Курс лекций по инженерной геологии (стр. 35 )

Несовпадение площади распространения многолетней мерзлоты с современными природно-географическими зонами позволяет предполагать, что многолетняя мерзлота — наследие ледниковых эпох, а многолетнемерзлая толща может рассматриваться как подземное оледенение.

Великое плейстоценовое похолодание сопровождалось не только несколькими наземными оледенениями, но также подземным льдообразованием. При этом масса льда, содержащегося в мерзлой толще, несмотря на огромную площадь ее распространения, сильно уступает массе воды, которая была связана в материковых наземных ледниках.

Некоторые современные климатические процессы способствуют сохранению и поддержанию «вечной» мерзлоты. Главные из них — господство холодного антициклонального воздуха над областью распространения многолетней мерзлоты, очень длительный морозный период (почти две трети года), небольшое количество осадков в результате существующей циркуляции воздушных масс.

Многолетняя мерзлота в сочетании с холодными климатическими условиями способствует развитию специфических мерзлотных геологических процессов, отражающихся на особенностях строения поверхностных отложений и рельефа местности.

Процессы сезонного замерзания – размерзания вызывают характерные изменения сложения рыхлых поверхностных отложений. Во-первых, это проявляется в возникновении характерной криотурбационной текстуры отложений, обусловленной беспорядочным смятием пропластков деятельного слоя.

Во-вторых, низкие зимние температуры способствуют образованию многочисленных морозобойных трещин, рассекающих влажные сезонно оттаивающие рыхлые отложения, образующие в плане полигональную сеть. Крупные полигоны, ограниченные относительно протяженными трещинами, имеют размеры 10—20 м в поперечнике. Внутри них присутствуют полигоны меньших размеров, образованные более короткими трещинами. Трещины в холодное время заполняются льдом и превращаются в ледяные клинья, а в теплый сезон остаются открытыми и могут заполняться обломочным материалом.

Морозобойные клинья и криотурбационная текстура поверхностных отложений хорошо сохраняются и служат свидетелями существования их мерзлого состояния даже спустя многие тысячи лет после изменения климатических условий.

В-третьих, в процессе оттаивания и замерзания деятельного слоя происходит своеобразная криогенная дифференциация обломочного материала. Крупные обломки постепенно выжимаются из переувлажненного при оттаивании грунта в полости трещин или на поверхность при наступлении сезонного замерзания. В результате образуются так называемые «каменные полигоны». На участках, испытывающих сезонное переувлажнение (например, у основания склонов), прямые очертания морозобойных полигонов округляются, и тогда образуются «каменные кольца».

Если же морозобойные трещины не заполняются грунтовым обломочным материалом, в них возникают ледяные жилы, причем лед постепенно нарастает вверх и над жилой образуются торфяные кочки с ледяным ядром, так как  оторфованная моховая масса предохраняет лед от таяния на протяжении короткого летнего сезона. В том случае, когда по тем или иным причинам имеет место прогрессирующее нарастание относительно большого количества льда  в приповерхностной части многолетнемерзлой толщи, то это приводит к морозному пучению грунта и образованию бугров высотой до 10 м и выше. Такие бугры морозного пучения в Якутии называют булгунняхи, а в Северной Америке — пинго.

Известны случаи, когда сопротивление почвы нарастающему давлению постепенно увеличивающейся массе льда достигало критического предела и происходил криогенный взрыв, разрушавший грунтовое покрытие.

Криогенные просадки и морозное пучение грунтов создает сложные проблемы для строительства на территории распространения многолетней мерзлоты.

На отдельных участках поверхностный слой может протаивать немного глубже, чем на окружающей площади. В этих местах поверхность многолетней мерзлоты располагается соответственно глубже, и происходит проседание оттаявшего грунта с образованием округлых в плане просадочных депрессий. Это явление получило название термокарста.

Термокарстовые просадочные западины имеют блюдцеобразную форму, размеры в десятки и первые сотни метров в поперечнике и в теплое время заполняются водой. Небольшие мелкие термокарстовые озера являются характерным элементом мерзлотных ландшафтов.

Талая вода местами скапливается в большом количестве на поверхности многолетнемерзлой почвы. Эти надмерзлотные воды, зажатые между поверхностью мерзлоты и постепенно замерзающим с началом холодного сезона деятельным слоем, могут его прорвать и образовывать обширные наледи.

Для территории распространения многолетней мерзлоты весьма характерны процессы солифлюкции. Солифлюкцией называется медленное течение, сползание насыщенного водой грунта по склонам. При этом образуются солифлюкционные наплывы и даже плохо выраженные ступенчатые площадки. Поверхность солифлюкционных отложений неровная, они несортированны и имеют неясную текстуру течения.

В горных районах на территории распространения многолетней
мерзлоты, где активно протекают процессы морозного разрушения и десквамации плотных горных пород, но отсутствуют значительные массы наземного льда, образуются россыпи щебня. Некоторые глыбы и более мелкие обломки пород, в безморозный период не спаянные льдом, съезжают по увлажненной горной поверхности склонов, а в ложбинах на склонах образуют скопления, которые соскальзывают вниз, образуя «каменные моря», или курумы, в основании горных склонов.

Лекция 15. Геологическая деятельность ветра

Геологическая деятельность ветра проявляется во всех климатических зонах, но особенно большую работу ветер производит там, где для этого имеются благоприятные условия: 1) аридный климат (испаряемость превышает количество осадков в 6— 10 раз); 2) бедность растительного покрова, скрепляющего своими корнями почву; 3) интенсивное проявление физического выветривания, дающего богатый материал для выдувания; 4) наличие постоянных ветров и условий для развития их колоссальных скоростей.

Перечисленные особенности характерны для пустынь и отчасти для полупустынь, занимающих до 20% поверхности материков, Пустыни развиты в пределах всех материков независимо от высоты местности.

В гумидных климатических зонах поверхность земли одета растительным покровом, предохраняющим почву от интенсивного-физического выветривания и от развевающего действия ветра. Поэтому работа ветра здесь проявляется избирательно (на песчаных побережьях морей, озер и рек при отсутствии или разреженности растительного покрова).

Геологическая деятельность ветра на континентах выражается в разрушении горных пород, переносе (транспорте) и отложении (аккумуляции) продуктов разрушения. Все стороны деятельности ветра в природных условиях представляют собой единый процесс, но в одних местах преобладают одни виды деятельности, в других — иные. Разрушительная деятельность ветра преобладает в тех районах пустынь, откуда дуют господствующие ветры, а аккумуляция — по окраинам пустынь, где ветер утихает.

Отложения, формы рельефа, образованные ветром, и вообще всю деятельность ветра называют эоловой (эол — бог ветров в древнегреческой мифологии).

Разрушительная деятельность ветра проявляется в выдувании частиц пород (дефляция) и в механической обработке поверхностей пород (корразия). Корразия и дефляция сопутствуют друг другу. Наиболее интенсивна разрушительная работа ветров там, где они движутся с большой скоростью. Поступательная скорость ветра определяет и его живую силу. Ветер, имеющий скорость всего в несколько десятков сантиметров в секунду, способен поднимать и уносить тонкую пыль. При скорости ветра 10 м/сек им переносятся частицы диаметром до 1 мм, при скорости 20 м/сек — диаметром 4—5 мм, а перебрасываются обломки пород до 2—3 см. Ураганы обладают огромной переносящей силой. Воздушные потоки, движущиеся с Тихого океана на восток, устремляются в понижения Анд и в коридорах (шириной 50— 100 км), увеличивая скорость до 40—45 м/сек, несутся к Атлантическому океану, сметая все на своем пути. В отдельные периоды скорость ветра здесь достигает 70 м/сек.

Ветер сметает все не только с горизонтальных поверхностей, но и проникает во все углубления, во все трещины, разбивающие горные породы, и выдувает из них все продукты выветривания. Вследствие этого трещины в пустынях зияющие, это облегчает дальнейшее течение процессов выветривания и процессов последующего выдувания новых порций образовавшегося обломочного материала. Совместное и взаимосвязанное действие выветривания, корразии и дефляции приводит к образованию характерных для эоловой деятельности причудливых форм скал, изолированных друг от друга. При выдувании горизонтальных трещин образуются ниши, а если выдувание идет из-под скал, разбитых на отдельные глыбы, то могут образоваться глыбы на “ножках” или даже качающиеся камни (центр тяжести таких глыб оказывается на одной линии с точкой опоры).

Подхваченные ветром частицы переносятся им в зависимости от его силы и размера частиц на различные расстояния. Так как токи воздуха движутся не только в горизонтальном направлении, но и в вертикальном, то и частицы поднимаются на большую или меньшую высоту. Пылеватые частицы поднимаются нередко на многие сотни метров, а иногда даже на несколько километров. Наибольшая концентрация гонимого ветром песка в приземной части воздушного потока (до 1,5—2,0 м), где сосредоточивается и наибольшая корразионная работа ветра.

Частицы, переносимые ветром, ударяясь о поверхность встречающихся им на пути препятствий (скал, камней, сооружений), оставляют на ней разнообразные формы корразии — луночки, борозды, штрихи, шлифуют поверхность. Интенсивность корразии зависит от твёрдости горных пород, их структуры, текстуры, трещиноватости, слоистости и т. п. Мягкие породы быстро разрушаются. Твердые — медленнее. Основная масса обломков, переносимых ветром, держится, как уже было сказано, на высоте 1,5—2,0 м над поверхностью Земли, поэтому больше всего подвергаются корразии основания препятствий. В связи с этим отдельно стоящие скалы пустынь, сложенные горизонтально лежащими пластами горных пород, имеют форму грибов, столов (широко развиты на Мангышлаке и Устюрте), а сложенные круто падающими пластами — игл,.столбов, обелисков и. др. Обелиски, столбы известны в ряде предгорных районов Средней Азии, а также в Приаралье. Одиноко стоящие скалы пустынь называют останцами, или свидетелями, они указывают на былой рельеф.