Общая характеристика термоэрозии
Термоэрозия (тепловая эрозия) – это процессы эрозии в районах многолетней мерзлоты, происходящей в результате того, что на многолетнемерзлые горные породы одновременно воздействуют механические и тепловые факторы текущей воды.
Определяющими факторами термоэрозии являются основные характеристики мерзлых пород:
- литологический состав;
- температура;
- форма залегания грунтового льда;
- льдистость грунтов;
- особенности криотекстуры (системы ледяных включений, находящихся в мерзлом грунте и определяемых величиной, формой и взаиморасположением ледяных образований) и др.
Термоэрозия тесно взаимосвязана с процессами термокарста и термоабразии. В процессе термокарста происходит неравномерное проседание подстилающих горных пород и почвенного покрова вследствие вытаивани грунтового льда, а также просадки земной поверхности, формирующиеся при протаивании льдистых мерзлых пород. В результате образуются провалы, воронки, золль, аласы, образования, напоминающие карстовые формы рельефа. Процесс термоабразии характеризуется разрушением берегов водоемов, которые сложены вечномерзлыми грунтами, вследствие механического и теплового воздействия воды и выноса подземных вод.
Виды термоэрозии
Выделяют три вида термоэрозии: бороздчатая, овражная, речная.
- Бороздчатая термоэрозия. Склоны, имеющие сравнительно однородный микрорельеф, покрываются часто расположенными неглубокими промоинами, длиной до 1-1,5 метров. Промоины образуются в слое сезонного оттаивания. Чаще всего бороздчатая термоэрозия поражает шоссейные грунтовые и железнодорожные насыпи, откосы выемок. Дисперсный материал, выносимый размывом, заносит водоотводные сооружения и препятствует нормальной работе системы дренажа. Временные водотоки обладают низкой энергией и непродолжительным периодом существования (не более суток). Они возникают непосредственно с дождями и характеризуются частой повторяемостью.
- Овражная эрозия. Образуется чаще всего в тальвегах рельефа. Размываются более глубокие, чем при бороздчатой эрозии, горизонты, а также многолетнемерзлые толщи, в состав которых входят залежи грунтового льда. Элементы овражной эрозии обладают значительными водосборными поверхностями, поэтому водный поток может сохраняться относительно долгое время – от нескольких суток. Водный поток образуется за счет атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод.
- Речная термоэрозия. Встречается при боковом подмыве коренных уступов или аллювиальных террас, сложенных многолетнемерзлыми породами. Развитие во многом подобно размыву берегов водоемов.
На отдельных участках склонов может отмечаться образование узких щелеподобных первичных врезов, имеющих вертикальные стенки – специфичные термоэрозионные формы. Ширина врезов со временем по верху увеличивается, вследствие чего поперечный профиль становится V-образной формы. Это тоннельная термоэрозия часто встречается на Аляске. Также подобные формы формируются на участках, имеющих двухчленное строение рыхлых отложений, при которых высокольдистые алевриты и суглинки мощностью от 2 до 6 метров подстилаются разнозернистыми песками. После образования вреза, сток перемещается по поверхности нижнего слоя. Такое распластывание водотока по поверхности нижнего слоя с формированием тоннелей и ниш отмечено на севере Западной Сибири, в Якутии и на Чукотке.
Причины развития термоэрозии
Начальная стадия термоэрозии мерзлых горных пород обычно начинается с процессов вытаивания ледяных жил, содержащихся в них, в результате чего на дневной поверхности появляется полигональная сеть эрозионных канав, которые при наличии уклона поверхности становятся путями для стока дождевых осадков и талых вод, оказывающих в дальнейшем эродирующее влияние на мерзлые породы.
На развитие овражной термоэрозии влияют такие естественные факторы, как: увеличение поверхностного стока в период снеготаяния; повышение мощности сезонно-талого слоя в некоторые теплые года; воздействие на прибрежные районы сгонно-нагонного режима; уменьшение базиса эрозии в результате врезания долинной сети в процессе термоабразиии.
Рисунок 1. Термоэрозия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На формирование термоэрозии большое влияние оказывает антропогенное воздействие человека, выражающееся в: разрушении растительного покрова, который защищает грунт от разлива и контролирует глубину протаивания; тепловое влияние сооружений и зданий и увеличение сезонно-талого слоя; перераспределение снегонакопления в ветровой тени зданий и вдоль линейных сооружений.
Исследование термоэрозии
Впервые понятие «тепловой эрозии» было введено в 1938 году В.С. Говорухиным при исследованиях побережий Тазовской губы. Однако планомерное изучение явления термоэрозии началось с конца 50-х гг. XX века вследствие освоения на севере Западной Сибири месторождений углеводородов.
В 1959 году Б. Ф Косов отметил, что овраги в тундре и лесотундре являются результатом термоэрозии, поэтому правильно говорить об «овражной термоэрозии».
В 70-егоды среди первых проблем освоения территорий распространения многолетнемерзлых пород на Крайнем Севере были вопросы антропогенного оврагообразования и овражной термоэрозии.
В ходе изучения термоэрозии определились основные направления:
- физико-математическое направление, изучающее закономерности размыва немерзлых пород разного строения, состава, свойств (Г.С. Золотарев, Д. Е. Виленский);
- теплофизическое направление, включающее исследования теплового взаимодействия мерзлых пород с водными потоками (Б. Н. Городков, А. И. Воейков, Т. Н. Каплина, В. А. Качурин, В. Л. Суходровский, Ф. А. Аре, В. К. Данько, Д. В. Малиновский, В. Л. Познанин и др.);
- геолого-географическое направление объясняет взаимосвязи эрозийных процессов геологическими, географическими, геокриологическими особенностями разных регионов (С.Г. Пархоменко, С. В. Калесник, М. И. Сумгин, С. С. Коржуев, Г. С. Константинова, Б. Ф. Косов, К. С. Воскресенский).
- гидрологическое направление основано на исследовании воздействия гидродинамических параметров потоков воды на эрозию породы (П. Е. Мирцхулава, Н. И. Макавеев, Г. С. Золотарев, Р. С. Чалов).
