Типи мерзлотних деформацій і прояв їх у будові земної поверхні
Комплекс форм рельєфу, властивих районам поширення багаторічної мерзлоти, зазвичай називають перигляціальним. Цей термін досить поширений у працях західноєвропейських і північноамериканських дослідників. У науковій літературі колишнього СРСР утвердилася назва «мерзлотний», або «кріогенний», рельєф. На думку І. Щукіна (1964), форми рельєфу і процеси, які мають статус перигляціальних, є утвореннями, сформованими по периферії крижаних щитів давніх зледенінь переважно внаслідок діяльності талих льодовикових вод. Своєрідні геоморфологічні утворення рельєфу гео- кріолітозони (кріогенна морфоскульптура) є зазвичай сучасними формами, які формуються майже «на очах». До того ж виникають вони поза будь-яким зв’язком з льодовиками, на значній відстані від них і часто в районах відсутності зледеніння.
Найпоширенішими в геокріолітозоні є дрібні або середні за розмірами мерзлотні форми. Більші форми, які трапляються в районах багаторічної мерзлоти, — це або тектонічні форми, або утворені діяльністю флювіальних чи гляціальних процесів. Вони формують різноманітні і значні за розмірами нерівності, поверхню яких моделюють, перетворюють характерні елементи власне мерзлотних процесів.
Усі відомі мерзлотні форми за генезисом і тими фізичними процесами, які брали участь в їхньому утворенні, поділяють на такі групи.
Форми, пов’язані з формуванням морозних тріщин і повторно- жильного льоду (льодові клини).
Структурні форми, утворені морозним сортуванням пухкого матеріалу, а також процесами інволюції.
Форми спучування (гідролаколіти) і полії.
Форми, спричинені нівальним вивітрюванням та альтипланацією.
Термокарстові форми.
Форми, утворені процесами соліфлюкції (детальну характеристику зазначених процесів і форм рельєфу земної поверхні, утворених ними, подано у підрозділі «Схилові процеси та рельєф схилів», оскільки процеси соліфлюкції поширені лише у межах схилів у зоні багаторічної мерзлоти).
Форми, зумовлені формуванням морозних тріщин і повторно- жильного льоду (льодові клини). Сезонні зміни агрегатного стану води у діяльному шарі (замерзання і відтанення) спричинюють утворення у холодну пору року морозних тріщин у діяльному шарі, здатних глибоко проникати у шар із сезонними змінами температури (нагадаємо, що для нього характерні лише мінусові значення температур). Особливо часто це відбувається на ділянках поверхні, з яких зимові вітри здувають пухкий сніг. Вони заглиблюються на 2 — 4 м нижче від діяльного шару, навесні заповнюються водою, яка наступного холодного сезону замерзає, утворюючи жильний лід, або льодові клини (рис. 74). На поверхні тріщини утворюють мережу, чарунки якої мають вигляд полігонів (рис. 75).
Тріщини зорієнтовані хаотично, хоча досить часто утворюють геометрично досконалу мережу, численні лінії якої розміщені паралельно або перпендикулярно до різних елементів рельєфу — бровок річкових терас, схилів, берегів озер тощо. Це відбувається внаслідок того, що простягання таких різких морфологічних елементів відображує напрями розподілу напружень, які виникають у діяльному шарі за сезонного чергування замерзання та відтанення води, що заповнює його. Тому мерзлий ґрунт діяльного шару розпадається на багато окремих блоків, розділених тріщинами. Розміри блоків варіюють від 10 —20м (ширина тріщин, які розділяють блоки, становить 0,5 —1,0 м) до 40 —60 і навіть до 300 — 1000 м. З часом глибина проникання тріщин у товщу мерзлих порід збільшується, доки напруження, які виникають щосезону, не врівноважуються розмірами блоків по вертикалі й горизонталі (рис. 76). Замість льоду в таких клиноподібних зниженнях, які щоліта відтаюють до певної глибини, у тріщинах нагромаджуються пухкі осадові породи, органічна маса і поступово формується теплоізолювальна маса, яка забезпечує стабільність розвитку
Рис. 74. Льодові клини, утворені в морозобійних тріщинах (за Д. Лановим, 1966)
Рис. 75. Тріщини вікової мерзлоти, заповнені льодом, зумовлюють прямокутну (тетрагональну) форму полігонів (за Д. Лановим, 1966)
тріщин, а льодові клини заповнюються мінеральними й органічними утвореннями. Льодові клини, що утворюються у морозних тріщинах, під час свого наростання в ширину у верхній частині, витискують угору ґрунт, яким вони були вкриті, і межі полігонів стають виразно окресленими невисокими валами, розділеними зниженням, що нагадують канави. Так виникають валикові полігони з льодовими клинами. Під час наростання льодових жил у ширину їхні виразні краї поступово згладжуються, зокрема внаслідок екзогенних процесів, і полігони набувають округлих обрисів у плані, що свідчить про зрілість полігонального рельєфу (рис. 77).
За подальшого розвитку полігонального рельєфу у разі танення жильного льоду колишні тріщини перетворюються на досить широкі улоговини, де може зібратися така кількість води, що утворяться озера або розпочнуться процеси відтанення (термокарсту) багаторічної мерзлоти.
Іншим видом морфологічних ознак рельєфу, які формуються завдяки утворенню морозних тріщин, є полігони морозного розтріскування, які виникають тоді, коли морозні тріщини не проникають глибше за діяльний шар. За таких умов вони можуть виникати навіть там, де багаторічної мерзлоти зовсім немає, наприклад у горах на півдні помірних широт. Поверхня полігонів дещо опукла завдяки витисканню грунту до центру, що зумовлюється змінами об’єму гірських порід під час замерзання та відтанення діяльного шару (маса порід у цьому випадку обмежена підошвою діяльного шару і земною поверхнею).
Структурні форми, зумовлені морозним сортуванням пухкого матеріалу та процесами інволюції. Морозне розтріскування і формування повторно-жильних льодових клинів надає рельєфу геокріо- літозони своєрідного «структурного» вигляду. Певні ділянки земної поверхні неначе «впорядковуються» завдяки фізичним напруженням, які виникають у процесі розтріскування діяльного шару мерзлих порід чи під час проникнення льодових жил на певну глибину. Проте у межах самих полігонів відбуваються процеси, що зумовлюють формування кам’янистих кілець і багатокутників («медальйонів»), кам’янистих смуг і смуг, складених дрібнозернистим матеріалом.
Кам’янисті кільця і багатокутники спостерігаються зазвичай на рівних горизонтальних поверхнях із дуже зволоженим глинистим або суглинковим ґрунтом, який містить певну кількість щебеню різних розмірів, а місцями — валуни та брили (такий літологічний склад гірських порід характерний для сучасної геокріолітозони, оскільки значна її площа у минулому була зоною акумуляції покривних зледенінь і складена з поверхні основною мореною, яка має саме такі різні фракції уламкових порід). Саме це різноманіття порід є вирішальним під час формування зазначених форм. На поверхні розміщені рівні або ледь опуклі ділянки чи острівці дуже дрібної землистої маси, зазвичай сирої та в’язкої, облямованої невисоким бордюром кам’янистого матеріалу. Якщо каміння має плитчасту форму, то в бордюрі воно часто поставлене «на ребро», тобто паралельно межам
Рис. 76. Молодий полігональний рельєф Большезе- мельської тундри (фото В. Стецюка)
Рис. 77. Зрілий полігональний рельєф Большезе- мельської тундри (фото В. Стецюка)
полігону. Бордюр складається з кількох концентричних смуг, в яких розміри уламків зростають у напрямі до зовнішнього краю. Вигляд таких утворень залежно від форми полігону, у межах якого вони сформовані, нагадує кільця або багатокутники (рис. 78). Поперечник кам’янистих кілець і багатокутників варіює у рівнинній частині кріо- літозони переважно у межах від 1 до 2 м, а в горах Південного Сибіру у межах плоских та округлих вершин він зазвичай менше ніж
25 — 0,50 м. Ширина кам’янистого бордюру становить 30 — 50 см. Правильні округлі обриси кам’яних кілець і багатокутників надають їм подібності з медальйонами, тому за значного поширення зазначених форм рельєфу поверхня набуває вигляду медальйонної тундри.