Рельеф и геоморфологические процессы криолитозоны

Специфические процессы и формы рельефа в зоне вечной мерзлоты связаны с проявлением некоторых физических свойств пресной воды, в частности, увеличением ее объема при замерзании и сокращением при таянии. Это служит одной из причин сезонности развития многих геоморфологических процессов и связанных с ними форм.

Процессы солифлюкции (гр. solum — почва, fluctio — исте­чение) представляют медленное течение верхнего слоя почвы или горных пород, перенасыщенных влагой, по пологим склонам. Летом, благодаря водоупорным свойствам постоянно мерзлых грунтов и слабому испарению, в верхнем оттаявшем слое почвы накапли­вается много влаги В результате насыщение водой грунтов увели­чивается и под влиянием силы тяжести они начинают медленно сползать по склонам. Образуются вытянутые языками солифлюкционные террасы, натечные валы, потоки. Явление солифлюкции мо­жет наблюдаться и при отсутствии вечной мерзлоты ранней весной в глинистых грунтах. Насыщенный водой оттаявший горизонт об­разует легко подвижный слой на подстилающей водоупорной глине, еще не успевшей оттаять. Многие авторы считают солифлюкционными образованиями напорные террасы, каменные потоки, курумы, формирующиеся в горах выше границы леса.

Процесс термокарста относится к числу важных рельефообразующих факторов. Он связан с вытаиванием подземного погре­бенного жильного льда, заключенного в мерзлом грунте, и последу­ющим проседанием верхнего слоя почвы или рыхлой горной поро­ды. Образуются округлые плоские термокарстовые западины, блюдца протаивания, в них формируются мелководные термокарстовые озера. В других случаях, когда льдистые горные породы при таянии расплываются, возникают обширные округлые западины — аласы глубиной от 2 - 3 до 10 метров. Отдельные аласы, а также котлови­ны термокарстовых озер в условиях дальнейшего развития процес­са объединяются, в результате появляются крупные аласовые пони­жения, в которых под травянистой растительностью образуются хорошо увлажненные почвы, удобные для сельскохозяйственного освоения. В центре аласов и термокарстовых понижений, как пра­вило, возвышается холм — булгуннях, возникающий в процессе вы­пучивания. Наиболее крупные термокарстовые формы образуются при вытаивании мощных клиновидно-жильных льдов, создающих полигональную решетку. При значительной длительности этого процесса возникают понижения, разделенные земляными конусами — байджерахами.

Процесс выпучивания (вспучивания) грунтов широко прояв­ляется в условиях сезонной смены таяния и замерзания верхнего деятельного слоя. Осенью при замерзании вода, заключенная между ним и горизонтом вечной мерзлоты, превращаясь в лед, приподни­мает поверхностный слой горных пород, выталкивает снизу вверх валуны и крупные части рыхлого грунта. Так образуются бугрис­тый рельеф, торфяные бугры, скопления валунного и обломочного материала, вытолкнутого на поверхность.

С процессом выпучивания связаны и разнообразные наледи, т.е. крупные ледяные или земляные бугры с ледяным ядром. Выде­ляют наледи подземные, речные, наземные. Последние возникают при наличии осенью незамерзшего слоя между нижним и верхним мерзлыми горизонтами. В результате напряжения снизу, выпучива­ния и растрескивания верхнего слоя вода изливается на поверх­ность.

Многоразовое повторение этого процесса приводит к образо­ванию крупных наземных наледей. Например, Кыра-Никоранская наледь имеет площадь 26 квадратных километров, Момская достига­ет 100 квадратных километров и существует круглый год.

Речные наледи связаны с промерзанием реки, расположен­ной в многолетнемерзлых грунтах. Осенью при образовании по­верхностного льда живое селение русла сокращается, создается гид­ростатический напор, оставшаяся вода взрывает верхний слой льда и, разливаясь, замерзает, образуя плоскую ледяную возвышенность. На некоторых реках северо-востока Сибири слой льда в наледях настолько велик, что сохраняется летом, снова увеличивается зимой и таким образом формируются многолетние речные наледи.

Подземные наледи представлены крупными многолетними буграми с ледяным ядром. Это булгунняхи, или гидролакколиты. Они возникают в процессе замерзания термокарстовых озер или аласов и таликов под ними. При этом в центре сохраняется вода в окружении мерзлоты. Дальнейшее замерзание приводит к выжи­манию вверх насыщенного водой слоя и появлению бугра высотой до 8 - 13 метров.

Области распространения многолетнемерзлых пород отлича­ются развитием особых полигональных (структурных) образований на поверхности глинистых или песчано-каменистых грунтов, зани­мающих площадь в десятки квадратных километров (рис. 50).

Каменные кольца (полигоны, многоугольники) представляют собой слабовыпуклые, округлые или многоугольные площадки, 1 - 2 метра в поперечнике, сложенные мелкоземистым однородным материалом, оконтуренные каменным венком из грубых валунно-галечниковых пород. На пологих склонах каменные кольца сменя­ются вытянутыми параллельными полосами мелкозема и каменис­того материала. Формирование таких поверхностей объясняется про­цессом многократного замерзания и оттаивания частичек некогда разнородного грунта. При этом происходит "вымораживание" из общей массы крупных обломков и отодвигание их в стороны. Диф­ференциация частиц по крупности вызывается также раздвигающим действием замерзающей воды, вытекающей из трещин.

Другой характер приобретают полигональные формы в одно­родных глинистых грунтах. Последние в процессе замерзания по­крываются системой трещин, через которые вытекает глина, насыщенная водой, как из миниатюрных грязевых вулканов. В результа­те образуется скопление голых выпуклых глинистых полигонов до 1 метра в диаметре в обрамлении полос тундровой растительности, которая находит в трещинах благоприятные экологические усло­вия. Такие пространства на севере называют пятнистой или медальонной тундрой.

Наряду с ней в зоне вечной мерзлоты формируются полигоналыю-валиковые структурные формы, достигающие 25-33 метров и более. В этом случае образуется система довольно правильных пяти и шестиугольников диаметром до нескольких метров, ограниченных валиком торфяно-минерального грунта высотой до 0,5 - 1 метра. Подобные микро- и мезоформы появляются в тех случаях, когда глубокие морозобойные трещины не успевают растаять летом, увеличиваются вглубь и вширь, разбивая мерзлую породу на отдельные блоки. При этом слагающая порода выжимается в стороны и вверх, образуя валики.

Термоэрозионные процессы проявляются как механическое, термическое, химическое воздействие поверхностных текучих вод на вечную мерзлоту. В результате возникают типичные эрозионные формы — ложбины, овраги, долины. Они могут закладываться по трещинам полигональных грунтов или вдоль термокарстовых по­нижений. Постоянные реки в условиях многолетнемерзлых горных пород летом многоводны в связи с таянием льда и слабой фильтра­цией воды в грунт. Значительная живая сила реки выражается в боковой эрозии, меандрировании. Характерно также явление блуж­дания рек, вызванное накоплением отложений перед промерзающи­ми участками или наледями. Склоны речных долин подвергаются процессам солифлюкции. Это хорошо выражено на широтных от­резках долин с разной экспозицией. В таких местах поперечный профиль долин приобретает асимметричный рисунок. Зимой малые и средние реки промерзают до дна.

Зона верной мерзлоты отличается своеобразными типами морских берегов и широко развитыми механическим и термичес­ким процессами термоабразии. Берега арктических морей, как пра­вило, характеризуются развитием высоких обрывов и термоабрази­онных клифов. Мерзлые грунты, обнажаясь на обрывах, интенсивно тают, что сопровождается солифлюкцией, оползнями, оплывинами. У подножия клифов и обрывов скапливается большое количество обломочного материала, насыщенного водой, который иногда называ­ется псевдомореной.

Подобную картину можно наблюдать и в руслах крупных сибирских рек, долины которых глубоко врезают в толщу мерзлых грунтов; солифлюкционные потоки сбрасываются в большом коли­честве грязевой материал, загрязняя и засоряя русло, мешая судо­ходству.

Хозяйственная деятельность человека в условиях постоянно мерзлых грунтов затруднена рядом объективных факторов. Строи­тельство дорог, промышленных и жилых зданий требует предохра­нительных мероприятий. Выпучивание, термокарст, образование на­ледей, растрескивание мерзлых грунтов нередко приурочиваются к населенным районам и городам, где таяние верхнего слоя мерзло­ты многократно усиливается за счет добавочного тепла, производи­мого человеком. Это вызывает осадку зданий, разрушение полотна железных дорог, мостовых, растрескивание асфальтового покрытия и т.д. Однако современная техника дает возможность избегать не­благоприятных природных явлений, строить крупные города и про­мышленные предприятия на Крайнем Севере. Следует отметить, чтовечная мерзлота обладает и положительными качествами. Она со­держит и хранит большое количество воды; в мерзлых грунтах хо­рошо сохраняются многочисленные остатки и целые экземпляры животных и растений ледниковой эпохи.