Наледи. Гидролакколиты. Торфяные бухты. Их образование и рельефообразующее значение.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грун­тов— пучение, связанное с увеличением объема грунта в резуль­тате перехода воды из жидкой фазы в твердую. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пуче­ния. Высота их обычно не более 2,0 м. Часто в вершинной части они разбиты радиальными морозобойными трещинами. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, возникают условия, благоприятствующие нарастанию торфа, и ледяные или мерзлые ядра таких бугров, а вместе с ними и сами бугры, полу­чившие название торфяных, могут существовать долгое время. Тор­фяные бугры образуют группы, но встречаются и одиночные буг­ры. Высота их от 3 до 7 м, форма различная, но чаще округлая, склоны и вершины обычно изрезаны трещинами. Торфяные бугры часто отделены друг от друга извилистыми болотистыми каналами(ерсей).

При подтоке к месту пучения межмерзлотных или подмерзлот-ных вод образуются очень крупные бугры с ледяным ядром. Из трещин в торфяном покрове бугров в летнее время вытекает вода. Такие бугры нередко называют гидролакколитами. Высота гидролакколитов до 70 м, диаметр основания до 200 м. В СССР для обозначения таких бугров распространен термин «булгуннях». Булгунняхам тождественны пинго, встречающиеся на Аляске.

Если подземные воды (межмерзлотные или подмерзлотные) находят выход на поверхность, они образуют особые ледяные фор­мы рельефа — наледи. Наледи часто образуются и в речных доли­нах при промерзании рек до дна. Такие наледи 'называют тарынами. Крупные наледи сохраняются в течение большей части лета. Гео­морфологическое значение их заключается в том, что в районе наледей особенно энергично протекает морозное выветривание пород, слагающих склоны долины, таяние наледей ведет к интен­сивной солифлюкции грунта.

Наледь ледяноетело, образующееся в результате послойного замерзания речных или подземных вод, излившихся на земнуюповерхность или в полости горн. пород вследствие напорной разгрузки подземных или поверхностных вод.Причина излияния вод - возникновение гидродинамич. и гидростатич. напора при сезонном промерзанииподземных водоносных трактов, водотоков и водоёмов. Чаще встречаются и имеют практич. значение H.подземных вод и смешанного (подземного и поверхностного) питания. H. подземных вод распространены вгорах и на периферии плоскогорий. Развитию H. способствуют активные новейшие тектонич. движения,обновляющие старые и образующие новые разломы, интенсивный водообмен поверхностных и подземныхвод, суровый континентальный климат c холодными малоснежными зимами. Последнее обусловливаетглубокое сезонное промерзание таликов и быстрое замерзание изливающихся на поверхность вод. Oт юж. p-нов Криолитозоны c островным распространением многолетнемёрзлых пород к сев. p-нам co сплошными имёрзлыми толщами существует тенденция сокращения числа H. и увеличения их размеров. Размеры H.характеризуются площадью (от неск. м до десятков км²), объёмом (от неск. м³ до десятков млн. м³), cp. имакс. мощностью льда (от неск. см до 10-15 м).
Выделяются однолетние (полностью тают летом) и многолетние (наледный лёд сохраняется в течение рядалет) H. Ha Ю. криолитозоны H. ежегодно сильно варьируют по размерам, меняется их местоположение. B отд.годы они отсутствуют, возникают и исчезают при техногенных воздействиях. Ha C. криолитозоны H.приурочены к локализованным водоносным грунтово-фильтрационным и напорно -фильтрационным таликам,местоположение их и объём наледного льда относительно постоянны, меняются форма H., площадь имощность льда. Только сильные техногенные воздействия (напр., интенсивная эксплуатация подземных вод)способны изменить местоположение H. и их объём. H. часто испытывают многолетнюю миграцию подвлиянием новейших движений, сейсмики, динамики климата и мерзлотных условий.
H. являются поисковым признаком на подземные воды. B условиях сплошной криолитозоны по объёмамналедного льда осуществляется подсчёт ресурсов подземных вод. H., особенно крупные, активновоздействуют на рельеф и отложения, образуя наледные поляны и формируя грубообломочный "наледныйаллювий". Образование H. приводит к истощению подземных и поверхностных вод зимой. Летнее таяние H.ведёт к увеличению поверхностного стока (наледное регулирование). H. ухудшают состояние дорог, мостов,сооружений и др., затрудняют ведение открытых горн. работ зимой в неглубоко залегающих водоносныхпородах.

Гидролакколиты (от др.-греч. ὕδωρ + λάκκος + λίθος — «Вода + яма, углубление + камень») — масса подпочвенного льда, по форме сходные с лакколитами^{HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Áóãðû_ïó÷åíèÿ#cite_note-9"[9]}. Они образуются в криолитозоне, причём на территориях, где верхняя граница многолетней мерзлоты залегает близко к дневной поверхности. Гидролакколиты могут образовываться также и при промерзании закрытых систем несквозных таликов под осушающимися обычно термокарстовыми озёрами, большая часть из которых в конечном итоге может представлять собой аласы.

Гидролакколиты — это по-существу инъекционные бугры пучения. Они образуются в местах разгрузки напорных межмерзлотных вод и в обрамлении наледей, каковыми, выходя на поверхность под напором и быстро замерзая, они и являются (наледные бугры.) Напорные воды выходят на поверхность на участках разрывов растяжения, обычно — по ослабленных границам трещинных полигонов^[10].

Наледные бугры (гидролакколиты) также представляют собой выпуклые части наледных массивов, образовавшихся, в частности, в результате пучения льда или замерзания излившихся на поверхность грунтовых вод через ослабленные участки деятельного слоя^{HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Áóãðû_ïó÷åíèÿ#cite_note-11"[11]}. Такие гидролакколиты и бугры имеют часто сезонный характер (Юго-Восточный Алтай), в субполярных и полярных условиях они способны существовать много лет.

Целесообразно подчеркнуть ещё раз и главное различие гидролакколитов и бугров пучения. Первые — это залежи льда терминологически предельно точно определённой формы залегания — лакколитов. Вторые совсем не обязательно имеют в основании льды и льдистые породы. Первые могут считаться иногда буграми пучения в широком понимании, вторые очень часто могут не иметь к гидролакколитам никакого отношения. Более того, иногда напорные межмерзлотные воды, которые не успевают, или не обладают достаточной энергией для достижения дневной поверхности, замерзают на глубине, представляя собой аналог межпластовой интрузии, в аспекте настоящей статьи — подземный гидролакколит.

33. Карст, условия карстообразования и типы карста. Карст на территории России.

Под термином «карст» понимают совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свой­ственной некоторым областям, сложенным растворимыми горными породами, такими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит и др. И хотя каменная соль и гипс обладают большей раствори­мостью, чем известняки и доломиты, гипсовый и соляной карст развит сравнительно мало из-за незначительного распространения этих пород, особенно выходов их на дневную поверхность. Извест­няки и доломиты в обычных условиях характеризуются слабой раст­воримостью, но распространены они несравненно более широко, чем гипс или каменная соль. Кроме того, в определенных физико-географических условиях химическая агрессивность воды может в известняковых областях существенно возрастать и, если это еще сочетается с благоприятными геологическими условиями, возника­ют наиболее выразительные и занимающие обширные пространст­ва карстовые ландшафты, приуроченные именно к известнякам. Поэтому, имея в виду преимущественную приуроченность карсто­вых образований к областям развития известняков, можно считать, что наиболее изучен и наиболее распространен именно известня­ковый карст.

Сущность карстовых процессов состоит в растворении породы атмосферными, поверхностными, талыми, подземными, а в неко­торых случаях и морскими водами.

Главное условие растворимости известняка — достаточное коли­чество растворенного СО₂ в воде. Тогда вода становится химиче­ски агрессивной и энергично воздействует на карбонатные породы. Источниками СОг, содержащегося в природных водах, явля­ются: атмосфера, биохимические процессы, протекающие в почве II коре выветривания, разложение органических остатков при сво­бодном доступе воздуха, поступление углекислоты из недр земли в областях современной или недавней вулканической деятельности. Кроме углекислоты растворяющее действие на известняки могут оказывать и другие кислоты, например гуминовая, серная, но в целом, по-видимому, главную роль в карстовых процессах игра­ет СО₂.

К другим важнейшим условиям, определяющим развитие карста, относятся: а) рельеф—на пологонаклонных поверхностях, как правило, карстовые образования возникают быстрее и представлены разнообразнее, чем на крутых склонах; б) чистота и мощность известняков —■ чем чище и мощнее толща известняков, тем интен­сивнее они подвержены карстообразованию; в) структура поро­ды— грубообломочные или ракушечные известняки карстуются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки; г) климат, т. е. температурный режим, количество и характер вы­падающих осадков, наличие вечной мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы; климатом обуслов­ливается также характер растительного покрова, способствующего повышению химической агрессивности воды; вследствие разложения растительных остатков вода обогащается углекислым газом, гуминовыми кислотами, азотной кислотой и т. п.; д) трещи-новатость карстующихся пород — при наличии трещиноватости возникает возможность проникновения агрессивных вод в толщу породы и образования различных форм подземного карста, а так­же оттока вод, насыщенных углекислотой, с поверхности в глубь карстующихся пород.

Подземная циркуляция, т. е. гидрогеологические условия, име­ют важнейшее значение для развития карстового процесса. В каж­дой карстовой области можно выделить три этажа, или зоны, раз­личающиеся по гидрогеологическому режиму (рис. 72). Верхняя зона охватывает толщу породы от ее выхода на поверхность до зеркала грунтовых вод. Это зона аэрации, или зона вертикаль­ной циркуляции. Здесь преобладает свободное гравитационное дви­жение воды, происходящее периодически, во время дождей или тая­ния снега.

Следующая зона получила название зоны периодически полно­го насыщения. Здесь совершаются резкие колебания уровня подземных вод, связанные прежде всего с периодическим поступлени­ем воды с поверхности. Циркуляция воды в этой зоне близка к го­ризонтальной, но может происходить и с большим уклоном водной поверхности у края карстовой области. Зону периодически полно­го насыщения многие исследователи рассматривают как наиболее активную в отношении глубинного карстообразования, в частности пещерообразования. Границы ее — наивысший и наинизший уров­ни зеркала грунтовых вод.

Нижняя зона — зона постоянного полного насыщения. Верхняя ее граница — наинизший уровень зеркала грунтовых вод, ниж­няя — водоупорный горизонт. Циркуляция здесь преимущественно горизонтальная. По окраинам карстовой области эта зона дает начало рекам, карстовым источникам, через которые происходит разгрузка подземных вод на земную поверхность.

Положение зон в карстующихся массивах зависит от ряда при­чин: мощности карстующихся пород и их трещиноватости; расчле­ненности рельефа карстовых областей и глубины вреза речных долин; наличия в составе карстующихся пород прослоек или линз нерастворимых глинистых пород, которые могут служить водо­упорными горизонтами, способствующими образованию верховод­ки— временному или сезонному скоплению подземных вод в зоне

аэрации.

Различие гидрогеологических условий зон карстовых массивов сказывается на характере источников карстовых областей. Так, для зоны аэрации характерны временные источники, функциониру­ющие в период поступления воды с поверхности во время дождей или весеннего снеготаяния. Источники зоны периодического насы­щения тоже временные, но они мощнее и функционируют более длительное время, чем источники зоны аэрации. С зоной постоян­ного насыщения связаны постоянные источники, обладающие боль­шим дебитом. Они получили нарицательное название воклюз.

Типы карста

1 Средиземноморский (открытый) карст встречается в Крыму, на некоторых участках Кавказа и в районах, прилегающих к Средиземному морю. Для развития карста здесь имеет большое значение характер выпадения атмосферных осадков. Последние выпадают главным образом в виде сильных ливней, которые захватывают и уносят с поверхности в поноры, котловины все рыхлые отложения - остаточные продукты от растворения карстующихся пород. В результате этого поверхность карстующегося массива всё время открыта и подвергается постоянному воздействию атмосферных факторов. Здесь карстовые процессы протекают наиболее интенсивно и наблюдается сочетание всех видов поверхностных и подземных карстовых форм - карры, поноры, воронки, котловины, полья, исчезающие реки, пещеры и т.д.

2 Тропический карст — это останцовый карст в виде куполов, башен, усеченных конусов на фоне выровненной поверхности. Тропический карст — более зрелая форма карстовой денудации, когда карстующиеся обычно известняковые толщи в основном уже уничтожены в результате интенсивного выщелачивания и от них сохранились лишь останцы. Этому способствует постоянно жаркий влажный климат, в связи с чем карстовый процесс развивается на поверхности весь год. К тому же благоприятные для карста условия существовали там на протяжении нескольких геологических периодов — миллионы лет. Вследствие интенсивного развития органической жизни там обилие диоксида углерода и соответственно большая агрессивность поверхностных и подземных вод. И еще одно необходимое условие — мощная толща химически чистых массивных трещиноватых известняков. В противном случае развиваются вогнутые формы карста, как в умеренных широтах.
В тропиках карстующаяся толща разделяется на причудливые башни, конусы и купола высотой 300 м и более. Нередко они смыкаются основаниями или между ними надо протискиваться по узким «карстовым переулкам». Их поверхность изъедена каррами, а на склонах чернеют многочисленные устья пещер, колодцев и шахт, пронизывающих их толщу.

3. На Русской равнине карстующиеся породы почти везде прикрыты некарстующимися – это закрытый, или покрытый карст. В противоположность средиземноморскому карсту, карстующаяся порода не выходит непосредственно на поверхность, а прикрыта толщен нерастворимых рыхлых образований. Однако поверхностные формы карстового рельефа в виде воронок, провалов, понор распространены и здесь. Этот тип карста можно назвать покрытым карстом или карстом среднеевропейского типа. Большинство карстовых районов России относится именно к этому типу.

Для образования покрытого карста на территории европейской части России имеет некоторое значение и характер известняковых толщ, развитых па Русской платформе. Это преимущественно отложения сравнительно неглубоких эпиконтинентальных морей, трансгрессии которых заливали в разное геологическое время те или другие части древнего складчатого фундамента этой страны. Такие отложения всегда представлены нечистыми известняками, содержащими большие количества нерастворимого материала и оставляют при растворении обильный элювий. Что касается гипсового карста, широко распространенного в восточных частях Русской платформы (Предуралье), то по фациальному характеру этих отложений (озерные, речные, прибрежно-морские и лагунные), в которых гипс представлен в виде прослоев и линз среди преобладающих песчано-глинистых, глинистых и мергелистых толщ, он только и может быть «покрытым». Север азиатской части России в отношении распространения карста очень неодинаков в отдельных своих частях. Огромное пространство Западно-Сибирской низменности лишено каких-либо проявлений карста, так как здесь отсутствуют растворимые горные породы. То же самое приходится сказать о Камчатке и Сахалине, хотя на последнем карстующиеся породы местами и отмечаются, но карст неизвестен. В Алтае-Саянской горной провинции карбонатные породы имеют ограниченное распространение и представлены к тому же труднокарстующимися кристаллическими известняками. Тем не менее, есть сведения о широком развитии воронок, просадок и пещер в известняках протерозоя в Тувинской автономной области, в верховьях р. Бирюсы в Восточном Саяне. Часть карстовых форм–древние, погребенные, но часть из них развивается и сейчас. Карст Алтая и Минусинской котловины упоминается многими исследователями. В известняках девона и кембрия здесь развиты пещеры, воронки, карстовые источники.На Средне-Сибирском плоскогорье карст пользуется наиболее значительным распространением благодаря широкому развитию карбонатных и гипсоносных свит кембрия и силура. Особенно сильно охвачены карстовым процессом большие площади Приангарья. «В бассейне рек Китоя и Белой, вдоль подножия Восточного Саяна узкой полосой по выходам известняков расположены карстовые воронки с понорами, подземные карстовые источники и ходы, развившиеся по тектоническим трещинам, параллельно Восточному Саяну.