Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

явления в классификационной схеме (табл. 38), в соответствии с которой и производится их описание.

Криогенные явления и процессы, протекающие с сохранением относительно постоянной массы горных пород в годовом цикле раз­ вития криогенеза и связанные с сезонными изменениями строения

ильдистости пород под воздействием протаивания и промерзания.

Кним относятся: сезонное пучение, формирование структурных грунтов (каменные многоугольники, кольца и т. и), выпучивание валунов, формирование наледей и, наконец, морозобойное растре­ скивание.

Мо р о з н о е п у ч е н и е связано с миграцией влаги в пре­ делах деятельного слоя и ее замерзанием в течение осени и зимы. В результате зимой образуется бугор пучения, летом вследствие протаивания льда этот бугор может разрушаться. Незначительные поднятия и последующие опускания земной поверхности, вызван­

влаги и ее накопление может быть обусловлено либо влиянием градиента температуры и влажности, и тогда происходит накопле­ ние сегрегационного льда, либо путем передвижения воды под дей­ ствием гидростатического давления, и тогда формируются инъек­ ционные льды. Гидростатическое давление в этом случае может возникать вследствие промерзания воды в замкнутой системе про­ мерзающего деятельного слоя или поступления в промерзающий деятельный слой подземных вод источника. По последней схеме образуются хорошо известные в литературе сезонные гидролак­ колиты. Размеры сезонных бугров пучения обычно невелики — 1,5—2, редко 4—8 м. У крупных бугров пучения происходит раз­ рыв почвенного слоя в верхней части, что способствует обнажению и быстрому таянию льда, образующего ядро бугра. Растрескива­ ние гидролакколитов часто ведет к излиянию воды с постепенно уменьшающимся расходом. Разрушение гидролакколитов в усло­ виях непрерывно возрастающего гидростатического давления иног­ да сопровождается взрывом. Неравномерность промерзания и про­ таивания в сочетании с неоднородностью деятельного слоя обусло­ вливает в определенной обстановке не только миграцию влаги, но и перемещение переувлажненного грунта в пределах этого слоя на участки, промерзающие медленнее. При протаивании переме­ стившиеся массы грунта остаются в пределах возникшего бугра. Перемещение грунтовой массы под бугор может повторяться при сезонном промерзании в последующие годы. Таким образом, вслед­ ствие сезонных процессов возникают многолетние образования — мелкие бугры пучения, туфуны, бугры-могильники, пятна-медаль­ оны 4

Процессы пучения., связанные с изменением фазового состоя­ ния и перераспределением влаги в деятельном слое, приводят,, по­ мимо роста бугров пучения, к выпучиванию (вымораживанию) твердых тел из породы на поверхность. Такими телами могут быть

232

Т а б л и ц а 38

Классификация криогенных явлений и образовании

233

столба вверх приводит к формированию в его основании полости, частично заполняемой оплывающим грунтом. В процессе протаивания столб не может занять прежнее положение, а оказывается несколько приподнятым. Многократное повторение процесса при­ водит к полному выпиранию столба на поверхность. Аналогичные силы развиваются, если на месте столба бывают валуны, крупные камни и другие твердые тела, заключенные в дисперсном материа­ ле. Действие сил смерзания и процесса, механизм которого изло­ жен выше, приводит в конечном итоге к дифференциации грубообло­ мочного материала, выжиманию его на поверхность, а в сочетании с процессами морозобойного растрескивания — к формированию структурных грунтов и своеобразного микрорельефа типа камен­ ных многоугольников, колец, полос.

Однако явление выпучивания способно выводить на поверх­ ность не только обломочный материал, но и тонкодисперсный. Этому способствует высокое гидростатическое давление, раз­ вивающееся в сильно увлажненных дисперсных грунтах при промерзании. Неравномерность промерзания деятельного слоя, связанная с различными причинами, в том числе и с морозобойным растрескиванием', приводит к тому, что дисперсный разжиженный грунт изливается на поверхность земли, образуя «мерзлотные сальзы», и растекается по ней в виде пятен и полос мелкозема. Многократное повторение этого процесса способствует дифференциации материала*, слагающего деятельный слой.

Н а л е д е о б р а з о в а н и е — весьма характерный про­

234

напряжения т* у дневной поверхности описывается выражением

рения грунта; С — модуль сдвига мерзлого грунта; х — расстоя­ ние от свободной вертикальной поверхности до рассматриваемого сечения грунта; grad z (г) — градиент температуры на глубине, в частном случае при линейном изменении температуры на глуби­

не равный ^ (рис. 80).

Зная величины временного сопротивления при сдвиге, из при­ веденного выражения нетрудно определить минимальные расстоя­ ния между параллельными трещинами. Параллельные трещины в зависимости от характера и однородности пород образуют систе­ мы прямоугольников или многоугольников, ориентировка кото­ рых определяется положением ограничивающих поверхностей (на­ пример,, берег реки, тер­ расовый уступ и т.п.), где происходит смена ус­ ловий протаивания и промерзания массива.

Морозобойное растрес­ кивание грунтов на об­ ширных пространствах северных низин дает на­ чало многим криоген­ ным процессам и явле­ ниям сезонного и много­ летнего характера. В частности, заполнение морозобойных трещин минеральной составляю­ щей протаивающих вес­ ной и летом горных по­ род приводит к форми­

рованию систем земляных жил. Заполнение их водой и последу­ ющее ее замерзание вызывает формирование сезонных ледяных жил, образующих соответствующие полигональные системы в деятель­ ном слое и приводящих к возникновению трещинно-полигональ­ ного рельефа. Эти же процессы, как будет показано ниже, обус­ ловливают и формирование повторно-жильных льдов.

Криогенные явления и процессы, участвующие в аккумуляции, протекают под воздействием промерзания и протаивания при об­ щей направленности криогенеза в сторону промерзания. К ним от­ носится формирование многолетних бугров пучения-, инъекцион­ ное и повторно-жильное льдообразование. Роль криогенеза в про­

237