13.8. Криогенные формы рельефа, связанные с гравитационными процессами

Гравитационные процессы на склонах, особенно крутых, в условиях сезонного оттаивания покровных образований приводят к развитию солифлюкции, курумов, оползней.

Солифлюкцией называется медленное вязкопластичное течение рыхлых отложений, происходящее летом над кровлей многолетнемер- злых пород. Интенсивность развития солифлюкции прямо связана с крутизной склонов, т. к. с увеличением крутизны склонов течение происходит сильнее (рис. 13.16).

Рис. 13.16. Схема перемещения частиц и обломков в деятельном слое на склоне — процесс солифлюкции. 1 — деятельный слой; 2 — многолетнемерзлые породы

Процесс солифлюкции зависит от глубины сезонного оттаивания пород, наклона рельефа, характера задернованности и состава отложе­ний. Чаще всего вязкопластичному оползанию подвергаются оттаива­ющие, пылеватые суглинки и супеси, содержащие шлиры льда. В слу­чае покровном солифлюкции течение грунтов осуществляется медленно и равномерно на склонах с крутизной менее 15°. Натечные формы при этом отсутствуют.

Дифференциальная солифлюкция проявляется на склонах в виде тер­рас, оплывин, языков, полос и других форм. Происходит это потому, что скорость смещения грунта в разных местах различна (рис. 13.17).

Быстрая солифлюкция, или сплывы, происходит на склонах до 25°, когда оттаивают льдонасыщенные почвы и породы. Происходит это обыч­но в начале лета, в период быстрого оттаивания грунтов. Скорость дви­жения подобных сплывов достигает нескольких метров в минуту.

Курумы, каменные поля, реки или потоки, состоят обычно из щеб- нисто-глыбового материала скальных пород и развиты на склонах до 40° (рис. 13.18). Процессы курумообразования обусловлены сезонными и суточными колебаниями температуры, которые то расширяют,

Рис. 13.18. Курум. Плато Удокан, Восточная Сибирь

то сокращают размеры обломков, способствуя этим постепенному пе­ремещению блоков вниз по склону. Каменные обломки постепенно вы­мораживаются из мелкоземистого материала, течение которого при от­таивании также перемещает вниз обломки, образующие большие поля или потоки. Они хорошо пропускают воду, и весной под ними, в охлажденных еще породах, образуется гольцовый лед. В теплые летние месяцы он может вытаивать и переувлажнять тонкие дисперсные поро­ды, которые начинают медленно оползать по склону, увлекая с собой обломки. Курумы перемещаются вниз по склону со скоростью всего лишь несколько сантиметров в год. В принципе курумы тесно связаны с процессами солифлюкции (рис. 13.19).

Рис. 13.19. Курумы. Алданский щит, Восточная Сибирь

13.9. Хозяйственная деятельность в криолитозоне

Криолитозона занимает более половины территории России и как раз в местах, богатых полезными ископаемыми — нефтью, газом, углем, различными рудами. Освоение этих территорий имеет громадное зна­чение для нашей страны.

Области распространения многолетнемерзлых пород очень чутко реагируют на любые природные или техногенные вмешательства. Вы­сокая льдистость многолетнемерзлых пород и термическое равнове­сие, готовое сместиться от малейших изменений, определяют неус­тойчивое поведение многолетнемерзлых пород. Любое повышение температуры сразу же повышает глубину сезонного протаивания, лед превращается в воду, которая уходит, грунт уплотняется и проседает. Это явление, называемое термокарстом, сопровождает строительство, сделанное без учета правил, предусмотренных для криолитозоны. А они заключаются в первую очередь в сохранении мерзлого состоя­ния грунтов. Отсюда следует, что под каждым строением должно быть проветриваемое подполье, а сваи, на которых оно стоит, необходимо забивать в мерзлые породы ниже слоя сезонного оттаивания (рис. 13.20). Сохраняя многолетнемерзлые породы, не нарушая их теплово­го равновесия, можно не допустить тепловой осадки грунтов, а затем и строения, которое спустя какое-то время может просто разрушить­ся. Грунт, чтобы он не начал таять, иногда даже специально замора­живают с помощью охлаждающей системы. Свайные фундаменты — сейчас основной способ строительства в криолитозоне, хотя строят и на подсыпных грунтах. В криолитозоне расположены такие города, как Якутск, Норильск, Анадырь и др. В свое время впервые свайное основание было опробовано при строительстве Якутской централь­ной тепловой электростанции, объекта, который выделяет большое количество тепла. У нее проветриваемое подполье достигает почти 2 м. Это сооружение построено в 1937 г. и с тех пор работает не деформируясь.

Особую сложность составляет прокладывание в криолитозоне ин­женерных коммуникаций — теплопроводов, канализации, обычного водопровода. Надо иметь в виду, что и многолетнемерзлые породы, на которых ведется строительство, обладают разными свойствами, кото­рые необходимо учитывать. Наука о мерзлых грунтах чрезвычайно слож­на, интересна и необходима. Даже стандартный телефонный столб вы­сотой 6 м нельзя вкопать в оттаявший слой без того, чтобы его через некоторое время не выпучило из этого слоя, так же как выпучивает из него камни. А поднимается он потому, что, будучи вкопанным в деятельный слой, когда слой начинает замерзать на поверхности, при

2

□

□

шш*

V

Рис. 13.20. Строительство в криолитозоне. Дома стоят на бетонных сваях, забитых в многолетнемерзлые породы ниже деятельного слоя: 1 — отверстия для циркуляции воздуха; 2 — деятельный слой; 3 — многолетнемерзлые породы

увеличении объема водонасыщенного слоя будет немйого поднят вверх примерзшим к нему грунтом. Естественно, под столбом образуется по­лость, тут же заполняемая разжиженным грунтом, который впослед­ствии также замерзнет, увеличив свой объем. И так повторяется из года в год по несколько сантиметров, и наконец столб рухнет, будучи полностью выпученным из грунта (рис. 13.21).

Вообще, пучение грунта в области развития многолетнемерзлых пород — это бедствие, наносящее огромный урон всему хозяйству Се­вера. Деформированные насыпи железных и автомобильных дорог, газо- и нефтепроводы, аэродромы, кабельные линии связи, водо- и тепло­проводы и многие другие сооружения испытывают на себе неравно­мерное пучение грунта.

V

Огромные проблемы возникают с проходкой горных выработок и шахт в угленосных районах, например в Воркуте, где все подземные сооружения — это источники тепла, а температура многолетнемерзлых пород около О °С.

Рис. 13.21. Схема, показывающая последовательные стадии (I—VI) выпучивания столба из слоя летнего оттаивания грунтов, сложенного влажными рыхлыми горны­ми породами: 1 — оттаявшая часть сезонно-талого слоя; 2 — толща вечной мерзлоты; 3 — промерзшая часть слоя летнего оттаивания; 4 — полость под подтаявшим стол­бом, заполненная разжиженным грунтом; 5 — полость, заполненная замерзшим льдистым грунтом; 6 — полость, заполненная уплотнившимся грунтом

Изменение климата и природной среды под влиянием техногенной деятельности человека и вследствие естественных причин может дос­тавить будущим поколениям немало хлопот в районах распростране­ния многолетнемерзлых пород.