Предлагаем вниманию читателей вторую часть обзора материалов статьи «Процессы перемещения материала, связанные с многолетней мерзлотой и оледенением» [3] с привлечением дополнительных рисунков и информации. Указанная работа [3] была написана исследователями из Швейцарии и Канады – Робертом Кеннером, Лукасом Аренсоном и Лоренцом Грамигером. Она была опубликована на английском языке в январе 2021 года на сайте ResearchGate [3], представляющем собой европейскую академическую социальную сеть для ученых, направленную на продвижение результатов научных исследований [11]. Эта объемная работа также вошла в виде отдельной главы в книгу Treatise on Geomorphology («Трактат по геоморфологии») [4], опубликованную на английском языке издательством Elsevier.
В своей статье [3] Роберт Кеннер с соавторами основное внимание уделяют разрушению скальных склонов и перемещению обломочного материала в высокогорных районах, подверженных воздействию многолетней мерзлоты и оледенения. Они обсуждают многогранное модулирующее влияние гляциальных, парагляциальных и перигляциальных процессов на эрозию и формообразование в горах в разных временных масштабах, включая текущую фазу быстрого потепления климата. Рассмотренные этими авторами процессы перемещения материала, происходящие в различных объемах и с разной скоростью, варьируют от медленных деформаций каменных глетчеров до крупномасштабных разрушений скальных склонов с возникновением обвалов, камнепадов, потоков обломочного материала и пр. И это должно представлять большой интерес для инженеров-изыскателей и для организаций, занимающихся проектированием инфраструктурных объектов и их инженерной защиты в горных регионах. Поэтому консультационную помощь редакции при подготовке обзора оказали специалисты российского представительства компании Trumer Shutzbauten, которая предлагает экономически выгодные и эффективные системы защиты от опасных склоновых процессов.
Сегодня рассмотрим факторы, влияющие на изменения скоростей движения каменных глетчеров в высокогорье, в том числе о воздействии потепления климата. Отметим, что нумерация рисунков продолжит начатую в предыдущей части, а список источников будет отдельным.
Факторы, влияющие на изменения скоростей движения каменных глетчеров
Роберт Кеннер с соавторами в своей работе [3] указывают, что изменения скоростей деформирования каменных глетчеров (рис. 10) могут происходить в суточных, сезонных, межгодовых и многолетних временных масштабах. Ускорение быстро движущихся из них происходит в зоне сдвига (точнее, в зоне с преобладанием сдвиговых деформаций, которая обычно располагается у подошвы каменного глетчера и о которой было рассказано в предыдущей части) и скорее всего зависит от увеличения поступления в эту зону воды и связанного с этим снижения эффективного напряжения. Поэтому выпадение жидких атмосферных осадков и таяние снега могут объяснить краткосрочные и сезонные колебания в скоростях движения каменных глетчеров. Действительно, сезонное увеличение их скоростей обычно возникает с началом таяния снега (рис. 11). За промежутки времени в несколько часов они демонстрируют «скачкообразное» движение, при котором деформации, связанные со скольжением (сдвиговые), часто совпадают с выпадением атмосферных осадков.
Рис. 10. Каменный глетчер в Швейцарских Альпах [3]
Рис. 10. Временные ряды показывают одновременное начало (вертикальные черные линии): 1 – таяния снега (синяя кривая); 2 – потепления талика, указывающего на приток воды к горизонту сдвига (бирюзово-голубая кривая); 3 – ускорения движения каменного глетчера Ритиграбен (красная кривая и зеленые пометки) в Швейцарских Альпах [3, 5]
Авторы статьи [3] отмечают, что снижению сопротивления сдвигу и потенциальному увеличению деформирования каменного глетчера способствует также (в дополнение к уменьшению эффективного напряжения) перенос тепла с водой, проникающей на большие глубины в пределах многолетней мерзлоты путем инфильтрации.
Однако в годовом и многолетнем масштабах интенсивность выпадения осадков и снеготаяния в незасушливых регионах слишком однородна, чтобы вызывать сильные изменения скоростей каменных глетчеров. Здесь доминируют другие причины, которые, вероятно, напрямую связаны с климатом. Два основных таких фактора Кеннер с коллегами [3] рассматривают далее.
Рис. 12. Разорванный каменный глетчер в Альпах [1]
Рис. 13. Обрушение фронтального уступа каменного глетчера (Аляскинский хребет) [1]
Рис. 14. Каменно-ледяная лавина в Гималаях [6]
Влияние климата и сценарии будущего
Как показали многочисленные исследования, на которые ссылаются Кеннер и др. [3], динамика движения каменных глетчеров чувствительна не только к погоде, но и к климату. В условиях потепления может увеличиться поступление в них воды.
При продолжающемся потеплении климата для более холодных каменных глетчеров со среднегодовыми температурами ниже минус 1 °C более характерно постепенное увеличение температуры грунта. Тогда как для «теплых» каменных глетчеров (с температурами льда, близкими или равными 0 °C) вероятно увеличение водопроницаемости и дальнейшее развитие сети дренирования, что может привести к существенному увеличению скоростей их движения из-за инфильтрации воды к горизонту сдвига. Некоторые из них, если они находятся на крутых склонах, подвержены локальным обрушениям на своих фронтальных уступах (откосах).
В дальнейшем в каменных глетчерах с температурой, уже близкой или равной 0 °C, еще больше уменьшается содержание льда, увеличивается количество незамерзшей воды и продолжает расти общая гидропроводность, что приводит к большему проникновению воды в зону сдвига. И это еще больше увеличивает вероятность обрушений во фронтальных частях.
Потепление климата не только повысит гидропроводность, но и удлинит период года, в течение которого будет поддерживаться поступление жидкой воды в каменные глетчеры. Это снизит зимнее замедление их перемещений и увеличит скорости их годовых деформаций. Кроме того, по предположению авторов работы [3], более интенсивные дожди на увеличивающихся высотных отметках вызовут более частые кратковременные ускорения каменных глетчеров в летнее время, а также увеличат скорости их годовых деформаций.
В результате роста темпов движения каменных глетчеров с их фронтов в будущем, вероятно, будут чаще происходить камнепады, потоки обломочного материала или даже сели. От редакции добавим, что особую опасность при этом могут представлять прорывы подпрудных озер, а также опасные склоновые процессы в результате возможных разрушений техногенных каменных глетчеров (рис. 15, 16).
Рис. 15. Подпрудное озеро, образовавшееся при слиянии двух каменных глетчеров в верховьях реки Чонкемин в Северном Тянь-Шане [1]
Рис. 16. Техногенный каменный глетчер на киргизском золоторудном месторождении Кумтор, Тянь-Шань [1, 8]
В долгосрочной перспективе потепление климата может привести к существенной деградации многолетней мерзлоты и к связанному с этим таянию подземного льда в каменных глетчерах. При отсутствии в них избытка льда пластическое деформирование прекратится, остановив их дальнейшее движение и приведя к сглаживанию их фронтальных уступов или откосов. Таким образом, некоторые каменные глетчеры перейдут из активного в неактивное и в конечном счете в реликтовое состояние (рис. 17). Если говорить о сроках такого их развития, то они не ясны. Впрочем, как предполагают Кеннер с соавторами [3], из-за наличия изолирующего глыбового слоя на поверхности каменных глетчеров этот процесс может занять сотни лет даже в случае осуществления текущих климатических прогнозов.
Рис. 17. Отмерший каменный глетчер в Альпах [9]
—
В следующей части будет рассказано о слабольдистых многолетнемерзлых отложениях и многолетней мерзлоте в массивах трещиноватых скальных грунтов.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку