Криогенные формы рельефа

Содержание

стр.

Введение…………………………………………………………………………...3

1.Основные понятия и термины…………………………………………………..

2.Многолетняя мерзлота. Формирование криогеннойморфоскульптуры…….

3. Особенности тектонического строения и рельефа северных материков…..

3.1 Орографическая структура и высота поверхности…………………………..

3.2 Основные типы морфоструктур………………………………………………

3.3 Влияние подстилающей поверхности ………………………………………

4. Криогенный(мерзлотный) рельеф Евразии и Северной Америки………….

4.1 Происхождение мерзлотных форм…………………………………………..

4.2 Формы рельефа равнин………………………………………………………..

4.3 Формы рельефа гор……………………………………………………

Заключение……………………………………………………………………..

Приложение……………………………………………………………………..

Литература………………………………………………………………………….

Введение

Одна из главных черт морфоскульптуры Северных материков, существенно отличающая их от Южных, - широкое развитие криогенных форм рельефа.

На Северных материках огромные площади занимает многолетняя мерзлота. Южная граница прерывистого распространения многолетней мерзлоты в Северной Америке достигает 60-й параллели на Аляске и еще южнее проходит в районе Гудзонова залива и на п-ве Лабрадор с его холодным климатом. В Евразии область многолетней мерзлоты занимает около 11 млн. км². На территории Восточной Сибири и Северной Монголии ее граница спускается почти до 50° с. ш. Широко распространена многолетняя мерзлота на Тибетском нагорье с его холодным и сухим высокогорным климатом.

Мерзлота - в значительной мере наследие ледниковых эпох, но ее существование поддерживают современные климатические условия. В районах с холодными малоснежными зимами грунты промерзают на значительную глубину. Летом даже при высоких температурах успевает оттаивать лишь верхний слой промерзшей толщи. В таких условиях рельеф формируется в условиях замерзания и оттаивания верхнего слоя грунта, межмерзлотных и надмерзлотных вод и т. д. Термокарстовые котловины, бугры пучения, полигональные тундры, каменные кольца и другие формы широко распространены в арктическом и субарктическом поясах Северных материков, в высоких горах и нагорьях.

Многолетняя мерзлота создает особые условия в районах ее распространения. Кроме специфической морфоскульптуры, своеобразные черты имеет режим стока. Особые условия в зоне многолетней мерзлоты создаются для существования растительности. Деятельность человека должна учитывать наличие многолетнемерзлых грунтов, состояние которых может быть легко нарушено, что приводит к негативным, а иногда и катастрофическим последствия.

Глава 1.Основные понятия и термины

Криогенными называют геологические, физические, биохимические и другие процессы, происходящие в самых верхних частях земной коры и обусловленные сезонным и многолетним промерзанием и протаиванием увлажненных рыхлых горных пород, охлаждением мерзлых пород, и замерзанием подземных вод.

Направление и интенсивность криогенных процессов связанны с особенностями накопления четвертичных осадков, с тепловлагообменом в верхних горизонтах горных пород, с динамикой промерзания и протаивания.

Для процесса рельефообразования наиболее существенное значение имеют подземные воды и, прежде всего надмерзлотные, циркулирующие в пределах деятельного слоя, или СТС (сезонно-талый, слой) с которым и связаны главные геологические события в районах с распространением многолетней мерзлоты.

Среди мерзлотных процессов наибольшее распространение получили: пучение и морозобойное растрескивание грунтов, образование жильных льдов, формирование полигональных форм на поверхности, склоновые процессы и термокарст.

Криогенные формы рельефа платформенных областей. Комплекс криогенных форм рельефа обусловлен совокупностью процессов: морозобойного растрескивания, вымораживания, пучения, протекающий на фоне морозной денудации (разрушения).

Бугристо-западинный рельеф низменных платформенных равнин: морозобойные полигоны (тетрагоны, гексагональные формы, валиковые вогнутые полигоны), мелкополигональные формы или структурный грунт: (пятна-медальоны, каменные кольца, многоугольники, каменные венки), миграционные бугры: (бугры-торфянники, земляные бугры, бугры-могильники), бугры-булгунняхи или пинго, гидролакколиты, плосковыпуклые ледяные тела-наледи, термокарстовые формы рельефа: (термокарстовые озера, аласы, байджерахи).

Криогенные формы рельефа горных склонов и орогенных областей. Комплекс криогенных форм, обусловленный совместным действием процессов морозного выветривания, десерпции, солифлюкции, гравитации.

Гольцовый рельеф обнаженных склонов: солифлюкционные натечные формы - грязевые потоки, образующие валы, языки, натеки, оплывины, солифлюкционные террасы, структурные солифлюкционные полосатые грунты, разделенные промоинами - ложбинами стока, там же развиваются делли, характерные для склонов с малыми уклонами (до 3º).

Курумы потоки обломочного материала, в плане напоминающие движение рек, потоков, ручьев на пологих склонах (до 10º), каменные глетчеры долин и склонов массы крупного обломочного материала, сцементированного льдом.

Источником питания льдисто-обломочным материалом долинных глетчеров служат каровые ледники, а для присклоновых глетчеров - весь гравитационно-снежный материал, поступающий с верхней части склонов.

Многолетней мерзлотой называется различной мощности слой грунта, залегающий на некоторой глубине от земной поверхности, имеющий отрицательные температуры и содержащий воду преимущественно в твердой фазе непрерывно в течение неопределенно долгого времени.

Криоморфогенез - это рельефообразование в условиях криогенеза.

Глава 2.Многолетняя мерзлота.

Формирование криогеннойморфоскульптуры

История исследования многолетней мерзлоты делится на несколько этапов:

1) XVI в. - начало XVIII в. - этап первых отрывочных знаний;

2) XVIII в. - конец XIX века - время накопления достоверных знаний;

3) конец XIX в. - 30 гг. XX в. - попытки обобщения сведений;

4) 30 гг. XX в. - до настоящего времени - систематическое геокриологическое исследование

В районах с отрицательными зимними температурами грунты зимой промерзают. Образуется сезонная мерзлота. Однако на 25 % суши еще существует и так называемая вечная мерзлота. Промерзший грунт здесь никогда не оттаивает в современных климатических условиях.

Возникновение вечной мерзлоты связывают с резким похолоданием в четвертичное время, а современные условия способствуют сохранению вечной мерзлоты. Мощность промерзания грунтов колеблется от нескольких метров до тысячи метров– например, в Якутии. Районы вечной мерзлоты находятся в северном полушарии в Северной Америке (Канада) и Евразии. В Европе граница вечной мерзлоты совпадает с Северным полярным кругом, а за Уралом она опускается до южной границы России и почти вся Восточная Сибирь и Дальний Восток находятся на территории с вечной мерзлотой. В пределах зоны вечной мерзлоты выделяется несколько подзон:

1. Подзона сплошной мерзлоты с мощностью 100-500 и более метров;

2. Подзона не сплошной мерзлоты, с мощностью промерзания до 25 м;

3. Подзона, представленная отдельными островами мерзлотных пород.

Вечная мерзлота существует в условиях резко континентального климата с холодной, продолжительной и малоснежной зимой. В породах здесь развиты различные типы льда: лед-цемент, который образуется за счет замерзания влаги в породах; ледяные тела, в виде линзовых жил. В районах вечной мерзлоты основным рельефообразующим фактором является замерзшая подземная вода. При этом в летнее время верхний слой грунтов здесь оттаивает, а зимой - снова замерзает. Этот поверхностный слой называют деятельным слоем. Его мощность от 1 до 4 м.

Основными рельефообразующими процессами в районах вечной мерзлоты являются:

1. Пучение грунтов и образование наледей;

2.Криогенное выветривание и морозное растрескивание грунтов;

3. Морозная сортировка и солифлюкция.

Все эти процессы формируют различные микро- и мезоформы в зависимости: от характера поверхности, которая может быть плоской или наклонной; от характера почв и грунтов, которые могут быть щебнистыми, или илистыми, однородными или разнородными.

Среди мерзлотныхморфоскульптур представлены положительные и отрицательные, аккумулятивные и денудационные формы. При этом характер рельефообразования определятся физическими свойствами воды.

Все формы, связанные с накоплением льда и обломочного материала можно рассматривать как аккумулятивные формы рельефа. Среди положительных форм более крупного размера следует назвать гидролакколиты.

Денудационные формы мерзлотного рельефа связаны с таянием льда и образованием просадочных форм

В ледниковые эпохи на обширных площадях, лишенных ледяного покрова, происходило глубокое промерзание грунтов и формирование многолетней мерзлоты и связанное с ней образование криогенной морфоскульптуры. Ныне криогеннаяморфоскульптура распространена там, где современные климатические условия способствуют сохранению мерзлоты, а в северных районах Сибири, Северной Америки и ее образованию.

1.Морозобойное трещинообразование - это процесс образования трещин вследствие термического сжатия многолетнемерзлых пород, распространяющийся в толщу вечной мерзлоты и не ограничивающийся деятельным слоем.

Тела при охлаждении сжимаются, а при нагревании расширяются. При слишком быстром охлаждении и резком перепаде температур тело может разорваться, деформироваться. Во время сильных морозов верхние слои земли сжимаются до определенного предела, а потом раскалываются морозными трещинами на отдельные блоки. Возникает сеть трещин. В такие трещины (около 1,5 см шириной и 3-4 м глубиной) весной затекает талая снеговая вода и замерзает. Ледяная жилка вонзается в грунт. Летом мерзлая порода от нагревания расширяется, но ледяной клин остается. В результате мерзлая порода выдавливается вверх, на поверхности образуются небольшие валики. Процесс многократно из года в год повторяется, за десятки тысяч лет формируются ледяные жилы высотой в десятки метров [13].

Существует несколько закономерностей образования морозобойных трещин полигональных форм рельефа: их возникновение возможно только при быстром охлаждении в условиях резкоконтинентального климата, при отсутствии или незначительной высоте снежного покрова, при отсутствии растительности или при ее разряженности.

На поверхности крупно-полигональные жильные образования выражены в виде специфического рельефа: на стадии роста -полигонально-валиковый; на стадии разрушения - полигонально-бугристый; после полного вытаивания ледяных жил - остаточно-полигональный.

Современное морозобойное растрескивание протекает менее активно, чем древнее. Большая часть повторно-жильных образований являются в Средней Сибири реликтовыми (плейстоцен, поздний голоцен). Средняя Сибирь обладает значительной зональной изменчивостью процесса растрескивания, разнообразием типов, морфологии жильных образований, существенной неоднородностью.

В современных условиях наблюдается рост ледяных жил при температуре мерзлых пород на глубине 10-15 м не выше -30º С. При формировании повторно-жильных льдов на поймах рек и заболоченных участках севернее 65ºс.ш. на поверхности образуются полигонально-валиковый микрорельеф, а южнее - полигонально-трещинный безваликовый.

2.Пучение - это поднятие поверхности почвы, грунта или горной породы, вызываемое изменением их объёма при промерзании вследствие раздвигания частиц минерального скелета кристалликами льда за счет воды промерзающего слоя и мигрирующей из непромерзших слоев. Формы рельефа при пучении: бугры, которые подразделяются на многолетние (более устойчивые) и сезонные. По типу отложений на поверхности бугра делят их на два вида: торфяные и минеральные [9].

Область распространения процессов пучения ограничена средней годовой температурой воздуха от 0º С до -10º С, зимней температурой -10º С в течение 120 дней и среднегодовым количеством осадков меньше 400 мм/ год. Наиболее благоприятной для образования крупных бугров является территория между 60-68º с.ш., южнее 62-60ºс.ш. происходит преимущественно сезонное пучение.

На севере Среднесибирского плоскогорья суровые геокриологические условия при сплошном распространении мерзлых пород ограничивают развитие процессов пучения.

При пучении мерзлые породы растягиваются, изгибаются, местами разрываются, образуя трещины напора или пучения. Совокупность этих деформаций (криотектоника) наблюдается при возникновении как многолетней, так и сезонной мерзлоты.

Бугры пучения - холмы, состоящие из торфа и включений многолетних линз льда. Встречаются горбовидные, дайковидные, платообразные и куполовидные формы. Ширина обычно равна 10-30 м, длина 15-150 м. Местами бугры пучения образуют комплексы, тянущиеся на несколько сотен метров [4]. Поверхность бугров пересекается открытыми трещинами.

Процессы пучения отмечаются в мерзлых песках, галечниках и других крупнозернистых горных породах, а также на контакте водоупорных пластов и вышележащих водопроницаемых пород. Наиболее активному пучению подвергаются поверхностные горизонты, так как максимальная льдистость эпигенетически промерзших пород наблюдается на глубине 0-30 м. Нередко пучение появляется на полотне дорог, на аэродромах, у подножия склонов, на днищах и в устьях балок и логов.

Образование бугров пучения проявляется в речных долинах и котловинах, где развиты водоносные талики или выходы подземных вод. На междуречьях и пологих склонах пучение ограничено, преобладают мелкие формы.

Если напор превышает прочность породы на разрыв - происходит прорыв воды на земную поверхность, бугры становятся внутри пустыми. Иногда напряжение в грунтах вызывает взрыв. Н.С. Богомолов и А.Н. Скляревская описали случай, когда крупные обломки льда размером до 2 м были разбросаны на расстоянии 2-8 м, а мелкие обломки на расстоянии до 20 м от бугра. Взрыв сопровождался на протяжении 30 минут выбросом струи воды высотой до 1,5 м.

При разрушении бугра пучения на начальной стадии появляются глубокие трещины на поверхности, вытаивает ледяное ядро, затем при интенсивном разрушении формируется термокарстовая воронка, которая на последней стадии заполняется отложениями. Возраст бугров пучения может достигать до 7000 лет. Минимальный возраст древних форм около 1000 лет, а самые молодые зафиксированы в Сибири - от 40 до 106 лет [4].

Торфяные бугры представляют собой поднятия, обычная высота которых 3-4 м, реже 5-7 м, округлой формы, в диаметре от 5 до 30 м, с довольно плоской вершиной, покрытые торфом с ледяным ядром или грунтовой оглеенной массой. Крупные многолетние бугры пучения на пойме Енисея достигают высоты 7-10 м, иногда до 15 м, при ширине от 20 до 200 м и длине отдельных бугров до 300 м. Распространены на болотах и заболоченных участках вокруг неглубоких озер, приурочены к днищам долин крупных и мелких рек, сырым выположенным склонам. Имеют широкое распространение на территории Приенисейской равнины. Самым верхним слоем является торф мощностью около 1 м. Под ним располагается ядро бугра, сложенное мерзлым торфом и почвой или сильно льдистыми пылеватыми суглинками с включением ледяных линз мощностью 5-7 м. Мерзлые ядра сохраняются летом, вытаивая только на стадии разрушения.

Минеральные бугры (гидролакколиты, булгунняхи, пинго) - это бугры пучения с ледяным ядром, образуются в результате увеличения объёма подземной воды при замерзании в областях развития ММП. Достигает 25-40 м и 2000 м ширины. Являются широко распространенным напорным образованием. Синонимы: булгуннях (якут.), криолакколит, пинго.

3.Наледеобразование.

Наледь - это ледяное тело, являющееся продуктом замерзания речной, озерной или подземной воды, излившейся на поверхность льда, снега, земли, крупных полостей в горных породах, в пределах СТС в результате промерзания водоносного тракта, по которому обычно эта вода циркулирует. Наледи в XIX веке известны как тарыны, позднее названы гидроэффузивами. Теория образования, условия и процессы формирования речных наледей подробно освещены П.Ф. Швецовым и В.П. Седовым, И.С. Щукиным.

Наледи представляют собой генетическую группу конжеляционного льда. По происхождению он является результатом принудительной миграции влаги в результате промерзания подземного водоносного горизонта. По генетической классификации наледи, встречающиеся на территории Путоранской провинции, относятся к гидрогенному типу.

Грунтовые наледи по размерам относительно невелики, площадь их обычно менее 0,5 км², а толщина около 1 м. Площадь речных наледей редко бывает меньше нескольких гектаров. В Сибири встречаются наледи размерами до 21 850 га. К концу зимнего периода площади наледей могут достигать 300 тыс. м² при мощности льда до 2 м.

Поверхность наледей осложняется ледяными буграми высотой до 1 м и от 3 до 8м в диаметре. Наледные бугры создаются гидростатическим давлением. Они могут представлять собой изолированные бугры, иногда с минеральными включениями. На территории северо-запада Средней Сибири можно выделить два типа наледеобразования: северный и умеренный.

В пределах Приенисейской равнины развиты преимущественно речные наледи небольших размеров на поверхности надпойменной террасы, вдоль склонов долины р. Енисея, по бортам долин и в устьевой части ручьев, впадающих в Енисей. Максимальный рост наледей происходит с середины ноября до середины января. Речные наледи образуются часто из года в год на одних и тех же местах реки. Русло реки в этом месте обычно расширяется и разбивается на несколько рукавов. Расширение русла является и причиной образования наледи и следствием ее. Весной вода реки устремляется или поверх наледи или река обходит наледь сбоку, подмывая усиленно обрывы террас и способствуя расширению русла.

Наледи межмерзлотных и подмерзлотных вод приурочены к выходам источников вод на склонах южной экспозиции. Если грунтовая наледь возникает на склоне, то она нередко принимает вид грандиозных ледяных каскадов. На территории северных городов в зимнее время появляется большое количество наледей техногенного характера. Их появление обязано нерациональному использованию воды в хозяйственных целях, случаям утечки из отопительной системы, прорыву канализационных вод.

4. Термокарст - явление неравномерного проседания и провала почвы и подстилающих ее горных пород в результате вытаивания из них подземного льда. Этим понятием объединены все процессы разрушения подземного льда под действием солнечного тепла и тепла поверхностных вод. Термин введен в научную литературу М.М. Ермолаевым.

Основная причина появления и развития термокарста: изменение термического режима поверхности, увеличение мощности деятельного слоя. Главное условие: большаяльдонасыщенность пород. Формы рельефа при термокарсте: озерные котловины (аласы), провалы, западины, блюдца, ниши, ложбины, термокары (термоцирки), байджарахи. Размеры термокарстовых форм могут достигать нескольких квадратных километров, но встречаются и совсем небольшие формы.

Минимальная глубина, необходимая для развития прогрессирующего термокарста, должна составлять 1,5 - 1,7 м. Большинство озер имеют округлые очертания. Прямоугольные озера приурочены обычно к речным отложениям, находятся в днищах долин рек, размеры менее 50 м, глубина менее 3 м.

В Северной геокриологической зоне термокарст распространен повсеместно, его распространение подчиняется особенностям распространения льдистых рыхлых отложений, залегание которых в условиях расчлененного рельефа крайне неравномерно. В исследуемом районе развиты два основных типа термокарстовых озер.

В настоящее время проявление термокарста можно наблюдать по погруженным в воду стволам и пням деревьев, саблеобразному изгибанию стволов деревьев, пьяному лесу, свежим трещинам на бортах впадин, затоплению кустарников и дернины.

Причины развития термокарста. Природа Севера чрезвычайно ранима. Даже при небольшом повышении температуры, а это неизбежно бывает при хозяйственном освоении территории - ММП протаивают. В естественных условиях в системе включаются природные механизмы саморегуляции. В периоды потепления происходит изменение почвы, растительности, гидрологического режима. Воздействие этих изменений на подземный лед часто имеет противоположный эффект влиянию повышения температуры.

Но за последнее столетие активного заселения и хозяйственного освоения северных территорий на природу стал воздействовать еще один фактор - антропогенный, который активизирует большинство криогенных процессов, в том числе и термокарст.

Его активное развитие связано с нарушением теплового состояния верхних горизонтов толщи ММП в результате удаления напочвенного покрова, изменения дренажных условий и действием иных причин, приводящих к увеличению глубины СТС грунтов. Полное уничтожение напочвенного покрова, экскавация грунта - соответствуют катастрофическим изменениям в природной среде, глубина СТС может возрастать в 2-3 раза, что приводит к развитию термокарста.

Условия развития термокарста. Наиболее полно охарактеризованы последовательность стадий развития термокарста в работах Н.А. Граве.

Н.А. Граве отмечает, что процесс образования провальных форм протекает быстро только на первых стадиях. Прекращение термокарстового процесса происходит: 1) если полностью протаивает лед или льдистая порода; 2) слой грунта по всей мощности становится равным деятельному слою; 3) физико-географические условия в пределах просадки вызовут менее интенсивный теплооборот в приповерхностных горизонтах грунтов и менее глубокое сезонное протаивание.

5. Криогенное (морозное) выветривание - это разрушение скальных пород, вследствие расширения воды в трещинах при замерзании.

Продуктами морозного выветривания являются угловатые обломки самого разного размера. Скопления крупных остроугольных скальных обломков характерны для гор и полярных областей с низкими температурами, где в течение года наблюдается до 300-350 циклов замерзания-оттаивания поверхностного слоя. Результатом протекающего в криолитозоне раздробления пород является господство каменных россыпей и курумов. Разрушение пород сопровождается камнепадами, которые особенно часты весной.

Для разрушения пород важны интенсивность промерзания, количество и длительность циклов промерзания-оттаивания, большие амплитуды температуры на поверхности грунта, увеличение с севера на юг глубины СТС, прочность слагающих пород и их трещиноватость, неотектонические движения и большая влажность. Морозное воздействие особенно усиливается вблизи тающих снежников и на берегах, где породы часто смачиваются. Формы рельефа, образующиеся при криогенном выветривании: торы, курумы, каменные реки, каменные моря, нагорные террасы.

Тор (кигилях) - это возвышающийся над окружающими склонами скальный выступ, который образовался в процессе дифференцированного выветривания скального основания и удаления обломков массовыми склоновыми процессами. Высота торов колеблется от одного до десятка метров. На исследуемой территории их распространение приурочено к склонам и водораздельным поверхностям на плато Путорана.

Курумы - продукт криогенного выветривания, обширные скопления крупнообломочного и глыбового элювия на пологих склонах [9]. Образование курумов определяется климатическими условиями, литологическими особенностями скальных пород и рыхлых отложений, расчлененностью рельефа и тектоническими особенностями территории. На севере мощность курумов не велика и практически не превышает 1 м. Увеличение континентальности климата создает благоприятные условия для крупноглыбового криогенного дробления скальных пород. Потоки курумов в основании склонов образуют шлейфы.

Нагорные террасы - криогенные склоновые террасы, характерный элемент мезорельефа гольцового пояса гор, которые обычно увенчаны слабовыпуклыми, почти плоскими площадками усеченных вершин поперечником не более 1-2 км. Ниже вершин наблюдаются целые серии ступеней нагорных террас. Они прослеживаются вдоль гребней гор или их отрогов. Серии нагорных террас четко прослеживаются на склонах гор Путорана. Нагорные террасы образуются в результате морозного выветривания коренных пород, вследствие подрезания крутых участков и превращения их в уступы. Уступы, разрушаясь, попятно отступают. Нижние террасы «съедают» верхние. Останцы на привершинных участках - свидетели прежнего уровня снизившейся поверхности.

Курумные (каменные) моря - крупные по масштабам скопления продуктов криогенного выветривания, чаще всего встречаются на крупных водоразделах.

6.Сортировка материала - это сложный комплексный процесс, сочетающий явление морозобойного трещинообразования, пучения, миграции обломков к фронту промерзания, механической сортировки и осадки при протаивании.

Включает в себя:

1) вымораживание и выталкивание камней;

2) действие стебелькового льда;

3) смещение грунта.

С этим процессом связано выпучивание столбов и других искусственных сооружений из грунта. Сортировка развивается повсеместно в области распространения ММП и в горных районах. Основные формы рельефа при сортировке материала: сортированные каменные круги, сортированные каменные полигоны, каменные полосы, сети, ступени, каменные многоугольники, венки, розетки и «боронованные» формы.

Криогенное движение обломков пород развивается во вмещающих отложениях (внутригрунтовое), и на дневной поверхности (поверхностное). Поверхностное криогенное движение приводит к горизонтальной фракционной сортировке обломочного материала и моделированию микрорельефа.

Интенсивность внутригрунтового и поверхностного движения материала увеличивается с ростом скорости промерзания, повышением количества циклов промерзания - протаивания, большей водонасыщенностью грунта, увеличением размера обломков пород, ростом силы промерзания с вмещающим грунтом, уменьшением сцепления и трения талого грунта с поверхностью камней.

С увеличением суммарной площади каждого обломка возрастают силы пучения и интенсивность их вымораживания. Сортировка материала по крупности происходит в результате осадки грунта вдоль боковых граней обломков, лежащих на мерзлом основании. Чем крупнее обломок, тем больше величина осадки грунта и больше величина его движения вверх. На дневной поверхности накапливается обломочный материал, отчетливо сортированный по крупности. На поверхности располагаются наиболее крупные обломки, с глубиной их размер уменьшается, и у основания каменистого горизонта находятся мелкие дресвяные и песчаные фракции.

Сортированные каменные кольца - это структурные грунты с преимущественно округлой формой ячейки и признаками сортировки, обычно с каменным бордюром, окружающим мелкозем, относительно редко встречающиеся и изолированные.

Сортированные каменные полигоны - это структурные грунты, преимущественно с полигональной формой ячейки и признаками сортировки, обычно с каменным бордюром, окаймляющим более тонкий материал. Минимальный диаметр ячейки сортированных полигонов около 10 см, максимальный до 10 м. Иногда мелкие сортированные формы занимают центральные обнаженные участки более крупных сортированных полигонов. В центре сортированных полигонов концентрируются более мелкие частицы, иногда с каменным материалом. Размер обломков, слагающих бордюр, тем больше, чем больше полигон. Размер камней в бордюрах уменьшается с глубиной.

7.Пятнообразование - процесс образование различного типа пятнистой тундры. Ведущая роль в образовании пятен принадлежит процессам пучения переувлажненного грунта и последующей денудации выпученных бугорков, а в подзоне арктической тундры - морозобойному растрескиванию. По Б.И. Втюринуведущий процесс при пятнообразовании не выявлен. Образование этого микрорельефа не связано с процессами морозобойного растрескивания.

Размер пятен от 0,5 м до30-50 м в диаметре, центр на 5-15 см выше, чем край. Наиболее частые вариации размеров от 20-30 см до 1-2 м. Пятна обычно разграничены в разрезе друг от друга трещинкой или клинышком, заполненных гумусированным грунтом. В плане образуют блоки, ограниченные трещинками.

Пятна-медальоны формируются главным образом на суглинистом субстрате, значительно реже они встречаются на супесях, торфе, песках [9]. Пятнистая тундра развивается на примитивных почвах вследствие неглубокого летнего оттаивания почвы (всего примерно на 30-50 см от поверхности). Их образованию также способствуют низкие температуры почвы, слабое задернение тундры, иссушающее действие морозов, растрескивание, размывание и развевание почв в открытых местах.

Распространены эти образования в пределах водоразделов и в верхней части склонов долин. В восточной части Хантайско - Дудинской равнины пятнистые образования исследовал С.П. Суслов.

В районе Боганидского озера С.П. Суслов описал «песчаные медальоны». Они располагаются на вершинах холмов и сложены желтым песком с гравием, галькой, валунами. В восточной части дудинской лесотундры в пределах предгорной части региона на склонах холмов встречаются вытянутые по склону без зеленых бордюров дерновины пятна.

Подобные формы микрорельефа, а также переувлажненность грунтов указывают на возможность развития здесь солифлюкционных процессов. На склонах пятна часто принимают вытянутую форму, и объяснял это также участием солифлюкционных процессов.

8.Солифлюкция - это процесс стекания грунта, напитанного водой, вниз по склону под влиянием силы тяжести. Первоочередная роль отводится переувлажнению в сочетании с гидростатическим давлением. Важное значение имеет пористость грунтов.

С солифлюкцией связано образование криогеннойморфоскульптуры: солифлюкционных террас, валов, шлейфов, полос и ступеней. Для протекания солифлюкции благоприятны следующие условия: отсутствие лесной растительности и сомкнутого дернового покрова, образование трещин (морозобойных и усыхания), большое увлажнение грунтов на вечно и сезонномерзлом основании, интенсивная миграция воды при промерзании и протаивании, наибольшая подвижность грунтов в процессе протаивания.

Солифлюкционные процессы - одни из самых распространенных склоновых процессов севера и северо-запада Средней Сибири, особенно в лесотундровой зоне, в северной тайге и в горных тундрах. К югу от 64-68ºс.ш. распространенность этих процессов сокращается в связи с выполаживанием рельефа и с увеличением глубины СТС, сокращением площади многолетней мерзлоты. Солифлюкционные процессы наблюдаются на пологих склонах, на обширных участках террас и пологоволнистых водоразделах. На равнинных пространствах солифлюкция имеет место в пределах склонов речных долин. Распространение солифлюкции в горах Путорана несколько ограничено обилием крутых склонов с выходами на поверхность коренных пород.

При положительных температурах лед быстро теряет свойства твердого тела. Образующиеся потоки воды стекают внутри грунтовой толщи в более низкие места, происходит обрушение верхних земляных масс, образуются складки, сопровождающиеся вздутиями и буграми до 2 м высоты.

В нижних частях склонов с уменьшением их крутизны до 5-100 и значительным возрастанием мощности рыхлых отложений наблюдаются крупные солифлюкционные террасы. Их ширина колеблется от 20-30 м до 70-100 м при протяженности до 150-200 м. Средняя высота уступа равна 1,2 - 1,5 м.

Быстраясолифлюкция - это сплывы и селевые потоки, приводящие к формированию серии солифлюкционных террас шириной десятки и сотни метров - больших солифлюкционных цирков и нивально-солифлюкционных уступов. Скорость этого процесса - десятки метров в сутки. Быстрая солифлюкция присуща склонам разной крутизны от 5-7 до 1-3º, а при техногенном воздействии - и при крутизне <1º. Крупные солифлюкционные террасы - это криогенные образования, которые развиваются на склонах практически всех экспозиций.

Развитию солифлюкционных террас может благоприятствовать наличие крупных снежников. Тающий снежник служит источником дополнительного притока влаги на склон, и локально возникают условия для развития денудационных процессов, взаимодействие которых с солифлюкцией и обусловливает формирование здесь крупных солифлюкционных террас.

Глава 3. Особенности тектонического строения и рельефа северных материков

3.1 Орографическая структура и высота поверхности

Евразия отличается специфической орографической структурой. На материке широко распространены внутренние котловины, окруженные горными сооружениями. Это объясняется сложной историей формирования материка. Интенсивные неотектонические движения создали большую контрастность гипсометрического уровня поверхности континента.

За счет огромных площадей высоких и высочайших гор и нагорий Евразия - самый высокий материк Земли (средняя высота - 840 м), несмотря на то, что на ее территории находятся и обширные низменные равнины, такие как Печорская, Прикаспийская, Причерноморская, Западносибирская, Великая Китайская, Индо-Гангская, Месопотамская и многие другие. Континент отличается и наибольшими в мире контрастами высот: здесь расположены и самая высокая (Эверест - 8848 м), и самая низкая (уровень Мертвого моря - 395 м) точки суши.

Северная Америка отличается от Евразии, как по орографической структуре, так и по средней высоте. Материк приподнят на востоке и особенно на западе, а по его центральной части тянется полоса равнин от побережья Северного Ледовитого океана и Гудзонова залива до низменностей, окаймляющих Мексиканский залив. Замкнутые котловины в Северной Америке есть только в горном поясе Кордильер. По средней высоте (720 м) континент занимает лишь третье место после Евразии и Африки.

3.2 Основные типы морфоструктур

По распространению генетических типов рельефа Северные материки имеют много общих черт и существенно отличаются от Южных. Это результат как общности геологической истории, так и сходства современного географического положения Евразии и Северной Америки.

Площади равнинно-платформенных и горных морфоструктур на Северных материках почти равны (52% и 48% территории), в то время как на Южных континентах резко преобладает равнинно-платформенный рельеф, занимающий около 80% их площади. Среди горных сооружений Евразии и Северной Америки лишь 4% принадлежат глыбовым возрожденным горам на докембрийских структурах. На Южных материках морфоструктуры этого типа составляют 25% площади всех горных стран.

3.3 Влияние подстилающей поверхности

Это влияние разностороннее. Для Северных материков, расположенных большей частью в тех широтах, где количество тепла сильно изменяется по сезонам, особенную климатообразующую роль играет распределение суши и океана. В умеренных широтах с запада оба материка омываются водами океанов с теплыми течениями (Североатлантическим и Северотихоокеанским). С западным переносом воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, проникают на территорию континентов. Летом они несколько понижают температуры прибрежных районов, но довольно быстро прогреваются над теплой поверхностью земли. Зимой теплый и влажный морской воздух в циклонах проникает в глубь суши. Температуры зимних месяцев на западе континентов оказываются аномально высокими и убывают при движении на восток. Западные побережья Евразии и Северной Америки получают зимой большое количество осадков.

Климаты восточных окраин Северной Америки и Евразии также формируются под сильным влиянием океанов. Неравномерное нагревание воды и суши в условиях большой разницы температур зимнего и летнего сезонов способствует возникновению муссонной циркуляции. Ее роль особенно велика на восточных побережьях Евразии, так как именно здесь соседствует самый крупный материк со своеобразным «ячеистым» рельефом и самый обширный океан, и это соседство определяет резкую смену барического поля и направления воздушных потоков по сезонам.

Велико влияние на климаты Северных материков Северного Ледовитого океана, к которому и Евразия, и Северная Америка выходят широким фронтом.

Климатообразующую роль играют Балтийское, Черное, Белое моря, окраинные моря востока и юга Евразии и др. Наибольшее значение для обширных территорий Евразии имеет Средиземное море с барическим полем, меняющимся по сезонам, а для Северной Америки — Гудзонов и Мексиканский заливы.

Гудзонов залив, который называют «мешок со льдом», глубоко вдается в континент на севере (до 55°с. ш.). От Мексиканского залива, одного из самых теплых на Земле (даже зимой температура поверхностных вод у берегов Северной Америки +18-20°С), его отделяет расстояние менее 2500 км. Воздушные массы, которые формируются над этими водными поверхностями, обладают резко различающимися свойствами. При их контакте над континентом образуются весьма активные фронтальные зоны.

Большое значение для формирования климатических условий имеет орографическая структура рельефа материков.

Основу поверхности Евразии составляют большие и малые, замкнутые и полузамкнутые котловины. В них создаются условия для формирования климатов с хорошо выраженными чертами континентальности. Поэтому степень континентальности климатов материка весьма высока.

Здесь наблюдаются высокие годовые амплитуды температур, небольшое количество осадков, в режиме которых чаще всего преобладает летний максимум.

Черты континентальности проявляются в котловинах, даже расположенных недалеко от океанов в зоне западного переноса воздуха умеренных широт.

Например, на территории Верхнерейнской равнины и в центральной Чехии годовые амплитуды температур достигают 20-25°С, а количество осадков не превышает 500-600 мм с летним максимумом (признаки континентальности), в то время как в соседних районах наблюдаются черты, типичные для морских климатов. Во внутренних районах Пиренейского полуострова (Мадрид) годовая амплитуда температур - 20°С, количество осадков - 400 мм в год, несмотря на то, что этот район Средиземноморья территориально наиболее близок к Атлантике. Особенно резко выражены черты континентальности климатов в котловинах Сибири и Центральной Азии, где влияние орографии сочетается с удаленностью от океанов.

По-иному проявляется климатообразующая роль орографической структуры рельефа на территории Северной Америки. Наличие горных барьеров по западной и восточной окраинам - главная особенность материка в этом отношении. По центру континента расположена полоса равнин. Над ними между горными поднятиями даже в зимнее время формируется барическая ложбина. В нее затягивается воздух из высоких и низких широт, образуются фронты, происходит формирование циклонов. Это ослабляет степень континентальности внутриматериковых климатов.

Глава 4. Криогенный (мерзлотный) рельеф

Евразии и Северной Америки

4.1 Происхождение мерзлотных форм

Из-за продолжительной и холодной зимы, маломощности снежного покрова и отрицательных среднегодовых температур на обширныхпространствах Евразии и Северной Америки даже летом, промерзшие горные породы на глубине не оттаивают. Слои горных пород, температура которых круглый год отрицательна, содержит мелкие кристаллики льда, цементирующие породы. Толщи таких горных пород называют вечной или многолетней мерзлотой. Многолетняя мерзлота образовалась в ледниковую эпоху там, где земная поверхность не покрывалась льдом, но среднегодовые температуры были очень низкими.

На Земном шаре «вечная» мерзлота занимает площадь, составляющую 24% от всей площади суши. В России мерзлота распространена на 50% территории. Ее нижние границы в Европейской части РФ практически совпадают с северным полярным кругом. Она охватывают территории Кольского полуострова и Большеземельской тундры. Далее, восточнее, она отпускается языком к югу по Уралу (почти до 60°с.ш.), продолжается далее в широтном направлении почти до 62 параллели от Урала до Енисея, затем поворачивает и продолжается южнее вдоль Енисея, захватывает Алтай и Саяны и уходит за пределы Российской Федерации. Вне области распространения многолетней мерзлоты, слой грунта замерзающего в зимнее время называют сезонной мерзлотой. В РФ она не возникает ежегодно лишь в некоторых местах (Черноморское и Каспийское побережья). На Крайнем Севере и Северо-Востоке России многолетняя мерзлота распространена повсеместно. Это зона сплошной мерзлоты и ископаемого или погребенного льда. Несколько южнее располагается зона, где мерзлота местами отсутствует, и залегают, так называемые, талики – это зона многолетней мерзлоты с островами таликов. К ней с юга примыкают области, где «вечная» мерзлота распространяется лишь локально на общем фоне талых пород, - это зона островной мерзлоты и перелетков (линзы мерзлых пород, образующихся после суровых зим и сохраняющиеся в течение 2-3 и более лет).

Верхний слой земной коры в районах распространения многолетнемерзлых пород в весенне-летний период оттаивает, а зимой замерзает. Если этот слой при промерзании зимой не сливается с толщей вечномерзлого грунта, то его называют сезоннопромерзающим, а если сливается – сезоннооттаивающим (деятельный слой). Мощность деятельного слоя в разных местах различна и зависит от климатических условий, рельефа, характера почвенного слоя, наличия растительности и ее вида, геологического строения, физических и тепловых свойств горных пород. В зависимости от сочетания указанных факторов, мощность слоя изменяется от долей до нескольких первых метров.

На крутых склонах, сложенных коренными породами, где отсутствует снежный покров, максимальная глубина промерзания (и оттаивания), в зависимости от степени трещиноватости, выветрелости и влажности, может достигать 10м и более. В тонкодисперсных отложениях (суглинках, глинах) глубина сезонного промерзания (и оттаивания) редко превышает первые метры. Иногда на значительной глубине наблюдается чередование  прослоев талых и многолетне-мерзлотных отложений. Подобное залегание называется прерывистой или слоистой мерзлотой. Причины ее образования достаточно разнообразны и полностью еще не изучены.

Ниже деятельного слоя  залегает горизонт многолетнемерзлых горных пород, в пределах которого происходят сезонные колебания отрицательных температур. Мощность этого горизонта изменяется в среднем от 1,5 до 10м. Но иногда она достигая даже 40м. Ниже слоя с сезонно меняющейся температурой залегают породы с отрицательной постоянной температурой. В районе Оймякона средне-многолетняя температура на глубине 10-15м равна –(10-12°) С, на севере Таймырского полуострова – около –(13-15°) С ниже нуля, в районе Якутска на глубине 10-12 м – около -4°С, в Чите – около -2° С. Мощность пород, скованных многолетней мерзлотой, колеблется в широких пределах, в отдельных участках достигая 300-400м и даже 900м.(хр.Удокан, Забайкалье).

4.2 Формы рельефа равнин

4.3 Формы рельефа гор

Для горных районов в распространении различных типов многолетней мерзлоты наблюдается вертикальная поясность – с увеличением высоты местности мощность многолетних мерзлотных пород возрастает.

В пределах территорий распространения многолетних мерзлотных пород широко распространены подземные льды – т.е. льды, находящиеся в толщах многолетних мерзлотных пород. На приполярных низменностях он занимает иногда до 80% объема четвертичных пород. Горизонтально полосчатые и вертикально полосчатые повторножильные льды на пылеватых, глинистых равнинах и в торфяниках нередко составляют крупные массивы. В горах подземных льдов значительно меньше.

Различают сингенетический подземный лед, возникший одновременно с промерзанием вмещающих отложений, и эпигенетический лед, образовавшийся в ранее промерзшей толще горных пород.

Подземный лед подразделяется на три основных генетических типа: а) конституционнный, б) пещерно-жильный и в) погребенный.

Конституционный лед образовался из воды при промерзании увлажненных горных пород, которая находилась в этих породах. Его представляют следующие виды:

а) лед-цемент, образующийся за счетзамерзания влаги в порах горных пород,

б) сегрегационный лед выделяющийся внутри или на поверхности глинистых пород или торфа в результате кристаллизационной дифференциации с подтягиванием воды к фронту промерзания и возникновением здесь ледяного шлира,

в) инъекционный лед, возникший в дисперсной среде по промерзшей породе  при напорном  внедрении и замерзании свободной воды.

               Пещерно-жильный лед образуется при замерзании воды или пара в готовых полостях или трещинах.

               Он включает следующие виды:

а) жильный лед, заполняющий готовые трещины;

б) повторножильный лед, образовавшийся в торфяно-пылевато-глинистых   породах  при  заполнении морозных трещин, периодически возникающих в одном и том же месте,

в)пещерный лед, заполняющий полости (пещеры, ниши и др.), возникающие при  выносе части вещества из горных пород.

               Погребенный лед образуется в толще пород, сохранившийся в результате погребения  наземных льдов. Он представлен следующими видами:

а) конжеляционные льды - наледи, донные льды, промерзшие водоемы, речные льдины, озерные и морские,

б) метаморфические льды - снежниковый, преобразованный в лед снежник или инфильтрация в него воды с последующей кристаллизацией. Различные типы льдов находят отражение в различных формах пучения и термокарстового рельефа.

Литература

1.Сумгин М.И "Вечная мерзлота почв в пределах СССР"

2.Крючков В.В. "Север на грани тысячелетий"

3.Раневская Э.М. , М.И. Давыдова "Физическая география России" 1 часть

4.Мильков Ф.Н, Гвоздецкий Н.А. "Физическая география СССР"

5.Н.П. Костенко. "Геоморфология"

6. Интернет источники:

http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-10-19-57-27/77/294-2011-01-06-10-04-27.html

http://xreferat.ru/20/487-1-kriogennyiy-rel-ef-merzlotnyiy.html

http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/geografiya/relef-severnyh-materikov.html

Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.