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

В зависимости от источника питания наледи имеют различные площади и объемы наледного льда (табл. Классификация наледей по размерам, по Н.Н. Романовскому.). Очень крупные и гигантские наледи связаны с подземными водами подмерзлотных водоносных горизонтов артезианских бассейнов и гидрогеологиче­ских массивов горно-складчатых областей.

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.