последних; соответствующие оолиты марганцевой руды состоят почти всегда из «пиролюзита».

Денудация суши и эрозия почв

Земная поверхность, взаимодействуя с атмосферой, гидросферой и биосферой, в соответствии со спецификой экзодинамических процессов денудируется как с поверхности, так и разрушается изнутри. Находясь в совершенно иных термодинамических физико-химических условиях, чем в областях своего образования, горные породы начинают разрушаться, подвергаясь выветриванию — наиболее универсальному и важному процессу внешней геодинамики. Выветривание — это совокупность сложных процессов физического разрушения, химического и биохимического разложения минералов и горных пород. Как известно, процессы выветривания вызываются суточными и сезонными колебаниями температуры, механическим воздействием замерзающей воды, корневой системой растений и роющими животными, химическим воздействием воды, углекислоты и кислорода, биохимическим воздействием органических кислот.

На первом этапе выветривания происходит дезинтеграция горных пород и образуются обломки различной размерности. В дальнейшем под влиянием химических и биохимических процессов изменяется минеральный и вещественный состав горных пород и формируются различные глинистые минералы.

Образовавшийся в процессе выветривания каменный материал разного размера удаляется. Основная масса вещества выносится с суши речным стоком, стоком покровных ледников, ветром, подземным стоком в моря и океаны. Вещество удаляется как во взвешенном состоянии, так и в форме истинных и коллоидных растворов.

Оценка денудации суши по величинам отдельных потоков в настоящее время отсутствует. Недавно количественные оценки выноса материала с суши привел в своем учебнике С. П. Горшков (1998).

1. Вынос вещества с речным стоком в океан. Вынос взвешенных веществ реками в океан с площади 104,8 млн. км2 составляет 15,7 млрд. т/год. С суши ежегодно вещество выносится в растворенном состоянии в виде ионного стока. В океан попадает 2,28 млрд. т/год, а в бессточные водоемы — 0,20 млрд. т. ежегодно. Поверхностные воды выносят в коллоидной форме Аl, Si, Fe, биогены (соединения азота, фосфора и др.) и микроэлементы. В океан их выносится ежегодно около 0,23 млрд. т.

2. Поток моренного материала покровных ледников. Антарктический ледник ежегодно сбрасывает в океан 0,69 км3 (или 1,92 млрд. т.) твердого вещества. На долю покровных ледников северного полушария приходится 0,47 млрд. т. ежегодно.

3. Поток продуктов абразии в океан. Количество материала, теряемого сушей за счет разрушения берегов Мирового океана, оценивается величиной 0,65 млрд. т.

4. Поток эолового материала в океан. Велика роль ветра не только в разрушении суши, особенно в аридных областях, но и в транспортировании тонкого обломочного материала. Потоками воздуха ежегодно переносится от 2 до 7,5 млрд. т.

5. Поток растворенных веществ подземного стока. Величина ионного подземного стока оценивается в 0,93 млрд. т/год, а вынос растворенных соединений равен примерно 1 млрд. т/год.

6. Аккумуляция осадков в озерах и водохранилищах. Суммарная седиментация в пределах озер составляет 4,83 млрд. т/год. Современный темп заиливания водохранилищ оценивается в 13,38 млрд. т/год.

7. Сбрасывание твердых отходов техническими средствами. В современную эпоху большое распространение приобрел дампинг — прямое сбрасывание отходов в конечные водоемы стока. В настоящее время объем сбрасываемого материала превышает 1 млрд. т/год.

8. Высвобождение фоссилизованных компонентов атмосферы и гидросферы. К таким компонентам относятся вода, углерод, водород и азот. Как показали расчеты, освобождение фоссилизированной воды горных пород при денудации имеет незначительные масштабы и составляет 0,1 млрд. т/год, но достаточно большой объем углекислого газа и азота фоссилизируется из атмосферы и гидросферы различного рода беспозвоночными.

В процессе денудации суши происходит окисление значительного количества рассеянного в осадочных породах органического вещества. Общее количество ежегодно окисляемой органики составляет 0,2 млрд. т. Почвы мира безвозвратно теряют за счет окисления около 1 млрд. т гумуса. Здесь не учтен гумус, выносимый воздушными и водными путями в бассейны седиментации.

9. Топливная денудация. Довольно велики потери вследствие сжигания ископаемого топлива. Это ведет к высвобождению фоссилизованных литосферных флюидов углерода, водорода, азота и воды. Среднее значение топливной денудации, подсчитанная С. П. Горшковым, составляет 7,8 млрд. т. Надо отметить, что в приводимую величину не включены данные по сжиганию горючих сланцев и торфа, мировая добыча которых достигает нескольких сотен миллионов тонн в год. Величина общей денудации суши (млрд. т/год), зависящая от потоков денудируемого вещества, приведена ниже:

Области материкового оледенения суммарной площадью около 16 млн. км2 теряют всего 2,39 т/год вещества литосферы. В то же время с остальной суши, площадь которой без озер и водохранилищ близка к 130 млн. км2, поставляется в бассейны конечного стока 52,16 млрд. т/год.

Ускоренная денудация суши, не покрытой ледниками, вызвана, вероятно, воздействием производства на природные ландшафты и их трансформацией в антропогенные. Последние занимают около 2/3 площади суши. Согласно исследованиям, проведенным в США, эрозионный снос в местах строительства автострад, зданий и торговых центров в 10 раз больше, чем с полей с пропашными культурами, в 200 раз больше, чем с пастбищ, и в 2000 раз больше, чем с залесенных площадей.

Надо отметить, что не весь сносимый материал теряется сушей безвозвратно. Большая часть его скапливается в местах наземной аккумуляции, которыми служат террасы, пологие участки склонов и их основания, днища логов, балок и оврагов, а также речные русла.

Резкая интенсификация денудации суши, вызванная хозяйственной деятельностью, отражается на особенностях разноса вещества и седиментации во внутриконтинентальных водоемах. В водохранилищах на каждом квадратном километре площади скапливается в 17 раз больше осадков, чем в озерах. Вполне вероятно, что заиливание происходит пока еще за счет более экономной природной денудации, тогда как донные осадки водохранилищ формируются за счет антропогенного изменения режима экзодинамических процессов. Утратив значительную часть твердого стока при проходе через водохранилище, речная вода ниже плотины постепенно приобретает первоначальную мутность, если отрезок реки ниже плотины составляет более 500 км в длину. При этом материалом для эрозии служат в первую очередь аллювиальные образования дна долины. Там же, где вынос наносов реками вследствие их зарегулирования водохранилищами значительно уменьшился, интенсифицировались абразионные процессы. Именно по этим причинам в настоящее время интенсивно абрадируются дельты рек Миссисипи, Колорадо, Нила и др.

В настоящее время особое значение приобрела борьба с водной эрозией. Различают линейную, или овражную, и плоскостную водные эрозии.

В результате наблюдений установлено, что 30% оврагов росли в длину со средней скоростью до 2 м в год, около 38% — на 3—8 м, 23% — на 10—40 м и почти 9% увеличивались ежегодно на 50 м.

Во многих районах овраги расчленили большие площади земель на мелкие и неудобные, а часто и вовсе непригодные для обработки. Овражная эрозия снижает возможность увеличения сбора сельскохозяйственной продукции. Летом овраги создают условия для увеличения поверхностного стока осадков, зимой облегчают возможность сдувания со склонов снежного покрова и в целом снижают уровень грунтовых вод на прилегающих площадях.

Овраги затрудняют строительство дорог и увеличивают их стоимость. Они разрушают автомобильные дороги и железнодорожные магистрали, различные жилые и промышленные сооружения. Продуктами смыва и размыва оврагов заиливаются реки, озера и водохранилища.

Наиболее опасным с точки зрения сельскохозяйственного производства является плоскостной смыв. Интенсивные эрозионные процессы протекают на постоянно обрабатываемых землях лесостепной и степной зон, в предгорных и горных районах.

В настоящее время разработан комплекс агротехнических мероприятий, который включает следующие приемы по борьбе с водной эрозией: обработку поля поперек склона, контурную пахоту, кротование и щелевание почвогрунтов, прерывистое боронование зяби, залуживание, посадку многолетних насаждений.

Лесомелиоративные мероприятия охватывают следующий комплекс работ: посадка прибалочных и приовражных лесополос, сплошное облесение оврагов, посадка лесов на водораздельных склонах, по берегам рек, прудов и водоемов.

Гидротехнические сооружения оказывают прямое воздействие на поверхностный сток и являются одним из эффективных средств борьбы с водной эрозией. В зависимости от назначения противоэрозионные гидротехнические сооружения подразделяют на водонаправляющие, водозаборные (водосборные и водосбросные), дноукрепляющие.

К водонаправляющим сооружениям относятся водонаправляющие валы и нагорные каналы, валы-распылители и каналы-распылители.

В состав водосборных противоэрозионных сооружений входят: валы-каналы, валы-террасы, пруды и микроканалы.

Водосбросные сооружения включают перепады, быстротоки, консольные, шахтные и трубчатые водосбросы.

К дноукрепляющим сооружениям относятся запруды и полузапруды, донные перепады и пороги.

Гравитационные процессы

Они выражаются в перемещении массы горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Ввиду того что они наиболее часто проявляются на склонах, их нередко называют склоновыми процессами. Скорость и масштабы перемещения обломочного материала зависят от крутизны склона и объема подготовленного к перемещению материала. Склоновые процессы проявляются на склонах гор и возвышенностей, на бортах речных долин и на крутых берегах морей и озер. Причиной вывода из состояния равновесия массы горных пород могут быть землетрясения, подмыв склонов при боковой эрозии, абразия, деятельность подземных вод и антропогенная деятельность.

Образовавшиеся в процессе гравитационного перемещения осадки, или коллювий, состоят из разнообразных по величине и составу обломков горных пород — глыб, щебня, гравия, песка, алеврита и пелита. Перемещение обломочного материала совершается с разной скоростью — либо медленно, либо мгновенно. К последним относятся обвалы, камнепады, оползни и осыпи.

Обвалы развиваются на отвесных обрывистых или очень крутых склонах. Под действием физического выветривания на склонах закладывается все расширяющаяся система параллельных трещин. Часть пород, отделенная от коренного массива, отклоняется в сторону склона, а затем под действием силы тяжести опрокидывается на поверхность склона, распадаясь на отдельные обломки.

Самые крупные обвалы связаны с землетрясениями. Во время крупного землетрясения в 1911 г. на Памире обрушилась масса горных пород объемом 8 млрд. т. в долину р. Мургаб. Вследствие обвала река была перегорожена плотиной высотой 600 м, и возникло высокогорное Сарезское озеро глубиной около 500 м и площадью 86,5 км2.

Камнепады — разновидность обвалов. Отличаются размером перемещаемых блоков. Во время камнепадов вниз по склону движутся отдельные глыбы и крупный щебень.

Осыпи — скопления легко подвижной массы горных пород, состоящей из щебня и дресвы (продуктов физического выветривания). Под влиянием силы тяжести осыпи медленно перемещаются вниз по склону.

Оползни возникают в том случае, когда склон сложен водоносными и водоупорными породами. Могут двигаться крупные блоки твердых пород (блоковые оползни) и отдельные глыбы (глыбовые оползни).

Скорость движения оползней различна. Одни за год проходят расстояние около 100 м, другие перемещаются существенно быстрее и представляют собой опасные природные явления, способные накрыть жилые здания и хозяйственные постройки и привести к человеческим жертвам.

По происхождению различают оползни: сейсмогенные, вызванные землетрясениями; возникающие при насыщении поверхности склонов водой и изменении их наклона; антропогенные — как результат неправильной хозяйственной деятельности. Причиной смещения массы рыхлых пород может быть подмыв участка склона с водоупорным горизонтом.

Оползням подвержены берега рек, озер и морей как в платформенных областях, так и горно-складчатых. Масштаб развития оползней и эколого-геологические последствия их воздействия на окружающую среду определяются объемом и скоростью перемещения масс грунта. Крупнейшие оползни с катастрофическими последствиями возникают в тех случаях, когда мощная толща плотно скрепленных пород залегает на слабо литифицированных толщах или плывунах, в которых при насыщении водой возникают явления ползучести, выдавливания и выплывания.

На морских побережьях оползневые процессы активизируются во время штормов, сопровождаемых ливневыми дождями. Многие грандиозные оползни с трагическими последствиями спровоцированы землетрясениями. Активизации оползневых процессов способствует обильное увлажнение пород в результате затяжных дождей, ливней и снеготаяния. В 1994 г. на юге Киргизии после обильных дождей и снегопадов в лёссовых породах сошли оползни-потоки объемом от 500—600 м3 до 1,5 млн. м3. Погибли 115 человек. В 1974 г. во время крупного оползня объемом 1,6 км3 в Перу в Андах погибли 450 человек.

Оползни наносят значительный материальный ущерб. Они разрушают промышленные здания, жилые дома, транспортные артерии, коммуникации, погребают целые деревни, нарушают структуру сельскохозяйственных земель. Угроза образования оползней, представляющих опасность для инженерных сооружений и дорог, вызывает рост косвенных материальных издержек и требует создания дополнительных защитных сооружений. Ежегодный материальный ущерб от оползней в мире составляет несколько миллиардов долларов.

Помимо обвалов, камнепадов и оползней существуют медленные гравитационные перемещения дезинтегрированных отложений, называемых крипом. Выделяют глубинный крип, когда происходит перемещение материала в глубь Земли, и склоновый крип — перемещение материала вниз по склону. Крип вызывается уплотнением рыхлых пород (лёсса и глины) на глубине и образованием на глубине разуплотненного вещества вследствие таяния и замерзания воды (криогенный крип), откачкой подземных вод, нефти или газа (антропогенный крип). В результате действия крипа на поверхности образуются плоские блюдцеобразные котловины, оголяются склоны и у подножия возникают холмистые нагромождения смещенного со склонов коллювия.

Карстовые формы

Поверхностные карстовые формы образуются в том случае, когда растворимые горные породы — известняки, доломиты, мергели, мел, гипс, каменная соль — залегают неглубоко и перекрыты маломощным чехлом рыхлых четвертичных отложений или даже выходят на поверхность. К ним относятся карровые поля, карстовые воронки и поноры, карстовые котловины, карстовые полья, колодцы, шахты и пропасти.

Карровыми полями называют обширные площади карбонатных пород, покрытые каррами, — неглубокими (до 2 м) рытвинами и углублениями.

Карстовые воронки конической, чаше и блюдцеобразной формы — образования глубиной 20—30 м, имеющие в поперечнике первые сотни метров. На дне воронок располагаются вертикальные, наклонные и реже горизонтальные ходы в виде щелей или колодцев — поноры. Иногда поноры возникают непосредственно на поверхности в результате расширения стенок открытых трещин. Через поноры поверхностные воды проникают в глубь пород.

Карстовые котловины — замкнутые понижения, возникающие в результате слияния соседних карстовых воронок. Наиболее крупные носят название карстовых польев. Они имеют площадь в сотни квадратных километров, достигая глубины нескольких сотен метров. Чаще всего полья возникают в горных областях. Самое крупное Ливанское полье, расположенное на Балканском полуострове, имеет площадь 379 км2.

Карстовые колодцы, шахты, пропасти формируются в результате дальнейшего расширения и углубления понор. Когда колодцы и шахты достигают нескольких сотен метров в глубину, они приобретают вид грандиозных пропастей.

Поверхностные карстовые формы видоизменяют ландшафт и делают территории непригодными для дорожного строительства и механизации сельскохозяйственных работ. При этом изменяется гидрологический режим и местность приобретает пустынный вид. Поверхностные воды периодически исчезают. С подобными формами рельефа связаны исчезающие озера, на дне которых располагаются карстовые воронки и поноры, которые оказываются закупоренными озерными тонкими осадками. Исчезновение пробок, например из-за всасывания озерных осадков внутрь карстовых форм, приводит к понижению уровня воды в озерах.

Подземные карстовые формы создаются подземными водами, протекающими в карбонатных и гипсоносных толщах. Они представлены карстовыми пещерами и подземными галереями. Пещеры состоят из системы горизонтальных, наклонных, вертикальных и ветвящихся каналов, штреков, галерей, щелей, ведущих в крупные залы.

Суффозионные формы рельефа образуются в рыхлых песчано-глинистых и лёссовых толщах, из которых твердые частицы выносятся подземными водами. Вследствие этого внутри толщ возникают пустоты, а на поверхности — провальные формы, напоминающие карстовые. На выходах подземных вод на склонах речных долин образуются небольшие полукруглые выемки — суффозионные цирки.

Формирование подземных пустот как вследствие действия карстовых, так и суффозионных процессов приводит к катастрофическим последствиям на земной поверхности. Главными из них являются: просадки и провалы жилых и промышленных зданий и хозяйственных построек, расположенных над подземными полостями; деформации железнодорожного полотна и шоссейных дорог, требующие крупных капитальных вложений для ремонта и ухода; утечка воды из искусственных водохранилищ; обильные притоки подземных вод в горные выработки — шахты, карьеры; нарушение устойчивости мостов.

Криогенные процессы. Мерзлотно-геологические (криогенные) процессы широко распространены в районах развития многолетнемерзлых грунтов. Вода, превращенная в лед, занимает пустоты, поры и трещины, цементируя рыхлые породы.

Верхняя часть мерзлых пород в весенне-летний период периодически оттаивает на глубину до 1,5—2 м. Этот слой, называемый деятельным слоем, летом полностью насыщен водой. Вода удерживается водоупорным слоем, роль которого играют залегающие на глубине многолетнемерзлые породы. Под ними циркулируют подмерзлотные напорные воды, находящиеся вне сферы влияния климатических условий, господствовавших на поверхности. В толще многолетнемерзлых пород в виде линз нередко залегают межмерзлотные и внутримерзлотные воды. Их образование связано с неравномерным распределением температур в многолетнемерзлых породах. Участки талого грунта, к которым они приурочены, носят название таликов.

Межмерзлотные и иногда надмерзлотные воды нередко обладают напорными свойствами. Напор обычно возникает осенью и зимой во время промерзания деятельного слоя и таликов. В это время объем участков, насыщенных водой, постепенно сокращается из-за замерзающих грунтов.

Наиболее неблагоприятными в экологическом отношении являются следующие криогенные процессы: термокарст, бугры пучения, наледи и солифлюкция.

Термокарст — процесс образования подземных пустот и поверхностных форм рельефа, напоминающий карстовый, но образованный вследствие таяния подземных льдов и рыхлых пород, сцементированных льдом. На поверхности земли образуются просадки. Термокарстовые понижения в виде «блюдец» протаивания, западин или котловин часто имеют округлую форму и глубину от 8—10 до 30 м.

В летнее время термокарстовое понижение заполняется талой водой. Возникают термокарстовые озера. Вода термокарстового озера способствует дальнейшему развитию процесса оттаивания промерзшего грунта на дне и приводит к увеличению глубины и размеров озера. При существовании поверхностного стока вода, образованная при вытаивании льда, уносится и возникает сухое термокарстовое понижение.

Бугры пучения образуются при сезонном промерзании влажных или насыщенных водой пород таликов. Увеличение объема при образовании льда приводит к расширению пространства и поднятию поверхностного слоя. Многолетние промерзания и оттаивания формируют крупные бугры пучения, возвышающиеся над окружающей местностью. Высота их может достигать 100 м, а диаметр — 200 м.

Наледи образуются в зимнее время в результате многократного излияния на поверхность речных или надмерзлотных и межмерзлотных подземных вод и их последующего послойного промерзания. Широко распространены речные наледи. Они способствуют промерзанию реки до дна, сужению русла реки и представляют угрозу для речной биоты. Последовательное сужение приводит к усилению напора речного течения, вследствие чего вода прорывается на поверхность и растекается по долине. Продолжающееся замерзание сопровождается наращиванием толщины льда и образованием новых наледей.

Наледи возникают и в местах прорыва надмерзлотных вод. При замерзании деятельного слоя незамерзшая вода, заключенная между многолетней мерзлотой и промерзшей верхней частью слоя, приобретает напор и прорывается на поверхность, образуя наземную наледь.

Толщина наледей может иногда достигать 10 м, а площадь, занимаемая ими, — нескольких десятков квадратных километров.

Солифлющия — процесс медленного оплывания и вязкого течения на склонах деятельного слоя со скоростью нескольких десятков сантиметров в год. Развитию солифлюкции способствует наличие тонких рыхлых насыщенных водой пород алеврито-суглинистого состава и уклонов поверхности рельефа от 3 до 15°. Во время движения формируются солифлюкционные языки различной длины и ширины и солифлюкционные террасы.

На горных склонах, на склонах и в руслах ложбин и сухих долин, обладающих значительной крутизной, перемещается глыбовый слабо окатанный материал. Такие каменные потоки называются курумниками. Длина курумников может достигать нескольких километров.

Образованию курумников способствует морозное выветривание скальных пород, которое подготавливает материал для перемещения, вымывания щебнисто-дресвяного материала и замерзания воды в образовавшихся пустотах в виде гольцового льда. При подтаивании гольцового льда происходит переувлажнение подстилающих глыбы слоев горных пород. Это нарушает устойчивость, и глыбовый материал начинает медленно перемещаться.

Многолетняя практика проведения хозяйственных работ в районах с многолетнемерзлыми грунтами нарушает режим мерзлоты и приводит к оттаиванию. Возникают разжиженные грунты. В конце концов это вызывает деформацию, разрушение зданий и дорожного полотна.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.