Ледники. 
Основы геоэкологии

Наиболее распространенная на поверхности земли горная порода (лед) заключена в ледниках, снежном покрове, морских и подземных льдах. Основная доля, около 99%, приходится на ледники.

Ледник — это масса природного подземного льда преимущественно атмосферного происхождения, обладающая самостоятельным движением. Он зарождается выше снеговой границы, где расположена сто область питания, или область аккумуляции. Наступая, он выходит за снеговую границу и попадает в область абляции, там постепенно тает, испаряется или разрушается.

Ледники подразделяются на горные, горно-покровные и покровные. Размеры их колеблются от десятков квадратных метров (каровые ледники Полярного Урала) до миллионов квадратных километров (покровные ледники Антарктиды и Гренландии с толщиной льда более 3—4 км).

Движение ледников направлено на сглаживание рельефа. В нижней их части происходит пластическое или вязкоиластическое течение льда, и в результате трения они разрушают горные породы. Образуются V-образные долины — троги, на склонах возникают ледниковые цирки, остаются шрамы, царапины, борозды, штрихи и т. д. Осадочный материал переносится и откладывается у краев ледника (моренные, или гляциальные отложения) и за его пределами (флювиогляциальные).

Крупные ледниковые покровы оказывают большое влияние на климат планеты и гидрологию Мирового океана. Ледники играют существенную роль в формировании стока рек и являются своеобразным хранилищем пресной воды. В то же время с их развитием связаны катастрофические явления, которые необходимо учитывать при освоении горных территорий. Наступая, ледники загромождают долины рек, что приводит к образованию озер, а впоследствии и к отклонению русла. Прорыв таких озер заканчивается наводнениями, приносящими существенный ущерб постройкам, полям, линиям электропередач.

В сентябре 2002 г. в долину реки Геналдон, расположенной в Северной Осетии, с ледника Колка обрушилась ледовая масса. Порожденные ею селевые потоки уничтожили базы отдыха, жилые дома, завод минеральных вод. По официальным данным, на конец декабря 2002 г. обнаружены останки 19 погибших, пропавшими без вести считаются 106 человек. Ледовая масса в Кармадонской котловине преградила путь боковым притокам Геналдона, и образовались многочисленные подпрудные озера, которые затопили улицы селения Старая Саниба. После удара о Скалистый хребет основная часть льда остановилась и отложилась в Кармадонской котловине. На космических снимках (рис. 2.20) видны Санибанское озеро (1), ледовая масса, заполнившая Кармадонскую котловину (2), временные подпрудные озера (3).

Ранее пологая, покрытая мореной поверхность ледника Колка (4) после катастрофы рассечена глубокими каньонами (5); на склоне г. Джимарай-хох прослеживаются следы скальных обвалов (6); на поверхности ледника Колка вскоре после катастрофы образовалось временное озеро.

Рис. 2.20. Долина р. Геналдон: А — до катастрофы (22 июля 2001 г.) и Б — после катастрофы (19 октября 2002 г.);

В — фрагмент снимка после катастрофы (19 октября 2002 г.). ANTRIX, Space Imaging Ing., ИТЦ СканЭкс, 2002 г.:

• 1 — Санибанское озеро, 2 — ледовая масса, заполнившая Кармадонскую котловину, 3 — временные подпрудные озера, 4 — покрытая мореной поверхность ледника Колка,
• 5 — каньоны, 6 — скальные обвалы, 7 — временное озеро длиной до 300 м (7). Применение космических снимков позволяет исследовать потенциально опасные природные объекты и прогнозировать их поведение в дальнейшем.

Во всех горно-ледниковых районах вероятны ледниковые обвалы. Ледники порождают айсберги, внезапно появляющиеся на судоходных путях. За счет льда, сползающего в океан с Новой Земли, ежегодно образуются до 2 км³ айсбергов, Гренландия поставляет до 300 км³, а Антарктида — около 2000 км³. В настоящее время на фоне общего потепления происходит сокращение ледников — они отступают.

Районы многолетней мерзлоты. Подземный лед распространен в районах многолетней мерзлоты, или криолитозоне. Криолитозона охватывает почти половину территории России (рис. 2.21), Аляску, север Канады, Гренландию, Антарктиду.

Рис. 2.21. Схема распространения многолетнемерзлых пород на территории России (по К. А. Кондратьевой) [6]:

1 — зона редкоостровного, островного и массивно-островного распространения ММП со среднегодовыми температурами t_cр = —3…-1°С и мощностью (М) мерзлой толщи от 0 до 100 м; 2—5 — зона сплошного распространения ММП: 2 — i_c" =.

= -3…-ГС, М от 50 до 300 м; 3 — t = −3…−5°С, М от 100 до 400 м; 4 — t_c = −5…−9°С, М от 200 до 600 м;

• 5 — ?_Ср 400 м; 6 — граница зон ММП;
• 7 — южная граница криолитозоны

В районах развития многолетней мерзлоты происходят определенные геологические процессы. Вода, содержащаяся в порах и трещинах грунта, при замерзании расширяется и вызывает его морозное расклинивание и вспучивание поверхности. При замерзании таликов (участки талых горных пород среди мерзлых) и подземной воды, внедряющейся под напором в толщу мерзлых пород, появляются инъекционные бугры пучения. В результате указанных процессов породы разрушаются и под действием силы тяжести перемещаются по склонам, образуя каменные глетчеры, или курумы. Протаивающие переувлажненные грунты теряют устойчивость, переходят в вязкопластическое состояние и медленно сползают по нижезалегающему мерзлому грунту. Такое течение называют солифлюкцией.

При сильном охлаждении под воздействием сжатия верхних слоев образуются морозобойные трещины, которые разбивают поверхность на четырех-, пяти-, шестиугольные формы. Заполненные льдом трещины называются жилами. Ежегодное возникновение трещин на одних и тех же местах, увеличение их ширины и глубины, повторное заполнение льдом приводят к формированию повторножильных льдов. Кроме многоугольников на поверхности грунта можно видеть каменные круги, полосы, гирлянды и другие формы.

В результате увеличения температуры и под влиянием деятельности людей (вырубки лесов, рытье каналов, строительство и др.) происходит вытаивание подземных льдов и образование провальных форм рельефа (карстовые котловины, озера) и подземных пустот (карстовые пещеры), см. и. 2.2.9.

Рекомендации по борьбе с термокарстом. К мероприятиям по борьбе с термокарстом относятся: поиск и оконтуривание участков потенциального развития термокарстового процесса, наблюдения за деформациями земной поверхности, стационарные режимные наблюдения и др.

Наибольшее распространение в настоящее время получил такой метод инженерной защиты территории от термокарста, как ее предварительная отсыпка песчаными грунтами. С целью улучшения теплоизоляционных свойств отсыпки в песок можно добавить опил, торф и т. д. Отсыпанную и планированную площадку во избежание термоэрозии, способной деформировать поверхность и спровоцировать развитие термокарста, целесообразно покрывать бетонными плитами или настилом из других материалов.

На локальных участках или территориях, в пределах которых из-за изменения природных условий или техногенных нарушений отмечается активизация термокарста, рекомендуются следующие противотермокарстовые мероприятия:

• • вытеснение воды из локального термокарстового понижения в рельефе песчаным и супесчаным материалом с последующей отсыпкой и инженерной реконструкцией территории. Этот метод можно широко использовать на площадках размещения газопромысловых объектов, являющихся источниками тепловыделения, в приустьевых зонах эксплуатационных скважин, на участках дорог и других коммуникаций, пораженных термокарстовыми процессами;
• • осушение образовавшихся термокарстовых понижений (озер, западин и т. д.) с последующей засыпкой песком и инженерной подготовкой и осуществлением мероприятий по регулированию поверхностного стока.

Для районов распространения многолетнемерзлых пород основными противоэрозионными мероприятиями являются: консервация мерзлоты; замедление ее оттаивания путем сокращения и распыления производственных и бытовых стоков; создание водонепроницаемых земляных дамб; засыпка верховий оврагов трудноразмываемым материалом.

В районах разработки месторождений необходимо проводить анализ динамики термоэрозионных процессов и оврагообразования в естественных и нарушенных условиях. Для эффективности противоэрозионных мероприятий пользуются следующими правилами:

• • при расположении промышленного объекта предпочтение отдается устойчивым термоэрозионным участкам либо тем, которых оврагообразование успеет достичь не ранее окончательного срока эксплуатации;
• • не допускать без крайней необходимости изменения картины плоскостного поверхностного стока, характерной для естественных условий;
• • не допускать нарушений целостности почвенно-растительного слоя, обладающего высокой способностью регулировать поверхностный сток.

При нарушении любого из этих правил необходимо предусмотреть соответствующие методы инженерной защиты от процессов термоэрозии.

Наиболее эффективным комплексом мероприятий по борьбе с термоэрозией, активизирующейся при техногенных нарушениях почвенно-растительного покрова или изменении естественной картины поверхностного плоскостного стока, является строительство земляных водоотводящих валов и укрепление участков активного размыва засыпкой отходами пиломатериалов, торфом, бетонными плитами, дерниной.

На оголенных участках (зеркалах скольжения) оползней, по которым развиваются промоины и овражки, целесообразно применение фитомелиоративных работ (посевы многолетних районированных трав) с укреплением участков активного размыва и сооружением земляных водорегулирующих валов на склоне выше тылового шва.

На локальных участках, где развиты легкоразмываемые песчаные и песчано-алевритовые грунты, с целью повышения их противоэрозионной стойкости, можно рекомендовать методы укрепления грунтов силикатами, битумами и различными смолами, сочетая эти действия с мероприятиями, регулирующими поверхностный сток.