V. 2. ПРИЧИНЫ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

НАЛЕДЕЙ

Наледи образуются на поверхности земли, на речном, озер­ном и морском льде, в пещерах, а также в искусственных гор­ных выработках, в водопропускных трубах и т. д. Процесс их развития включает периодически повторяющиеся прорывы во­ды на поверхность, ее растекание и послойное замерзание. Причиной излияния вод на поверхность обычно служат, во-пер­вых, повышение гидродинамического напора в результате зим­него промерзания и сужения трактов, по которым движутся подземные или речные воды, во-вторых, возрастание гидроста­тического давления воды при промерзании озер, подозерных и других несквозных водоносных таликов. Сезонное промерзание, сужающее живое сечение потоков поверхностных и подземных вод, приводит к тому, что эти воды приобретают напор, про­рывают кровлю из мерзлого грунта или льда, вырываются на поверхность, где, растекаясь, образуют слой наледного льда. Прорыв воды на поверхность уменьшает давление в водной системе. В результате излияние воды прекращается до тех пор, пока продолжающийся подток вод и сезонное промерзание вновь не приведут к нарастанию давления до величины, превы­шающей прочность кровли. Снова происходит прорыв воды на поверхность и образуется новый слой льда. Количество та­ких циклов бывает различным и достигает десятков и сотен за зиму. Места выходов — прорывов воды на поверхность на пло­щади наледообразования — постоянно меняются в течение зи-

Рис. 15. Канал в теле наледи. На первом плане видна слоистость налед­ного льда; на втором. плане — понижение на месте осевшего наледного

::: бугра

Рис. 16. Наледь и наледныи бугор высотой около 3 м (фото Ю. Н. Мур-

зина)

мы. Количество воды, прорывающееся каждый раз на поверх­ность, неодинаково. В зависимости от температуры воздуха, количества и температуры изливающейся воды меняются мощ­ность и размеры единичных слоев — линз наледного льда. Мощность их составляет от 2—5 до 80—100 см, а протяжен­ность — от первых метров до 200—300 м.

Вода по площади, где идет развитие наледи, распределяет­ся по таликам, по непромерзающей части СТС, по каналам в основании или в теле наледи (рис. 15). При движении воды по таким каналам в процессе нарастания давления кровля из наледного льда может изгибаться и на поверхности наледи образуется наледный бугор (рис. 16). На его вершине возни­кает ряд радиальных, а иногда и концентрических трещин, через которые вода и прорывается на поверхность. Иногда та­кие бугры взрываются, куски и глыбы льда разлетаются на десятки метров в сторону, а из купола вырывается столб воды. Фонтанирование может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов. Объем отброшенных такими взрывами глыб льда достигает нескольких кубических метров. Иногда в центре наледных бугров сосредоточены вмороженные в лед и выбро­шенные вместе с ним на поверхность гравийно-галечные отло­жения из основания наледи. Весной многие наледные бугры, в ядре которых сохранились линзы воды, оседают, образуя в теле наледей чаши, поверхность которых разбита системой концентрических и радиальных трещин. Вода из них отфильт­ровывается вниз и уходит под наледью. Размеры наледных буг­ров весьма различны: их высота достигает 5—6 м, а протя­женность по длинной оси 100 м и более.

Периодичность излияния воды на поверхность приводит к тому, что наледный натечный лед приобретает отчетливую слоистость и линзовидно-слоистое сложение. В него бывают включены прослои снега, обычно подтаявшего за счет пропи­тывания водой, часто превратившегося в матово-белый лед, на­сыщенный многочисленными мелкими пузырьками воздуха. Встречаются линзы инъекционного льда, представляющие собой ядра наледных бугров. Лед в таких линзах обычно прозрач­ный с малым количеством воздушных включений.

Наледный лед обычно имеет характерную столбчатую структуру. Размеры кристаллов льда по длинной оси изменяют­ся от 1—2 до 60—80 см, а иногда и более. В поперечнике длин­ные кристаллы достигают 10—15 см.

В процессе образования наледей подземные воды часто внедряются между верхней поверхностью мерзлой толщи и про­мерзшей частью СТС. Они приподнимают последний и, не вы­ходя на поверхность, замерзают. Такой процесс может быть одиночным актом или повторяться в течение зимы многократ­но. В результате образуются так называемые подземные нале­ди и гидролакколиты. Принципиальной разницы в генезисе

Рис. 17. Гидролакколит. На поверхности и в трещине лед. (Фото

В. Р. Алексеева)

Рис. 18. Остатки «подземной наледи» (на заднем плане) и наледный

аллювий

между этими образованиями нет. Гидролакколиты обычно имеют хорошо выраженную форму продолговатых и округлых бугров различной высоты и размеров в основании (рис. 17). Поверхность их разбита системой трещин, в которых обна­жается слагающий их ядро инъекционный лед. Подземные наледи проявляются в рельефе плохо, так как их высота мала по сравнению с площадью. Мощность инъекционного льда ред­ко превышает 1 м (рис. 18).

Гидролакколиты и подземные наледи тяготеют к перифе­рии наледей или находятся в их обрамлении. Они парагенети-чески связаны с наледями подземных вод и являются формами переходными от поверхностных наледей к подземным инъек­ционным льдам, возникающим при промерзании замкнутых во­доносных систем. Однако следует заметить, что гидролакколи­ты образуются иногда независимо от наледей вблизи мест выхода вод глубокого стока на поверхность в районах с пре­рывистым или массивно-островным распространением мерзлых толщ. Такие гидролакколиты характерны для Забайкалья, где они были детально обследованы иописаны Н. И. Толстихиным и Н. И. Обидиным.

И гидролакколиты, и «подземные наледи» являются обра­зованиями или однолетними или неустойчивыми многолетними. Слой грунта, мощность которого меньше или равна мощности СТС, разбитый к тому же трещинами, плохо предохраняет залегающий под ним инъекционный лед от летнего протаива-ния. Даже при значительной мощности лед протаивает в тече­ние ряда лет, а гидролакколит или подземная наледь разру­шаются.

Условия, способствующие образованию наледей подзем­ных вод.Развитию наледей благоприятствует суровый резко континентальный климат с холодными малоснежными зимами. При таком климате сезонное промерзание рек, ручьев, озер, а самое главное горных пород происходит быстро, CMC дости­гает большой глубины, а это вызывает сужение сечения вод­ных потоков и развитие гидродинамического или гидростатиче­ского давления. Прорывающаяся наружу вода замерзает, пере­ходя в наледный лед, а не стекает свободно, как это бывает в районах с теплыми многоснежными зимами.

Широкому распространению наледей способствуют высо­кая обводненность гидрогеологических структур, близкое зале­гание к поверхности земли подземных вод и многочисленные очаги ,их разгрузки. Поэтому наледи образуются наиболее ча­сто в гидрогеологических складчатых областях, особенно в тех районах, которые испытывают контрастные новейшие тектони­ческие движения (см. VIII.3). Именно в этих районах имеют место наиболее интенсивный водообмен между поверхностными и подземными водами, многочисленные источники трещинно-жильных, карстовых и других типов вод, широко распростра-

ненные грубообломочные аллювиальные, пролювиальные, а ча­сто также флювиогляциальные ледниковые отложения, являю­щиеся хорошими коллекторами грунтовых вод. Это обусловли­вает существование грунтово-фильтрационных таликов даже в самой суровой мерзлотной обстановке. Для образования на­ледей подземных вод положительным фактором является также отсутствие поверхностного стока в реках и ручьях зимой.

Наличие многолетнемерзлых толщ не является условием, необходимым для формирования наледей. Однако их распро­странение оказывает сильное влияние на процессы наледообра-зования. Как указывалось выше (см. гл. IV и V.1), многолет­нее глубокое промерзание пород локализует потоки подземных вод в грунтово-фильтрационных и напорно-фильтрационных таликах, приводит к формированию сосредоточенных очагов разгрузки и т. д. Все это приведет к зональному изменению количества, положения, размеров и типов наледей. В силу этого для южной геокриологической зоны характерны многочислен­ные, небольшие по размерам наледи, имеющие часто смешан­ные (поверхностные и подземные) источники питания. Север­ной геокриологической зоне свойственны крупные и гигантские наледи подземных вод глубокого стока и более мелкие наледи аллювиальных и других вод, приуроченных к грунтово-фильт-рационным таликам.

Поиск по сайту: