Термокарст

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Термока́рст (от др.-греч. θέρμη — тепло и нем. Karst — карст) — процесс неравномерного проседания почв и подстилающих горных пород вследствие вытаивания подземного льда; просадки земной поверхности, образующиеся при протаивании льдистых мёрзлых пород и вытаивании подземного льда. В результате образуются воронки, провалы, аласы, золль, внешне напоминающие карстовые формы рельефа. Преимущественно распространён в области развития многолетнемёрзлых горных пород. Термин введён в обращение М. М. Ермолаевым.

Условия развития термокарста[править | править вики-текст]

Результаты исследований условий возникновения и развития термокарста изложены во многих работах. Трудно установить приоритет в решении этих вопросов. Одной из наиболее полных являлась формулировка А.И. Попова (1953). Для подтверждения приведем цитату из работы. «Наблюдений в природе показывают, что изменение в рельефе (оседание) происходит лишь в том случае если по тем или иным причинам глубина протаивания начинает превосходить глубину, ранее установившуюся и соответствовавшую глубине деятельного слоя в данном месте, и если при этом захватываются значительно льдистые породы или ископаемый лед. Понижение поверхности в этом случае неизбежно повлечет за собой дальнейшее протаивание вследствие смещения вниз деятельного слоя. Последнее может перейти в прогрессирующее протаивание, которое вызывает отрыв верхней поверхности вечной мерзлоты от деятельного слоя. Происходящее при понижении поверхности изменение внешних условий (снегонакопление, увлажнение и пр.) влечет за собой изменение теплового режима горных пород, а последнее, в известных случаях, - прогрессирующее протаивания и новая относительная стабилизация протаивания определяются (кроме случаев полной его остановки из-за сквозного протаивания льдистых пород) внешними условиями – климатом, увлажнением поверхности, растительностью и тд. Остановка протаивания происходит также в том случае, если накапливающийся вследствие вытаивания минеральный слой станет по мощности больше деятельного слоя. Чем проявлений в рельефе больше, тем больше просадка» (Попов, 1953).

Более детально обратимся к условию начала развития термокарста.

В настоящее время считается общепризнанным, что причиной возникновения термокарста является изменение условий теплообмена вечномерзлых грунтов с атмосферой, приводящее к увеличению глубины сезонного оттаивания. На основании работ А.И Попова(1953), В.А. Кудрявцева(1958), Н.Н Романовского(1977) и др. Г.М. Фельдман на сформулировал два основных условия для начала развития термокарста : 1) глубина сезонного оттаивания должна быть больше чем глубина залегания льдонасыщенного грунта. 2) в процессе оттаивания льдонасыщенного мерзлого грунта ходит осадка дневной поверхности за счет воды, отфильтровывающийся вверх.

Можно перечислить общие и частные причины начала развития термокарста – потепление, увеличение влажности климата, увеличение кол-ва растений над ледником.

А.Ю. Шур в своей книге 1988 года посвященной термокарсту систематизировал все причины появления термокарста единую таблицу.

Процессы

Изменения теплового баланса

Изменения водного баланса

Увеличение прихода тепла

Уменьшение термического сопротивления поверхностного слоя

Увеличения разности осадки – испарение

Изменение условий дренирования.

Природные

Потепление климата; Усиление континентальности

Смена растительного покрова; минерализация органогенного горизонта; уменьшение толщины поверхностного слоя.

Увеличение количества осадков; уменьшение испарения; увеличение снежного покрова.

Тектонические движения; развитие соседних ПТК

Техногенные

Искусственные источники тепла

Минерализация органогенного горизонта; уничтожение почвенного покрова; удаление части почвенно-грунтового слоя

Искусственное обводнение

Подпруживание поверхностного стока

Высокольдистый верхний горизонт ММП с атакситовой криотекстурой. Ямал

Процесс развития термокарста[править | править вики-текст]

Процесс развития термокарста по-разному протекает в случае оттока воды из термокарстовых понижений и в случае их обводнения. Если вода не скапливается в понижении (сточный термокарст), этот процесс носит затухающий характер. Там, где оттаявшие осадки оседают на дне в виде кочек и других блоков породы, закрывают не вытаявшую льдистую породу, затем заносятся мелкозёмом, зарастают и промерзают сверху и снизу, со стороны мёрзлой породы, термокарст обычно прекращается. Если же отложения сезонноталого слоя эродируются (выносятся водой), то вытаивание подземных льдов может возобновиться и прогрессивно развиваться. В этом случае термокарст обычно сопровождается процессом термоэрозии.

При зарождении бессточного термокарстового понижения процесс развивается иначе. Появление в понижении воды, аккумулирующей солнечное тепло, приводит к повышению температуры поверхности пород дна водоема, что, в свою очередь, обычно приводит к увеличению глубины сезонноталого слоя. При этом происходит дальнейшее вытаивание подземного льда (ледяных жил, пластовых залежей) и углубление водоёма. В итоге это может привести к полному вытаиванию подземного льда и возникновению под водоёмом несквозного (при малой мощности мерзлоты — сквозного) подозёрного талика. Развитие бессточного термокарста возможно в любых, даже самых суровых, мерзлотных условиях.

Формы термокарстового рельефа[править | править вики-текст]

По мнению Ю.П. Шура основной вид проявлений термокарста – озера. Они особо привлекают исследователей Севера. Этот интерес обусловлен их развитием и возникновением. Столь же важны и затруднения, создаваемые ими в процессе освоения территории. В отличие от озер вне области с многолетнемерзлыми породами, обычно давно прошедшими стадию своего развития, термокарстовые озера увеличиваются со скоростями измеряемыми десятками метров в год. Но это утверждение справедливо не во всех случаях. Сам факт интенсивного разрушения берегов термокарстовых озер зачастую не является результатом распространения этих озер и не связан с криогенной природой пород, вмещающих их. Он обусловлен возрастом озера и составом его грунтов. Об этом говорит сравнительный анализ термокарстовых озер и озер с быстрым разрушением берегов.

Другой формой рельефа являются Аласы. Алас представляет собой пологосклонную и плоскодонную ложбину овальной формы диаметром до нескольких километров и глубиной до 30 м. Образуется при вытаивании подземных льдов (термокарст), усадке грунта и горных пород, суффозии, карсте и т. д. Низина аласа обычно покрыта заболоченным озером, а склоны — лугово-степной растительностью.

Байджерахи - бугры, образованные вмещающей породой (алевриты, пылеватые суглинки торф и т.д.), оставшейся в центральных частях полигонов в результате вытаивания жил льда в процессе термокарста. Как правило, достигают в высоту 5-10 м, имея площадь в основании 15-20 м. В начальной стадии протаивания жильных льдов, байджерахи имеют форму столбов. При высокой льдистости вмещающих пород, последние расплываются и образуются округлые котловины (аласы) глубиной до 8-12 м, реже до 30 м. Нередко наблюдаются смешанные формы- аласы с байджерахами на склонах. Широко распространены на равнинах Севера Якутии, сложенных т. н. "едомным комплексом", а также в других районах развития повторно-жильных льдов значительной мощности.

Распространение термокарстовых форм рельефа[править | править вики-текст]

Большое значение на распространение и среднегодовые температуры талых и многолетнемерзлых грунтов оказывают влияние региональные факторы: состав отложений, залегающих с поверхности и входящих в слои сезонного промерзания и оттаивания, рельеф местности, региональные потепления климата, которые на разных территориях могут быть различными.

Так для северной части Восточно-Европейской равнины, на которой распространение ММП островное характерна разряженная сеть небольших термокарстовых озер. Сгущение озер и увеличение их размеров до 2-3 км наблюдается в понижениях рельефа вдоль речных долин и на приморских территориях. Второй участок захватывает нижнее течение Печоры. Это зона массивно-островного распространения ММП. Здесь озера образуют разряженную сеть и имеют размеры 1-1,5 км.

В пределах Западной Сибири геокриологическая зона меняется с севера на юг: северные её участки представлены сплошным распространением мерзлых толщ. Южная часть Западной Сибири имеет массивно-островное, островное и редко-островное распространение мерзлых толщ. Для этой обширной территории характерны значительные различия в густоте сети и размерах термокарстовых озер. Наибольшая заозеренность наблюдается в южной части Ямала, левобережий Пура и Таза, а также на южных склонах Сибирских Увалов. В пределах южного Ямала располагается группа крупнейших озер с поперечником 10-20 км.

Южные склоны Сибирских Увалов расположены в зоне островного и редкоостровного распространения мерзлых толщ. Здесь получила свое развитие густая сеть крупных озер, размерами 3-4 км и средних – 0,5-1 км. Термокарстовые озера этого района относятся к реликтовым, что является свидетельством активного развития термокарстовых процессов во время голоценового максимума потепления.

Несмотря на сплошное распространение ММП, условия для развития термокарста в Средней Сибири не очень благоприятны, т.к. равнинные территории с рыхлыми отложениями ограничены. Сгущение и увеличение размеров озерной сети характерно для Северо-Сибирской низменности, побережья моря Лаптевых, дельты Лены.

В пределах приморских низменностей – Яно-Индигирской, Колымской, Чаунской мерзлота имеет не только сплошное распространение, но породы высокой льдистости, достигают здесь 80%. Мощность пород достигает 50-60 м при общей мощности ММП в целом 300-500 м. Наличие огромных запасов подземных льдов, определяющих морфологический облик территории, являются главной её особенностью. Это район наиболее интенсивного развития термокарста.

Густую сеть крупные термокарстовые формы образуют на Колымской низменности. Здесь крупные озера от 4-6 до 8-ми км сочетаются со средними – 0,5-1 км. Н.И. Мухин, рассматривая особенности возникновения и развития термокарстовых озер на территории Яно-Индигирской низменности, основным фактором считает климатический. Основной причиной, приводящей к возникновению термокарста при суровых климатических и геокриологических условиях, является воздействие воды, которая скапливается и застаивается в небольших понижениях рельефа. Таким образом, естественно предположить, что климат влияет на возникновение термокарста через степень увлажненности территории.  

В пределах Тихоокеанского побережья термокарстовые озера наблюдаются на узких полосках прибрежных равнин и в устьях рек.

Следующим районом распространения ММП является Забайкалье. Термокарстовые озера здесь распространены в межгорных впадинах байкальского типа, для которых характерно островное распространение ММП. Термокарст развивается в крупных речных долинах с мощными толщами четвертичных отложений.  Небольшие по размерам термокарстовые озера от 0,1-1,0 км, образующие достаточно густую сеть, находятся на левом берегу Верхней Ангары. Второй участок занимает Баргузинскую впадину с островным распространением мерзлых пород. Этот участок характеризуется разреженной сетью малых озер размерами 0,2-0,5 км.

Термокарст на территории России занимает значительные площади и находится в тех местах, которые сегодня интенсивно осваиваются, где идет    добыча полезных ископаемых. С глобальным потеплением климата планеты проблема термокарста представляет собой большой интерес для специалистов. Исследования, выполненные в ряде районов – Ямал, Коми, Якутия, говорят об интенсификации его процессов. Развитие этих тенденций в дальнейшем может привести к значительным изменениям рельефа с отрицательными последствиями. 

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Воскресенский К. С. Современные рельефообразующие процессы на равнинах Севера России // Науч.редак. и предисловие проф. Ю. Г. Симонова -М.: Изд-во Географического факультета МГУ,2001 — 262 с. ISBN 5-89575-040-0
  • Ершов Э. Д. Общая геокриология — М: Издательство Московского Университета, 2002
  • Романовский Н. Н. К теории термокарста. Вестник МГУ, серия геологическая, 1977,№ 1, С. 65-71
  • Шур Ю. Л. Верхний горизонт толщи мерзлых пород и термокарст — Новосибирск: Наука,1988, 209 с.