
- •1. Особенности распространения криолитозоны
- •1) Кристаллизационная и химически связанная; 2) в форме пара; 3) связанная; 4) свободная; 5) в твердом состоянии.
- •3. Процессы в замерзающих, мерзлых и оттаивающих породах физические явления и процессы в замерзающих и мерзлых породах
- •4. Пучение промерзающих и оттаивающих дисперсных пород (д.П.)
- •1. Монолитность пород в мерзлом состоянии; 2. Определенные температурные градиенты; 3. Опред. Физ. Св-ва монолитных г.П. (сопротивление на разрыв,
- •5. Строение и свойства мдп криогенная текстура и структура мерзлых пород
- •6. Сезонное промерзание и оттаивание пород
- •7. Сезонное промерзание и оттаивание пород
- •8. Сезонное промерзание и оттаивание пород
- •9. Выпучивание (вымораживание) твердых тел в рыхлых отложениях
- •10. Бугры пучения
- •11. Склоновые криогенные процессы
- •12. Наледи
- •13. Формирование и развитие ммт
- •14. Закономерности формирования ммт
- •15. Влияние неотектоники, регрессий и трансгрессий моря на развитие ммт
- •16. История развития криолитозоны на территории россии
12. Наледи
Ледяные тела, образованные в результате многократного излияния на поверхность и послойного замерзания подземных, речных или озерных вод, называются наледями. Излияние на поверхность подземных вод происходит в результате роста гидродинамического напора при зимнем промерзании водоносных пород, а поверхностных вод — за счет повышения гидростатического давления при промерзании озер и подозерных таликов → сужение живого сечения водных потоков при сезонном промерзании водных объектов приводит к появлению и постепенному нарастанию криогенного напора, в результате чего воды прорываются на поверхность и образуют очередной слой наледного льда. За холодный период таких циклов может быть не один десяток, что вызывает слоистость наледного льда и приводит к образованию плосковыпуклых наледных тел или бугров.
Мощность льда в наледях изменяется от долей метра до 10 м. При этом небольшие и маломощные наледи обычно полностью стаивают летом, а с мощностью льда более 5 м за короткий теплый период стаивают частично и относятся к многолетним.
Кате гория |
Наледи |
Площадь, м2 |
Объем, м3 |
I |
Очень мелкие (малые) |
До 103 |
До 103 |
II |
Мелкие (малые) |
103—104 |
1 ∙103—1,2 ∙104 |
III |
Средние |
104—105 |
1,2 ∙ 104—1,5 ∙105 |
IV |
Крупные |
105—106 |
1,5 ∙105 -1,7 ∙ 10б |
V |
Очень крупные |
106—107 |
1,7∙106 - 2,2 ∙107 |
VI |
Гигантские |
Больше 107 |
Больше 2,2 ∙ 107 |
наледи крупных размеров часто формируются в районах с широким распространением грубообломочных водонасыщенных образований, а также водообильных трещинно-жильных или карстовых коллекторов подземных вод.
Средние и малые наледи помимо подземных вод тесно связаны с реками и озерами высоких широт с резко континентальным климатом и холодной малоснежной зимой (в Верхояно-Колымской горно-складчатой области наиболее часто встречаются крупные и даже гигантские наледи)
Самые мелкие наледные образования могут образовываться практически повсеместно за счет вод СТС и других мелких водных объектов.
13. Формирование и развитие ммт
Многолетнемерзлые толщи в пределах криолитозоны и вне ее возникают, существуют и развиваются при таких условиях теплообмена на поверхности земли, при которых горные породы приобретают и сохраняют в течение определенного времени нулевую или отрицательную температуру. В результате при данных климатических и природных условиях в верхних слоях почвы и горных пород наблюдается множество периодических колебаний температуры с различными периодами (I) и амплитудами (А), начиная с суточных и годовых до многолетних — Т1 = 11 лет, Т2 = 40 лет, Т3 = 300 лет и далее с периодами в тысячи лет.
В соответствии с законами Фурье периодические температурные колебания распространяются во времени и с глубиной со следующими особенностями:
- амплитуды колебаний температур затухают с глубиной тем быстрее и соответственно распространяются на меньшую глубину, чем меньше период их колебаний;
- фазы колебаний температуры пород запаздывают во времени с глубиной;
- с увеличением глубины залегания пород короткопериодные колебания постепенно исключаются и ниже распространяются колебания с более длинными периодами.
В зависимости от радиационно-теплового баланса земной поверхности и его составляющих проявляют себя следующие закономерности формирования температурного режима ММТ:
— в понижении среднегодовых температур и усилении суровости мерзлотного режима с юга на север проявляется непосредственное влияние широтной географической зональности, в соответствии с которой наблюдается уменьшение суммарной поглощенной солнечной радиации (2п) в этом же направлении;
— от морских побережий вглубь континентов происходит увеличение континентальноcти климата и усиление суровости мерзлотных условий, что связано с проявлением континентальной зональности;
— в горных странах суровость мерзлотных условий увеличивается с повышением абсолютных отметок местности, в чем проявляется высотная климатическая поясность;
— в конкретных природных условиях происходит наложение указанных зональностей, в результате чего на территории России наблюдается усиление суровости мерзлотных явлений с юго-запада на северо-восток и от морских побережий вглубь континента.
Долговременные климатические циклы (ритмы), связанные с потеплением или похолоданием климата, приводят к нарастанию или сокращению мощности ММТ. При этом переход температуры на земной поверхности в область отрицательных значений способствует образованию новых мерзлых толщ или сохранению мерзлотных условий в верхних слоях литосферы, сложившихся в прошлые климатические эпохи или циклы.
Основные черты климатических циклов (ритмов) или продолжительных тенденций в настоящее время или в геологическом прошлом наглядно отражает динамика южных границ распространения ММТ, которые отличаются большой подвижностью в зависимости от среднегодовых температур на земной поверхности. Установлено, что повышение (понижение) среднегодовой температуры почвы на 1 °С соответствует смещению южной границы ММТ примерно на 100 км с юга на север (с севера на юг). Если же среднегодовая температура повысится на 3—4 °С, что соответствует современным прогнозам потепления климата в XXI веке, то смещение южной границы может составить 400 км. Столь значительное изменение площади криолитозоны сопровождается существенным сокращением мощности мерзлых толщ вплоть до полного их исчезновения у южных границ, что, в свою очередь, окажет влияние на температурный режим этих регионов.
ММТ и криолитозона в целом в своем развитии претерпевают непрерывные изменения во времени и пространстве температурного режима, мощности мерзлых пород, их состава, влажности и других характеристик. Стационарность указанных теплофизических параметров многолетнемерзлых горных пород во многом зависит от конкретных климатических характеристик и может быть только относительной как в пространстве, так и во времени.
что в соответствии с современными климатическими и физико-географическими особенностями в изменении мощностей многолетнемерзлых толщ отчетливо прослеживаются широтная и континентальная зональности — их увеличение с юга на север и от морских побережий вглубь континента в соответствии с понижением средних годовых температур в высоких широтах и ростом амплитуд их колебаний в середине континента.
длительные климатические тренды, связанные с такими геолого-тектоническими процессами как неотектонические движения, морские трансгрессии и регрессии, покровные оледенения и другие, вызывают направленные изменения теплообмена на поверхности земли и соответствующее повышение или понижение температуры в толще горных пород. Скорости таких изменений зависят от интенсивности процессов, их вызывающих, но в целом обычно в десятки раз быстрее таковых при периодических или циклических климатических колебаниях. Так, формирование мерзлого слоя мощностью до 30 м может происходить в течение 10 тыс. лет при периодических колебаниях теплообмена и всего за 700 лет при скачкообразном его изменении. Однако подобные скачкообразные изменения теплообмена на поверхности земли обычно имеют локальное распространение и редко оказывают влияние на регионально-глобальные закономерности формирования или разрушения ММТ.
Установлено, что мощность ММТ в значительной степени зависит от нижних граничных условий или величины теплового потока снизу, т. е. от геотермического градиента (g) в подстилающих талых породах. Поскольку величина геотермического градиента изменяется в зависимости от геолого-тектонического строения, существует определенная связь между мощностью ММТ и тектонической структурой конкретного региона. Так, на древних платформах и в древних кристаллических массивах # обычно не превышает 0,02 °С/100 м, и мощность ММТ здесь при прочих равных условиях примерно в 1,5—2 раза больше, чем на молодых платформах, в горно-складчатых областях и в предгорных прогибах. В регионах с действующими вулканами, особенно в молодых горно-складчатых областях, где # достигает 5 °С/100 м и более, мощности ММТ сокращаются в 5 раз и более.
Кроме того, в областях с конвективным теплообменом на нижней границе мерзлых пород (миграция подземных вод) влияние повышенных значений теплового потока на мощность ММТ еще более существенно. В этом случае мощность ММТ обычно в 1,5—2 раза меньше по сравнению с районами без конвективного теплообмена.