Пучение разборной скалы

Одним из наиболее заметных результатов морозного воздействия является пучение отдельностей разборной скалы. Эти блоки, которые морозное выветривание отчленило от коренного массива по зонам трещиноватости, заметно возвышаются над общей поверхностью, оставаясь в то же время зажатыми в коренных породах.

Морозное пучение отдельностей – обычное явление в районах вечной мерзлоты.

СЛАЙД 17

Вымораживание

Широко известно явление выталкивания камней при их вымораживании из тонкозернистых грунтов – поставленные на ребро обломки в перигляциальных областях, часто наблюдаемое появление камней на прежде чистых возделываемых полях, выпучивание столбов и проч.

В целом везде, где действует морозное пучение, любые плоские обломки в грунте имеют тенденцию поворачиваться на ребро. Многочисленные наблюдения свидетельствуют об этом. Причем длинные оси этих обломков располагаются по уклону местности. Такая ориентировка объясняется действием солифлюкции и других склоновых процессов. Тем не менее, решающим фактором явилось, по-видимому, постепенное промерзание грунта снизу вверх – от кровли вечной мерзлоты к поверхности.

Существует две основных гипотезы, объясняющих это явление (у обеих есть свои pro и contra). Согласно первой, получившей название гипотезы морозного вытягивания, при расширении мелкозема в результате его промерзания, заключенные в нем обломки захватываются и вытягиваются в вертикальном направлении; важную роль в процессе играет образование и рост под камнями ледяных шлиров. При оттаивании грунта камни не могут вернуться на место, поскольку оседание талого грунта вокруг камней происходит прежде, чем протают их основания; их опусканию препятствует не только частичное заполнение полостей под ними талым грунтом, но и их сужение под действием морозного напора при промерзании.

Согласно второй гипотезе – морозного выталкивания, вымораживание определяется большей теплопроводностью камней по сравнению с мелкоземом, вследствие чего вокруг камней или у их основания формируется лед, который их выталкивает. Возвращению камней на прежние позиции также препятствует просачивание под них мелкозема.

Вслед за подъемом камней в результате морозного вытягивания оттаивание грунта выше их основания может приводить к оседанию грунта около верхних частей камней, что способствует вымораживанию и выступанию вершин камней над грунтом у самой поверхности.

СЛАЙД 18

Поведение камней во многом определяется формой обломков и их ориентировкой. Отвесно располагающиеся обломки перемещаются к поверхности существенно быстрее, чем имеющие иную ориентировку.

СЛАЙД 19

Морозобойное растрескивание

Под морозобойным растрескиванием понимается образование трещин из-за температурного сжатия грунта при отрицательных температурах. Процесс широко распространен как в пределах области многолетнемерзлых пород, так и сезонно промерзающих.

Заложение морозобойных трещин, которые образуют полигональные в плане системы (правильность их формы зависит от степени однородности пород), начинается от дневной поверхности с распространением их на глубину до 3 м и более. Рисунок и частота трещин зависят от температурного режима и реологических (т.е. деформационных) свойств мерзлого грунта (по некоторым наблюдениям, расстояние между трещинами в 2-3 раза больше их глубины). Большинство трещин наблюдается в рыхлых грунтах; в условиях вечной мерзлоты рисунок трещин в первую очередь фиксируется в многолетнемерзлых породах, а не в СТС, где эти структуры разрушаются при протаивании.

Морозобойное растрескивание в условиях вечной мерзлоты сопровождается ростом ледяных и песчаных трещин. Повторно-ледяные жилы растут в результате проникновения в трещины и замерзания поверхностной или грунтовой воды, или водяного пара. Зарождаются они в виде элементарных ледяных жилок, по которым происходит повторное растрескивание. Вследствие бокового разрастания повторно-ледяной жилы в окружающих ее отложениях часто возникает отгибание слоев вверх. Необходимо отметить, что повторно-жильные льды представляют собой двухъярусные структуры: в верхней части жилы оттаивают и заполняются вмещающими отложениями, оплывающими со стенок трещин. Осенью порода, замерзая, цементируется льдом, в результате чего уменьшается «дефектность» мерзлого массива.

Повторно-ледяные жилы, как и многолетнемерзлые породы, могут быть сингенетическими или эпигенетическими в зависимости от того, происходит или нет осадконакопление на поверхности. Жилы, растущие при отсутствии седиментации, являются эпигенетическими; они увеличиваются в ширину, но не в высоту. Их приращивание ограничивается сжимающими напряжениями, развитие которых является следствием повторного растрескивания и заполнения трещин. Жилы, растущие одновременно с седиментацией, являются сингенетическими и увеличиваются как в ширину, так и в высоту.

При протаивании вечной мерзлоты полость повторной ледяной жилы заполняется обрушивающимся материалом, превращаясь в псевдоморфозу по жиле. Такие псевдоморфозы – один из признаков древней вечной мерзлоты. Хотя тонкодисперсный сильно увлажненный грунт благоприятен для образования повторно-жильного льда, он не способствует образованию псевдоморфоз, поскольку при протаивании оплывает и утрачивает устойчивость крутых стенок. Поэтому хотя повторно-ледяные жилы чаще растут в тонкозернистых грунтах, псевдоморфозы лучше сохраняются в гравийных толщах.

Протаявшая повторно-ледяная жила может заполняться песком, образуя так называемую песчаную жилу. При этом иногда (в том числе, в Сухих долинах Антарктиды), песчаные жилы образуются не на месте, а вместо повторно-ледяных жил, что свидетельствует о сухих условиях.

СЛАЙД 20

Фотообразы ледяных жил.

СЛАЙД 21

Фотообразы псевдоморфоз по ледяным жилам.

Мы рассмотрели ключевые криогенные процессы. Некоторые из них, такие как вымораживание камней, действие стебелькового льда, массовое смещение грунта и, возможно, эффект криостатического давления (возникает в карманах талого грунта, захваченного между СТС при его прямом промерзании и кровлей вечной мерзлоты, если их смыкание на разных участках идет неравномерно из-за разной скорости промерзания; вызывает пучение) приводят к сортировке минерального грунта. В дальнейшем мы это увидим.

Перейдем теперь к рассмотрению характерных перигляциальных форм, образующихся в процессе морозного воздействия.

СЛАЙД 22