Криогенные процессы — индикаторы напряженности геоэкологических ситуаций

Криогенные процессы занимают совершенно особое место при геоэкологических оценках. Причины тому многообразны и, по крайней мере, четыре из них являются более важными.

• 1. По характеру проявления криогенных процессов и созданному ими рельефу судят о степени изменения естественных ландшафтов.
• 2. Созданный криогенными процессами новый мезоили микрорельеф влияет на перераспределение тепла и влаги, а следовательно, на самовосстановление растительности и регенерацию ландшафта в целом.
• 3. В результате антропогенно обусловленных процессов возникают, по сути дела, новые ландшафты, которые могут быть рекультивированы лишь в определенных пределах. Криолитозона оказывается более беззащитной перед техногенным морфогенезом, чем другие регионы, т. к. естественные криогенные формы рельефа не восстанавливаются, а вновь развивающиеся криогенные процессы плохо закрепляются инженерными или иными природоохранными мероприятиями.
• 4. Криогенные процессы являются главной или одной из главных причин высокой аварийности зданий, линейных сооружений, гидротехнических объектов и др.

Литература

по криогенным процессам, развивающимся в природе и при освоении, обширна. Пожалуй, в первую очередь следует рекомендовать монографию, посвященную геоэкологическим опасностям (Природные опасности, 2000), в частности, связанным с техногенными криогенными процессами.

Геоэкологические исследования ставят следующие задачи при изучении криогенных процессов:

• • определить весь спектр экологически опасных процессов, что не всегда соответствует их многообразию в естественных условиях;
• • определить степень пораженное™ процессами площади ландшафта;
• • оценить скорости их развития и затухания, а также их роль в изменении ландшафта;
• • ранжировать процессы по степени угрозы для инженерных сооружений; рассмотреть меры борьбы с процессами и защиты от них.

Эти задачи можно объединить в две основных группы. В первую входят те из них, которые способствуют увеличению экологической опасности. Это большое разнообразие процессов, значительные площади, пораженные ими, высокие скорости развития, а также значительная аварийность из-за них инженерных объектов.

Вторая группа включает быстрое затухание процессов и возможность инженерной или иной (биорекультивация) защиты от них, что естественно уменьшает экологическую напряженность.

К экологически опасным относятся такие процессы летнего периода, как термокарст, термоэрозия, термоабразия, солифлюкция, подвижка курумов, а зимой — пучение, наледеобразование, морозобойнос растрескивание. Соподчинить эти процессы по степени их экологической угрозы чрезвычайно сложно.

Термокарст наиболее опасен на льдистых породах, он сопровождается в щадящем варианте увеличением заболоченности (рис. 3.5), а при протаивании большого количества льда — глубокими провальными формами. При освоении на рыхлых породах он развивается практически повсеместно.

Термоэрозия и термоабразия чаще, чем другие процессы, являются катастрофическими и характеризуются самыми большими скоростями развития (рис. 3.6).

Термоэрозия, в частности, приводит к глубокому расчленению ландшафта, превращая его в неудобье. За один летний сезон возникают овраги глубиной в несколько метров и протяженностью 100 и более метров.

Солифлюкция распространена очень широко на склонах при их крутизне от 2−5 до 25°. Как правило, техногенно обусловленная солифлюкция быстрая (до 10 м/сут), может иметь катастрофические последствия, нередко переходит в егшывы, а на очень кругых склонах, сложенных льдистыми породами, сменяется микросетями.

Пучение проявляется почти повсеместно в рыхлых отложениях, но более опасно выпучивание опор или образование бугров пучения, хотя последние наблюдаются нечасто.

Наледи широко распространены при сооружении и эксплуатации дорог, особенно на востоке криолитозоны, и угрожают их состоянию, являясь причиной аварий (рис. 3.7).

Морозобойное растрескивание, связанное с антропогенным воздействием, по степени экологической опасности уступает всем перечисленным выше процессам, тогда как в естественной ситуации оно наблюдается почти повсеместно (рис. 3.8).

Наибольшую опасность растрескивание представляет для дорожных покрытий и коммуникаций. В некоторых случаях молодые морозобойные трещины осваиваются термоэрозией.

Подвижки курумов локализованы в пределах горных ландшафтов, но при строительстве дорог и иных объектов курумоопасные склоны чаще всего избегают (рис. 3.9).

Еще один процесс может быть включен в категорию экологически опасных — криогенное выветривание опор фундаментов зданий, где периодическое промерзание-протаивание при длительной эксплуатации разрушает их.

Криогенные процессы нередко превращают естественные ландшафты в неудобья, бедленды. В этом отношении первое место занимает гермоэрозия из-за глубокого расчленения поверхности, затем следует солифлюкция и плывунное разжижение грун тов, превращающие ландшафты в непроходимые из-за плывунного грунта участки; зимой наледи создают ландшафт неудобий, особенно в населенных пунктах. Резкая термокарстовая дифференциация поверхности (воронки, озера) аналогична термоэрозионной опасности, тогда как увеличение заболоченности в связи с сезонным термокарстом не всегда плохо для флоры и фауны. Пучение площадное и локальное в виде бугров играет значительно меньшую роль в превращении ландшафтов в неудобья, однако очень опасно для инженерных сооружений в результате выпучивания опор. Скорость затухания криогенных процессов определяется естественными условиями, из которых главными являются самовосстановление растительности, выработка ледяных ресурсов и низкая температура мерзлых пород.

Рассмотрение основных мерзлотных компонентов природного комплекса проведено в том порядке, который принят при региональных исследованиях, в процессе мерзлотной съемки. При геоэкологических оценках первое место по нраву занимают криогенные процессы, которые опасны для естественных ландшафтов и инженерных сооружений и физиономичны в том смысле, что могут служить мерой при оценке нарушения природного комплекса. Вторым, но экологической значимости являегся льдосодержание мерзлых пород, т. к. от него, прежде всего, зависит степень активизации криогенных процессов. Следующее место следует отдать площади мерзлых пород, с которой связано пространственное проявление экологически опасных криогенных процессов. Температура мерзлых пород является фоновой характеристикой, способствующей или препятствующей развитию криогенных процессов.

В самом общем виде температура выше -5°С благоприятна для развития процессов, а ниже-5°С способствует их затуханию. Мощность мерзлых пород оказывает воздействие на экологическую ситуацию на юге криолитозоны, где ее величина не более 5−20 м, и есть опасность полного протаивания мерзлоты. Деятельный слой, сезонное протаивание и промерзание, используется при экологических оценках в качестве индикатора степени развития криогенных процессов.