Льодовики, вічна мерзлота та їх значення

З ерозією лінійних водотоків, як і з екзороацією вивідних льодовиків, пов'язаний рух по схилах продуктів вивітрювання днища долин являє собою базиси денудації, регулюючі розвиток схильних процесів (Пенк, 1961). Значення останніх в перетворенні рельєфу суші більше сукупного впливу всіх інших рельефообразующих процесів (Воскресанскій, Зорін, Симонов, 1960). Взаємодіючі схильні процеси на вільних від льоду ділянках ми розділяємо на гравітаційної-криогенні і делювіально-криогенні. Формовані ними схилів мають суттєві морфологічні відмінності.

Схильні процеси гравітаційної-криогенного  комплексів розвинені на західних і  центральних островах складених осадочно-магматичної товщею порід схили, що формуються під їх вплив, ступінчастий, з чергуванням пологих і крутих ділянок. Перші представлені поверхнями межерічя і структурних ступенів плато, другі - обмежуючими їх уступами.

На добре дренованих крутих ділянках (з кутами нахилу від 15-20 до 90 градусів) - скельних уступах і притулених до них гравітаційних шлейфах без дрібноземистого заповнювача – умови для морозного вивітрювання порід несприятливі. У межах таких ділянок протікають повільні і швидкі гравітаційні процеси останні спостерігаються періодично лише на локальних ділянках кут нахилу яких перевищує кут природного укосу.

Таким чином, про значну їх швидкості можна говорити лише стосовно маленьких проміжків часу. Кількість матеріалу, переміщуваного за рік під впливом цих процесів, незначний. Приблизно з такою ж інтенсивністю за рік але набагато рівномірніше протікають повільні гравітаційні процеси, що спостерігаються на гравітаційних шлейфах із зменшенням крутизни схилів швидкість їх помітно зменшується. Тим і іншим процесом сприяє делювіальний змив дрібнозернистих продуктів вивітрювання, в результаті чого залишаються на місці грубоуламкові матеріал стає менш зв'язковим і більш рухливим, а мелкозем накопичується на лежатчих нижче, відносно пологих ділянок (Симонов, 1950 ¬).

Специфіка гравітаційних  процесів полягає в тому що їх вплив  може призвести до деякого виполажування лише дуже крутих схилів. Формовані ними грубообломочні шлейфи без мелкозема вже при кутах нахилу близько 20 градусів практично дуже стійкі. Про це свідчить їх підвищена потужність в порівнянні з потужністю змішаних відкладень, що лежать нижче пологих ділянках, що відрізняються розвитком кріогенних схилових процесів. Більше того, крутизна крутих ділянок до відомого бокового вівтаря може навіть збільшуватися в результаті надходження на них зверху соліфлюкціонного матеріалу, позбавленого тут свого мелкозема і-за змиву. Крутезне уступів сприяє і невация, пов'язана iз формуванням в них нижніх частинах сніжників.

На відносно пологих  і, отже, більш зволожених ділянках (крутизною від 1 - 10-15 градусів), що представляють собою вододільні частині плато і поверхні структурних терас, розвинений процес морозного вивітрювання, які в місцях незначною потужності покривних відкладенні поширюються і на корінні породи. Найбільш інтенсивні вивітрювання притаманні самим верхнім частинам пологих схилів, де сезонно відтаює шар не містить або майже не містить мелкоземістих заповнювача, наявність в покривних відкладеннях води сприяє не тільки вивітрюванню, а і криогенним схиловим процесам, які з'являтимуться або у вигляді криогенного крипу або у вигляді солюфлюкцій залежно від того, є у складі відкладень мелкозем. Останній накопичується на переважающій площі пологих ділянках, так у наслідок делювіального переміщених його з лежашіх вище частин схилів, так і в наслідок тонкої роздробленості місцевих порід на відміну від повільними гравітационих процесів інтенсивність креогенних схилових процесів може бути значною навіть на схилах з кутами нахилу 2-3градуса. Завдяки тому, що відбувається при цьому знесенню матеріалу, підготовленого в свою чергу вивітрюванням, ділянки вирівнюються і одночасно вигладжується до ухилів 1-1.5 градусів. Найшвидше, мабуть, вирівнюються поверхні структурних ступенів і підніжний уступів плато у зв’язку з найбільшою їх зволоженістю, джерелом якої служать сніжники, що утворюються у лежать вище уступів плато. Виположування цих поверхонь кілька збільшує крутизну останніх, щаблі стають більш чіткими. Окремі останці вивітрювання, які зустрічаються на плато архіпелагу,  результатом відставання зниження їх поверхні в порівнянні з оточуючою територією. Воно може бути пов'язано зі значною стійкістю порід до вивітрювання або порівняно малої їх зволоженістю, яка завжди характерно для позитивних форм рельєфу.

І так, під впливом  гравітаційних процесів можуть виполажуватися тільки найкрутіші уступи, а схили з порядків 20 градусів практично стійкі. Приділ же виполажуваню відносно пологих ділянок, на яких панують криогенні схилові процеси, близько до 1градусу. Просторові поєднання тих і інших процесів на схилах і стало однією з причин їх ступеневої будова, яке було зумовлене структурними особливостями плато.

Звертає на себе увагу  подібність наявних у районі структурних  терас з нагірними терасами, котрі  представляють собою скульптурні освіти. Це подібність не стільки зовнішній. На уступах і поверхнях тих і інших ступенів розвинені відповідно гравітаційні і криогенні схилові процеси. Треба думати, що і механізм їх утворення їх подібний. Причина цього криється в неглибокому заляганні гірських порід і значною зволоженості ділянок у слідстві поганого їх дренажу. Цікаве вивітрювання і подальший кріогенний знесення продуктів руйнування з поверхні терас призводять до їх виполажіванія і зниження. Уступи нагірних терас в наслідок значної їх крутизни і відсутність у відкладення мелкозема – найбільш сухі елементи мелкозема. Тому і складові їх корінні породи схильні не настільки інтенсивному вивітрюванню, як породи поверхні терас. Якщо вони і руйнуються, то швидше за все в найбільш зволожених нижніх частинах поступається, що сприяє підтримуванню крутизни і поступового їх відступу (Воскресенський, 1962). Таким чином, виполажуваня і зниження поверхні терас відбувається інтенсивніше і в усякому випадки не менш інтенсивно, ніж руйнування їх уступів.

До поширених на Землі Франса-Йосипа форм рельєфу, аналогічним усіченим вершин (тумпам), які вінчають нагірні тераси багатьох районів, відносяться плоскі вершини січних в місцях найбільшої їх потужності. Прикладом може служити поверхня скали Рубіни на о-ві Гукера. У границях її поверхні, слабонаклонних до країв, матеріал переміщається під впливом кріогенних схили процесів, а досягаючи бровкових уступів, він бере участь потім у гравітаційному процесі.

Широко поширені на платоподібні островах морські тераси, складені з поверхні не тільки дрібнозернистими, а й груобломочними породами, так само знаходяться зараз у сфері діяльності процесу гравітаційна-криогенного комплексу. Пологі і зволоження поверхні терас з ухилами від 1 до 10 градусів, до складу відкладень яких входить мелкозем, схильний криогенному Крип і головним, а отже, виполажуваню і вирівнюванню. На складних переважно грубообломочних терасових уступах з ухилами від 15-35 градусів основними процесами переміщення грунтів є гравітаційні в основному повільні процеси, які сприяють збереженню крутизни уступів крім того, що рухається по поверхні терас матеріал, досягнувши їх бровок, упорядковано: мелкозем вимивається талою водою, а грубі уламки нагромаджуються на уступах, роблячи їх більш крутими. В результаті морські тераси набувають більш чіткі контури. Аналогічно змінюється і морфологія розвинених на терасах пересипів і берегових валів. Їх верхні частини стають під впливом кріогенних схилових процесів більш сплощеними, а уступи, на впаки, більш крутими. Завдяки описаним процесам згадані форми, як і самі тераси, виражені чітко, не дивлячись на те що граничний їх вік дорівнює 8,5-9 тисяч років.

Схилові процеси делювіально-комплексу переважають на островах з ерозійно-денудаційним рельєфом, складних осадовими, переважно піщано-глинистими відкладеннями (острови Грем-Бел, Ларонсьер, Хейса та ін.). Під впливом цих процесів профіль схилу стає опукло-вигнутим (Болінг, 1956). На всьому їх протязі розвинені криогенново схилисті процеси у вигляді соліфлюкцій. На схилах крутизною вище 6 градусів зі значним вмістом пилуватих або глинистих фракцій (не менше 20%) соліфлюкція відбувається швидко в період стоку на ряду соліфлюкція тут протікають і гелювіальні процеси, інтенсивність яких зростає із збільшенням обсягу стоку. Про панування делювіального процесу на піщаних ділянках, розташованих нижче вичерпуються влітку сніжників, вже говорилося. Повторюваний з року в рік змив матеріалу на цих ділянках тягне за собою їх вирівнювання і виполажуваня, що призводить до підрізання лежать вище уступів. Відсутність уступів, що знаходяться у витоках близько розташованих від дна інших річок протилежного напрямку, призводить до утворення наскрізних перевальних долин. Такі форми і рельєфи поширені на острові Грем-Бел.

У результаті розвитку гелювіальних і соліфлюкціонних процесів пухкий матеріал надходить у великій кількості в річки та струмки. Перевантажені насосами водотоки не можуть активно врізатися в своє ложе, тому днища долин стають дуже широкими навіть у верхніх частинах з крутим падінням.

На морських терасах  висотою 10-20м складних піщано-глинистих  відкладень, делювіально-криогенні  схилові процеси розвинені в  основному слабо. Головна причина  цього полягає у відсутності  значних ухилів. Більш-менш інтенсивні сеолефлюкціоний і делювіальний змив відзначаються лише на схилах ерозійних утворень і морських акумулятивних форм рельєфу. Перші під впливом розглянутих процесів розширюються, стаючи більш дрібними. Другі руйнуються до повного нівелювання поверхні. Морфологічно виражені древні коси, пересипу і берегові вали збереглися лише на висотах до 8-9м. Відсутність таких форм на більш високих рівнях, вік яких, за даними М.Г. Гросвальда (1963) і В.Д. Дібнер (1961), перевищує 4000 років, свідчить про те, що повне знищення їх делювіально-мерзлотними процесами відбувається не менше ніж за вказаний період. У переробці рельєфу піщано глинястих поверхонь терас деяку участь беруть і еолові процеси, які з'являються тут незрівнянно активніше ніж на базальтових плато. На місці колишніх морських терас висотою від 10-20 до 30-35 м, граничний вік яких становить 8.5-9тис. років, під впливом ерозії і делювіально-кріогенних схилових процесів сформувався ерозійно-денудаційні рельєф.

Розділ IІІ.

Вічна мерзлота

Вічна мерзлота, багаторічномерзлі породи – товща гірських порід, температура яких протягом ряду років не піднімається вище за 0 градусів. Розрізняють багаторічномерзлі (зцементовані льодом), морозні (без включень льоду) й охолоджені (насичені розсолами) гірські породи.[рис. 3.1]

Рис. 3.1. Вічна мерзлота

Особливістю вічної мерзлоти є велика льодистість  відкладів (на лід припадає подекуди до 80% обєму гірської маси).

Під час танення відбувається осідання земної поверхні – термокарст. Вічна мерзлота – це природний фактор, який зумовлює характер ландшафтів Арктики й Сибіру та впливає на господарську діяльність льодовиків.

В північній  півкулі вічна мерзлота займає близько 25% суходолу. Максимальна потужність вічної мерзлоти досягає 1500м. (Середньосибірське  плоскогіря), середня річна температура її змінюється від 0 до -15 – -16 градусів на вершинах високих гір і до -12 градусів на арктичних низовинах.

Багаторічна («вічна») мерзлота поширена в районах, де середні річні температури  від'ємні. Гірські породи на певній глибині дуже довго, практично постійно, мають від'ємні темпе-ратури.

Розрізняють кілька видів багаторічної мерзлоти: мерзлий грунт, суха мерзлота (сухий  пісок, скельні породи тощо), викопний, або «кам'яний», лід, який залягає  у вигляді лінз чи значних шарів (названий так за давнє утворення та тривалий час існування – тисячоліття). Основною з них є мерзлий грунт, частинки якого зцементовані замерзлою вологою в його порах у суцільний міц-ний моноліт.

Мерзлотою на суші зайнято понад 21 млн. км2, або 14% площі суші. Крім Гренландії і  Антарктиди, під льодовиками яких суціль-ного мерзлотного шару, мабуть, немає, де вона займає близько 11 млн. км2, або 47% площі   країни, на Алясці – близько 75%, в Канаді –68%. У південній півкулі мерзлота займає приблизно лише 1 млн. км2. У цих межах мерзлота  не  скрізь  суцільна.  Серед  площ суцільної мерзлоти поширені таліки –ділянки немерзлих грунтів, зумовлені теплими підземними водами або потужним шаром снігу. Зустрічається острівна мерзлота, серед суцільних площ немерз-лих грунтів ділянки вічномерзлого грунту. Поверхневий шар, який відтає влітку, називається діяльним.

Загальний об'єм підземного льоду – 0,3 млн. кмг. Потужність мерзлоти різна: від кількох десятків сантиметрів на південній межі поширення до 1500 м на лівобережжі річки Вілюй. З висо-тою (в горах) потужність вічномерзлого шару зростає.

За  походженням вічна мерзлота або  релікт, або сучасне утво-рення. Вічна  мерзлота як давнє утворення безперервно  існує де-сятки тисячоліть. Свідченням того є знаходження в ній трупів мамонтів, які збереглися з льодовикової епохи. Вічна мерзлота як сучасне утворення відома в ряді місць суворого континентального клімату. Основною умовою можливого утворення мерзлоти є низькі температури за тривалої малосніжної зими та короткого літа,  за  яке  мерзлота  не встигає  розтанути  і  накопичується в грунті.

Вплив вічної мерзлоти на природу визначається її значним поширенням та особливостями, які потребують певного підходу  в процесі господарського використання районів поширення її.

Особливостями рельєфу областей вічної мерзлоти є значне поширення термокарстових заглиблень (утворюються від розта-вання прошарків льоду в грунті), гідролаколітів, або булгуньяхів (якутське), що являє собою горби з ядром льоду всередині (утво-рюються від раптового замерзання переохолодженої води), порі-зані соліфлюкцією схили гір та ін.

Багаторічна мерзлота, водонепроникна, у зв'язку з чим виді-ляються води надмерзлотні, міжмерзлотні і підмерзлотні. Надмерзлотні води зумовлюють поширене тут заболочення та негативно впли-вають на процеси ґрунтоутворення. На річках, які промерзають до дна, утворюються річкові наледі, які вкривають великі площі заплав (вода, що прибуває з верхів'їв стає напірною, розриває лід, розливається і замерзає). Поряд з виникненням нових мерз-лотних районів відомі і великі райони деградації багаторічної мерзлоти. Причини цього явища різні.