МЕРЗЛОТНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И МЕРЗЛОТНЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грун­тов— пучение, связанное с увеличением объема грунта в резуль­тате перехода воды из жидкой фазы в твердую. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пуче­ния. Высота их обычно не более 2,0 м. Часто в вершинной части они разбиты радиальными морозобойными трещинами. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, возникают условия, благоприятствующие нарастанию торфа, и ледяные или мерзлые ядра таких бугров, а вместе с ними и сами бугры, полу­чившие название торфяных, могут существовать долгое время. Тор­фяные бугры образуют группы, но встречаются и одиночные буг­ры. Высота их от 3 до 7 м, форма различная, но чаще округлая, склоны и вершины обычно изрезаны трещинами. Торфяные бугры часто отделены друг от друга извилистыми болотистыми каналами (ер сей).

При подтоке к месту пучения межмерзлотных или подмерзлотных вод образуются очень крупные бугры с ледяным ядром. Из трещин в торфяном покрове бугров в летнее время вытекает вода. Такие бугры нередко называют гидролакколитами. Высота гидролакколитов до 70 м, диаметр основания до 200 м. В СССР для обозначения таких бугров распространен термин «булгуннях». Булгунняхам тождественны пинго, встречающиеся на Аляске.

Если подземные воды (межмерзлотные или подмерзлотные) находят выход на поверхность, они образуют особые ледяные фор­мы рельефа — наледи. Наледи часто образуются и в речных доли­нах при промерзании рек до дна. Такие наледи называют тарынами. Крупные наледи сохраняются в течение большей части лета. Гео­морфологическое значение их заключается в том, что в районе наледей особенно энергично протекает морозное выветривание пород, слагающих склоны долины, таяние наледей ведет к интен­сивной солифлюкции грунта.

Для микро- и мезорельефа областей с вечной мерзлотой ха­рактерны так называемые структурные грунты — формы рельефа, возникающие в результате сортировки неоднородной грунтовой массы, насыщенной водой, при многократном ее замерзании и от­таивании. Среди них различают: каменные многоугольники, камен­ные кольца, каменные полосы (рис. 87). Наиболее часто встреча­ются каменные многоугольники — слегка выпуклые участки (пят­на) вязкого мелкозема, окруженные валиками камней. Если камен­ные валики соседних пятен не касаются друг друга, образуются каменные кольца. Поперечник каменных колец и многоугольников в полярных тундрах, колеблется чаще всего от 1 до 2 м, в гольцовом поясе гор — от 0,25 до 0,5 м. Ширина каменного бордюра 30—50 см. Сортировка материала при образовании каменных колец и много­угольников происходит путем вымораживания более крупных об­ломков и смещения их к краям пятен, состоящих из мелкозема. На наклонных поверхностях под влиянием солифлюкции каменные многоугольники приобретают продолговатую форму, вытягиваясь сверху вниз по склону в виде фестонов, при более крутом падении они превращаются в каменные полосы, чередующиеся с полосами из мелкозема. Ширина полос может варьировать в значительных пределах — от 5 см до 5 м.

При попеременном замерзании и оттаивании однородных гли­нистых грунтов в тундре часто образуются пятна — медальоны. Это «голые» (лишенные растительности) глинистые пятна округлой или неправильной формы, величина которых колеблется от Q,5 м до нескольких метров в диаметре, рассеянные во множестве по по­крытой растительностью поверхности тундры. Поверхность пятен плоская или возвышается над задернованными участками на 5— 20 см. Тундру с таким рельефом образно называют пятнистой или медальонной. Возникновение пятен связывают с прорывом "по тре­щинам на поверхность жидких глинистых грунтов, зажатых между двумя мерзлыми, постепенно сближающимися слоями мерзло­ты — сезонной и многолетней. Таким образом, пятна — медальоны — это нечто вроде миниатюрных грязевых вулканчиков.

В полярных странах встречаются и другие типы структурных грунтов, в том числе полигональные. Это формы микрорельефа, представляющие собой правильные многоугольники (чаще всего пяти- и шестиугольники) диаметром до нескольких метров, разде­ленные трещинами. Образование полигональных грунтов связано с возникновением морозобойных трещин в условиях однородного мелкоземистого грунта.

Рис. 87. Структурные грунты (по Д. Г. Панову):

а — каменные полосы; б — каменные кольца; в — каменные много­угольники

Сдавливаемая со всех сторон масса мелкоземистого грунта внутри полигона формирует слегка выпуклую поверхность. Морозобойным трещинам соответствуют понижения в рельефе. Такие формы возникают в том случае, если трещины не проникают глубже сезоннопромерзающего слоя грунта.

Если морозобойные трещины проникают глубже, в них образу­ются ледяные клинья, не успевающие растаять за теплый сезон года. С течением времени они растут (и в глубину, и в ширину), разбивая мерзлую породу на отдельные блоки. Если вмещающая растущие клинья порода достаточно пластична, она выжимается в стороны и вверх по контакту с ледяными клиньями, образуя ва­лики . Так возникают валиковые вогнутые полигоны. Высота валиков колеблется от 0,2 до 0,75 м, ширина трещин, раз­деляющих блоки, достигает 1,0 м, а поперечник полигонов — 25—30 м. На рыхлых грунтах ровных поверхностей пойм, речных и мор­ских террас наблюдаются и более крупные формы подобного ти­па — так называемые тетрагональные грунты. Валообразные греб­ни у них достигают 2,0 м высоты, а поперечник ровных площадок полигонов—100—200 м. А. И. Попов наблюдал в Западно-Сибир­ской низменности и Большеземельской тундре тетрагональные бло­ки, размеры которых достигали 300, 500 и даже 1000 м в попереч­нике. Это уже формы не микро-, а мезорельефа.

Рассмотренные формы рельефа областей с вечномерзлыми грунтами связаны с накоплением льда или обломочного материала и их поэтому можно рассматривать как аккумулятивные формы мерзлотного рельефа. Реликты таких образований встречаются в перигляциальных зонах областей бывшего наземного оледенения, в том числе и в ископаемом состоянии в разрезах, в виде так на­зываемых криотурбаций'.

Денудационные формы мерзлотного рельефа связаны с таяни­ем льда, с деградацией вечной мерзлоты. При этом образуются разнообразные просадочные формы. Величина термокарстовых форм варьирует в больших пределах: от нескольких метров до мно­гих десятков километров в поперечнике и от долей метра до десят­ков метров глубины. Термокарстовые процессы в областях рас­пространения вечной мерзлоты в ряде случаев развиваются под влиянием деятельности человека: после рубки леса, под пашней, при рытье канав, на участках лесных пожаров и т. д. Типичные карстовые формы в условиях вечной мерзлоты редки, а на равни­нах с маломощным деятельным слоем — отсутствуют. С оттаива­нием мерзлоты связаны термоабразионные и термоэрозионные формы. Термоабразией называется термическое воздействие морского волнения на берега, сложенные вечномерзлыми грунтами. При этом у линии берега вырабатывается ниша вытаивания. По мере углубления ниши нависающий над ней карниз обрушивается, фор­мируется термоабразионный клиф. Термическая абразия всегда сопровождается солифлюкционными процессами.

Рис. 89. Формы микро- и мезорельефа, связанные с мерзлотой в четвертичных отложениях (по С. Г. Бочу):

а — нагорные террасы; б — курум; в — каменная река; г — каменные гирлянды; д — со-лифлюкциоиные (натечные) террасы; е — солифлюкционный вал (вал пучения); ж — скольжение камня по переувлажненному грунту; з — каменные полосы; и — ячеистые формы структурных грунтов; к — крупнобугристый рельеф; л — трещинные морозные полигоны (ледяные клинья); м — мелкобугристый рельеф; к — полигональные (текстур­ные) грунты

¹ Криотурбаций — текстуры дисперсных пород, при которых слои в разрезе напоминают завихрения, загибы, кольца и т. п. виды рисунков.

Термоэрозионные формы — это ложбины, овраги, долины, воз­никающие благодаря не только механическому и химическому, но и термическому воздействию поверхностных водных потоков на дно и берега, сложенные мерзлыми грунтами. Следует отметить, что в условиях вечной мерзлоты такие эрозионные формы, как рыт­вины и овраги, растут очень быстро. Эрозионные формы часто за­кладываются вдоль термокарстовых понижений или по трещинам полигональных грунтов. В последнем случае образуются весьма специфичные формы рельефа — байджарахи — останцы мерзлого грунта, слагавшего ядро (блок) мерзлотного полигона. Размеры баиджарахов от одного до многих метров по высоте и от 3 до нес­кольких десятков метров в диаметре основания.

Своеобразны и реки областей с вечномерзлыми грунтами. Ле­том они многоводны. Многоводность их обусловлена таянием мерз­лых грунтов, с одной стороны, и отсутствием фильтрации воды в грунт, с другой (препятствует мерзлота). Благодаря многоводности реки обладают большой живой силой, поэтому они интенсив­но расширяют свою долину. Этому способствует и термическое воз­действие воды на мерзлые грунты, слагающие берега. Блуждание рек и связанное с ним расширение долин вызывается также накоп­лением осадков выше участков, промерзающих до дна.

Быстрое расширение долин приводит к тому, что поймы рек перестают заливаться даже в высокие паводки и превращаются в невысокие надпойменные террасы.

На участках широтного течения рек четко выражена асиммет­рия склонов долин, обусловленная экспозицией: склоновые процес­сы на склонах северной и южной экспозиции происходят с разной интенсивностью.

Широко распространены в областях с вечномерзлыми грунтами солифлюкционные процессы, альтипланация и создаваемые ими формы рельефа (см. гл. 13 и 16)

Таким образом, области распространения вечной мерзлоты отличаются своеобразием и большим разнообразием форм микро- и мезорельефа, пространственное соотношение которых представ­лено на идеализированной схеме (рис. 89).

ГЛАВА 18. ФОРМЫ РЕЛЬЕФА АРИДНЫХ СТРАН

Геоморфологические процессы и формы рельефа, связанные с дея­тельностью ветра, называются эоловыми. Для морфологического проявления эоловых процессов необходимо определенное сочетание физико-географических и геологических условий: незначительное количество атмосферных осадков, большая сухость воздуха, час­тые и сильные ветры, отсутствие или разреженность растительного покрова, интенсивное физическое выветривание горных пород, ши­рокое распространение достаточно тонких по механическому со­ставу продуктов денудации — песков, алевритов или слабосцементированных пород песчаного или алевритового состава. Наиболее заметно деятельность ветра проявляется при его воздействии на рыхлые пески и пыль.

Перечисленные условия наиболее полно представлены в арид­ных странах, т. е. в тропических пустынях зон пассатов, где осад­ки выпадают лишь спорадически и годовое их количество меньше
100мм в год, а также в странах с семиаридным климатом, т. е. в пустынях и полупустынях умеренных широт. Следовательно, проявление эоловых процессов, прежде всего, связано с физико-географической зональностью, а конкретнее — с определенными соотношениями тепла и влаги.

При благоприятных геологических условиях эоловые процессы могут проявляться и как азональные. Так, нередко независимо от климатических условий большие скопления рыхлого песка наблюдаются на морских берегах. Систематическое поступление песка на пляж, (см. гл. Ш) благоприятствует геоморфологической деятельности ветра на морских берегах практически при любых климатических условиях, поскольку песок не сразу закрепляется. Известно, например, что на берегах полуострова Ямал (зона тун­дры) широко распространены эоловые формы рельефа. Возникают эоловые формы рельефа и в речных долинах при интенсивном поступлении песчаного аллювиального материала.

Таким образом, пустыни и полупустыни, аккумулятивные пес­чаные берега морей, участки интенсивного накопления песчаного материала в речных долинах — вот те районы, где деятельность ветра протекает наиболее интенсивно.

Выделяют следующие виды эоловых процессов: дефляция — процесс выдувания или развевания рыхлого грунта, корразия — процесс обтачивания, шлифовки, высверливания и разрушения твердых пород обломочным материалом, перемещающимся под действием ветра, перенос эолового материала и его аккуму­ляция.

Существует прямая связь между скоростью ветра и переносом частиц развеваемого грунта. Движущая сила ветра прямо пропор­циональна его скорости и обратно пропорциональна величине (диаметру) переносимых ветром частиц. Экспериментальными на­блюдениями установлены следующие соотношения между скоростя­ми ветра и размерами переносимых частиц: