Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Криоморфогенез в перигляциальном поясе Заилийского Алатау

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Криоморфогенез в перигляциальном поясе Заилийского Алатау"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩШ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.В.ЛОМОНОСОВА

Географический (факультет

На правах рукописи

УХНАЛЕЗ Владимир Аркадьевич

КРИОМОРФОГЕНЕЗ В ПШОЯЦИАЛЬНОМ ПОЯСЕ ЗАШИЙСКОГО АЛАТАУ

04.00.07 - кнгеиеряая геология, шзрзлотоведеккв н грунтоведение

А В Г .0 Р 3 5 Б Р А Г диссертации па ссяскгкпэ ученой сгепе'п ксндцдата гзсгргИг-гггггпг иау:

110031-Я - 1531

^ -АА /■;,

Работа выполнена на кафедре физической географии Казахского педагогического института имени Абая

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор А.П.Г0РБУН0В

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Б.И.ВГЮРШ кандидат географических наук, с. н. с. В.Г.ЧИШР

Ведущая организация: Институт географии АН Казахской ССР

Защита состоится " " Мса^Я 1991 г. а часов

на заседании специализированного совета /Д-053.05.06/ но геоморфологии, эволюционной географии, мерзлотоведению и картографии при Московском государственном университете ин. М.В.Ломоносова по адресу: 119399, Москва, ПШ-З, Ленинские горы, МГУ, географический, факультет, ауд. 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 стаже.

Автореферат разослан " 1991 г,

Уч-зккЯ секретарь спецкади-

ОЩЛЯ ШШЕРШШ РАБОТЕ!

Актуальность т&гщ. Проблема приоиорфогенеза в порлглг-циальном пояса Заилийского Алатау определяется возрасти^ тейпа»« освоения высокогорных районов СССР, гдэ строятся или ведутся изыскания под строительство горнорудщп; предприятий, гидротехнических сооружений, спортивно-оздоровительных комплексов» сапатсрно-курортг-кх у^фзг^енлй.ттучгго-пс-следовательскпх стаяцай к т.д. Прп от см шогие иксенеркы-з п хозяйственные объекты разкегцгктся в зона развития многолетне?,¡эрзлюс пород и глубокого сезонного промзрзакля, гдз их сооружение н эксплуатацию существенно затруд^иа? аптивно протекав;»« здесь процессы криокорфогенеза. Поэтому проблема изучения криогенного рельефа :: фор'ирущпг: ого процессов приобретает особою актуальность в практической плане.

Главное закономерности криогенного рзльсфообразованля в криолитозоне осве^зин в трудах И.Я. Баранова, Б.Й.Втзр:пга, К.А.Втартюй, А.П.Горбунова, Л.А.Ннгареза, Т.Н.КашзшоЛ, С.П.Качурина, Ю.З.Пудроэа, А.Ц.Попоза, Н.Н.Романозсксгэ, 10. Г. Симонова, В.Л.Сухе.арозского и других^ послугглБгпх теоретическим фундаментом; на основе которого выполнялась предлагаемая работа. Газете с тем ряд проблем, ::ассс~з:ся криогенного морфогенеза, под яоторкц нами понижается"рзлсО-фообразоваипе. сбуслоБ.-е:п:се совокупности прсцессовгссцуг-crny^L" ишико-ыеханпческш; п лнтсгепетпчзским зрсцзссга-з промерзазг^лх. мерзлых и поотаива;х11нх почвах и горнмх породах, вызванных экерго- л массообменс:; zpx изменениях ï.-ci~3-ргтурм i: переходах ез через течту плгзлззгм лзда" /Пзгцqd ~ др.. IS7Q: Суиедрогеп::;, IS7?/f пз;~емм га» крайне пгдоета-то"Ю. Огобгнно ото неспетая установления наиболее ейзе: затсономэрнсгтеП развития ;л:погз1Г-:ого рельефа з формируггиг его процессов в сп?и::д;г-:-зс:з::: :;.л:матлчзс;:пх условют: перн-гляцлаяыюго пояса внеэгогорьл.

Несмотря на тс- что количество -работ, затрагивавши: пссблснп криогенного рельефсобразоззннс: в различных горкл района::, трудно поде. :зтся -але беглому перечисление,до нас-тсяхегс времени ^ггуалзнпл: остается пзучезпкг гепззнсз а пе-разггг.х" стеоЪльгозсгэ лвдг. гуЗуроз, структурно

грунтов, "бороздящих" валунов, каменных глетчеров я других криогенных образований, имеющих место в порпгляциалыгых условиях почти всех высокогорных регионов мира.

Что г.е касается Заилийского Алатау, то криогенный рельеф и формирующие его процессы специально никем еще не изучались, и лишь некоторые сведения о них приводятся в работах А.П.Горбунова, А.Э.Глазобского, Е.Д.Ермолина, Э.В. Северского и С.Н.Титкоза.

Поэтому целю данного исследования является выявление а изучение основных географических закономерностей и региональных особенностей криогенного морфогенеза в перагляци-ельнок поясе Зашшйского Алатау.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следущиэ задачи:

- выявить доминирующие фор^а криогенного рельефа п изучить закономерности их пространственной дифференциации;

- установить осноеныз парагенетические связи криогенного рельефа с универсальными экзогенными рельефообразущи-ки процессами и другими щиродными условшом;

- определить наиболее типичные чертыморфологии,морфо-мзтрии и строения криогенного рельефа;

- уточнить шханизш формирования криогенного рельефа, • развивавшегося в перигляциалшои-поясе исследуемого хребта.

Методика исследования. Решение поставленных задач осу-' ществлялось на основе комплексного подхода к изучаемы.! пря-роднш явлениям. Исследование криогенного рельефа и формл-руняда его процессов проводилось согласно общепринятым уе-тодикаы /Полевые геокриологические ...» 1561; Ыетедика коц-плексной 1970; Методические рекомендации 1979 п др./ с использованием шршрутно-окспедициошюго штода п иетода ключевых участков с подустационарньпи и стацяонарны-наблюдениями •

Наршрутно-экспедицзонные псследования в сочетании с анализом аэрофстоьатериалов и применением статистико-^ате-иатических нетодов позволил:! выявить основные пространственные закономерности распространения криогенных образований и охарактеризовать их с качественной сторона. Изучение стих данных совь-естко с алал^зог прцродщх услазлй дает-

возможность выявить главные факторы, определяющие развитие криогенного рельефа и формирующих его процессов, а тагсгэ установить связь ыезду ними. ■

На ключевых участках осуществлялось комплексное физико-географическое описание местности, проводилось крупно-«асштабное картографирование, велись наблюдения за температурами воздуха и грунтов, отбирались пробы на вланность, гранулометрию и химический состав.В точение пяти лет велись наблюдения за динамикой криогенно-склоновнх р е л ь е ф о о бр азуз-щих процессов. Кроне того, на экспериментальных площадках по специально разработанной методике проводились опыты по физическому моделированию мерзлотно-геоморфологических образований.

Фактический материал, послуживший основой для написания диссертационной работы, собран автором в результате исследований в составе 3алтайского и Памирского отрядов Казахстанской высокогорной геокриологической лаборатории Института мерзлотоведения СО АН СССР, проводив'лихся в течение четырех летних и трех зимних полевых периодов. Хр^ме того, были использованы фондовые материалы вышеназванной лаборатории » Геологического управления Казахской ССР, а такзе опубликованные данные.

Аналитические работы по. определенно физико-ыеханичес-ких свойств и хтяческого состава грунтов гзшолнялись в Центральной лаборатории при Казгидрогеологичсском управлении и в Институте почвоведения АН Казахской ССР.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в перигляциальном'поясе Заилийского Алатау проведено всестороннее изучение криогенного рельефа и формирующих его процессов. Это позволило: I. Выявить основные географические закономерности и региональные особенности криогенного ре-льофообразования в перигляциалышх условиях высокогорья; 2. Установить связь криогенного рельефа с экзогенными редь-зфо-образующимя процессами и ведущими природным! факторами, определяющими их развитие; 3. Уточнить механизмы развития криогенных образований', фор;,трущихся з слое суточного, сезонного а шоголетнего промерзания-протаивания; 4. Дать комплексную характеристику недостаточно изученных криогенных

явлений: стебелькового льда и генетически связанного с ним накорельефа, включающую распространение, морфологию, мор-фометршэ, генезис, механизм развития и влияние на ландшафт.

Практическая значимость работы. Выполненная работа является составной частью комплексных иерзлотно-геоморфологи-ческкх исследований, осуществляемых Казахстанской высокогорной геокриологической лабораторией ИМ СО АН СССР. Часть материалов, касающаяся криоморфогенеза в слоз суточного про-керзания-протаивакия передана в фонды лаборатории и веста в ' состав научно-технического отчета, что подтверждено справкой /Р 15360-38-4/. Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы заинтересованными организациями при планировании, поиске оптимальных вариантов размещения инженерных и хозяйственных объектов в перигляциальном поясе Заилийского Алатау и сходных с ним по физико-географическим условиям районах, а такяе для их защиты от нежелательных . природных явлений. В настоящее время практические рекомендации автора используются при ишеенерно-геологичес-кгас изысканиях специалистами Главного управления по строительству и эксплуатации селезащитных сооружений при Совете Министров Казахской ССР /Справка Р 06-01-357/.

Апробация работы. Основные результаты исследований до-zosshh на трех научных конференциях професссрско-преподава-гельского состава и аспирантов КазПИ пм.Абая /Алма-Ата, IS84; 1985; 1936/, на втором съезде Географического общества КазССР /Алма-Ата, 1985/, на конференции молодых ученых и специалистов Ш СО АН СССР /Якутск, 1985/,на научных конфе-рзнцпях профессорско-преподавательского состава Петропавловского Ш /Петропавловск, 1983; IS39; 1990/, а тагасе опубликованы в семи работах.

Объем и структура "работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 150 страницах ииинописного текста, кллзстрируемого '15 рисункаьз: и II таблицам;:. Список использованной литература содержит 194 канмзнования, в тои число 37 на иностранных языках.

Автор глубоко благодарен заведующему Казахстанской высокогорной геокриологической лабораторией СО АН СССР, к. г.н. Е.Д.Ермолину за помощь :: поддержку в орган::? сул: ::

проведении полевых исследований, так и при обработке их результатов. Автор считает также своим приятным долгой поблагодарить коллег по работе в экспедициях Э.В.Северского, 'С.Н.Титкова, А.Е.Немова; М.В.Попова и В.П.Калугина за сотрудничество и содействие в сборе полевого материала.

Особую признательность и благодарность за помощь и постоянное внимание на всех этапах работы автор приносит д.г. н., профессору А.П.Горбунову, под руководством которого была выполнена ота работа.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности проблемы, определены цель и задачи исследования, описана их методика, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе на основе анализа литературных, картографических и фондовых материалов рассмотрено понятие "пе-ригдяциалышй пояс", обоснованы его границы и рзспрзстра -некие. Значительное место в главе отводится характеристике физико-географических условий, определяющие особенности развития криоморфогекеса в перигляциальном поясе исследуемой высокогорной территории - геологическому строении, рельефу, климату и мерзлотной обстановке.

Во второй главе дана характеристика ведущих мерзлотно-геоморфологпческих процессов и явле:ий, развлващихся в слое суточного промерзания к протаивания: стебелькового льда, мелких сортированных полос и мнкросолифлюпцил.

Стебельковый лед представляет собой сросшеся игло- или стеблевидные кристаллы, формируипреся в условиях медленного охлаждения поверхности грунта к активной миграции влаги к фрепту его промерзания.

3 пределах рассматриваемой территории стебельковый лед формируется почти повсеместно на участках дисперсных грунтов, отличающихся -значительной пористостью и увлажнением, а таг—е лг-писнных клп 'с крайне разрешенным растительным покровом. Он мозге? развиваться на ровных, выпуклых и вогнутых поверхностях, причем ¿¡«зависим? <"■'/ того, как он;; расположены з пг-.-^транстЕС.

Стебельнозый дэд - многофакторное явление, и только благоприятное сочетание множества условий предопределяет формирование и развитие этого криогенного образования. При этом ваанейшими из. них являются условия и характер охлаждения поверхности, а также физико-механические свойства грунтов.

Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что данное явление при прочих равных условиях наиболее активно формируется в пылаватых грунтах - суглинках и супесях, где преобладают фракции с размерами частиц от 0,02 до 0,005 мм. Установлено также, что в глинах и песках стебельковый лед вообще не образуется. Этот факт объясняется тем,что в песчаных грунтах влага мигрирует не к фронту промерзания, а отжимается в противоположную сторону. В практически водонепроницаемых глинах формирование стебелькового льда невозыоано вследствие незначительной их пористости /капиллярности/. Суммарная влажность грунтов, при которой развивается стебельковый лед, изменяется от 25-305» до 100Х и более. При этом наиболее благоприятные условия для его развития создаются в том случае, когда промерзающий слой, мощность которого не превышает 0,5-1,0 см, подстилается водоносный горизонтом, питающим лвдоввделение в тонкодисперсной сраде.

Формирование и развитие стебелькового льда в перигля-циальных условиях высокогорья возцояно в течение всего года, но наиболее интенсивно эти процессы осуществляются повсюду в переходные периоды - весной и осенью, когда в течение суток температуры воздуха и грунтов переходят через 0° наиболее часто. Наблюдения за условиями и характером промерзания грунтов на экспериментальных площадках позволили установить, что формирование стебелькового лада происходит в ясные, безветренные ночи при незначительных, близких к нули, отрицательных температурах воздуха. При этом наиболее активное формирование наблвдается в том случае, когда промерзание грунта происходит очень медленно, с небольшими градиентами температур, составляющими 0,2-0,8 °С/сы.

Размеры стебелькового лада зависят от условий формирования к определяются соотношением мегду скоростью промерза-

шя, т.е. скоростью оттока тепла при соответствующем градиенте и окоростьа поступления влаги к охлаждающейся поверхности. Средняя высота кристаллов льда в перигляциальном поясе составляет 3-5 см, при максимальной 18 см и минимальной 0,5 см. Диаметр их изменяется от нескольких долей шдяимбт-' ра до 1,0-1,5 см, при среднем значении 1-2 мм.

В результате соприкосновения и спайки кристаллов стебельковый лед приобретает фор;^ столбиков-друз или стеблей, напоминающих ледяную траву. Изучение внутреннего строения отих образований при помои?! увеличительных приборов показало, что их структурный каркас состоит из сросшихся вытянутых кристаллов, которые из-за контактного сочленения имеет весьма слопную конфигурации: от изометрических до неправильны:' форм. Как правило, кристаллы включгат в себя многочисленные воздушна пузырьки и мельчайше минеральные частица тонкого почвекно-грунтового материала, близкого по гранулометрическому составу к фракции пыли. Замочено при этом, что з тем случае, когда процесс льдообразования протекает при однородном, непрерыЕнсц охлаждении субстрата, келкоземкетнй матерная з кристаллах находится в хаотическом состоянии а в небольшом количестве. В случае же неравномерного регстла температурного воздействия на охлаядаомув поверхность, он располагается микрослоями в плоскости, перпендикулярной направлению роста кристаллов.

Механизм развития стебелькового льда в самых общих чертах мозшо представить следующим образом. При охлаждении грунта, когда его температура достигает критических значений в верхней части капилляров начинается . кристаллизация воды. Образующиеся при этом ядра льда представляют собой "зародили" будущих стебельков. По мере продолжающегося выхолаживания к фронту промерзания поступают . яовыэ порции влагиу которая кристаллизуясь, выталкивает на'дневнуэ поверхность вьшерасполозешг/э часть лада.

СтебелькоЕый лед - кратковременное криогенное образованно. Как правило, весь цикл ого развития /от возжпсиозз-1п:я до разрушения/ осуществляется в течение одних суток. Однако несмотря на кратковременность существования, развязка стео'ельксзогс лгда сопровождается экачигедкасм марфо-

литогенетическим аффектом, выражающимся в разрыхлении и диспергации пород, а также в образовании ступенчатого и полосчатого нанорельефа. Подробная характеристика этих процессов и явлений дана в диссертации.

Мешже_сортированные__полосы представляют собой чередующиеся выпуклые суглинистые полосы и вогнутые щебнисто-дресвянке бороздки. Ширина тех и других не превышает 15-20 см. Средняя длина варьирует в пределах 10-20 м. Превышение суглинистых полос над каменными бороздками изменяется от 2 до 5 см. Глубина сортировки материала в полосах составляет в среднем 5-7 сы и соответствует глубине суточного промер--зания-протаивания грунтов.

Рассматриваемые образования формируются на склонах крутизной до 10-15°, сложенных с поверхности неоднородным, преимущественно суглинисто-щебнистын материалом. Особенно благоприятные условия для их развития в перигляциальном поясе складываются на высотах свыше 3500 м, что связано с обильны:.! увлажнением грунтов, а такне со значительным числом суточных циклов промерзания-протаивания на отих высотах.

Физическое моделирование развития мелких сортированных полос, а такне натурные наблюдения позволили 'установить, чтс на начальном отапе их формирования большую роль играет эрозионная деятельность струйчатых потоков талых снеговых и атмосферных вод, обусловливающая полосчатый смыв мелкозема. Его, в сео:о очередь, приводит к возникновению бороздок и способствует частишюй механической сортировке материала. Дальнейшее развитие микрополос определяется процессами суточного промерзания-протаивания укдазшешого грунта, приводящих к морозно;": сортировке дресвяно-щебнистых обломков. Ваглоо значение в развитии рассматриваемых форм имеет так-&е стебельковая десерпция, способствующая перемещению дре-саяно-щебнкстого материала с выпуклых суглинистых полос в борозда.

Таким образом, главными процессами формирования сортированных микрополос являются морозная сортировка, стебельковая десерпция и поверхностный емьтв мелкозема.

^геуосоя^дшощцЕ развивается в пределах исследуемой на склонах крутизной на менее 15°, еззкпш: хгл-

тительного покрова и сложенных с поверхности пылеватыш грунтами - суглинками и супесями, увлажненными выше п^Щкка текучести.

При благоприятном сочетании отмеченных условий мизро-солифлюкция мозет развиваться во всем диапазоне еысот пери-гляциального пояса. Однако замечено, что роль отого процесса в перемещении материала, а такяе период его проявления увеличиваются с высотой. Тан, например, у низней границы перигляциального пояса /абс. вне. 2700-2800 и/ шкросолиф -люкцпя наблюдается преимущественно весной и осенью, а у верхней /абс. выс. 3800-3900 м/ - в течение всего года. .

Установлено такие, что в зимнее время микросолифлющия возможна на всех склонах, кроме северного. При отом наиболее благоприятные условия для ее развития складывается на наветренных склонах Ю, Ш и ЮЗ экспозиций. В летнее время .3 наиболее выгодном положении оказываются северные склоны,где протаивадае происходи медленно. Последнее благоприятствует накоплению влаги в поверхностном слое и сшивания его по мерзлому грунту.

Ыикросолифлюкция проявляется з перигляциальном поясе как в медленном сползании . участков грунта мощностью в несколько сантиметров и площадьв до нескольких квадратных метров, так и в виде быстрых линейных сплывов. Основной формой микросолифлзжционного рельефа являются серповидные микротеррасы. Их длина варьирует в пределах 0,3-1,5 м, ширина- 0,21,2 м, а высота уступа обычно не превышает 0,5 м.

В третьей глазе рассмотрены мерзлотно-геоморфологичэс-кие процессы и явления, развивающиеся в слое сезонного промерзания и протаивадая: бугры пучения, структурные грунты, солифлюкция, "бороздящие" валуны .

• Бугры пучешя исследуемого района разделяются на два вида - инъекционные и миграционные. Инъекционные бугры /ги-дрояаккояиты/ формируются в диапазоне высот 3300-3700 и на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях, отличающихся значительным увлажнением - а пойыах рек, по берегам озер, на заболоченных участках поднозий северных склонов и т.п.

Расмерн инъекционных бугров в перигляциальном поясе достигает 3-5 и в поперечнике при высоте 1,0-1,5 м- По

форме они представляют собой вздутия, напоминающие брахиан-тиклкцди, реке встречаются куполовидные формы.

>;?^^цролакколяты формируются в деятельном слое в результате инъекционного льдовццелекия при преимущественном промерзании очагов разгрузки напорных подземных вод. Их кровля нередко разбивается трещинами напорного происхождения, по которым изливается вода, образующая небольшие наледи у под-нозий пучин.

Ледяное едро гидролакколита обычно вскрывается на глубине 0,4-0,5 м от вераины бугра. Как правило, оно имеет линзовидную форму. Лзд в линзах чаще всего прозрачный, почти лишен инородных включений. В отдельных случаях ледяные линзы содержат прослои вмещающих отлоаений /ксенолитов/, образующихся в результате нескольких водных инъекций в процессе развития гидролакколита.

Миграционные /сегрегационные/ бугры имеют тот жа характер распространения, что и инъекционные. Их высота обычно не превышает 1,0 м при диаметре 3-4 м. Форма, как правило, куполообразная.

Поверхность бугров этого типа покрыта дерниной, которая у зрелых форм нарушена напорными трещинами. Непосредственно под дерниной вскрываются суглинистые, сильно отор-фовамше грунты с вла'кностьга, не превышающей 30-40^. Под ними, на глубине 20-30 см, сосредоточено мерзлое ядро в виде плосковертшюго купола.Мерзлое ядро также сложено отор-фозанныш суглинка;,я, pose супесями, отличающимися . очень ьнсокой льдистостьо /до 00-80?'/. Ниже мерзлого . ядра, на глубине 60-70 см, аналогичные по составу грунты имеют .значительно меньшую' влажность, которая колеблется в пределах 40-5Сл.

Анализ разрезов миграционных бугров свидетельствует о том, что во всех случаях в них наблюдается заметное увеличение льдистости мерзлых пород к центру бугра, что обусловлено направленными процессами миграционно-сегрегационного льдовццэлекия, осуществляющегося под влиянием градиентов температуры и платности. -

Разновидностью миграционных бугров являются туфуры. В отличие от других бугристых образований, сзрагляцсального

IQ

пояса эти формы не встречаются единичными экземплярам!. Оги образует.1 туфуровые поля площадью от десятков до сотен квадратных метров. Размеры отдельных туфуроз сравнительно невелики: средняя высота их составляет 0,4м, а диаметр - 0,7 и. Форма бугров различна. В плане преобладают округлые, оваль-. ннэ и лопастные образования, а в поперечном профиле - кону-соЕидашз и куполообразные.

Нелнобугристке комплексы развиваются в диапазоне висот 2600-3300 м на хорошо увлажненных горизонтальных поверхностях или пологих склонах крутизной но более 15°. Наиболее благоприятная обстановка для их развития складывается из участках сугдишсто-супесчаных грунтов в условиях близкого залегания водоносного горизонта /0,5-1,0 и/.

Изучение внутреннего строения туфуроз показало, что с поверхности они покрыты тонким слоем дернины. Непосредственно под которой, до глубины 0,2-0,3 м вскрывается суглинистые, рзне суглпшсто-супесчанне грунты с очень высокой лвдистостьи - до 100% и более. Вниз по разрезу, до глубины 0,6-0,7 и, т.е. до основания туфура, аналогичные по составу грунты имеют значительно меньшую ледистость /25-30^'/.

С целью выяснения механизма развития туфуроз изучались физико-механические и геохимические свойства туфурозых грунтов, их владностный и температурный режимы,а такяэ криогенное строение. Полученные в ходе исследования результаты позволили заключить, что в формировании туфуроз приникают участие два основных параллельно действующих процесса -криогенное пучение и коллоидное набухание.

Структурнмо грунты в перигляциальном поясе представлены несортированными и сортированный! трещинно-полигонадыш-ки структурами.

Несортированные трзщинно-подигональные структуры нал-большее развитие полумили в диапазоне высот 2700-3200 и про-' имущественно на склонах с западной составлявшей. Крутизна склонов, на которых формируется э?н образования, обычно не превышает 30°, но наибольшие их количество приурочено в склонам с крутизной до 15°.

Для норозобойншс полигонов характерна сразнитольяо высокая задерганность размеров. Их диаькзтр изменяется от 0,5

П

м до 1,5 м, при среднем значении U, 8-1,0 м. Большинство полигонов имеют 6 сторон и определяются вершинами, в которых сходятся в среднем 3 стороны.

Поверхность мелкополигонального рельефа покрыта тонким слоем дернины /5см/. Под дерниной располагаются суглинисто-супесчанке грунты с небольшим количеством дресвы и щебня. Но периферии полигона ограничены трещинами, глубина проникновения которых в грунт не превышает 30 см. Ширина кх в момент максимального раскрытия колеблется в пределах 2-3 см. С глубиной трещины закономерно сужаются.

Температурный режим трещинно-полигонального микрорельефа изучался у нижней границы горигляциального пояса /абс. выс. 2800 и/.Установлено, что промерзание грунтов на участке с мелкополигональнш рельефом начинается обычно в середине ноября и к моменту максимального промерзания /январь/, достигает 1,2-1,5 м. Скорость промерзания непостоянна: на начальном этапе она составляет в среднём 1,5 сы/сут.На глубине 0,4-0,5 м, когда влалаюсть грунтов понижается,скорость промерзания возрастает до 3 см/сут. Средняя температура грунтов, слагающих внутриполигональные блоки за период промерзания составила -4,8°, е в трещинах -4,3°. Наиболее низ-кис температуры постоянно отмечались в Еерхнем 10-сантимет- -ровом слое, где их минимумы в явдаре достигли -15°. Для этого слоя характерны татке и наибольшие температурные градиенты. Максимальный градиент во' второй декаде января составил 130°С/см. К этому se времени относится начало раскрытия трещин, иднако максимальная сирина их /1,5 см/ была зарегистрирована в первых числах февраля, т.е. через неделю, после полного промерзания грунта.

Сортированные структуры развиваются в гетерогенных грунтах, насыщенных крупнообломочным материалом. По сравне- . ш® с несортированными формами они имеют значительно мень -шее распространение и развиваются на более высоких гипсометрических уровнях, в пределах 3300-3900 м.

Наиболее распространенными сортированными образованиями в перигляциальнои поясе являются полигены, ь-рдсталшэ-цне собой системно сгруппированные пятна супесчано-суглшшс-того грунта, обрамленные глыбово-щебнистым бордазроа. Диа-

метр сортированных полигонов изменяется от 1,5 до 5 м, при среднем значении 2,5 м. Многоугольники чаще всего приближаются к гексагонам.

Каменные бордюры с поверхности сложены глыбами гранитов, размеры которых достигают 0,3-0,5 м. Под ними залегают более мелкие, до 20 см в диаметре. ¿ш;е ниже, на глубине 0,5-0,7 м, сосредоточены округлые обломки с явно выраженными следами механической обработки. !1х размеры составляют в среднем 10-15 см. У основания каменных бордюров располагаются щебень, дресва и крупнозернистый песок.

Присутствие в разрезах сравнительно хорошо окатанных обломков свидетельствует о постоянном их движении, обуслов-ле;шом действием температурных деформаций и процессами про-мерзания-протаивания. Наличие такого движения было подтверждено нами при помощи инструментальных наблюдений.

■Таким образом, ведущими процессами формировали структурных грунтов з перигляциальногл поясе являются морозобой-ноз растрескивание и морозная сортировка.

Cojk&skhijm, а таюге связанные с ней Форш рельефа в пернгяяциалыюм поясе наибольшее распространение получили в диапазоне высот 2900-3500 и.

Наиболее активно этот процесс развивается на увлаженных склонах с северной составляющей. Крутизна склонов, на которых развивается солифлкжция изменяется от 8 до 30°, однако наиболее благоприятная обстановка для медленного течения грунтоз складывается на склонах с крутизной 15-25°.

Степень развития солкфлюкцпи неодинакова ка продуктах выветривания разных пород. В этом отнопекии наиболее благоприятны продукты выветривания сланцев, дакщее значительное количество глинистых частиц. Гораздо меньше их образуется при выветривании гранитов и гранитоидоз,

' Установлено таила, что наиболее активное проявление солифлзкционшс: процессов характерно для склонов, сложенных с поверхности рыхлыми породами.четвертичного возраста, главным образом щебнистыми суглшшамн и супесями.

Скорость солифлвкцнониого движения грантов, измеренная ирп uo¡:c™,: со-ттпхлиндрических систем, изменяется от 3 до II см/год к загасая от рассмотренных факторов«

Основной формой солифлюкцнонного рельефа в перигляцн-альном поясе являются террасы, возникающие вследствие различных скоростей течения грунта. Общим для всех разновидностей террас является наличие площадок. Их длина /по падению склона/ изменяется от 5 до IbO м, а ширина /по простиранию склона/ - от 2 до 100 м.

Другим морфологическим элементом террас является фронтальный уступ, который в плаке имеет параболическую форму. Кто высота колеблется от нескольких сантиметров до 1-1,5 м. Крутизна уступов зрелых террас составляет 4U-700. К боковым откосам высота фронтальных уступов резко уменьшается, и они плавно сочленяются с поверхностью склонов пли с соседними террасами.

Террасы, как правило, располагаются на склонах ярусами, среднее число которых обычно составляет 2-3.

"Бороздящие" валуны - криогенно-склсновое явление, возникающее вследствие двинешгя обломков горних пород со скоростью, превышающей скорость движения склоновых отлоаений и приводящее к формированию специфических форм микрорельефа : лог.бнн и фронтальных валов.

Установлено, что в гюрлгляциальном поясе "бороздящие" Еалуны развиваются в диапазоне высот 2700-33UU м. При отом более 70'/» обследованных подвижных валуноз приурочено к склонам с северно:'; составляющей, отличающихся значительным увла-. кизилем. Крутизна склонов, на которых встречаются эти фор;®, изменяется от 5° до причем более 60л валунов обнаружено ¡;а склонах крутизной от 2U0 до 30°.

По гранулометрическому составу грунты, в которых раз-впвается описываемое явление, относятся преимущественно -с суглинкам, с числом пластичности 15-20.

Средняя длина валунов составляет 1,5 м, ширина- 0,9 м, а высота над поверхностью почвы - 0,3 м. Глубина погружения валунов в грунт изменяется от 0,2 м до 0,5 м. Длина локбин, образующихся в процессе движения валунов, изменяется от 0,5 ы до 25 я /при среднем значении 4,5 м/. Ширина фронтальных валов, создающихся в результате деформирования дернины под напором движущихся валунов, составляет в среднем 0,3 м, а вь-сога - U,25 ы

Значительное место в данном разделе работы отводится уточнению механизма движения '"бороздящих" валуноз, который, по-мнению Л.Н.Горбунова /1972/, определяется резимом сезонного промерзания-протаивания грунтов.

Проведенные наш стационарные наблюдения показали, что первоочередное промерзание происходит под валуном, лишенным сненного покрова,в то время как в окрестностях валуна грунты, покрытые маломощным снелнш покровом, продолжают оставаться некоторое время в немерзлом состоянии. Соответственно наиболее низкие температуры /-30/ фиксируются именно под валуном, где наблюдается наиболее глубокое промерзание /до 1-1,2 и/.

В период промерзания грунтов происходит перераспределение влахиости: влага мигрирует к фронту промерзания, т.е. к нижней поверхности валуна. В результате . зтого вла.\-зюеть грунтов под валуном резко увеличивается, а в окрестностях от него уменьшается. Так, например, в предзимний период суммарная влажность грунтов на глубине Ю см вне валуна составляет в среднем а на той же глубине под валуне.- 70-ЕШ. В период максимального промерзания грунтов она составляет вне валуна 70-0да, а под валуном - выше 1СШ. Примерно такое ке соотношение влашости сохраняется и в период протаивают грунтов.

По такому грунту, насыщенному влагой сверх своей полной влагоемкости ц отличающемуся, к тому ге, высокой пластичностью, валун и скользит в период протаившпм. Средняя скорость двняения "бороздяи^х" валунов в пернгляциальном поясе составляет 7 см/год.

В четвертой главе дана характеристика основных мерзлот-но-геоморфологических процессов и явлений, развивающихся в многолеть'емерзлых породах: , каменных глетчеров и термокарста.

' каменные^глетчеры. В исследуемом районе насчитывается 322 каменных глетчера, которые подразделяются на приледнико-вые, формирующиеся в троговых ледниковых долтнах и прпскло-новые, образующиеся- у подноний осыгоых склонов и в пустуящкх нарах. их количественное соотношение примерно одгааково /45% и 55?» соответстветю/, однако первые занимают значительно большую площадь, т.к. имеют гораздо большие размеры,

Средняя длина присклоновых форм составляет 380 м, ширина -180 м, а площадь - 0,07 км^". У приледниковых форм эти показатели достигают соответственно 630 ы, .280 и и 0,2 км2. При этом морфометрический анализ каменных глетчэроз всех типов показал, что их число резко возрастает с уменьшением размеров.

Наиболее благоприятные условия для развития рассматриваемых образований в перигляциальном поясе складываются в диапазоне высот 3150-3550 м. Объясняется это тем, что в этой части перигляциального пояса отмечается значительное вертикальное расчленение рельефа, повсеместно распространены слаботрещиноватые породы /гранитоиды и порфкриты/, дающие при выветривании большую массу крупнообломочного материала. Кроме того здесь наблюдается активная снеголавин-ная деятельность, служащая дополнительным источником питания каменных глетчеров, а такне преобладают склоны северной экспозиции, где создаются наиболее благоприятные климатические условия для развития многолетномерзлых пород, участвующих в формировании этих образований.

Для каменных глетчеров характерно наличие двух основных слоев: верхнего, мощностью от I,b до 5,0 м, соответствующего мощности деятельного слоя и нижнего - ледогрунтового, простирающегося от подошвы слоя сезонного протаивалгия в глубь разреза. Верхний слой состоит из обломков, средний диаметр которых колеблется в пределах IO-5U см и заполнителя, представленного щебнем, дресвой и мелкоземом. Отмечает. ся резкое уменьшение крупности'материала вниз по разрезу*

Многолетномерзлая толща каменных глетчеров состоит из глыб, щебня, дресвы и мелкозема, сцементированных льдом инъекционного, сублимационного, инфильтрационного и сненно-го происхождения, и верхних частях приледниковых каменных глетчеров вскрываются погребенные льды.

Каменные глетчеры - криодинамичные образования. Их движение осуществляется, глазным образом, за счет пластических деформаций льдистой голиц.

Термокарстовые процессы наиболее активно развивается е перигляциальном поясе в диапазоне высот 310Э-3500 м преиму-сзственно в '-¿-юголотнамеролвк моренах к отлоненно: каменных

глетчеров, содержала подземные льды различного генезиса. Чаще всего термокарст связан с вытапванием погребенных глетчерное и внутригрунтовых текстурообразующих льдов.

Г1ричи5ш, приводящие к возникновении термокарстозых процессов, весьма разнообразны и связаны прежде всего с изменением условий тепло- и влагообмена на поверхности, которые, в свою очередь, обусловливают увеличение .глубины сезонного про-таивания кноголетнемерзлых толщ. Одним из факторов развития термокарста в перигляциальном поясе является воздействие воды, скапливающейся в отрицательных формах микрорельефа. Обследование таких зодоемчиков глубиной 20-30 см показало, что мощность сезонноталого слоя в них увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с рядом расположенными понижениями. но лишенными водн. Другим фактором зарощдегаш термокарстовых процессов в перигляциальном поясе исследуемого хребта является эрозионная деятельность временных водотоков и селей, которые нередко вскрывают подземные льды и тем самым способствуют локальному их протаиванию.

Результатом развития термокарстовых процессоз ^гллются отрицательные формы рельефа. Их морфология и морфомстрня во многом определяются особенностями протаивания льдистых мерзлых пород. Размеры термокарстовых образований в исследуемом районе варьируют в достаточно пкроккх пределах: диаметр изменяется от 5-10 м до 150 м, а глубина - от 2-5 а до 50 м. По форме они могут_ быть конусообразные, параболические, гра-бенообразные и др. Боковые откосы термокзретовых образований отличаются значительной крутизной, особенно у молодых форм, где она составляет 60-70°. Нередко встречаются провалы, ограниченные потаи отвесными стенками. У зрелых форм, где термокарстовые процессы пс каким-либо причетам прекращены, боковые откосы приобретают сглаженные очертания. Крутизна их в таких случаях уменьшается до 30-40°. Со временем 012: заполняются водой и превращаются в неболызю термокарстовые озерз.

• ОСНСНШЕ ВЫВОДЫ

I. Пространственная дифференциация процессоз криогенного морфогенеза в перигляциальном поясе Зэнлийского Ллз/гау преимущественно подчинена закону высотной поясности оггре-

дедяется всем комплексом природных условий, наибольшее значение среди которых имеют геологические, геоморфологические и климатические.

2. В зависимости от общей направленности и времени развития литокриогенеза, мерзлотн о-ге оморфологичеекие процессы и явления образуют в перигляциальноы поясе парагене-тические группы, приуроченные к слою суточного, сезонного или многолетнего промерзания и протаивания.

3. Среди мерзлотно-геомореологических процессов и явлений, развивающихся в слое суточного промерзания-протаивания наибольшее распространение получили стебельковый лед, мик-росолифлакция и мелкие сортированные полосы.

а/. Стебельковый лед является разновидностью сегрегационного льдовыделения. Его формирование осуществляется при благоприятном сочетании элементов погоды и физико-механических свойств грунтов за счет миграции влаги из нихселемащих горизонтов к фронту промерзания. Раззптие стебелькового льда сопровождается значительным цорфолитогенетическим эффектом, выражающимся в разрыхлении и диспергации пород, их десерпции, а такке в образовании ступенчатого и полосчатого ианорельефа.

б/. Ыикросолифлюкция проявляется в перигляциальном поясе в виде медленного сползания участков грунта, а тагсле в виде быстрых линейных сплывов. Ее развитие • ограничивается средними по крутизне микросклонами, сложенными с поаорхности пылеватыми суглинисто-супосчаными грунтами, увлшжсшмш выше предела текучести.

в/. Мелкие сортированные полосы развиваются на пологих склонах в суглишото-супосчатсс грунтах, насыщенных дресвяно-щебнистым материалом. Основными процессам! их формирования является морозная 'сортировка; • стебельковая десорпция и делювиальный сшв ыелкоэема.

4. Ез иерздотно-геоморфологачоских процессов и явлений, развивающихся в слое еззонного проморзадак-протелвашя, наиболее шфоко распространены структурные грунты, солифлюкция, "бороздящие" валуны п бугры пучешш.

а/. Б исследуемом районе вццеячзш два типа структурных грунтов - сортированные и несортированные тращинно-полиго-

нальныз структуры. Их морфология и строение определяются составом субстрата в котором они развиваются. Ведущими про -цессами формирования структурных грунтоз являются морозобой-ное трезршообразование и морозная сортировка.

б/,Мерзлотные и климатические условия перигляцнального пояса благоприятствуют развитию солифлюкцш!, однако они но определяют характер ее дифференциации. Основные факторы дифференциации еолифлякции - состав пород и рельеф. По степеш' затухания интенсивности развития солифлпкции на продуктах выветривания разлиных горных пород составлен ряд: сланцы -гнейсы, известняки и песчаники - граниты и гранмтоиды.

в/. "Бороздящие" валуны - самостоятельное криогенно-склснсвое явление, возникающее вследствие двгккения обдсстоз горных пород со скоростью, превышающей скорость движения окрунающих склоновых отложений и приводящее к формированию специфических форм рельефа: ложбин и фронтальных валов.Причины и механизм движения валунов обусловлены, главным образом, особенностями сезонного промерзакия-протаивашя грунтов.

г/. Среди форм криогенного пучения наибольшее развитие подучили мелкобугристые комплексы /туфуры/, меньшее - миграционные и инъекционные' бугри. Бее они формируются на почти горизонтальных поверхностях или очень пологих склонах, отличающихся значительным увлатоением. Формирование инъекционных бугров связано с напорным внедрением воды при преимущественном промерзании очагов разгрузки подземных вод. Миграционные бугры и туфуровыо комплексы образуются за счет миграции влаги к фронту промерзания под действием температурных а влаа-ностяых градиентов.

5. Среди мерзлотно-геоморфологических процессов и явлений," развивающихся в слое многолетнемерэлых пород, наибольшее развитие получили каменные глетчеры а термокарст.

а/. В пзригляциальцом поясе выделены два вяда какеншх глетчеров - прискл'оновые и прчледниновыз, Г/доголетнемерздая толща их представляет собой конгломерат из глыб, щебня, дресвы и мелкозема, сцементированного льдси различного генезиса. Движение каленных глетчеров осуществляется за счет пяастя-чбекгп: деформаций льдистой тол¡пл.

б/. Термокарст овне процессы развпгегтея преимущественно

в ьшоголеткемерзлых моренах и отделениях капанных глетчеров". Наиболее крупные термокарстовые просадки связаны с вытаива-нием погребенных глетчерных и енеголавинных льдов, менее крупные - с вытаиванием текстурообразующих льдов. Основная причина возникновения термокарста заключается в изменении условий тепло- и влагообмена на поверхности, приводящая к увеличении глубины сезонного протаивания

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работа;:

1. Криогенные процессы в высокогорных ландкартах Тянь-Шаня // Тезисы докладов II съезда Геогр. об-ва КазССР. -Алма-Ата : Наука КазССР, 1985. - С. 61-62 /Совместно с Е.Д. Ьрмолзшнм/.

2. Об использовании лавдшафтного метода при изучении сезонного промерзания почвогруптоз в горах // Тезисы докладов II съезда Геогр. об-ва КазССР. - Алма-Ата : Наука Паз. ССР, 1585. - С. 62-64.

3. О солифлюкции в Заилийском Алатау // Прэбле:ш про-тпзосс-левых мероприятий. - Алма-Ата : Наука КазССР, 1906.-С. 149-157.

4. Криоморфогенез рефляционного горизонта // Актуальные вопросы географии Казахстана. - Алма-Ата : Лзд-во Каз. ПИ 1а:.Абал. 1935. - С. 33-39.

5. "Бороздящие" валуны Заялийского Алатау // Освоение пустынных и горных территорий Казахстана. - Алма-Ата : Нау-еь КазССР, 1937. - С. - 114-121.

д. Особенности развития стебелькового льда в условиях Еызокогорья // Исследования мзрзлых тощ к криогенных явло-1-й. - Якутск : ¿¡зд-вэ Ел СО АН СССР, 1288. - С.

7. Краоструктуршй рельеф пзригляциальной зоны ЗанлнГ,-ского Ддатау !! геокриологические последованнл в горах СССР. - Якутск : 11зд—во ИМ СО АН СССР: 1989. - С. 49-62.