Многолетняя мерзлота

1. МНОГОЛЕТНЯЯ МЕРЗЛОТА

2.

• Поверхностные слои почв и грунтов
подвергаются сезонному промерзанию
зимой и оттаиванию в весенне-летнее
время.
• Слой периодического промерзания и
оттаивания называется деятельным слоем.
• Ниже его на обширных пространствах
России, Северной Америки и Канады
развиты многолетнемерзлые горные
породы (ММП). В России они занимают
свыше 47-48% площади.

3.

• Зону распространения ММП называют
мерзлой зоной литосферы или
криолитозоной (греч. "криос" -холод).
• Наука, изучающая криолитозону и
процессы, связанные с ней, называется
геокриологией или мерзлотоведением.
• На ее основе решаются задачи развития
горнодобывающей промышленности;
строительства железных и шоссейных
дорог, промышленных и жилых
сооружений.

4.

5.

• Обычно выделяются две криолитозоны:
• 1) субаэральная (субконтинентальная), развитая на
континенте,
• 2) субмаринная, охватывающая шельфовые области,
примыкающие к суше северных морей и Северного
Ледовитого океана.
• Самая южная часть представляет зону редкоостровного
распространения ММП, занимающих от 5 до 30%.
• К северу за ней следует зона островного расположения,
где острова ММП занимают уже от 40 до 60%
выделенной площади.
• Далее она переходит в зону массивноостровного и
прерывистого распространения ММП, занимающих до
70-80% площади с островами талых вод.

6.

• мощность ММП от 5-15 м в редкоостровной
зоне до 100 м и более в массивноостровной и прерывистой
• Севернее островной зоны располагается
зона сплошного распространения ММП,
мощностью от 100-200 до 700-900 м, а
местами до 1000-1500 м.

7.

• В субмаринной криолитозоне наибольшее
распространение имеет островная и
прерывистая мерзлота мощностью 0-100 м,
в меньшей степени - сплошная мощностью
100-400 м.

8.

• Подземными льдами называют все виды льда в
мерзлых породах. 4 группы:
• 1. Погребенный лед, образующийся при
захоронении снежников и подземных льдов.
• 2. Повторно-жильный лед, образующийся при
неоднократном заполнении водой или снегом
морозобойных трещин. Глубина таких жил - от
0,5-1 до 30-40 м, а ширина в верхней части до 810 м и более.

9.

• 3. Инъекционный лед: в результате
замерзания подземной воды,
внедряющейся под напором в толщу
мерзлых пород.
• 4. Конституционный лед: образующийся
при промерзании влажных рыхлых пород.
- лед-цемент - мелкие кристаллы
льда, заполняющие поры и небольшие
трещинки в породах
- миграционный лед, образующийся
при замерзании воды, мигрирующей к
фронту промерзания. Ледяные шлиры
(нитевидные включения), небольшие гнезда,
линзовидные прослойки.

10. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КРИОЛИТОЗОНЫ

• ММП для подземных вод являются
водоупором.
• 1) надмерзлотные воды сезонно-талого слоя,
• 2) надмерзлотные воды несквозных таликов,
• 3) воды сквозных таликов,
• 4) подмерзлотные воды.

11.

• Надмерзлотные воды сезонно-талого слоя
образуются при оттаивании верхней части
пород в летнее время.
• Основное питание их происходит за счет
атмосферных осадков.
• По составу это преимущественно пресные
гидрокарбонатные воды.

12.

• К надмерзлотным водам несквозных
таликов относятся подозерные,
подрусловые и прирусловые пойменные
несквозные талики.
• Особое значение имеют подрусловые
талые воды.
• Питание этих вод происходит главным
образом за счет инфильтрации
атмосферных осадков и частично речных
вод, вследствие чего они слабо
минерализованы.

13.

• Подрусловые талые воды движутся вдоль
долины реки и имеют сток в течение года.
• с подрусловыми таликами связаны
основные запасы грунтовых вод
• Воды подозерных несквозных таликов
характеризуются застойным режимом и в
некоторых из них наблюдается
сероводородное заражение.

14.

• Воды сквозных таликов.
• 1) инфильтрационные талики. Имеют
нисходящее движение и образуются в
результате инфильтрации атмосферных
осадков или втекания поверхностных вод по
зонам разрывных тектонических нарушений
или карстовым каналам.
• Эти воды питают подземные воды глубокого
стока (подмерзлотные и межмерзлотные);
• 2) напорно-фильтрационные талики,
подземные воды которых обладают напором и
характеризуются восходящим направлением
движения.

15.

• Подмерзлотные воды: непосредственно ниже
подошвы ММП (контактирующие воды).
• Чаще всего обладают напором.
• Среди них выделяются воды с положительной
и отрицательной температурами.
• По степени минерализации воды с
положительной температурой (>0o С) пресные и солоноватые. С отрицательной
температурой - воды соленые и рассолы.
• Неконтактирующие воды, т.е. отделенные от
подошвы мерзлой толщи
водонепроницаемыми породами.

16.

• Межмерзлотные и внутримерзлотные воды
наблюдаются в слоях, линзах и других
формах, ограниченных ММП или сверху и
снизу или с бортов.
• Межмерзлотные воды обычно имеют
гидравлическую связь с другими типами
вод криолитозоны.
• Внутримерзлотные воды ограничены ММП
со всех сторон и не связаны с другими
типами вод.

17. МЕРЗЛОТНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИОЛИТОЗОНЕ

• Образование повторно-жильных льдов:
• При этом выделяются два типа роста жил:
• 1) эпигенетический, т.е. образующийся в
пределах уже сформировавшихся горных
пород;
• 2) сингенетический, т.е. формирующийся
одновременно с накоплением осадков

18. Схема эпигенетического (А) и сингенетического (Б) роста повторно-жильных льдов I-IV- последовательные стадии роста жил

19.

Псевдоморфозы по ледяным жилам. При вытаивании
ледяных жил образуются клиновидные полости, в которые
происходит обрушение отложений, слагающих борта и
кровлю трещин. Возникают своеобразные текстуры,
называемые инволюциями (лат. "инволюцион" - изгиб,
завиток) или криотурбациями.

20.

• Морозное пучение.
• Небольшие бугры пучения могут возникать
непосредственно за счет увеличения
объема замерзающей воды в грунте.
• Большие размеры имеют миграционные
бугры, когда к фронту промерзания
мигрируют новые объемы воды, что
сопровождается интенсивным
сегрегационным льдообразованием
(шлировым и линзовидным).

21.

• Инъекционные бугры пучения образуются в
условиях закрытой системы.
• Бугры, возникающие в результате
промерзания подозерных таликов.
• Гидролакколиты. Формирование связано с
внедрением трещинно-жильных вод. При этом
образуется ледяное ядро, залегающее обычно
на некоторой глубине от поверхности и
приподнимающее кровлю. Такие многолетние
гидролакколиты могут достигать высоты 10 м и
более при ширине в десятки метров.

22.

23.

24.

• мелкополигональные структурные
формы, связанные с растрескиванием
грунта на мелкие полигоны.
• В том числе пятна-медальоны в
дисперсных грунтах. При промерзании
сверху и по трещинам внутри полигона
создается гидростатическое давление,
происходит прорыв разжиженного грунта
верхней мерзлотной корки и растекание по
поверхности.

25.

• каменные кольца и многоугольники.
• Образуются в неоднородных по составу
рыхлых породах, содержащих включения
щебня, гальки, валунов.
• В результате многократного промерзания и
протаивания происходит "вымораживание"
из породы крупного обломочного
материала на поверхность и его
перемещение в сторону пониженных
трещинных зон, с образованием каменных
бордюров.

26.

27.

28.

• Солифлюкция – медленное течение по
склонам рыхлых сильно переувлажненных
грунтов сезонно-талого слоя .
• Таким путем образуются натечные формы в
виде языков, или солифлюкционных
террас.

29. Солифлюкционные террассы

30.

Курумы – каменные подвижные россыпи, где близко к
поверхности подходят скальные породы.

31.

• Образование обломочного материала связано
с морозным выветриванием при
периодическом сезонном промерзании и
оттаивании.
• Местами они являются истоками курумных
(каменных) потоков, движущихся по склонам,
часто по днищам небольших логов и ложбин.

32.

• Термокарст: процесс вытаивания
подземных льдов, сопровождающийся
просадками поверхности земли,
образованием западин, озер, под которыми
могут возникнуть подозерные талики.
• Термокарстовые процессы бывают связаны
или с потеплением климата, или с
нарушением существующих естественных
условий (рытье каналов, вырубка леса и др.).
• термоабразия на берегах озер и морей и
термоэрозия движущимися водами и
отепляющим их воздействием.

33.

34. ВРЕМЯ ОБРАЗОВАНИЯ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

• В бассейне р.Колымы установлено, что
следы многолетнего промерзания
встречаются в отложениях, возраст которых
соответствует плиоцену (1,8-2,4 млн. лет).
• Сходные данные были получены
американскими и канадскими
исследователями.
• Однако, уверенности, что мерзлота
существовала непрерывно, нет