Многолетняя и сезонная мерзлота

Норильский промышленный район расположен в зоне повсеместного распространения многолетнемерзлых пород (ММП). Наличие ММП является одним из основных факторов, определяющих особенности гидрогеологических условий, таких, как пространственное положение водоносных горизонтов, условия их питания и разгрузки,режим, взаимосвязь подмерзлотных водоносных горизонтов с водами сквозных таликов, сезонного оттаивания; надмерзлотными и поверхностными водами.

Согласно принятой схеме геокриологического районирования /9/, территория Норильского промышленного района относится к Енисей-Путоранскому геокриологическому региону. В пределах района на основании особенностей геологического строения, состава и свойств ММП, а также условий теплообмена выделяются три геокриологические области: Приенисейская аккумулятивная равнина, Норильско-Рыбнинская межгорная равнина, Норильское и Хараелахское структурно-денудационные плато.

Приенисейская аккумулятивная равнина охватывает небольшой участок в северо-западной части района. Она сложена толщей четвертичных отложений и имеет ледниково-морской и лагунно-морской крупнохолмисто-увалистый рельеф, осложненный западинно-бугристыми микроформами,термокарстовыми и старичными озерами общей площадью до 40%. В геоморфологическом отношении это область преобладающей аккумуляции.

Норильско-Рыбнинская межгорная равнина пересекает территорию Норильского промышленного района с юго-востока на северо-запад. Характерной особенностью этой территории является западинно-бугристый рельеф с широким развитием котловин глубиной 5-7 м, занятых озерами с атмосферным питанием. Это также область преобладающей аккумуляции.

Норильское и Хараелахское структурно-денудационные плато характеризуются горным и предгорным типами и охватывают, соответственно, южную и северо-восточную части территории Норильского промышленного района. Это область преобладающей денудации в горной части и денудационно-аккумулятивных процессов в предгорьях.

2) Мощность и строение толщи многолетнемерзлых пород.

Мощность ММП в пределах исследуемой территории закономерно увеличивается с увеличением отметок рельефа.

В пределах Приенисейской равнины мощность ММП достигает 200 м.

В пределах Норильско-Рыбнинской равнины мощность ММП изменяется зависимости от абсолютных отметок рельефа, составляя в поймах рек 15-20 м, а в пределах распространения ледово-морских и озерных террас-до 50 м. На предсклоновых участках территории мощность ММП увеличивается до 100 м. В пределах Норильского и Хараелахского плато мощность ММП подчиняется ярко выраженной высотной зональности, составляя 100-150 м в средней части склонов и 150-400 м на поверхности плато.

Строение толщи ММП во многом определяется ее мощностью. На тех участках, где мощность ММП составляет менее 50 м, они, как правило, имеют массивно-островной и островной характер за счет широкого (до 40%) распространения сквозных таликов, формирующихся,в силу малой мощности ММП, даже под небольшими реками и озерами. Такие участки встречаются в осевой части Норильско-Рыбнинской межгорной равнины. Если мощность ММП превышает 50 м, мерзлая толща имеет сплошной характер, сквозные талики приурочены лишь к наиболее крупным тектоническим нарушениям (такие талики имеют гидрогеогенное происхождение).

3) Температура ММП

Cогласно принятой классификации В.А.Кудрявцева / 14 / в пределах района ММП в целом относятся к северной зоне (с наличием ММП сплошного распространения).

Температурный режим ММП в пределах Норильского промышленного района отличается существенным разнообразием, в зависимости от геоморфологических условий, мощности снежного покрова, характера растительности и литологии пород, слагающих мерзлую толщу. В целом, среднегодовые температуры ММП в пределах Норильско-Рыбнинской равнины составляют минус 1-3оC, в нижней части склонов плато- минус 3-5 оС и на поверхности плато- минус 5-7оС, подчиняясь высотной зональности.

По среднегодовой амплитуде температур на поверхности толща ММП в равнинной части района относится к континентальному типу, в предгорной и горной его частях- к повышенно- континентальному типу.

4) Льдистость и криогенное строение пород

Толща ММП в пределах района является эпикриогенной,что в основном определяет особенности криогенного строения горных пород. При прочих равных условиях наблюдается закономерное уменьшение льдистости с глубиной от 0.2-0.6 до 0.03-0.2, что свидетельствует о формировании эпикриогенной толщи ММП в условиях закрытой системы. Максимальной льдистостью характеризуется верхняя часть разреза (первые 5-10 м), что объясняется миграцией влаги к фронту промерзания.

Льдистость и формирование криогенных текстур пород определяется,в первую очередь, их литологическим составом, а в пределах одной литологической разности-генезисом. В целом, льдистость уменьшается от тонкодисперсных пород к крупнообломочных. Максимальную льдистость (0.4-0.6) имеют озерные и лагунные глины, суглинки и супеси. Для них характерны слоистые, сетчатые и даже атакситовые текстуры (в том случае, если льдистость более 0.6 и порода представляет собой ледогрунт). Минимальная льдистость тонкодисперсных пород отмечается в ледово-морских отложения (0.03-0.20).

Льдистость песков и галечников, как правило, не превышает 0.03, преобладающий тип криогенных текстур - массивные.

Торф, как правило, имеет высокую льдистость (0.2-0.4), слоистую или сетчатую криогенные текстуры.

Наименьшая льдистость характерна для коренных пород. Эти породы являются морозными, т.е. имеют отрицательную температуру при отсутствии ледяных включений. Лед в данных породах может присутствовать только по трещинам выветривания или тектоническим.

5) Сезонное промерзание и оттаивание

Многообразие типов природных условий исследуемой территории обуславливает особенности сезонного промерзания и оттаивания пород, скорость формирования и деградации сезонноталого (СТС) и сезонномерзлого (СМС) слоев.

Наибольшим колебаниям глубины сезонного оттаивания и промерзания подвержены в связи с изменением литологии и влажности, определяющих значения коэффициентов теплопроводности и объемной теплоемкости в мерзлом и талом состояниях для пород, слагающих СТС и СМС. При прочих равных условиях увеличение суммарой влажности отложений уменьшает их коэффициент теплопроводности и глубины СТС и СМС. Так, по результатам ранее проведенных исследований/ 25 /, увеличение влажности суглинков на 20% приводит к уменьшению мощности СТС на 15%; увеличение влажности галечников на 10% уменьшает мощность СТС на 20-30%. В свою очередь, изменение гранулометрического состава четвертичных пород от галечников до глин приводит к уменьшению мощностей СТС (СМС) в три раза. Глубина СТС для пород различной литологии в среднем по району составляет:

-для торфа- 0.3-0.5 м;

-для глин-0.4-1.0 м;

-для суглинков и супесей -0.9-2.0 м;

-для песков различной крупности-1.0-2.5 м;

-для крупнообломочных отложений -2.0-3.5 м;

-для коренных пород -до 4-5 м.

Глубины СМС в силу действия климатических факторов и температурнойсдвижки, возникающей из-за разницы коэффициентов теплопроводности в мерзлом и талом состоянии, превышают глубины СТС в 1.2-1.5 раза и составляют:

-для торфа - 0.4-0.6 м;

-для глин - 0.6-1.5 м;

-для суглинков и супесей - 1.4-2.5 м;

-для песков - 1.5-3.0 м;

-для крупнообломочных отложений - 2.5-4.0 м;

-для коренных пород - до 6 м

На формирование глубин СТС и СМС также влияют геоморфологические и гидрогеологические факторы. Наибольшие глубины СТС отмечаются на пологих и пологонаклонных участках территории, склонах южной экспозиции. В горной части характерно увеличение мощности крупнообломочных четвертичных отложений, по которым происходит фильтрация вод снеготаяния.

В освоенной части района значительные изменения мощностей СТС и СМС происходят в связи с инженерной подготовкой территории - удалением снежного и растительного покровов, возведением насыпей и т.д.

6) Талики, их типы и распространение

Как в горной, так и в равнинной частях исследуемой территории развиты талики различного типа и генезиса (по Н.Н. Романовскому):

-гидрогенные, связанные с отепляющим влиянием водоемов и водотоков; подтипы соответственно подозерный и подрусловый, классы- безводный или грунтово-фильтрационный, подклассы термальный, вид-сквозной и несквозной. Это преобладающий тип таликов. Сквозные талики развиты под крупными реками (Талнах, Ергалах, Амбарная, Норильская, Рыбная и т.д.) и озерами (Пясино, Усун - Кюель и т.д.). Для рек, имеющих плоские, корытообразные долины и широкую русловую часть, особенно в нижнем течении, характерно наличие сквозных прирусловых таликов, распространенных на расстоянии 50-100 м от основного русла и обусловленных периодическими изменениями его положения (р.р. Амбарная, Талнах, Ергалах и т.д.). Для рек с относительно крутыми берегами (Норильская, Купец и др.) характерно наличие сквозного талика только под руслом; их боковое отепляющее влияние невелико /20/. Несквозные (надмерзлотные) талики распространены под руслами небольших рек и ручьев, мощность их составляет 7-20 метров. В зависимости от мощности ММП, талик под одними и теми же водотоками может быть как сквозным, так и несквозным. Так, в пределах Приенисейской равнины и структурно-денудационных плато, где мощность ММП превышает 100-150 м, даже под крупными реками глубина таликов не превышает 40-50 м.

Вид и глубина таликов под озерами определяется глубиной и линейными размерами последних. Для озер, не промерзающих зимой до дна, глубина талика приблизительно равна половине ширины непромерзающей части. Класс талика определяется литологией донных отложений. В пределах распространения нефильтрующих глинистых донных отложений, талики относятся к безводному классу; если же озерные котловины или речные долины сложены песками и крупнообломочными отложениями, класс таликов- грунтово-фильтрационный. Талики безводного класса преобладают в равнинной; а грунтово-фильтрационного класса - в предгорной и горной частях района.

- радиационно-инфильтрационные талики, формирование которых обусловлено отепляющим влиянием вод СТС и инфильтрирующихся атмосферных осадков на участках, сложенных с поверхности крупнообломочными (валунными и галечными) отложениями. Подтип - радиационно-инфильтрационный, подкласс - термальный, вид - как правило, несквозной. Такие талики достоверно зафиксированы при съемке вдоль подножий плато Хараелах и Норильского, где происходит разгрузка вод СТС, а в понижениях рельефа в летне-осенний период скапливаются дождевые воды и воды снеготаяния. Мощность таких таликов составляет 10-15 метров / 18 /.

- гидрогеогенные, обусловленные отепляющим влиянием напорных подмерзлотных вод. Класс - напорно - фильтрационный, подкласс - термальный, вид - сквозной. Эти талики приурочены к крупным разрывным нарушениям, по которым происходит разгрузка подмерзлотных вод; в основном они распространены в пределах структурно - денудационных плато и зачастую приурочены к долинам рек; в этом случае сквозные талики под реками имеют смешанный генезис (гидрогенный и гидрогеогенный).

- техногенные, обусловленные отепляющим влиянием зданий и сооружений, утечек и сбросов технологических, бытовых и сточных вод, а также талики, сформировавшиеся в результате развития процессов, вызванных техногенными причинами - инженерной подготовкой территории посредством подсыпки или срезки, подпором поверхностного или подземного стоков и т.д. Вид - сквозной и несквозной, в зависимости от характера, интенсивности и времени воздействия техногенных факторов. Этот тип таликов приурочен к участкам хозяйственного освоения территории: селитебной и промышленной зонам населенных пунктов, линейным сооружениям: трубопроводам, авто- и железным дорогам, ВЛ и т. д.

- смешаные, обусловленные слиянием вышеперечисленных таликов или совместным действием факторов, ведущих к их формированию. Вид - сквозные и несквозные.

В целом, по результатам детальных исследований на опытных геокриологических участках, толща ММП в Норильском промышленном районе находится в аградационном режиме. Деградация мерзлоты наблюдается только на участках, подверженных действию техногенных факторов / 20 /.

7) Экзогенные геологические процессы и явления

В пределах Норильского промышленного района широко развиты экзогенные геологические процессы (ЭГП) и сопровождающие их явления.

Тип и характер развития ЭГП определяется приуроченностью к определенному геоморфологическому элементу. На участках преобладающей денудации

(горная и предгорная части района) наиболее развиты процессы криогенного выветривания, в часности, одна из его разновидностей - нивация. На склонах развивается процесс курумообразования (плато Норильское). Нередко курумы приурочены к долинам временных водотоков (плато Хараелах).

В нижней части склонов, в области преобладающей аккумуляции, где в разрезе присутствуют тонкодисперсные отложения, а также на склонах речных долин и озерных котловин, развиты процессы солифлюкции, проявляющейся в рельефе в виде валов и гряд в основании увлажненных склонов.

На локальных участках стабилизации денудации в горной части района распространены процессы морозной сортировки пород.

В равнинной части района, являющейся областью относительной стабилизации, криогенные процессы отличаются большим разнообразием, в особенности в пределах Норильско-Рыбнинской равнины. На участках распространения сильнольдистых отложений (льдистость свыше 0.4) широко проявляется морозобойное растрескивание, приводящее к формированию на поверхности полигонально-блочного рельефа, а в трещинных зонах - грунтовых жил. На блоках широко распространены пятна - медальоны и сезонные бугры пучения. Термокарст развит практически повсеместно вследствие преобладания в разрезе высокольдистых глинистых отложений. На ранних стадиях его развитие приводит к образованию термокарстовых воронок, а по завершении - термокарстовых озер.

Многие озера в пределах равнины имеют термокарстовое происхождение, о чем свидетельствует их изометрическая форма, плоская котловина и незначительная глубина. Для данного геоморфологического элемента процесс циклического взаимопреобразования термокарстовых озер и инъекционных бугров пучения является основным рельефообразующим фактором.

В долинах рек, где распространены подрусловые надмерзлотные или сквозные талики, в которых функционируют напорно- безнапорные водоносные горизонты (рр. Ергалах, Талнах, Амбарная и др.), развивается наледеобразование.

Дата добавления: 2015-08-31