Ганжара Геология и ландшафтоведение

Таблица 3.7. Генетическая классификация озерных котловин

части растений падают на дно водоемов. Таким образом, на дне

озер образуется своеобразная смесь минерального и органического ила — сапропель. По мере заполнения озера осадками и

его обмеления растительность захватывает все большие пространства водного зеркала. Озеро как водоем исчезает.

Характер растительности в озере со временем меняется, поэтому и состав торфа меняется снизу вверх (рис. 3.25). Сначала произрастают преимущественно камыши, затем хвощи и осоки. Появляется древесная растительность, мох.

Если питающие озеро речные и грунтовые воды приносят соли железа и марганца, на дне озер образуются железные и марганцовые руды, имеющие иногда промышленное значение.

В бессточных озерах испарение приводит к осолонению воды, при этом наибольшая соленость наблюдается в местах, удаленных от устья рек. Соленость воды может достигнуть такой степени, что начнется выпадение солей на дно озера (самосадка солей). В зависимости от минерального состава приносимой в озеро воды из концентрированных вод озера (рапы) будут выпадать различные соли:

160

Рис. 3.25. Схема строения болота, образовавшегося в результате зарастания озера. 1 — пресноводный мергель; 2 — сапропелит; торфа: 3 — сапропелевый; 4 — тростниковый; 5 — камышовый; 6 — хвощовый; 7 — осоковый; 8 — осоко-ивовый; 9 — лесной; 10 — гипновый; 11 — периево-сфагновый; 12 — пушице-сфагновый.

галит (каменная соль), мирабилит, глауберит, сода и др. Такие озера представляют собой ценные месторождения минерального сырья для

химической промышленности.

Болота — участки суши избыточного увлажнения, часто со слоем торфа, покрытые специфической болотной растительностью, неодинаковой в различных климатических зонах. Избыточное увлажнение почвы атмосферными осадками приводит к ее забола- чиванию. В некоторых случаях заболачивание почвы имеет временный (сезонный) характер, но иногда наблюдается ее постоянное заболачивание.

По условиям увлажнения и характеру растительности болота подразделяют на три типа: верховые, низинные и переходные.

Верховые болота располагаются на ровных водоразделах или высоких террасах. Питание их происходит за счет атмосферных осадков или грунтовых вод, бедных минеральными солями. Поэтому здесь развивается особая болотная растительность, для которой необходимо незначительное количество минеральных веществ — сфагнум, кукушкин лен и др. Остатки этой болотной растительности образуют торфяные накопления, отличающиеся высокой теплотворной способностью при сгорании и малой золь-

ностью.

Низинные болота располагаются в понижениях рельефа — в долинах рек, на пойме, по берегам водоемов. Они часто образуются за счет зарастания озер. Питают их в основном грунтовые воды

161

богатые минеральными веществами. Растительность таких болот представлена камышом, осокой, хвощем, из древесных — ольха, береза и др. Торф в таких болотах хорошо разложился, обладает большей зольностью и небольшой теплотворной способностью. С другой стороны, он богат минеральными веществами и является хорошим удобрением. В болотах низового типа наблюдаются отложения же-

лезных (болотных) руд и небольшие скопления вивианита. Переходные болота – болота смешанного питания. Раститель-

ность таких болот мезотрофная (промежуточная) — не требует большого количества минеральных веществ.

Развиваясь в течение длительного геологического времени, торфяники как междуречные (верховые), так и низовые, становятся местами накопления угля. В процессе диагенеза, при отсутствии кислорода, углерод растений постепенно превращается в бурый и каменный уголь.

Геологическая деятельность ледников

Распространение снега и образование льда на земной поверхности связано с определенными климатическими условиями — обилием осадков, выпадающих в форме снега и отрицательными температурами. В центральной части арктических областей отрицательные температурами земной коры распространяются на глубину до 600 м. К югу нулевая изотерма Земли приближается к поверхности, а в экваториальных областях достигает высоты нескольких тысяч метров над уровнем моря.

Условная горизонтальная линия, характеризующая равенство

между приходом и расходом твердых атмосферных называется снеговой линией (фото. 3.55). Ниже снеговой линии снег в лет-

ние периоды не сохраняется, выше — он лежит круглый год. В холодные и влажные периоды снеговая линия понижается, а в жаркие

и сухие повышается.

Ледники — природные скопления движущегося льда на территории суши. Ледниками занято более 11% площади суши Земли. Для образования ледников необходимы твердые осадки, не тающие в летние периоды. Свежий снег (снежинки), обладая высокой

пористостью и большой площадью соприкосновения с воздухом, подвергаются процессу сублимации (сухое испарение), при кото-

ром выделяется тепло. Снежинки, подтаивая, приобретают округ-

лую форму и уплотняются, образуя ôèðí. Дальнейшее преобразование фирна ведет к образованию фирнового льда, затем в голубоватый глетчерный лед.

162

Лед образуется на суше, в реках, озерах, морях. При температуре около нуля вода начинает превращаться в лед с увеличением объема. Максимальная плотность воды при замерзании достигается при температуре +3,98°С. Соленость воды, снижает температуру замерзания до –2, –4°С. Речной лед более плотный, чем глет- черный.

Лед — при динамической нагрузке — хрупок, но под действием статической нагрузки обладает пластичностью и способностью течь. В этом случае лед движется из области с более высоким давлением в сторону области с более низким давлением. Скорость движения льда изменяется в разные периоды года. В зависимости от климатических условий составляет от 0,1–0,5 м/сутки до 30–150 м/сутки.

По морфологии ледники подразделяются на: горные, материковые или покровные и промежуточные.

Горные ледники питаются за счет накопления снега между скальными пиками — карами (фото. 3.56). В ледниках различают области аккумуляции (ôîòî. 3.56), стока (ôîòî. 3.57, 3.58) è разгруз-

êè (ôîòî. 3.59).

Кары, сливаясь между собой, образуют ледниковые цирки, из которых лед течет в горные долины, перемещаясь на десятки ки-

лометров. Ледник в области стока характеризуется значительным количеством трещин — гривас (фото. 3.57) за счет резкого пере-

пада склона горной долины. Область разгрузки представляет собой окончание ледника (фото. 3.58, 3.59).

Покровные материковые ледники имеют изометричную в плане и линзовидную в разрезе форму. Мощность их достигает первых километров в центральной куполовидной части. Растекание льда происходит по радиусам от центра к периферии.

Ледники при движении разрушают горные породы. В сильно тре-

щиноватых или рыхлых породах они образуют длинные плоскодонные впадины — «ванны выпахивания» обычно вытянутые по

направлению движения ледника. После таяния ледника они образуют ледниковые озера (фото. 3.60, 3.61).

Срезая, выступы твердых горных пород ледники сглаживают их, образуя своеобразные формы — «бараньи лбы». Их склон, обра-

щенный навстречу движения ледника, пологий отполированный, покрыт штриховкой, а противоположный не обработан льдом. Размеры «бараньих лбов» от нескольких метров до нескольких десят-

ков метров в длину и высоту. Сочетания таких форм и углублений образуют «курчавые скалы».

163

В горах ледники, двигаясь по эрозионным долинам, преобразуют их в ледниковые долины — троги (фото. 3.62). Для троговой долины характерно плоское неровное дно и крутые склоны, резко выполаживающиеся в верхней части. Часто отмечается так же наличие террасовидных, слабонаклонных площадок при переходе

от трога к верхней, более открытой части долины, называемых

плечами трога (ôîòî. 3.62).

Весь обломочный материал, несомый и откладываемый ледником, называют мореной (фото. 3.60, 3.61, 3.63–3.67). Морены раз-

деляются на: нижние, расположенные в нижней части ледника, боковые, расположенные по бокам ледника, и внутренние, переноси-

мые в самом теле ледника (рис. 3.26). Все эти виды морены называются движущимися.

Ê отложенным относят конечные морены, отлагаемые ледниковым языком и донные, рассеянные по ложу ледника (фото. 3.60, 3.61, 3.63, 3.64).

По количеству средних морен можно судить о количестве слившихся ледников. Число последних будет равняться числу серединных морен +1.

Область разгрузки конечной морены представляет собой продольные и поперечные валы перед концом ледника. При движении ледник двигает конечную морену вниз по долине. В период его отступания между валом конечной морены и концом ледникового языка

Рис. 3.26. Ледник в плане (I) и разрезе (II). 1 — донная морена; 2— боковые морены; 3 — серединная морена; 4 —конечная морена.

164

образуется чашевидная впадина, часто заполненная водой — ледниковое озеро.

Все отложения, сформированные в результате деятельности талых ледниковых потоков, называются флювиогляциальными.

После таяния ледника поверхностные, внутренние и нижние морены образуют поперечные валы, а срединные и боковые — продольные валы.

В результате таяния льда возникают ручьи, которые образуют под телом ледника целую систему водотоков. Ледниковые ручьи, размывают морены, сортируют отложенный материал. В теплые периоды года ледниковый поток достигает большой силы, и он несет крупный обломочный материал. По мере уменьшения уклона долины живая сила ручьев падает, они начинают откладывать грубозернистый материал, унося мелкообломочный. Для них харак-

терна неотсортированность и слоистость материала (фото. 3.61, 3.63, 3.64). Они образуют определенные формы в рельефе — зандры,

îçû è êàìû (ôîòî. 3.58, 3.61, 3.64, 3.65).

Зандры èëè зандровые равнины (поля), располагаются за внешним краем конечных морен. Они образуются мощными водными потоками, вытекающими из краевой части ледника и выносящими с собой большое количество обломочного материала. Выходя на равнинную слаборасчлененную поверхность, эти потоки широко разливаются и откладывают вынесенный материал. При этом более грубые осадки — крупные пески, гравий, галька — обычно откладываются близ внешнего края конечных морен, а далее на огромных площадях накапливаются преимущественно песчаные и супесчаные отложения. Такие обширные пространства называются зандровыми полями, или равнинами.

Îçû — узкие гряды или валы высотой от 10 до 30 м и более вытянутые по направлению движения ледника. Сложены они слоистыми песчано-гравийно-галечными отложениями. При таянии ледников эти отложения оседали вслед за понижением поверхности ледника и проектировались в виде гряд на коренное ложе или на основные морены (фото. 3.61).

Êàìû — неправильные небольшие холмы (12–10 м и менее). Сложены они песками, иногда с гравием и галькой, тонкими глинами, напоминающими ленточные, местами с примесью валунного материала (фото. 3.64, 3.67). Такой разнообразный состав, слоистость и наличие тонких ленточных глин, свидетельствуют о происхождении кам в условиях неподвижного льда.

165

На поверхности такого льда, при интенсивном его таянии, образуются понижения, котловины в ледяных берегах, которые заполняются водой, превращаясь в озера. В них стекают ручьи, то мелкие, то более крупные, и приносят с собой неоднородный обломоч- ный материал, который осаждается, а при полном исчезновении ледника проектируется на поверхность основной морены в виде

неправильных холмов.

Озерно-ледниковые отложения или лимногляциальные, накапливаются в приледниковых озерах. В них талые воды ледника откладывают осадки, для которых характерно тонкое чередование песчаных и глинистых прослоев. Такая текстура обусловлена сезонностью накопления этих осадков. Слои песка отлагаются в

весеннее и летнее время, а глинистые в зимнее. Подобные образования получили название ленточных глин (ôîòî. 3.65, 3.67).

Установлено, что оледенения на Земле происходили неоднократно. Изучение истории развития земной коры свидетельствует, что оледенения происходили не только в четвертичный, но и в более древние геологические периоды. Свидетельством этого являются находки древних сильно уплотненных метаморфизованных морен и озерно-ледниковых ленточных глин в отложениях различного возраста. Такие оледенения имели место в протерозое, в ордовикском периоде, в позднекаменноугольную эпоху, а так же в пермском и четвертичном периодах.

В 1871 г. русский естествоиспытатель П.А. Кропоткин и шведский ученый Торрел впервые высказали мысль о древнем материковом оледенении, покрывавшем северную часть Европы. В севе- ро-западной части Русской равнины, на севере Польской и СевероГерманской низменностей и в других районах Европы было отме- чены валуны из гранитов, гнейсов, сильно исштрихованные и сглаженные, залегающие прямо на поверхности или внутри красно-бу- рых, иногда серовато-бурых несортированных глин и суглинков, по составу, отличаются от коренных горных пород этих областей. В коренном залегании они распространены, имеют распространение

в Скандинавии. В результате было выдвинуто предположение, что эти валуны, называемые эрратические («блуждающие»), были

принесены в эти районы ледником.

В настоящее время считается неоспоримым тот факт, что в четвертичный период мощные материковые льды покрывали огромные пространства на территории СССР, Западной Европы и Северной Америки. Общая площадь четвертичного оледенения составляла около 45 млн. км2 (30% площади суши).

166

Геологическая деятельность «вечной мерзлоты» Криолитозона — зона развития многолетнемерзлых горных

пород. Часто ее неправильно называют «вечной мерзлотой», однако геологические исследования показывают, что это не совсем так. Многолетнемерзлые горные породы занимают порядка 25% площади суши Земли и более половины территории России (63%). Счи- тают, что своим возникновением криолитозона, обязана четвертич- ным оледенениям. Косвенным подтверждением этому является наличие залегающих на глубине более 1 км многолетнемерзлых пород в районе озера Байкал, а также находки хорошо сохранившихся останков крупных млекопитающих.

Она сохранилась в районах с резко континентальным климатом с очень морозной, продолжительной и малоснежной зимой. Максимальные летние температуры, в этом случае, имеют второстепенное значение, так как в таких условиях за зиму горные породы промерзают на большую глубину, чем успевают оттаять за теплый сезон года. Например, в пределах Минусинской котловины — классического района развития многолетнемерзлых горных пород, летом температура достигает плюс 34 °С, но зимой столбик термо-

метра опускается до минус 50 °С.

Лед в земной коре. По времени образования выделяют два глав-

ных типа подземных льдов: сингенетические и эпигенетические. Сингенетические льды возникли синхронно с накопление осад-

ка и формированием горных пород.

Эпигенетические льды образовались после накопления горных пород. В их числе выделяют несколько разновидностей.

Происходящие в зоне многолетней мерзлоты геологические процессы связаны, в первую очередь, с действием замерзающих подземных вод, расклинивающим горные породы. В свою очередь, это действие зависит от условий залегания и режима подземных вод, а

также от характера подземных льдов.

Конституционный лед (лед цемент). Он возникает при промерзании увлажненных горных пород или при замерзании подземных вод при их приближении к мерзлым грунтам. Он чаще всего

встречается в природе.

Инъекционные льды образуются при внедрении в мерзлые

породы напорных подмерзлотных вод.

Жильные льды представляют собой интрузии льда в кристал-

лических породах.

Повторно-жильные ëüäû формируются в трещинах многолетнемерзлых рыхлых пород.

167

Подземные воды в мерзлых породах по условиям залегания

можно разделить на три типа:

1. Надмерзлотные воды. Находятся в сезоннооттаивающем (деятельном) слое, в жидком виде напором они не обладают.

2.Межмерзлотные воды. Приурочены к таликам (прослоям

èлинзам не замерзших пород), находящимся внутри мерзлого слоя.

Эти воды могут, как сообщаться с надмерзлотными и подмерзлотными, так и быть изолированными. Подмерзлотные воды лежат

глубже мерзлых пород, часто обладают напором.

Морозное выветривание является самостоятельным главнейшим процессом криолитозоны. Кроме того, оно сопровождает практически все остальные происходящие здесь экзогенные явления. Именно из-за морозного выветривания в составе поверхностных пород зоны многолетней мерзлоты широко распространены

алевриты.

Морозное трещинообразование заключается в раздавливании рыхлых пород деятельного слоя замерзающей водой. Этот процесс, повторяясь из года в год в одном и том же месте (трещине), ведет к образованию тундровых полигонов. В однородных грунтах такие полигоны имеют форму четырехугольника, а в неоднородных — неправильного многоугольника Морозобойные трещины заполняются льдом, или рыхлыми мелкодисперсными породами, или смешанной грунтово-ледовой массой. Морозобойные клинья достигают максимальных размеров, когда трещина рассекает не только деятельный слой, но и многолетнемерзлые породы. Рост клиньев обусловливает деформацию вмещающих пород, в результате его трещины могут обрамляться валиками выдавленных на поверхность

грунтов.

Термокарст — это процесс вытаивания льда-цемента из льдистых горных пород и последующего проседания земной поверхности. Онпроисходиттогда,когдаглубинасезонногооттаиваниягрунтовпревышает глубину залегания подземных льдов. В результате термокарста возникают блюдцеобразные котловины — аласы. В разрезе склонов аласов отчетливо видны вызванные просадкой деформации слоев

горных пород (изменения угла падения слоев, сбросы и др.).

Процессы морозного вспучивания слоев горных пород происходят в результате замерзания залегающих на небольшой глубине подземных вод. Установлено, что давление, развивающееся при морозном вспучивании, достигает 140 т/м2. Примером бугров пу- чения являются гидролакколиты — куполовидные холмы с ледяным ядром.

168

Мерзлотное выпучивание — это процесс выдавливания на поверхность земли крупных обломков. Наиболее активно этот процесс проявляется в районах развития ледниковых отложений (моренных валунных суглинков и супесей). В холодный сезон крупные валуны промерзают быстрее, чем окружающие песчаные или глинистые породы. Возникающие под валунами линзы льда приподнимают их. В теплое время валун быстрее прогревается, лед под ним тает. Талая подземная вода захватывает мелкие частицы и отлагает их под валуном, не позволяя тому опуститься на первоначальную глубину. В результате многократного повторения процесса крупные обломки, выдавленные на поверхность, формируют каменные реки (курумы) на склонах, или каменные «поля» и каменные развалы на субгоризонтальных поверхностях. В той или иной степени мерзлотное пуче- ние проявляется во всех районах земного шара, где существуют мно-

голетне — или сезонномерзлые горные породы. Наледеобразование — процесс образования обширных ледя-

ных полей и бугров, которые образуются при излиянии на поверхность земли и быстром их замерзании в условиях сильных морозов (–30...–50 °С). В зависимости от места возникновения и характера питающих вод различают речные, озерные, грунтовые и подземные (ключевые) наледи. По продолжительности существования различают сезонные наледи, летующие и многолетние — так на-

зываемые «тарыны» (С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, 2002.).

Склоновые процессы криолитозоны включают крип, солифлюкцию, курумообразование и др.

Êðèï — это медленное сползание по склону горных пород под действием силы тяжести. В условиях мерзлоты процессы пучения поднимают поверхностные породы в направлении, перпендикулярном склону холма. Во время таяния крупные обломки оседают вниз, с каж-

дым циклом таяния оказываясь, все ниже по склону (Кухарчик, 2002). Солифлюкция — медленное течение рыхлых водонасыщен-

ных горных пород. С приходом теплого сезона оттаивает поверхность склона. Лежащие глубже породы скованы льдом и играют роль водоупора. Поверхностные породы насыщаются талой водой и приходят в движение, оплывая вниз по склону. Скорость движения водонасыщенного грунта — до нескольких сантиметров в год. Наиболее подвержены солифлюкции склоны крутизной от 3° до 15°. Солифлюкция — медленный и длительно развивающийся процесс. Он проявляется преимущественно в сезонно-талом слое, захватывает значительные площади и влияет на формирование рельефа. Накапливающиеся таким образом у подножия склонов

169