Распространения процессов пучения. Формы пучения, их региональная и зональная приуроченность

Процессы пучения многообразны. Они включают криогенную (морозную) пульсацию отложений, слагающих СТС и CMC, выпучивание каменного материала, пучение при многолетнем промерзании тонкодисперсных пород, образование бугров лучения. При этом формируются различные криогенные явления, о которых будет сказано ниже.

Криогенная пульсация отложений СТС и CMC — это еже­годно происходящий процесс, охватывающий территорию, заня­тую субаэральными ММП, и зону глубокого сезонного промер­зания пород. Он слагается из пучения отложений в период их промерзания и осадки при их оттаивании. При промерзании СТС пучение отложений происходит без подтока влаги извне, т. е. по варианту «закрытой» системы. Исключение составляют подножия склонов, где может осуществляться подток вод СТС от начала до полного окончания промерзания слоя. Обычно подток вод осуществляется по площади неравномерно. Вслед­ствие этого локально образуются однолетние миграционные и инъекционные бугры пучения. Такое явление приурочено к пе­реходным и полупереходным типам СТС, т. е. тяготеет к юж­ной окраине криолитозоны.

При сезонном промерзании отложений пучение может про­исходить как без притока влаги извне, так и с притоком, т. е. по варианту открытой системы. Во втором случае наибольшее пучение может быть в случае близкого залегания зеркала грунтовых вод в днищах долин рек, на плоских заболоченных междуречьях равнин. Криогенное пучение проявляется глав­ным образом в тонкодисперсных пылеватых отложениях, ши­роко распространенных в криолитозоне и зоне глубокого сезон­ного промерзания как следствие проявления криогенеза, при­водящего к образованию покровных суглинков (см. III.2). Для них'характерны высокая водоудерживающая способность и сильное сегрегационное льдовыделение при промерзании и по­следующем охлаждении. Наиболее общие зональные и секто-риальные закономерности криогенной пульсации рассматрива­ются именно для этих отложений. Они основываются на зако­номерностях формирования глубин СТС и CMC, влажности этих слоев и особенностей их сезонного промерзания (см. П.6 и IV.2). Возрастанию криогенного пучения способствуют высокая влажность отложений, большая мощность СТС (CMC) и невы­сокий темп осенне-зимнего промерзания, что в большей степени свойственно для морских и умеренно континентальных типов.

Более высокую влажность в одних и тех же районах име­ют отложения СТС по сравнению с CMC, и однако криогенное пучение CMC значительнее по сравнению с СТС (при равных

81

|т и £_м) за счет подтягивания влаги снизу, из талой зоны, осо­бенно при близком залегании уровня грунтовых вод. Поэтому выделяется полоса шириной в 200—400 км вблизи южной окраины мерзлой зоны, где при /_Ср, близких к 0°С, криогенная пульсация отложений CMC достигает наибольших величин, из­меряемых первыми сантиметрами. При этом на радиационно-тепловых таликах пучение в целом больше, чем в СТС на мерз­лых массивах. Такая «полоса» сильной криогенной пульсации отложений CMC характерна для юга Западной и Восточной Сибири при умеренно континентальных до резко континенталь­ных типов.

Влажность отложений СТС в целом возрастает к северу, а в северной Евразии и с востока на запад, т. е. от районов '■■с континентальным к районам с морским типом климата. В этих же направлениях увеличиваются удельные (на единицу мощности СТС) величины пучения и осадки при оттаивании, но также уменьшаются и глубины СТС пород. Поэтому наи­большая суммарная криогенная пульсация в СТС характерна для условий, соответствующих длительно устойчивым типам сезонного оттаивания и секториальных, где преобладают типы от умеренно до повышенно-континентальных. При таком соче­тании условий g_T достаточно велика, но преобладают мелкие по влажности типы с водонасыщением, близким к полному, промерзающие сравнительно медленно и двусторонне (IV.2). Это обеспечивает максимальное пучение при сегрегационном льдообразовании в верхней и нижней частях СТС, за счет обезвоживания средней.

Криогенное выпучивание каменного материала из дисперс­ных отложений — процесс, регионально связанный с террито­риями, где близко к поверхности залегают скальные породы, на которых развит мелкоземистый криогенный элювий и про­дукты его ближайшего переотложения, а также отложения, содержащие валуны, глыбы и щебень (морены, горный пролю­вий, обвально-осыпные накопления). Поэтому криогенное вы­пучивание наиболее активно проявляется в горных районах, на плоскогорьях и плато.

Криогенное выпучивание происходит как в СТС, так и в CMC. Однако при сезонном промерзании этот процесс проте­кает менее активно. В СТС активность процесса уменьшается при малых величинах £_т (0,4—0,3 м и менее) в устойчивых i арктических типах (/_Ср ниже —8... —10 °С).

Существенно, что, проявляясь ежегодно в течение геологи­чески длительного времени, этот процесс уже привел к фор-мированию каменных покровов (курумов), «сортированных по лигонов» и других явлений (III.5, III.7), залегающих на слое мелкозема, практически лишенного крупнообломочного мате риала. Дальнейшее их развитие происходит довольно медлен-но. Продолжающееся в них выпучивание камней соизмеримо с выветриванием и образованием криогенного мелкозема, мед-

82

ленным движением курумов и др. Активизация процесса связана с техногенным нарушением природных условий, приводящим к увеличению £_т, изменению влажности СТС или его состава. Например, это часто происходит при вырубке и выгорании ле­сов или нарушении наземной растительности на каменистых склонах и у их подножий. Активность проявления выпучива­ния, сопровождавшаяся трансформацией образованных форм,, менялась при динамике климатических, ландшафтных и гео­криологических условий. Потепления и увеличения g_T ведут к активизации выпучивания, захвату этим процессом горизон­та большей мощности. Но оттаивание мерзлых толщ и пере­ход сезонного оттаивания в сезонное промерзание приводят к ослаблению и затуханию процесса. Последний вновь интенси­фицируется при появлении многолетнемерзлого субстрата. Вместе с тем похолодания и уменьшение g_T также ослабляют проявления выпучивания, особенно в арктических районах.

Значительная часть форм, генетически связанных с выпу­чиванием камней, имеет полигональный характер. Образование полигональное™ является следствием длительного многоста­дийного сложного развития этих образований. Оно включает проявление на этапе их развития в экстремально суровой гео­криологической обстановке позднего плейстоцена (1.3) процес­сов криогенного растрескивания и образования полигонально-жильных структур (III. 4). В голоценовый оптимум в широкой зоне возросли £_т, что привело к оттаиванию жильных льдов и образованию полигональной сети (понижений на поверхности крупнообломочных покровов. В свою очередь это обусловило активизацию выпучивания камней и их криогенной сортиров­ки, которая приобрела дифференцированный характер. В ре­зультате возникли «сортированные полигоны», бугристо-запа-динный рельеф каменных покровов, полигональные фации ку­румов (III.7) и другие формы.

Миграционные многолетние бугры пучения (рис. III.1) при­урочены главным образом к аккумулятивным равнинам, меж­горным впадинам и долинам крупных рек. Многолетние мигра­ционные бугры и площади пучения образуются в местах рас­пространения с поверхности тонкодисперсных отложений мощ­ностью не менее 3—4 м, подстилаемых водоносными песками. Развивающиеся формы миграционных бугров пучения распро­странены преимущественно вблизи южной окраины мерзлой зоны. Они возникают на начальных этапах эпикриогенного про­мерзания талых дисперсных отложений, вследствие периоди­ческих колебаний климата или осушения термокарстовых озер со сквозными таликами под ними, промерзающими по типу от­крытой системы. Их образованию способствует накопление на поверхности торфа, заболачивание, приводящее к понижению /_Ср пород. Вблизи южной окраины криолитозоны это может сопровождаться на талых участках переходом /_Ср через 0°С, новообразованием мерзлоты и сильным локальным сегрегаци-

83*

Рис. III. 1. Пкнго (булгунняхи) на дренированных термокарстовых

котловинах в дельте р. Маккензи (фото Р. Маккея)

онным льдовыделением. Толчком к такому процессу часто слу­жит похолодание за счет коротко- и среднепериодных колеба­ний климата. Под растущими миграционными буграми пучения мощность ММП изменяется от 2 до 40 м, и нижняя граница ММП постоянно испытывает колебания под воздействием из­менений климата с периодом от нескольких до 300 лет. Это вы­зывает периодические изменения высоты (пульсацию) мигра­ционных бугров. Таким образом, возраст растущих миграцион­ных бугров не превышает первых сотен лет. При возрастании мощности ММП (до 100—150 м и более) миграционные бугры переходят в реликтовое состояние. Поэтому в северной части южной и в пределах северной геокриологической зоны преоб­ладают реликтовые формы миграционных бугров и площадей пучения, имеющих разнообразный возраст. Последний опреде­ляется временем начала эпигенетического промерзания и имеет тенденцию зонально увеличиваться к северу. Исключение со­ставляют миграционные бугры и площади пучения, образую­щиеся при спуске термокарстовых озер со сквозными таликами, а также морских террас и равнин, отложения которых начали промерзать 'при регрессии Полярного бассейна. Такие бугры пучения быстро проходят этап восходящего развития и перехо­дят в реликтовое состояние вследствие перемёрзания водонос­ных горизонтов, залегавших близко к поверхности и поставляв­ших влагу для образования сегрегационного льда. Поверхность реликтовых миграционных бугров и площадей пучения ослож-

84

Рис. III.2. Зональное распространение многолетних форм инъекционного (I) и миграционного (II) пучения на равнине.

Индексом «а» помечены активные, «б» — неактивные, завершившие свой рост формы:

1 —< инъекционные бугры пучения (булгунняхи); 2 — распределение основной системы ледяных шлиров в промерзающих
отложениях таликов; 3 — многолетние миграционные бугры и площади пучения (подчеркнуты особенности их криоген­
ного строения); 4 — ледяные жилы в торфяниках; 5 — псевдоморфозы по ледяным жилам и полигональный микро­
рельеф на торфяниках; Ь — многолетнемерзлые породы; 7 — граница ММП; 8 — направление смещения границы

ММП;.9 — движение напорных вод во внутримерзлотных таликах

ыена обычно полигональным рельефом. На севере при /_Ср= =—3...—4°С и ниже полигоны связаны с повторно-жильны­ми льдами. Южнее эти льды вытаяли, образовав системы по­нижений и бугров (бугристые торфяники) (рис. III.2).

Многолетние инъекционные бугры пучения — булгунняхи (пинго) — связаны в своем происхождении с промерзанием не­сквозных подозерных таликов вследствие быстрого осушения (спуска) термокарстовых озер. Генезис таких бугров опреде­ляет их приуроченность к северной геокриологической зоне (преимущественно к северной ее части) и к аккумулятивным равнинам, сложенным с поверхности высокольдистыми синкрио-генными и синхронно эпикриогенными отложениями (IV.2 и IV.3). Районами их распространения являются север Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, Северо-Сибирская низменность, приморские низменности Северо-Востока России, Чукотки, севера Аляски и Канады. Особенно большое количе­ство инъекционных бугров пучения (пинго), находящихся на различных стадиях развития, в том числе и растущих извест­но на низменностях в нижнем течении р. Маккензи (Mackay, 1973). Видимо, их образованию благоприятствует существова­ние в разрезе достаточно мощных водоносных слоев и линз, сложенных песками и гравийно-галечными отложениями. Воз­раст большинства булгунняхов позднеплейстоценовый.