Бугры пучения

Наличие ледяного ядра[править | править код]

Тебелеры Чуйской межгорной впадины гораздо древнее[чего?]. Специальными комплексными исследованиями, базировавшимися на результатах анализа строения вскрытых горными выработками нескольких крупных бугров пучения в районе пос. Тебелер (Кош-Агачский район), а также полученным по растительным остаткам 14С-возраста тебелеров, сопоставления этих данных с абсолютным возрастом погребённых под озёрно-ледниковыми ленточно-подобными суглинками в высокогорной долине Ак-Кол (исток Софийского ледника, Южно-Чуйский хребет) «законсервированных» наледей и, наконец, абсолютного возраста многочисленных археологических находок (древесины поминальных оградок, костных остатков, углей из древних плавильных печей и т. п.), возраст активного криогенеза и аридизации климата маркируется экстремумами от 3900 до 2100 лет, причём есть все основания полагать, что он близок к верхним датировкам. Другими словами, возраст самых древних бугров пучения Юго-Восточного Алтая, то есть — начало активного формирования мерзлотных форм, совпадает с самым концом климатического оптимума голоцена, что хорошо согласуется с данными по другим регионам Сибири. При геологических работах было обнаружено, что ни один из древних бугров-тебелеров пучения не имеет в основании ледяных ядер, и вообще — многолетнемёрзлых пород. Тебелеры представляют собой высокие — свыше 30 м, правильные холмы конической формы, как правило, с провалившимися вершинами-кратерами, часто — заозёренными. Другими словами, в непосредственной близости, но в различных котловинах Алтая, можно обнаружить и бугры пучения-тебелеры безо льда, и тебелеры-пинго с ледяными основаниями, которые, возможно, внешне похожи на гидролакколиты. Таким образом, наличие ледяных «ядер», а тем более — похожих на лакколиты, но только состоящих изо льда, в основании криогенных бугров пучения — возможное, но совершенно не обязательное условие.

Бугр — пучение

Бугры пучения в основном представлены булгунняхами, приуроченными к дну термокарстовых котловин. По сведениям П. А. Соловьева ( 1959), на Лено-Амгинском междуречье они встречаются в 20 — 30 % 1 котловин. Сезонные и многолетние гидролакколиты для региона не характерны. Так же как и наледи, они формируются вблизи зон разгрузки подземных вод, которые на территории региона встречаются на локальных участках.
 

Бугры пучения тяготеют к днищу Удской долины и к участкам развития-высоких террас в долинах более мелких рек.
 

Высота бугров пучения измеряется несколькими сантиметрами в зонах мерзлых грунтов европейской части СССР, а в местах сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов достигает нескольких и даже десятков метров. Внутреннее давление, возникающее в буграх пучения, может достигать нескольких МПа , что приводит к появлению трещин, через которые вода изливается на поверхность, где и замерзает. За счет притока воды из глубины количество льда может длительное время нарастать, образуя грунтовые наледи.
 

Большая часть миграционных бугров пучения распространена к югу от 68 — 69 с. Однако нередко они встречаются и в более северных районах. Благоприятные условия для современного развития бугров пучения существуют там, где происходит промерзание пород — на поймах рек и в хасыреях. Вы / сота бугров колеблется от 3 — 5 до 10 — 15 м и в целом увеличивается с юга на север. Диаметр основания бугра достигает 100 — — 200 м и более, иногда бугры в плане имеют эллипсовидную форму.
 

В подавляющем большинстве случаев бугры пучения являются многолетними, содержат ледяные ядра, поверхность их разбита морозобойными трещинами шириной 0 2 — 0 5 м, нередко вскрывающими ледяное ядро. Термокарстовые воронки диаметром от 3 до 20 м при глубине 3 — 6 м наиболее широко развиты в Тоджинской котловине, часто заполнены водой или затянуты сплавинным болотом.
 

На заболоченных надпойменных террасах и пологих склонах широко развиты бугры пучения, возникновение которых связано в основном с надмерзлотными водами. На глубине 2 — 2 5 м под ними отмечаются многолетнемерзлые породы. Поверхность наиболее крупных бугров разбита трещинами с зиянием 0 1 — 1 5 м, к которым приурочены выходы подземных вод с дебитами 0 1 — 0 3 л / с. Многие бугры являются сезонными.
 

В современном рельефе равнин преобладают криогенно-аккумулятив-ные формы; термокарстовые котловины и бугры пучения. Для гор типичен гольцово-эрозионный рельеф с обильными россыпями, осыпями и ку-румами. Высокогорья хребтов Черского, Верхоянского, Сунтар-Хаята имеют гольцово-альпийский рельеф с острыми вершинами, гребнями, карами, трогами, моренными валами. На плоскогорьях и нагорьях над денудационными поверхностями выравнивания возвышаются куполообразные останцы и невысокие кряжи из твердых пород.
 

Проявления мерзлоты выражаются в наличии бугристо-западинно-го рельефа, термокарстовых озер, бугров пучения.
 

Со, с, си — коэффициенты жесткости грунта засыпки, бугров пучения и непучинистой зоны соответственно; ws ( x) — функция, описывающая профиль пучения под трубопроводом; т ( ш) — функция Хевисайда; q ( x) — активное давление верхних слоев грунта.
 

В результате физико-механических процессов, совершающихся во время промерзания грунта, образуются бугры пучения, связанные с миграцией воды в горных породах.
 

К таким процессам относятся мерзлотные процессы ( термокарст, солифлюкционное течение грунтов, бугры пучения), подтопление и образование наледей вдоль газопровода, подмыв русловых берегов на участках водных переходов.
 

Вечная мерзлота способствует изменению первичной поверхности террас, создавая морфоструктуры криогенного происхождения — бугры миграционного пучения, термокарстовые впадины, воронки и полигоны протаивания. Криологическая обстановка Харасавейского месторождения аналогична обстановке Бованенковского месторождения.
 

Пусть на рассматриваемом участке трубопровода морозное пучение грунта происходит в виде образования системы одиночных бугров пучения, удаленных друг от друга настолько, что их совместным влиянием на изгиб трубопровода можно пренебречь.
 

О терминах

Бугры пучения на побережье о. Котельный, Новосибирские острова, Россия

Собственно выражение «бугор пучения» можно полагать термином свободного пользования для всей группы криогенных положительных форм рельефа, независимо от их возраста, генезиса, сохранности и т. п. Ряд словарей и некоторые научные издания даже объединяют бугры пучения в общую категорию синонимов с такими понятиями, как «гидролакколиты», «наледные бугры» и т. п. Терминологически проблема правильной диагностики всех этих форм осложняется ещё и тем, что существует немалое количество местных названий, так или иначе вошедших не только в обиход коренного населения, но и в мировую литературу. К таковым, во-первых, относятся ставшие международным термином северо-американские «пинго» (англ. pingo), широко развитые и впервые исследованные на Аляске и в Канадской Арктике. Термин «пинго» применяют во всём мире как к современным, так и к многолетним буграм криогенного пучения, которые формируются на днищах обсохших или пересыхающих термокарстовых озёрных котловин, либо на болотах. Пинго возникают преимущественно в результате сегрегационного льдообразования при промерзании таликов и формировании многолетнемерзлых пород. В СНГ при уточнении генезиса бугров пучения применяют термин «булгуннях» (от якут. булгунньах — «холм», «вершина», «курган»), являющийся синонимом пинго.
И пинго, и булгунняхи, и туфуры (небольшие бугры пучения) формировались за счёт выдавливания деятельного слоя межмерзлотными водами, находящимися под большим давлением между верхней границей многолетнемёрзлых пород и нижней границей сезонномёрзлого слоя при указанных выше суровых климатических условиях при механизме, отмеченном выше. Все они имеют более или менее крупное ледяное ядро («гидролакколит») в основании, которое может иметь связь и с верхней границей «вечной» мерзлоты.

При последующем изменении климата, деградации мерзлоты, ледяные основания (каковыми могли служить и гидролакколиты, если таковые ледяные тела вообще были) почти или полностью исчезли, вершины этих бугров, как правило, просели, и в образовавшихся термокарстовых западинах формировались термокарстовые озёра, многие из которых позднее также пересохли.

Так, у многих тюркоязычных народов пинго-булгунняхи носят название «тебелеров» (от тюрк. — «холм», «макушка», «вершина»). Тебелеры известны во многих высокогорных котловинах Южной Сибири. Особенно хорошо тебелеры изучены на днищах спущенных котловинных ледниково-подпрудных озёр в Чуйской и Курайской котловинах. В центральной части первой имеется даже посёлок Тебелер, расположенный на буграх пучения голоценового возраста. В Курайской котловине, при таком понимании, в урочище Джангысколь, находится большое поле настоящих пинго, под слоем покровных пород которых залегает чистый лёд.

Гидролакколиты

Гидролакколиты возле Тактояктука, в Канаде

Гидролакколиты (от др.-греч. ὕδωρ + λάκκος + λίθος — «Вода + яма, углубление + камень») — масса подпочвенного льда, по форме сходные с лакколитами. Они образуются в криолитозоне, причём на территориях, где верхняя граница многолетней мерзлоты залегает близко к дневной поверхности. Гидролакколиты могут образовываться также и при промерзании закрытых систем несквозных таликов под осушающимися обычно термокарстовыми озёрами, большая часть из которых в конечном итоге может представлять собой аласы.

Гидролакколиты — это, по существу, инъекционные бугры пучения. Они образуются в местах разгрузки напорных межмерзлотных вод и в обрамлении наледей, каковыми, выходя на поверхность под напором и быстро замерзая, они и являются (наледные бугры.) Напорные воды выходят на поверхность на участках разрывов растяжения, обычно — по ослабленным границам трещинных полигонов.

Наледные бугры (гидролакколиты) также представляют собой выпуклые части наледных массивов, образовавшихся, в частности, в результате пучения льда или замерзания излившихся на поверхность грунтовых вод через ослабленные участки деятельного слоя. Такие гидролакколиты и бугры имеют часто сезонный характер (Юго-Восточный Алтай), в субполярных и полярных условиях они способны существовать много лет.

Целесообразно подчеркнуть ещё раз и главное различие гидролакколитов и бугров пучения. Первые — это залежи льда терминологически предельно точно определённой формы залегания — лакколитов. Вторые совсем не обязательно имеют в основании льды и льдистые породы. Первые могут считаться иногда буграми пучения в широком понимании, вторые очень часто могут не иметь к гидролакколитам никакого отношения. Более того, иногда напорные межмерзлотные воды, которые не успевают, или не обладают достаточной энергией для достижения дневной поверхности, замерзают на глубине, представляя собой аналог межпластовой интрузии, в аспекте настоящей статьи — подземный гидролакколит.

Распространение гидролакколитов ограничено южной границей криолитозоны на равнинах и низкогорьях Арктики и Субарктики, а также, в высоких горах, нижней границей перигляциального пояса.

Механизмы формирования, черты строения и климатические условия образования[править | править код]

В соответствии с доминирующим механизмом образования различают три генетических группы бугров пучения:

1. сегрегационные, которые иногда называют миграционными;
2. инъекционные, или интрузивные, и
3. инъекционно-сегрегационные.

Высота бугров пучения составляет от долей метра до 80 метров, а диаметр основания — от нескольких метров до километров. Бугры пучения каждой генетической группы неодинаковы по времени существования, строению, форме в плане и высоте. Современные бугры пучения развиты в субполярных и высокогорных котловинных районах с преимущественно резко континентальным и семиаридным климатом. Сохранившиеся в течение тысячелетий голоценовые бугры пучения, как палеоклиматический показатель былых суровых природных условий, также обнаруживаются в тех районах, которые испытали четвертичное оледенение после дегляциации, или граничили с краями ледников времени последнего похолодания. Последнее обстоятельство не всегда обязательно, поскольку голоценовые полуразрушенные бугры пучения могут свидетельствовать и о наличии в местах их современного распространения многолетнемёрзлых пород, крайне малого количества атмосферных осадков, или просто только мощного сезонномёрзлого слоя и малой относительной увлажнённости климата, то есть — о резко континентальных условиях времени их формирования.