Полная версия

Главная arrow Экология arrow ГЕОЭКОЛОГИЯ КРИОЛИТОЗОНЫ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Криогенное строение многолетнемерзлых пород - основа изучения геоэкологического состояния

Криогенное строение ММП занимает особое место в ряду мерзлотных характеристик при геоэкологических оценках. Количество льда и его виды являются важнейшими факторами, определяющими отношение ММП к техногенезу. Независимо от температуры, площади и мощности ММП при любых видах антропогенных воздействий реакция мерзлоты зависит прежде всего от

льдосодержания. На крайнем севере при низкой температуре мерзлых пород в регионах с повышенной льдистостыо нарушение теплообмена на поверхности сопровождается активным развитием термокарста, термоэрозии, термоабразии, солифлюкции только потому, что сразу под слоем сезонного протай ван ия залегают насыщенные льдом породы, да и сам сезонно-талый слой характеризуется большим содержанием льда. Примером этому являются Приморские низменности северо-востока Сибири, сложенные сингенетическими мерзлыми толщами с мощными ледяными жилами. На крайнем юге криолитозоны даже редкие острова мерзлоты, протаивая, являются местами активного развития термокарста, если они представлены сильнольдистыми озерно-болотными породами. В любых регионах криолитозоны ландшафты, в которых литогенная основа представлена сильнольдистыми породами, относятся к опасным для освоения территориям.

В криолитологии разработано немало классификаций подземных льдов и мерзлых пород, существуют концепции их количественной и пространственной дифференциации (А. И. Попов, П. А. Шум- ский, Е. М. Катасонов, Б. И. Втюрин, Е. А. Втюрина, Н. Н. Романовский и др.). Обзор и анализ криогенного строения мерзлых пород представлен в учебном пособии Ю. Б. Баду (2010 г).

Для геоэкологических целей важны следующие позиции: генетические типы подземных льдов и мерзлых пород в целом, количество льда в породе, возраст ММП, тип криолигогенза.

Наиболее распространенным типом подземных льдов являются текстурообразующие льды (рис. 3.1 ). Их количество оце

нивается отношением объема (или веса) льда к объему (или весу) всей породы. Самое обобщенное разделение пород по льдистости позволяет выделить малольдистыс (льда менее 20%), срсднсльди- стые (20-40) и сильнольдистые (более 40). Есть вариант выделения 40-60% (сильнольдистые) и более 60% (ультральдистые) пород. В региональных исследованиях авторы пользуются местными вариантами льдистости, нс совпадающими с каноническими, приведенными в СНиПах.

Другой тип подземных льдов представлен мономинеральными ледяными породами (криолитами): генетически разнообразными льдами - полигонально-жильными, пластовыми и ядрами бугров пучения (рис. 3.2, 3.3 ).

Их присутствие в породах резко увеличивает экологическую опасность, г. к. при протаивании именно этих льдов образуются наиболее глубокие термокарстовые и термоэрозионные формы. Пластовые льды, а также погребенные древние ледяные жилы наиболее опасны при освоении территории. Они не выражены в рельефе и не маркируются ландшафтными индикаторами (растительностью, заболоченностью).

Максимальные значения льдистости за счет мощных залежей льда характерны для плейстоценовых мерзлых толщ в пределах аккумулятивных равнин севера Евразии. Голоценовые мерзлые толщи характеризуются меньшими показателями льдонасыщенно- сти. Преимущественно гстсрохронныс, в том числе и плейстоценовые, мерзлые толщи, развитые в пределах зоны сплошной мерзлоты, оцениваются как потенциально весьма неустойчивые в силу их большой льдистости. В ареале прерывистой и островной мерзлоты по крайней мере верхние горизонты мерзлых толщ имеют преимущественно голоценовый возраст, в них почти отсутствуют реликты прошлого - мощные залежи льдов, а термодинамические условия голоцена неблагоприятны для формирования мощных повторно-жильных льдов и больших залежей пластовых льдов. Это свойство, которое можно условно назвать реликтовостью мерзлых толщ или их гетерохронностыо (В. И. Соломатин), естественно должно учитываться в прогнозных оценках устойчивости ландшафтов криолитозоны.

В настоящее время есть весьма надежные данные (Ю. А. Шур, 1988; С. А. Константинов, 1991), свидетельствующие, что льдис- тость и вообще криогенное строение мерзлых толщ не столь консервативная характеристика, отражающая лишь этап формирования мерзлой толщи. В верхних горизонтах мерзлых толщ как в настоящее время, так и на протяжении всего голопена, в определенных условиях возникает так называемый промежуточный горизонт, характеризующийся очень высокой льдистостыо. В Западной Сибири изучены промежуточные слои, достигающие 1,5-2 м мощности, льдистость которых равна 60-70%. Промежуточные слои формируются за счет миграции воды из слоя сезонного оттаивания в верхние горизонты мерзлых толщ летом и ранней осенью, когда имеются благоприятные условия увлажнения. Нарушение природных условий (например, уменьшение глубины протаивания за счет теплоизоляции летом) может привести к техногенному образованию промежуточного слоя за 2-3 года. Экологические последствия очевидны. Тот же техногенез является причиной глубокого прота- ивания, захватывающего льдистый горизонт, что может приводить к катастрофическим солифлюкционно-оплывинным подвижкам на склонах.

Тип криолитогенеза, т. е. син- или эпигенетическое промерзание, определяет мощность горизонта мерзлых пород с высокой льдистостыо и характер распределения льда но разрезу.

Сингенетические мерзлые породы потенциально более опасны, чем эпигенетические, т. к. они до глубины в несколько десятков метров сложены сильнольдистыми породами. В эпигенетических породах максимальная льдистость наблюдается в верхних 5-10 м разреза. Это обстоятельство очень важно при глубокой вскрышке мерзлых пород в шахтах и карьерах.

Ряд убывания экологической опасности в зависимости от льдо- содержания пород разного состава, генезиса и типа промерзания можно представить такой обобщенной последовательностью: криолиты (полигонально-жильные льды и др.) - торф - сингенетические озерно-алювиальные, делювиальные, солифлюкционные, морские отложения любого состава - эпигенетические суглинисто-супесчаные отложения того же генезиса - пески - крупнообломочные и коренные породы.

Объемная льдистость в пределах равнин криолитозоны за счет текстурообразующих льдов изменяется в очень больших пределах. Она особенно велика (более 40%) в сингенетически промерзших отложениях равнин Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока. Умеренное количество льда (20-40%) содержится в морских и гляциально-морских эпигенетически промерзших отложениях Европейского Севера, Западной Сибири и Северо-Таймырской низменности. Малольдистые минеральные породы (менее 20%) встречаются главным образом в южных регионах криолитозоны. В горных странах льдистость оценивается одновременно для собственно горных ландшафтов с маломощным грубообломочным рыхлым чехлом (склоны, водоразделы, хребты) и в горных долинах. В горах льдистость маломощного элювия, делювия и других типов склоновых отложений не более 10, а в долинах 20-40%. Однако в горных долинах Северо-Востока в сингенетически промер-

зшем аллювии льдистость может быть соизмерима с льдосо- держанием озерно-аллювиальных отложений Приморских равнин, до 60% и более. В пределах менее расчлененного рельефа Средне-Сибирского плоскогорья и низкогорья юга и востока Сибири льдистость рыхлого чехла возрастает до 10-20, а в долинах равна 40-60%.

Полигонально-жильные льды (ПЖЛ), бугры пучения и пластовые льды состоят преимущественно изо льда. В криолитологии их называют криолитами. Приморская и Вилюйская низменности являются регионами с самыми мощными (до 60 м) ПЖЛ, образующими частую решетку. Меньше по мощности сингенетические ПЖЛ широко распространены в Западной Сибири, в пределах Анадырской низменности, в горных долинах Восточной Сибири. Эпигенетические ПЖЛ типичны для западного сектора криолитозоны.

Byipbi пучения в зависимости от механизма образования их ледяного ядра подразделяются на три основных типа - миграционные бугры, булгунняхи (рис. 3.4 ), гидролакколиты.

Такие типы бугров имеют весьма определенный географический ареал распространения, и условия их образования зависят от ландшафтных, геологических, гидрогеологических, климатических и, разумеется, мерзлотных условий. Миграционные бугры пучения образуются в результате подтягивания воды к фронту промерзания, их ядра представлены текстурообразующими льдами. Они типичны для зон прерывистой и островной мерзлоты в Западной Сибири и на Европейском Севере. К ним относятся знаменитые бугристые торфяники, по распространению которых проведена южная граница криолитозоны в Западной Сибири (Попов, 1967). Булгунняхи образуются за счег замерзания свободной воды в замкнутых системах подозерных таликов, которые начинают промерзать. Ядро булгунняхов представлено сочетанием монолитного инъекционного и текстурообразующего льда. Эти бугры чаще всего встречаются на равнинах севера криолитозоны к востоку от Урала, изобилующих древними термокарстовыми озерами, обмелевшими или мелеющими. Гидролакколиты возникают при промерзании напорных подземных вод. Их ядра представлены чистым инъекционным льдом. Основным регионом их распространения является Восточная Сибирь с прерывистой и массивно-островной мерзлотой и сложными гидрогеологическими условиями.

Знание региональных оеобснностсй образования бугров пучения в естественных условиях является ориентиром относительно основных причин одного из самых опасных криогенных процессов, а следовательно, и борьбы с ним при освоении территории. Однако вмешательство человека нередко создает условия для образования бугров пучения, нетипичных в данной природной обстановке. Например, при быстром искусственном спуске озер в таежной зоне у южной границы области вечной мерзлоты в Западной Сибири образуются булгунняхи, хогя в естественных условиях здесь типичны миграционные бугры пучения. Промерзание бытовых или техногенных вод при их незарегулированном сбросе в населенных пунктах в любом районе криолитозоны может быть причиной образования «рукотворных» гидролакколитов.

Пластовые льды - термин, используемый для льдов самого различного генезиса - внутригрунтового (инъекционного, инъекционно-сегрегационного) и погребенного (глетчерные, морские, озерные, речные, наледные льды). Наибольшее количество подземных льдов обнаружено и исследовано в Западной Сибири и, особенно, на полуострове Ямал. С экологических позиций наиболее опасны плас товые льды, залегающие на небольших глубинах (до 10-20 м).

Представление о региональном распространении основных типов подземных льдов является базовым для оценки термокарста, термоэрозии, термоабразии, а также пучения в двух его вариантах - выпучивания и образования бугров, в первую очередь, бул- гунняхов и гидролакколитов.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>