Криогенные формы рельефа. Общие сведения
Формы рельефа, характерные для областей развития постоянной мерзлоты грунта, называют мерзлотными, или криогенными. Среди них наиболее развиты небольшие формы рельефа. По происхождению мерзлотные формы, учитывая физические особенности основных процессов рельефообразования, можно подразделить на несколько групп:
формы рельефа, созданные процессами солифлюкции;
формы рельефа, обусловленные термокарстовыми явлениями;
формы рельефа, связанные с образованием морозобойных трещин.
В условиях вечной мерзлоты поверхностные воды, попадающие в грунт за счет дождей и таяния снега, не могут проникать на большую глубину, а испарение воды здесь вследствие низких летних температур весьма незначительно. В связи с этим деятельный слой перенасыщается водой и превращается в подвижную вязкую массу – плывун, который медленно сползает по кровле мерзлого грунта в направлении уклона поверхности под влиянием силы тяжести. Это движение плывуна носит название солифлюкции.
В районах с отрицательными зимними температурами грунты зимой промерзают. Образуется сезонная мерзлота. Однако на 25 % суши еще существует и так называемая вечная мерзлота. Промерзший грунт здесь никогда не оттаивает в современных климатических условиях. Возникновение вечной мерзлоты связывают с резким похолоданием в четвертичное время, а современные условия способствуют сохранению вечной мерзлоты. Мощность промерзания грунтов колеблется от нескольких метров до тысячи метров – например в Якутии. Районы вечной мерзлоты находятся в северном полушарии в Северной Америке (Канада) и Евразии. В Европе граница вечной мерзлоты совпадает с Северным полярным кругом, а за Уралом она опускается до южной границы России и почти вся Восточная Сибирь и Дальний Восток находятся на территории с вечной мерзлотой.
В пределах зоны вечной мерзлоты выделяется несколько подзон:
Подзона сплошной мерзлоты с мощностью 100-500 и более м;
Подзона не сплошной мерзлоты, с мощностью промерзания до 25 м;
Подзона, представленная отдельными островами мерзлотных пород.
Вечная мерзлота существует в условиях резко континентального климата с холодной, продолжительной и малоснежной зимой. В породах здесь развиты различные типы льда: лед-цемент, который образуется за счет замерзания влаги в породах; ледяные тела, в виде линзовых жил.
В районах вечной мерзлоты основным рельефообразующим фактором является замерзшая подземная вода. При этом в летнее время верхний слой грунтов здесь оттаивает, а зимой – снова замерзает. Этот поверхностный слой называютдеятельным слоем. Его мощность от 1 до 4 м.
Основными рельефообразующими процессами в районах вечной мерзлоты являются:
1. Пучение грунтов и образование наледей;
2. Криогенное выветривание и морозное растрескивание грунтов;
3. Морозная сортировка и солифлюкция.
Все эти процессы формируют различные микро- и мезоформы в зависимости: от характера поверхности, которая может быть плоской или наклонной; от характера почв и грунтов, которые могут быть щебнистыми, или илистыми, однородными или разнородными.
Среди мерзлотных морфоскульптур представлены положительные и отрицательные; аккумулятивные иденудационные формы. При этом характер рельефообразования определятся физическими свойствами воды. Так, при замораживании происходит увеличение ее объема и в почвогрунте возникает давление, которое вызывает разрушение породы и заметное поднятие почвы. При очень низких температурах грунты растрескиваются. Это процессы морозного пучения и растрескивания. Летом лед в глубинах тает, частицы почвы и мелкие камешки, поднятые вверх морозным пучением теряют опору и скатываются вниз по склону. Так формируется «структурный микрорельеф», представленный каменными многоугольниками, сетями, кольцами. Характер этих форм определяется системой трещин, образующихся при промерзании. В эти трещины и скатываются камешки по склону при оттаивании верхнего слоя, образуя многоугольники, кольца и т.д.
В однородных грунтах в трещинах образуются ледяные клинья, за счет которых рельеф приобретает волнистый характер.
В период оттаивания верхнего слоя происходит солифлюкция, то есть течение почвы и грунтов, находящихся на склонах. При этом большое количество рыхлого материала сползает по склону со скоростью от 3 до 11 см/сутки.
Если бугорок, возникший при пучении над линзой льда летом оттаивает, то он становится плоским. Так образуютсяпятнистые тундры. Наиболее крупные формы оттаивания – это тундровые полигоны. Они образуются на систему трещин, содержащих ледяные клинья. Крупные пяти, четырехугольные полигоны, ограниченные рвами – трещинами глубиной до 1 м, могут достигать нескольких десятков метров в поперечнике.
При переменном замерзании и оттаивании однородных глинистых грунтов могут образовываться глинистые пятна. Они округлой или неправильной формы, покрыты растительностью. Поверхность их плоская или слегка вспученная. Такой рельеф называется пятнистым. Эти пятна возникли в результате прорыва по трещинам жидких глинистых грунтов, зажатых между двумя слоями мерзлоты: сезонной и вечной.
В полярных странах встречаются полигональные формы рельефа, которые представляют собой правильные многоугольники, разделенные трещинами. В эти трещины проникает вода из нижних грунтов, которая замерзает, образуя ледяные клинья. Летом лед не успевает растаять, разбивая мерзлую породу на отдельные блоки.
Если грунты пластичные, то они выжимаются, образуя валики высотой до 75 см и шириной 1 м. Полигоны имеет ширину до30 м.
Таким образом, все формы, связанные с накоплением льда и обломочного материала можно рассматривать как аккумулятивные формы рельефа. Среди положительных форм более крупного размера следует назвать гидролакколиты. Это бугры пучения высотой до 30 м и с диаметром у основания 200 м. Образование их связано с внедрением подземных вод между вечномерзлотной толщей и промерзшей частью сезонно-талого слоя.
Если подземные воды выходят на поверхность, то образуют наледи. Чаще это происходит в долинах рек. Летом крупные наледи не успевают растаять, что приводит к морозному выветриванию склонов речных долин.
Денудационные формы мерзлотного рельефа связаны с таянием льда и образованием просадочных форм. В местах, где рыхлые породы перемежаются с мощными прожилками льда могут развиваться процессы термокарста. При этом образуются: западины, карстовые озера, котловины. Так, в Якутии сформировались озерно-термокарстовые ландшафты. На склонах речных долин развиты термоэрозионные рытвины и овраги. Термокарст в ряде случаев развивается под влияние хозяйственной деятельности человека: после рубки леса, под пашней, при рытье котлованов и т.д. с оттаиванием вечной мерзлоты связаны термоабразионные и термоэрозионные процессы.
Термоабразией называется термическое воздействие морского волнения на берег. Термоэрозионные формы – это ложбины, овраги и долины, образовавшиеся в связи с термическим воздействием поверхностных вод.