Криогенное выветривание и формы рельефа с ним связанные

Вопросы, касающиеся выветривания мы уже достаточно подробно рассматривали [см.тему «Выветривание» и соответствующую презентацию]. В рамках нашей текущей темы стоит более детально остановиться на особенностях криогенного выветривания.

В криогенном выветривании, основной особенностью которого является связь с фазовыми превращениями воды в породе, преобладает физическое разрушение пород; процессы химического выветривания находятся в угнетенном состоянии (но это не значит, что они полностью отсутствуют). При этом разрушающая сила связана не только с увеличением объема воды на 9% при ее замерзании. В пористых породах, способных адсорбировать влагу, она в большей степени может определяться направленным ростом кристаллов льда. Поэтому их морозное выветривание, хотя и облегчается наличием ослабленных зон, не обязательно требует наличия трещин. В то же время необходимо иметь в виду, что в целом замерзание воды ведет к упрочению породы.

Важными причинами объемных изменений, ведущих к дезинтеграции пород, могут быть химические изменения и гидратация минералов. По мнению ряда исследователей, процессы гидратационного и криогидратационного выветривания обычно формируют более тонкий материал, тогда как морозное выветривание при благоприятных условиях производит крупнозернистый песок и более крупные обломки.

Решающим фактором морозного выветривания является не только присутствие в породе воды, но и ее количество, т.к. общая деформация пород при промерзании растет с увеличением содержания влаги.

Важнейшим фактором, определяющим подверженность пород морозному выветриванию, является характер этих пород. Так, породы типа алевритов или сланцев, в составе которых в большом количестве присутствуют слюды и/или глинистые минералы, благодаря горизонтальной ориентировке этих минералов обладают плоскостями расщепления, по которым происходит основная миграция воды. Поэтому сланцы выветриваются лучше, чем другие кристаллические породы.

Для разрушения пород важны как интенсивность промерзания, так и количество, и длительность циклов промерзания-протаивания. Образование скоплений угловатых обломков в большей степени зависит от низких температур, чем от частоты циклов промерзания-протаивания.

В пористых породах общая деформация при промерзании увеличивается не только с ростом влагосодержания, но также, при любой влажности, с возрастанием скорости промерзания, т.к. при этом сокращается возможность перераспределения и отжатия воды. Быстрое (резкое) промораживание приводит к запечатыванию мелких пор, по которым вода могла бы мигрировать к поверхности. Благодаря этому сохраняется капиллярная вода, которая имеет более низкую температуру замерзания, чем вода в крупных порах (благодаря этому морозное выветривание может проявляться и при колебаниях температур породы в отрицательной области – в мелких полостях вода может замерзать и таять при отрицательных температурах). Таким образом, быстрое промерзание влагонасыщенных пород содействует морозному выветриванию тем, что создает замкнутые системы, которые, в свою очередь, способствуют развитию явлений, связанных с давлением. В результате тонкозернистые породы, которые при примерзании превращаются в замкнутые системы, сильнее подвержены морозному выветриванию, чем грубозернистые, в которых поровая вода может отжиматься.

В то же время медленное промерзание может активизировать морозное выветривание мелкозернистых нетрещиноватых влажных пород, поскольку вызывает подток воды к фронту воды, сопровождаемый образованием обладающих разрушительной силой ледяных кристаллов, тогда как быстрое промерзание этому подтоку препятствуют.

Также необходимо отметить, что с фактором времени и частотой промерзания связано развитие усталости в породах.

СЛАЙД 9

Характерными продуктами морозного выветривания являются угловатые обломки различного размера (от гигантских глыб до тонких частиц). Преобладающая фракция конечных продуктов, возникающих при морозном выветривании, относится к алевритам.

СЛАЙД 10

На плоских участках вершинных поверхностей гор, на плато и плоскогорьях, сложенных скальными породами, в результате криогенного выветривания образуются плащеобразные скопления щебнистого и глыбового материала – каменные россыпи или каменные моря. Различия петрографического состава пород могут проявляться в виде останцов выветривания – столбообразных скал неправильной формы, сложенных наиболее устойчивыми породами (кигилляхи). Наиболее широко кигилляхи развиваются при выветривании гранитов.

СЛАЙД 11

Криогенное выветривание на склонах имеет большое значение при формировании различных склоновых явлений: курумов, каменных глетчеров и др. Отличительной особенностью является возможность выноса мелкозема, образующегося при выветривании крупнообломочных образований. Вынос обычно концентрируется по полосам, системам полигональных понижений и другим депрессиям рельефа на склонах или понижениям на поверхности ММП. В результате образуются промытые, лишенные мелкозема грубообломочные образования на склонах, ограничивающие участки, на которых сохраняется и постепенно накапливается мелкозем. Существенно, что в разрезах крупнообломочных образований на склонах (осыпях, обвалах, курумах и др.) с поверхности залегают наиболее крупные и угловатые глыбы, слабо поддающиеся выветриванию за счет низкой влажности этой части разреза. В нижней, значительно обводненной части СТС происходит более быстрое выветривание обломков, приводящее к уменьшению их размеров.

СЛАЙД 12

Особым видом криогенного выветривания является нивация, или снежниковая эрозия. Это комплексный процесс, состоящий из интенсивного криогенного выветривания, а также выноса мелкозема за счет делювиального смыва, оплывания и течения разжиженного грунта, солифлюкции и крипа. Она происходит преимущественно по периферии снежников при их таянии, а при наличии талого состояния пород и под ними. Результатом является развитие на склонах гор нивационных ниш и каров, нивальных уступов и террас и др.

В горах Субарктики с нивацией связано образование нагорных (криопланационных) террас – выположенных поверхностей с углами наклона 1-5°, ограниченных уступами крутизной 30-40°. Нагорные террасы имеют покров из щебнистых супесей и суглинков мощностью от нескольких десятков сантиметров до 1,5-2 м. Уступы нагорных террас сложены крупноглыбовым материалом. Именно под уступами постоянно образуются (или образовывались в прошлом) снежники и происходит активная нивация, ведущая к их отступанию. Поверхности нагорных террас срезают породы различного генезиса, состава и прочности. Поэтому их происхождение не может быть объяснено геостуктурными или тектоническими причинами. Тектонические уступы и другие структурные формы могут создавать только первичные условия для активизации нивации.

Нагорные террасы характерны для районов с ограниченной новейшей тектонической активностью. Обычно на склонах бывает несколько нагорных террас. На соседних горах высоты и количество террас обычно не коррелируется.

[см.также тему «Склоны…» и соответствующую презентацию]