4. 4. Геологические процессы перигляциальных зон
Ход природных процессов в ледниковые эпохи изменялся и за пределами ледников – на территориях перигляциальных (экстрагляциальных, криогенных) зон, где царствовала многолетняя мерзлота. Перигляциальные зоны достигали наибольшей площади во время предельного распространения ледника. Холод сковывал грунты многолетней мерзлотой, изгонял или уничтожал многие виды растений и животных – почти прекращалось накопление органических осадков. Эти территории отличались своеобразным климатом – подобный ему сейчас можно наблюдать в высокогорьях: низкие температуры воздуха при значительном количества суммарной солнечной радиации. Неповторимой была растительность перигляциальной зоны – по составу напоминала одновременно флору современных высокогорных степей и тундр. Здесь выживали только самые холодо- и засухоустойчивые растения.
Геологические процессы перигляциальной зоны связаны, в первую очередь, с расклинивающим действием замерзающих подземных вод. Это действие зависит от условий залегания и режима подземных вод, от характера подземных льдов. Господствовали морозное выветривание, трещинообразование, солифлюкция, крип, вспучивание грунтов, наледеобразование и другие, свойственные зоне многолетней мерзлоты.
Морозное выветривание – главный процесс криолитозоны, благодаря которому на ее поверхности широко распространены алевриты.
Морозное трещинообразование заключается в расклинивании замерзающей водой рыхлого деятельного слоя. Морозобойные трещины заполняются льдом, рыхлыми мелкодисперсными обломками, или смешанной грунтово-ледовой массой – возникают морозобойные клинья (рис. 15). Они достигают максимальных размеров, когда трещина рассекает не только деятельный слой, но и многолетнемерзлые породы. Растущий клин деформирует вмещающие породы – трещины на поверхности обрамляются валиками выдавленных отложений. В результате образуются тундровые полигоны. В однородных грунтах форма полигонов четырехугольная, в неоднородных – неправильного многоугольника (рис. 16).
Рис. 15.Схема фронтального роста ледяных жил [16]:
1– валики отгибания;2 – новообразованное ледяное тело;3– размытая часть валиков;4– материал, переотложенный при размыве валиков;5– свежий пойменный аллювий;6– ледяная жила
Рис. 16.Поверхность и разрез тундрового полигона [6]
Морозное вспучивание слоев связано с замерзанием таликов – линз приповерхностных подземных вод. В зависимости от условий залегания таликов, формируются бугры пучения двух типов: миграционные и инъекционные. Миграционные бугры пучения образуются при замерзании надмерзлотных таликов в торфяниках (рис. 17). После замерзания торфа вода, заключенная в нижележащих суглинисто-супесчаных грунтах, мигрирует к поверхности. Скопившись под панцирем льдистого торфа, вода замерзает, увеличиваясь в объеме, и выдавливает бугор. Инъекционные бугры пучения возникают при замерзании межмерзлотных таликов, в которых водонасыщенный грунт со всех сторон сжат мерзлотой. Промерзая, талик развивает гидростатическое давление до 140 т/м2, и разжиженный грунт выдавливается в ослабленную зону, приподнимая вышележащие слои. Примером таких бугров являются гидролакколиты – куполовидные холмы с ледяным ядром, называемые в Якутии булгунняхами, на севере Канады – пинго (рис. 18).
Рис. 17.Стадии образования миграционного бугра пучения [17]:
1– торф;2– суглинок;3– шлиры сегрегационного льда;4– верхняя граница многолетнемерзлой породы;5– направление миграции воды.
Крип – медленное гравитационное сползание обломков по поверхности склона.
Солифлюкция – медленное течение рыхлых отложений поверхности склона. В теплый сезон поверхность склона оттаивает, осадки насыщаются водой. Нижние слои промерзшие и играют роль водоупора, по которому поверхностный пласт оплывает со скоростью до нескольких сантиметров в год. Накапливающиеся осадки называются солифлюксием.
Большинство перечисленных процессов сопровождается процессом криотурбации – мерзлотного перемешивания грунта.
Курумообразование – выдавливание крупных обломков на поверхность. Зимой валуны промерзают, приподнимаются линзами льда. В теплое время линза тает, талая вода отлагает под валуном мелкие частицы, не позволяя опуститься на первоначальную глубину. Валуны, вытолкнутые на поверхность, формируют курумы – каменные поля и реки. Курумы могут двигаться под действием солифлюкции или крипа.
Рис. 18. Стадии образования булгунняхов [17]:
1– вода;2– талый грунт;3– мерзлая толща;4– лед;5– выжатый вверх грунт
В холодном сухом климате перигляциальной зоны мелели реки и озера. Реки не могли выносить обломки, их долины заполнялись рыхлыми толщами перигляциального аллювия. Активно протекали эоловые процессы. Ветры раздували алеврит и поднимали его на большую высоту, разнося на сотни и тысячи километров от областей дефляции. Выпадая из атмосферы со снегом и дождем, алеврит формировал лессовые отложения – по их наличию можно говорить об установлении мерзлотных (ледниковых) условий. В районах распространения рыхлых песков ветром создавались дюны и другие формы эоловых песчаных накоплений.