Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

подруслового потока вследствие резкого снижения мощности рых­ лых водоносных отложений речной долины; б) разгрузкой потока вод, восходящих по тектоническому разлому или трещиноватой водоносной зоне иного происхождения; в) резким изменением мерзлотно-лптологическпх условий русла реки, что особенно часто наблюдается при впадении боковых притоков в основную долину, перегибе продольного профиля, сопровождающемся его выполаживапием, и т. д. Приуроченности источников именно к руслам рек способствуют, во-первых, оптимальные для выхода воды гипсометодические отметки и, во-вторых, положительные температуры подруслового талика, препятствующие перемерзанию головки источника.

Русловые субаквальные источники можно разделить, в свою очередь, на три группы. К первой относятся источники речных долин круглогодичного стока. Зимой они проявляются в форме устойчивой полыньи, которая иногда сопровождается нечеткими наледями, расположенными значительно ниже по течению реки, например Тимптоискпе источники [10]. Ко второй группе следует отнести источники речных долин сезонного стока. Они обычно формируют устойчивые наледи, расходуя на их образование все свои водные ресурсы. Поверхностный сток выше и ниже наледи отсутствует, например источники в долине р. Анмангынды [11]. К третьей группе следует отнести источники, включающие осо­ бенности первой и второй групп, например, источники, расход которых сопоставим пли превышает зимний расход реки выше головки источника. В этом случае интенсивный рост наледи непос­ редственно ниже полыньи, фиксирующей головку источника, сочетается с непрерывным речным стоком под наледным телом и внутри его, например, источники, образующие крупнейшую наледь

В результате выход воды перемещается вдоль склонов долины или в пределах поверхности наледного поля, что весьма характерно и для этого типа источников, и часто для субаквальных. Пере­ мещение выхода в пределах поверхности наледи сопровождается обычно изменением его характера. Концентрированные летом в го­ ловке источника грифоны зимой рассредоточиваются по широкой поверхности наледи. Иногда наблюдается и обратная картина.

И с т о ч н и к и п р е д г о р н ы х к о н у с о в в ы н о с а формируются обычно на слабовыпуклой поверхности предгорных равнин и характеризуются рассеянными на большой площади мно­ гочисленными мелкими грифонами, в нижней части сливающимися в единое русло. Зимой такие источники формируют крупные наледи округлой или изотермической формы, в пределах площади которых и осуществляется зимняя разгрузка подземных вод, сопровождаю* щаяся интенсивной миграцией грифонов по поверхности наледи. Эти источники, как правило, не образуют зимнего стока и для

212

них наледь является органически связанной с источниками формой проявления. Эта связь определяется тем, что источники образуют наледь, а наледь предохраняет их от промерзания. Наледь фикси­ рует весь зимний сток этих источников.

И с т о ч н и к и н и з к и х в о д о р а з д е л о в и т е р ­ р а с о в ы х п о в е р х н о с т е й имеют обычно родниковые, четко выраженные головки и русло. Как правило, эти источники образуют наледи, которые и фиксируют весь зимний сток или, во всяком случае, значительную его часть. Головки этих источников также перемещаются зимой в пределах поверхности наледи, и толь­ ко наиболее высокодебитные или термальные грифоны неподвижны и образуют зимой устойчивые полыньи. Если головка источника выражена значительным по размеру озерком, наледь может обра­ зоваться в русле ручья, вытекающего из озерка. Такие источникиозерки наблюдаются в долине р. Момы.

Режим источников надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных вод осложняется особыми факторами, из них главнейшие — режим промерзания деятельного слоя, особенности питания водо­ носных комплексов и горизонтов. По характеру режима и дебита можно выделить следующие две группы источников: 1) постоянно действующие; 2) непостоянно действующие. В числе последних вы­ деляются источники, функционирующие весь год, но неустойчи­ вые по дебиту, и функционирующие часть года, в том числе сезон­ ные (оттаивание и промерзание), сменные, мигрирующие, перио­ дически исчезающие.

Постоянно действующие источники устойчивы по дебиту, соста­ ву, температуре и месту выхода. Они, как правило, обладают достаточно большим дебитом и повышенной температурой. Мощ­ ность четвертичного покрова в месте выхода таких источников большей частью невелика. Эти источники питаются водами мощных подмерзлотных пластов или трещин и встречаются сравнительно редко.

Источники, действующие непостоянно, характеризуются зна­ чительным, но сильно изменившимся во времени дебитом. Изме­ нение дебита может быть обусловлено непостоянным питанием или изменением мерзлотных условий выхода воды на поверхность. Рассмотрим, например, случай когда выход воды из коренных по­ род прикрыт хорошо фильтрующим слоем четвертичных отложе­ ний. Летом вода поступает в эти отложения и растекается в них по деятельному слою вниз, над поверхностью мерзлых пород. Часть воды в виде мелких рассеянных грифонов появляется на поверх­ ности. По мере промерзания деятельного слоя отдельные маломощ­ ные выходы замерзают. Сохраняется лишь самый крупный. Дебит одиночного источника сильно возрастает.

Источники сезонные функционируют только часть года. Они появляются либо при промерзании деятельного слоя, либо при его оттаивании, а иногда и от оттаивания подземных льдов (см. выше).

21

Источники сменные имеют два выхода воды, из которых один функционирует зимой, а другой — летом. Первый нередко нахо­ дится в основании склона, а второй — дальше от склона и ближе к руслу реки.

Источники мигрирующие меняют место выхода не только из года в год, но иногда и несколько раз в году. Дебит таких источни­

зоны зависит не только от изменения ресурсов данного водоносного горизонта (трещины), но и от режима мерзлой зоны и деятельного слоя.

Изменения дебита источников районов мерзлой зоны, находясь в причинной связи с этими факторами, часто не отражают произ­ водительности водоносного горизонта, питающего данный источник. Если вне районов мерзлой зоны падение дебита источника свиде­ тельствует об уменьшении ресурсов водоносного горизонта, то в районах мерзлой зоны это далеко не всегда так. Исчезновение источника вследствие замерзания путей выхода подземных вод может обусловить накопление запаса воды в водоносном горизонте, повысить его потенциальные возможности.

Итак, режим источника обусловлен во многом оттаиванием и замерзанием путей движения воды и не отражает истинного состо­ яния водоносного горизонта, питающего источник. Иногда при истощении водоносного горизонта дебит источника может возрастать, и наоборот, ресурсы подземных вод могут увеличиваться, а дебит источника убывать. Только комплексное изучение режима источ­ ника в его взаимосвязи с мерзлотными и иными факторами позволит правильно подойти к решению вопроса для каждого конкретного случая. Состав воды источников, как и их дебит, нередко претерпе­ вает весьма существенные изменения. Особенно это касается источ­ ников, служащих местом выхода одновременно надмерзлотных и подмерзлотных вод.

Место источника нередко характеризуется четко выраженной родниковой воронкой, в центре которой находится одна или не­ сколько головок. Родниковой воронке отвечает таликовая воронка, обусловленная оттаиванием мерзлых пород и некоторым пониже­ нием поверхности мерзлой зоны по периферии выхода воды.

Наледи. Появление зимой воды на поверхности земли, речного или озерного льда, в горных выработках пли иных местах сопро­ вождается замерзанием, и при неоднократном повторении этого процесса в пределах одного и того же участка.образуется наледное тело, получившее название наледи. Вода, которая формирует наледи, может выходить на поверхность в результате естественной разгрузки подземных вод (источники), сужения живого сечения речного или подруслового потока вследствие частичного его про­ мерзания, отжатия 113 промерзающего деятельного слоя. Миграция

214

■воды в промерзающей среде сопровождается возрастанием гидро­ статического напора п может вызывать возникновение грунтовых пли ледяных бугров, пх растрескивание и излияние воды на по­ верхность. Все эти процессы, связанные с замерзанием воды, из­ ливающейся па поверхность, называются наледньтми процессами, а пх результат — наледью. Таким образом, под наледью пони­ мается ледяное тело, являющееся продуктом замерзания речных или подземных вод, излившихся на поверхность льда, земли или крупных полостей в горных породах (штолен, пещер) вследствие естественной разгрузки подземных вод или промерзания того водоносного тракта, по которому эта вода обычно двигается. Это определение ближе всего к формулировке, предложенной в первом издании настоящего курса Н. И. Толстихпным, хотя последний вслед за М. И. Сумгниым относит к наледи и лед, формирующийся

ша н н ы е.

Всвязи с интенсивным освоением северных районов все боль­ шее беспокойство вызывают искусственные наледи, образующиеся вследствие протечек водопроводных и канализационных систем, сброса сточных вод и иных причин, вызванных деятельностью человека. Изменения характера склонов (террасирование) в соче­ тании с нарушением водного баланса техногенными факторами также способствуют появлению и бурному развитию наледей, как это имело место, например, в пос. Чернышевском в Якутии.

По положению относительно поверхности земли различают на­ леди наземные и подземные, например в штольнях, пещерах пт. и.

По отношению к рельефу различают наледи русловые, террасо­ вые, конусов выноса, склоновые, водораздельные, искусственных выработок (карьеры, канавы).

По абсолютным отметкам наледи тяготеют к определенному интервалу высот, образуя наледные пояса гор, генетически свя­ занные с общей высотной мерзлотно-гидрогеологической зональ­ ностью (рис. 71).

По длительности существования наледи могут быть однолет­ ними (сезонными), летующими (не тающими полностью в отдель­ ные годы) и многолетними, лишь частично тающими летом.

По размерам с учетом зависимости между площадями наледей и их объемами, выведенной Б. Л. Соколовым и О. Н. Толстнхиным [13], н с учетом классификаций В. Г. Петрова, А. С. Симакова мож­ но различать следующие наледи (табл. 36).

Как видно из сопоставления площадей и объемов, средняя мощ­ ность наледей вне зависимости от их площади составляет 2 м. Эта величина в общем виде отражает более сложные статистические закономерности взаимосвязи между площадями и объемами наледей.

По времени образования наледи бывают современные и древние (ископаемые).

215