Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

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.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.