Термогидрогенные процессы

Развитие этой группы процессов вызвано механическим и тепловым воздействием на мерзлые и оттаивающие породы водных масс рек, ручьев и водоемов, а также талых снеговых вод. Здесь можно выделить следующие процессы: термоэрозия − действие временных и постоянных водотоков на горные породы; термоабразия − разрушение берегов водоемов за счет механической и тепловой энергии волн; плоскостной смыв – вынос дисперсного материала дождевыми и талыми водами; нивация – разновидность плоскостного смыва, обусловленного таянием снежников.

Водные массы рек и ручьев производят большую эрозионно-аккумулятивную работу на всей территории суши, формируя облик речных долин. Разрушение берегов текучими водами происходит за счет донной и боковой эрозии. В криолитозоне боковая эрозия, как правило, преобладает над глубинной, чему способствует высокая льдистость четвертичных отложений, разрушающихся как под действием механической и тепловой энергии воды, так и за счет солнечной радиации. Поступающий в водотоки материал с берегов и склонов превышает транспортирующую способность воды, перегружает ее русло, и река еще больше мигрирует в сторону и подрезает берег. В результате миграции потока возникает большое количество меандр и стариц.

При рассмотрении роли рек в разрушении берегов можно выделить три случая (Общее мерзлотоведение, 1974). Наиболее часто встречающийся случай, когда река является лишь транспортирующим агентом, а протаивание пород происходит за счет солнечной радиации и теплообмена пород с атмосферой. Непрерывно сползающий со склонов материал уносится рекой и идет постепенное отступание берега. Второй случай – непосредственно размыв рекой мерзлых пород берега с образованием многочисленных термоэрозионных ниш, обрушение целых блоков мерзлых пород, их оттаивание и снос твердого материала. Это случай активного термоэрозионного процесса. И, наконец, может наблюдаться чередование указанных вариантов: в высокую воду наблюдается активная эрозия, а с понижением уровня воды в реке процесс затухает.

Весьма существенной в области криолитозоны является деятельность временных водотоков, которая приводит к образованию оврагов на склонах долин. Овраги формируются в условиях расчлененного рельефа, где имеются условия для концентрации мелких ручейков в единое русло, в период интенсивных дождей. Антропогенное нарушение растительного покрова способствует образованию эрозионных форм. Наблюдения на участках газопроводов показывают, что термоэрозионные процессы интенсивно развиваются по колеям временных автодорог. Причем нарушения наблюдаются на весьма пологих склонах, крутизной несколько градусов, и в период снеготаяния (Бойцов, 2004). В Центральной Якутии, например, на участке газопровода-отвода на Покровск, за 20-ть с лишним лет эксплуатации дважды наблюдалась активизация термоэрозионных процессов, вызванная талыми водами. Образовавшиеся при этом крупные овраги представляли угрозу разрыва газовой трубы. Что интересно: запасы воды в снежном покрове не превышали средних многолетних значений – 50-60 мм, но весна была поздней, дружной и снег стаивал буквально за два дня. По колее временной дороги бежал ручей с расходом 25-30 л/с, который создал овраг глубиной до 3-х и длиной до 300 м. В летние периоды были времена, когда за сутки выпадало более 40 мм осадков, однако это не привело к оврагообразованию. Дело в том, что дождевая вода просачивается в грунт, а талая не может этого сделать из-за существования мерзлого экрана.

Процесс термоабразии широко развит в криолитозоне по берегам морей, озер и водохранилищ. Наиболее активным он оказывается, когда в берегах обнажаются сильнольдистые отложения и подземные льды. Интенсивность термоабразии слагается из механической и тепловой энергии волны, чем сильнее ветер и больше длина разбега, тем выше волна и ее энергия. Термическое воздействие ее на берега усиливается при повышении льдистости рыхлых отложений. Под действием волн в берегах образуются глубокие ниши, а сами берега становятся крутыми, почти вертикальными. Со временем мерзлые отложения, нависающие над нишами, обрушаются и размываются водой. При значительной льдистости отложений и мелкодисперсном их составе устойчивая береговая отмель долго не образуется, так как на ней не происходит накопления твердых осадков. Скорость отступания берегов за счет термоабразии составляет обычно несколько метров в год, достигая на отдельных участках северных морей 20-30 и более м/год. Имеются данные, которые указывают, что в после ледниковый период на берегах морей Лаптева и Восточно-Сибирского скорость отступания берегов достигала сотен метров в год. Одновременно с термоабразией в теплый период происходит оттаивание льдистых отложений под действием инсоляции (термоденудация), что еще больше усиливает процесс разрушение берегов.

В Западной Сибири процессы термоабразии изучались на п-ове Ямал (Григорьев, 1987). Наблюдения показали, что средняя скорость отступания суши составляет 3 м/год. Из-за этого многие строения оказались разрушены или близки к аварийному состоянию. Интенсивное освоение Ямала в настоящее время требует применение эффективных мер защиты различных сооружений газовых промыслов от негативного воздействия морских вод.

Плоскостной смыв мелкозема на склонах любой крутизны происходит под действием капель дождя и проявляется практически повсеместно. В криолитозоне он усиливается за счет высокой льдистости склоновых отложений, наличии в них шлировых криогенных текстур, что понижает структурную прочность оттаивающих пород. Процессы делювиального смыва могут приводить к образованию на подошве склонов довольно мощных толщ отложений (делювиальные шлейфы, дели и др.).

В слабольдистых породах преимущественно песчаного состава вместо плоскостного смыва наблюдается термосуффозия – вынос частиц инфильтрующейся водой и образование при этом провальных форм рельефа. Суффозионные воронки образуются часто выше участков разгрузки подземных вод, вблизи постоянно действующих источников. В области сплошной криолитозоны наиболее ярко суффозионные процессы проявляются в Центральной Якутии, на поверхности IV надпойменной (бестяхской) террасы реки Лена. В долине ручья Улахан-Тарын цепь суффозионных воронок контролирует направление подземного стока. Размеры воронок весьма внушительны: диаметр их достигает многих десятков метров, а глубина – 5-10 м. Возможность проявления суффозии в мерзлых слабольдистых песчаных грунтах зоны аэрации связано с их высокой проницаемостью, которая увеличивается в процессе вытаивания порового льда.

В северной геокриологической зоне и в горных районах широко распространены снежники, тающие нередко в течение всего теплого периода. Медленное таяние снежного покрова способствует насыщению водой пород СТС, смыву и транспортировке мелкозема по склону. На склонах образуются своеобразные формы рельефа, обусловленные процессами нивации. В истории формирования криолитозоны существовали периоды, благоприятные для развития снежников, а значит и их влияния на формирование рельефа и особого типа отложений. Некоторые исследователи процессам нивации придают очень большое значение (Куницкий, 2006; Большиянов, 2006 и др).