33. Мерзлотные процессы

В зоне многолетнемерзлотных пород наблюдается ряд геологических процессов, из

которых наиболее распространены формирования повторно-жильных льдов, термокарс, пучение, образование бутров и наледей, склоновые подвижки многолетнемерзлотных пород. Повторно-жильные льды образуются и распространены на севере при значительных отрицательных температурах и небольшой мощности талового слоя. Механизм образования таких льдов связан с последующим многократным заполнением трещин льдом и наличием пластичных пород. Выделяют два типа роста жил: 1) эпигенетический, т. е. сформировавшийся после образования горных пород; 2) сингенетический, т. е. формирующийся вместе с накоплением осадков. Ежегодно повторяющийся процесс морозобойного трещинообразования приводит к увеличению ширины трещины и разрушению горной породы (первый тип), и ежегодное накопление осадка приводит к увеличению вертикальной мощности льда (второй тип).

Термокарст наблюдается в областях развития многолетнемерзлотных горных пород,

возникает в результате сезонного вытаивания участков вечномерзлотных пород. Этот про-

цесс приводит к образованию воронок, провалов, ложбин, котловин оседания и озёр.

Процессы пучения. При сезонном промерзании влажных участков земной поверхности

происходит вспучивание почвы с образованием специфических форм рельефа. Повторяю-

щиеся ежегодно процессы замерзания и оттаивания участков почвы приводят к появлению бугров вспучивания, наледных бугров и полигональных образований.

Бугры пучения. К ним относятся гидролакколиты, представляющие бугры вспучива-

ния грунта, содержащие внутри замёрзшую воду. Их формирование связано с внедрением в почву по трещинам вод. Замерзшая вода в виде ледяного ядра производит вспучивание почвы. Такие бугры достигают высоты 10 м при ширине в десятки метров.

Миграционные бугры развиваются на заболоченных торфяниках, образуя бугры высо-

той 3-4 метра, сложенные торфом. Внутри такого бугра располагаются замерзшие пески,

суглинки и глины.

Решение ряда фундаментальных теплофизических проблем мерзлото­ведения стало ключом к осуществлению в большом объеме прикладных исследований. Перечислим лишь некоторые из них, связанные с хозяйст­венной деятельностью на значительных площадях: оптимизация приемов гидротермической мелиорации почвы для сельскохозяйственного производ­ства, разработка все более прогрессивных методов искусственного оттаива­ния мерзлых пород в практике горного дела и строительства, охрана окру­жающей среды и рекультивация нарушенных земель при строительстве.

В познании мерзлой зоны литосферы большое внимание уделяется как экспериментальным теплофизическим методам, так и развитию аналити­ческой теории. В частности, математические методы незаменимы при ана­лизе ситуаций, создаваемых практической деятельностью человека. Наи­большее развитие получили приближенные методы решения задачи промерзания—протаивания (так называемой задачи Стефана). К настоя­щему времени достаточно отработаны способы расчета сезонного промер­зания и протаивания пород с учетом влияния различных наземных покро­вов: снежного, растительного, искусственного. Математические модели для анализа температурных полей в слое сезонного протаивания или многолет-немерзлой толщи пока еще не всегда с достаточной надежностью соответ­ствуют природе, поэтому проводятся работы по их совершенствованию.

Теплофизические исследования позволяют не только вскрыть физику теплообмена мерзлой зоны литосферы с атмосферой и недрами Земли, оце­нить современное состояние морзлых толщ и их естественную эволюцию, но и открывают широкие возможности предсказания изменений мерзлот­ной обстановки при различных видах хозяйственной деятельности человека на Севере, локализации и полного предотвращения разрушений ландшаф­тов и развития нежелательных криогенных процессов, организации рацио­нального природопользования и охраны окружающей среды.