V. 7. МНОГОЛЕТНЯЯ МИГРАЦИЯ НАЛЕДЕЙ

Многолетняя миграция наледей обусловлена появлением или исчезновением грунтово-фильтрационных и напорно-филь-трационных таликов, а также изменением их размеров, формы, строения и производительности потоков подземных вод. След­ствием такой динамики водоносных таликов является измене­ние формы, размеров, местоположения наледей, их новообра­зование или полное исчезновение. Многолетняя миграция нале­дей подземных вод чаще всего обнаруживается по наличию древних наледных полян и долин, по распространению налед-яого аллювия, по следам воздействия наледей на древесную

растительность. Деревья часто отмирают при появлении и дли­тельном существовании наледи. Стволы растущих и погибших деревьев под действием наледного льда бывают выбелены на высоту, соответствующую его мощности (рис. 27). Иногда на поверхности наледных полян существует несколько генераций погибших и вновь выросших деревьев со следами на их стволах воздействия наледного льда разной мощности. Гибель и ново-

Рис. 27. Стволы деревьев, отбеленные на высоту, соответствующую былой мощности льда. На первом плане ручей на наледи, текущий в ледяном

русле

образование древостоя свидетельствуют о неоднократном по­явлении и исчезновении наледей и об изменениях их мощности. Дендрохронологический анализ позволяет восстанавливать вре­мя существования и отсутствия наледи на соответствующей по­верхности.

^Древние покинутые наледями наледные поляны и налед-ный аллювий обнаруживаются на речных террасах и в днищах тектонических впадин вне связи с водотоками, перед фрон­тальными уступами конечных морен, на зандровых полях, над переуглубленными, выполненными грубообломочными леднико­выми и водно-ледниковыми отложениями долинами, на пологих склонах долин, заложенных по тектоническим разломам, и в их днищах, на уровне пойм. Здесь очень часто размеры налед­ных полян во много раз больше современных наледей. По воз­расту элементов рельефа, к которым приурочены наледные

поляны, иногда удается определить время появления и исчез­новения наледей.

Многолетняя миграция наледей может быть прослежена по сопоставлению карт, аэрофото- и космических снимков раз­ных лет, а также на основе анализа результатов режимных наблюдений и специальных съемок, проводимых повторно через ряд лет.

Причинами миграции таликов и наледей являются: 1. Общее многовековое изменение мерзлотных условий тер­ритории, обусловленное глобальными потеплениями и похоло­даниями. При похолоданиях уменьшаются, а при потеплениях увеличиваются размеры водоносных таликов, меняются условия обводнения гидрогеологических структур (см. гл. VII, VIII), в том числе положение и величина грунтово-фильтрационных и напорно-фильтрационных таликов, появляются и исчезают наледи.

^ 2. Изменение количества атмосферных осадков в теплые периоды года. Особенно существенно это сказывается в районах прерывистой и островной мерзлоты в гидрогеологических струк­турах и водообменных системах, где подземные воды получают основное питание через дождевально-радиационные талики и емкость структур больше, чем объем их постоянно обводненной части. Изменение размеров зон аэрации, постоянного и перио­дического обводнения за счет разного количества осадков неиз­менно сказывается на разгрузке в зимнее время и на объемах, форме и местоположении наледей.

3. В районах оледенения — это динамика ледников, их тем­
пературного режима и таяния, обусловливающие режим пото­
ков талых вод, их инфильтрацию в талики, положение, разме­
ры, водообильность последних и особенности выходов вод на
поверхность зимой. Перед большинством горных ледников и в
выработанных ими ледниковых долинах в условиях сурового
континентального климата образуются системы наледей. Это
происходит в горах Северо-Востока СССР, на Алтае, Памире
и Тянь-Шане. В недавнем геологическом прошлом это имело
место в Байкало-Чарской области и в Восточном Саяне. При
отступлении ледников наледи смещались вверх по долинам.
При этом ряд из них, особенно нижних, переставал существо­
вать по мере удаления от них конца ледника и уменьшения
количества талых вод при сокращении размеров оледенения.
В результате в рельефе оставались наледные поляны, образую­
щие иногда в ледниковых долинах «лестницу», на верхних сту­
пенях которой сохранились в настоящее время наледи. Налед­
ные поляны обнаружены в древних долинах рек (прадолинах),
протягивающихся вдоль края отступающего на север вюрмско-
го ледника, на территории современной Польши (Клаткова, Ро­
мановский, 1973).

4. Новейшие движения в тектонически активных областях,

служащие причиной изменения местоположения и размеров напорно-фильтрационных таликов, иногда приводящие к их ис­чезновению. Следствием этого являются миграция наледей вдоль тектонических нарушений (см. VI.3) и образование по­лосы наледных полян, в зависимости от возраста по-разному

Рис. 28. Схема Кыро-Нехаранского наледного узла. Верхнечетвертичные и современные аллювиальные поверхности, подвергшиеся в разное время воздействию наледей: 1 — находящиеся под воздействием наледей в нас­тоящее время; 2 — низкие террасы, со свежими следами воздействия на-"• ледей, но не покрывающиеся льдом; 3 — террасы с отчетливыми следами лаледообразования и интенсивным развитием вторичных процессов; 4 — поверхности со следами наледной обработки, сильно затушеванные вто­ричными процессами; 5 — высокие поверхности со слабыми следами былого действия наледообразовательных процессов; 6 — верхнечетвер­тичные отложения «древней» аллювиальной равнины с сингенетическими повторно-жильными льдами; 7 — поверхности, сложенные коренными юрскими породами. Границы наледей в разные годы:8 — декабрь 1868 г. (по Майделю), 9 — май 1939 г. (по П. Ф. Швецову и, В. П. Седову), 10 — 11 июля 1964 г., 11 — 5 июля 1970 г., 12 — 18 мая 1972 г., 13 — 14 — источники подземных вод глубокого стока, прекратившие существо­вание (13) и существующие (14) _t цифра — их дебит, л/с

преобразованных морозобойным растрескиванием и полиго­нально-жильными структурами, заболачиванием и др. В сей­смически активных районах Северо-Востока СССР и в Байка-ло-Чарской области известны случаи новообразования напорно-фильтрационных таликов и наледей.

Изучение вопросов многолетней миграции наледей под влиянием новейших движений проводилось на северо-востоке

Якутии в пределах Уяндинской и Селенняхской тектонических впадин (Романовский и др., 1969). В Уяндинской впадине на­блюдаются явление «расщепления» таликов и наледей и их миграция вдоль активных тектонических разломов. В Селеннях­ской впадине в 1972 г. Н. Н. Романовским, В. Е. Афанасенко и М. М. Корейшей (1973) было проведено повторное исследо­вание гигантских Ойсордоохской и Кыро-Нехаранских наледей (рис. 28). Эти наледи, изученные и закартированные в 1939 г. П. Ф, Швецовым и В. П. Седовым (1941), претерпели к 1972 г. существенные изменения. Так, в пределах Кыро-Нехаранского наледного узла прекратил существование источник Верхний, выходящий по гидрогеогенному напорно-фильтрационному та­лику под уступом коренного берега р. Кыры, выше горы Ат-Хая, и питавший Верхнюю Кырскую наледь. В 1939 г. источ­ник имел дебит 340 л/с (Швецов, Седов, 1941). В настоящее время сохранились выполненные галечником западины, где раз­гружались воды, и сухое русло ручья. Сама Верхняя Кырская наледь сместилась вниз и уменьшилась в объеме. Новообразо­вание напорно-фильтрационного талика восходящего источника с дебитом 66 л/с и наледи было зафиксировано на месте озерка Гусиное, описанного П. Ф. Швецовым и В. П. Седовым. Сле­дует подчеркнуть, что все гидрогеогенные-фильтрационные та­лики, питающие наледи Кыро-Нехаранского узла, находятся в пределах единой разрывной тектонической зоны, пересекающей осадочный чехол впадины. В целом во впадине мощность мерз­лых толщ составляет 300—400 м, а в пределах этой зоны со­кращается до 200 м и менее.

Причинами новообразования гидрогенных напорно-фильтра-ционных таликов скорее всего являются сейсмические толчки» сопровождающиеся гидравлическими ударами подземных вод и раскрытием трещин.

На Памире, в районе Каракульской котловины, А. Г. Топ­чиевым обнаружено существенное изменение размеров наледей подземных вод в годы с различной сейсмической активностью^ но очень близкими погодными условиями зимних и предшест­вующих летне-осенних периодов. В год, когда число землетря­сений высоких классов резко возросло, значительно увеличи­лись размеры наледей (рис. 29).

5. Наледи подземных вод глубокого стока, формирующиеся по северному типу (см, V.4), когда грунтово-фильтрационный талик, распределяющий воду, слепо оканчивается на площади наледообразования, испытывают постоянные изменения формы, площадей и мощности наледного льда. Связано это с измене­нием положения, размеров и формы грунтово-фильтрационных («распределяющих») таликов при относительно постоянном местоположении напорно-фильтрационного талика, по которому происходит разгрузка подземных вод.

Такие изменения связаны, во-первых, со смещением грун-

тово-фильтрационных таликов вбок, а также их дроблением, во-вторых, с изменением их длины. На рис. 30 приведена схе­ма многолетней динамики Ойсордоохской гигантской наледи, находящейся в Селенняхской тектонической впадине. Исполь­зование аэрофотоснимков разных лет позволило установить, что положение «каналов» в наледном льду над грунтово-филь-трационными таликами, а также участков наледи с наиболь-

Рис. 29. Схема расположения наледей в Каракульской котловине на Памире в 1972 г. (А) и в 1973 г. (Б) после сильных землетря­сений (по А. Г. Топчиеву)

шей мощностью льда непрерывно меняется. В 1951 г. лед в пре­делах наледной поляны отсутствовал. Учитывая, что за лето в этом районе стаивает от 2,5—3 до 3,5—4 м льда, можно ут­верждать, что в этом году мощность льда не превысила ука­занных величин. В 1972 г. толщина льда в центральной части наледи достигла 6—8 м, т. е. наледь такой мощности может полностью стаять за 2—3 года, если зимой лед дополнительно нарастать не будет. Площадь наледи в 1935 г. составляла 5,85 км², а в 1972 г. — 8,55 км², т. е. увеличилась примерно на 30%. Периодически ниже наледи появлялся и исчезал так на­зываемый «наледный язык», протягивающийся по долине р. Ой-сордоох до 10—12км.

Прямые и косвенные (по растительности) наблюдения за многими наледями северного типа показывают, что периодиче-

Рис. 30. Схема динамики Ойсордоохской наледи: 1 — склоны возвышен­ностей, сложенных коренными породами; 2 — высокая терраса, сложен­ная супесчано-суглиниетыми отложениями с сингенетическими повторно-жильными льдами; 3 — поверхность наиболее высокой и древней налед-ной поляны; 4 — поверхность более низкой и молодой наледной поля­ны, не покрывающаяся в настоящее время наледью; 5 — высокие «ост­рова» :иа поверхности современной маледной поляны, покрытые угнетен­ной растительностью; 6 — поверхность современной наледной поляны, лишенная растительности и сложенная песчано-гравийно-галечными отло­жениями; 7 — уступы, эродируемые наледью; а — коренного склона, б — «древних» наледных полян, в — высокой надпойменной террасы; 8 — термоэрозионные западины; 9 — восходящие источники подземных вод; 10 — граница сквозных гидрогеогенных напорно-фильтрационных таликов; 11 — граница подруслового грунтово-фильтрационного талика; 12—16 — границы наледного льда: в середине июня 1939 г. (12), в 1951 г. (13), 9 июля 1965 г. (14), 11 июля 1964 г. (15), 20 июля

1972 г. (16)

Рис. 31. Схема многолетних (циклических) изменений грунтово-фильтра­ционного талика и наледи подземных вод глубокого стока в суровых мерзлотных и климатических условиях (условные обозначения те же,

что -и на рапс. Ш, остальные тюяовднш в тексте)

ски происходит смещение нижних частей наледей как вниз, так и вверх по долинам, а также образование и исчезновение «наледных языков» — узких и длинных окончаний наледей, имеющих округлую форму. Связано это с изменением длины «распределяющего» грунтово-фильтрационного талика при его взаимодействии с наледью. Сущность этого процесса заклю­чается в следующем. Под телом наледи с мощностью льда до 5—8 м потоки подземных и поверхностных вод в значительной мере защищены зимой от воздействия морозов. В результате замедленных теплопотерь двигающиеся воды способны отойти от места разгрузки, не замерзая, на значительные расстояния. Летом при разрушении и таянии наледи грунтово-фильтрацион-ный талик под руслом потока увеличивается в длину. Над ним в многолетнем наледном льду образуется сначала тоннель, а затем канал. Осенью наледным льдом забивается в первую очередь канал, предохраняя водные потоки от морозов. Вдоль канала образуется серия наледных бугров, через которые идет излияние воды на поверхность (рис. 31,1). От основного кана­ла в стороны отходят второстепенные каналы и тоннели, рас­пределяющие наледную воду по площади наледообразования. Поскольку за лето талик стал длиннее, наледь начинает фор­мироваться ниже по долине (рис. 31,11—III). Сохранение та­кого направления процесса ведет в последующие годы к по­явлению и развитию «наледного языка» ниже основного тела наледи; к уменьшению интенсивности наледообразования в пре­делах последнего и, как следствие, к общему увеличению пло­щади и уменьшению толщины наледи. В конце концов мощ­ность льда становится такой, что он успевает за лето растаять полностью или в значительной части. В результате исчезает предохраняющее влияние каналов во льду наледи. Поверхност­ный водоток, а затем и грунтово-фильтрационный талик на плоской наледной поляне, не покрытой льдом, дробится на не­сколько рукавов, смещается в стороны. Как следствие этого, осенью воды в мелких распластанных водотоках и маломощ­ных несквозных грунтово-фильтрационных таликах под много­численными руслами быстро охлаждаются, замерзают, образуя концентрированную, часто куполообразную наледь вблизи от выходов подземных вод на поверхность. Грунтово-фильтрацион­ный талик ниже основного наледного тела лишается питания грунтовыми водами. Он распадается на ряд изолированных таликов, а затем и промерзает. Образование наледи на месте его былого существования прекращается, и «наледный язык» исчезает (рис. 31, III).

После формирования куполообразной наледи с многолет­ним льдом происходит концентрация раздробленных водотоков и маломощных таликов в единый поток и талик. Связано это с тем, что зимой в «слепых» водотоках и таликах при доста­точной мощности наледного льда сток прекращается. Давление

воды при малых ее объемах не способно прорвать ледяной панцирь и образовать наледные бугры, через которые вода вы­ходила бы на поверхность. В результате неподвижные воды в талике и каналах во льду промерзают, а поток вод направ­ляется по главному руслу. .Вдоль него образуется серия боль­ших наледных бугров, и зимой идет основное накопление на-ледного льда. В дальнейшем главный поток и талик под ним . увеличивается по длине и цикл повторяется.

Такие цикличные изменения формы и размеров наледей подземных вод глубокого стока северного типа носят, возмож­но, автоколебательный характер, В пределах одного района стадии развития разных наледей не совпадают. Например,, в 1939 г. Ойсордоохская наледь была, компактной, а находя­щиеся от нее в 20—30 км наледи Кыро-Нехаранского узла рас­пластанными. Напротив, в 1972 г. первая имела большую пло­щадь и наледный язык, а вторые имели компактную форму (см. рис. 30). Таким образом, описанный вид динамики наледей не зависит прямо от многолетних колебаний климата. Многолет­ние изменения среднегодовых и зимних температур воздуха^ мощностей снежного покрова и других составляющих климата несомненно влияют на продолжительность стадий внутри цик­лов. Они деформируют циклический характер динамики нале­дей, но не меняют его по существу. Для коренных изменений нужна глубокая перестройка мерзлотно-гидрогеологических ус­ловий.

Циклические изменения приводят к тому, что многолетние наледи с мощным льдом в определенный цикл лет переходят в летующие и однолетние, а затем наоборот. Для значитель­ного числа наледей понятия многолетняя — летующая — одно­летняя являются только характеристикой стадий их развития,, соответствующих их компактной форме с коротким «распреде­ляющим» таликом, расширяющейся или сокращающейся па (площади, и распластанной <с длинным таликом.

Даже самая крупная в мире наледь Момский Улахан-Та~ рын, очевидно, испытывает значительные циклические измене­ния. Это отражается в различных оценках ее площади многими исследователями в разные годы: от 76 до 112 км². Известно, что в отдельные годы эта наледь перелетовывает на значитель­ной площади при мощности остающегося льда до 2—Зм, а в» другие она практически целиком исчезает в августе. Различия­ми в величинах стаивания в теплые и холодные годы эти коле­бания объяснены быть не могут.

Многолетняя динамика наледей подземных вод, однона­правленная и циклическая, существенно расширяет площадь их воздействия на рельеф и подстилающие отложения. В ре­зультате размеры наледных полян и площади распространения наледного аллювия значительно превышают размеры образую­щихся в настоящее время наледей. Особенно ярко это про-

является в районах с суровыми мерзлотными и климатическими условиями (см. V.6).

Из изложенного следует несколько положений, имеющих методическое и практическое значение: 1) оценивать площади наледей (даже максимальные за ряд лет) по размерам налед­ных полян нельзя; 2) древние наледные поляны — весьма бла­гоприятные участки для строительства. Наледный аллювий мо­жет использоваться для строительных целей. Поэтому миграция лаледей в определенном смысле благоприятствует улучшению инженерно-геологических условий; 3) циклическая миграция наледей должна учитываться при изысканиях и проектировании линейных и других сооружений ниже места их образования. Необходимо также учитывать возможности возникновения, ис­чезновения и изменения размеров наледей подземных вод в сейсмически активных районах.

Поиск по сайту: