Выше был перечислен ряд микроформ, встречающихся в равнинных областях. Многие из них наблюдаются также и среди других типов морфологического ландшафта (прирусловые валы, западины, блюдца, полигональные грунты, эрратические валуны и пр.), и чтобы не возвращаться к ней снова впоследствии, мы здесь несколько подробнее остановимся на некоторых из них, заслуживающих специального внимания.
Западины, блюдца представляют большей частью незначительные, но иногда достигающие и более крупных размеров мелкие плоские углубления в почве, округлых и овальных очертаний. Они могут возникать или в результате суффозионных и карстовых явлений (во всех областях развития гипсов или известняков), или вследствие почвообразовательных процессов (например, оподзоливания), или неравномерного оседания почвы при оттаивании подземных слоёв льда или мёрзлых грунтов (как это описано А. А. Григорьевым для Якутии, и как это наблюдается во многих областях древнеледникового моренного ландшафта, где в моренном материале сохранились толщи ископаемого мёртвого льда), или, наконец, в результате ветровой дефляции в сухих странах. Для большинства этих образований характерна тенденция к постепенному разрастанию, так что от тех западин, которые можно относить к микроформам, получаются переходы к мезоформам и к более крупным образованиям, представляющим уже настоящие впадины. В зависимости от климатических и почвенных условий последние нередко превращаются в озёра.
Каменные многоугольники (полигональные, структурные, фигурные грунты) - это весьма характерные образования свойственны исключительно полярным странам или альпийским зонам высокогорных областей, где на той или иной глубине присутствует вечная мерзлота. Типичные каменные полигоны могут развиваться только на ровных пространствах (рис. 68).
В местах их распространения поверхность земли представляется разбитой на множество неправильных округлых или чаще многоугольных (шестиугольных или пятиугольных) площадок, в общем образующих как бы сеть, отдельные петли которой имеют в диаметре от нескольких сантиметров до 2 м и более. Центральные части петель состоят из более мелкого или даже мелкозернистого материала и обыкновенно представляются в большей или меньшей степени выпуклыми; отделяющие их от соседних петель бордюры имеют вид валов, состоящих из скоплений угловатых каменных обломков различной величины. Внутри больших петель иногда наблюдаются более мелкие петли второго порядка, окружённые валиками из более мелких камешков, а внутри этих петель второго порядка - петли третьего порядка. От этой типичной формы наблюдаются различного рода отклонения и вариации: например, обширные каменные поля с разбросанными среди них пятнами или как бы островами более мелкого щебневого или мелкоземистого материала, каменные петли, в которых центральная часть занята плосколежащими, а периферическая (бордюры) - поставленными на ребро глыбами камней и пр. (рис. 69).
Некоторые авторы относят к той же категории наблюдающиеся в арктических странах полосы или ленты камней на горных склонах, равно как растрескавшиеся на многоугольные отдельности мелкоземистые почвы. Но эти образования генетически отличны от настоящих каменных многоугольников. Что касается последних, то Гладцин, посвятивший этим формам ряд специальных работ, предлагал раньше среди них различать три категории:
1) Землистые островки среди камней.
2) Каменные многоугольники (кольца).
3) Поля каменных многоугольников и полос (сети).
В особую категорию автор выделяет ячеистые почвы.
Эта классификация в общих чертах совпадает с классификацией, предложенной раньше Хёгбомом.
Процессы образования каменных многоугольников не вполне ещё разъяснены. Для объяснения их происхождения предлагались различные теории, хотя почти все наблюдатели согласны между собой в том, что каменные полигоны являются следствием постепенной сортировки материала на крупный каменный и мелкоземистый под влиянием попеременного оттаивания и замерзания лежащего на слое вечной мерзлоты рыхлого слоя грунта, состоящего из смеси мелкозёма (глины или песчанистой глины) и каменных обломков. Относительно деталей этого процесса и побочных обстоятельств, ускоряющих его, мнения расходятся. Нансен придаёт большое значение неравномерному таянию снегового покрова, выпавшего на более или менее ровной поверхности, усеянной каменными обломками. Во впадинах снег задерживается дольше, процессы выветривания и распада камней - сначала на мелкие обломки, а затем и на мелкозём - здесь идут быстрее, чем на местах, ранее освобождающихся от снега. Таким образом на площади поля возникает ряд понижений, выполненных более мелким материалом, чем окружающие их пространства. Эти пятна, при постепенном оттаивании и замерзании, сжимаясь и расширяясь, мало-помалу сдвигают в сторону крупные камни и таким путём постепенно приводят к возникновению сетей каменных многоугольников. Хёгбом главное значение придаёт этому последнему процессу. По его представлениям, на всяком участке земли, покрытом смешанным материалом, мы будем иметь места, в которых мелкозернистые ингредиенты скапливаются в большем количестве, чем в других. Именно в таких местах влага будет накапливаться в почве в большей массе (вследствие большей влагоёмкости мелкозёма), поэтому при замерзании такие участки будут сильнее расширяться и отодвигать в сторону окружающие их камни. Соседние пятна, расширяясь указанным путём, в конце концов сблизятся своими краями и сгрудят окружающие их обломки в валы, разделяющие рядом лежащие понижения.
Гладцин придаёт большое значение тому, что при замерзании "весь эффект расширения концентрируется на мелкозёме, и он постепенно выпирается наверх между камнями" и "благодаря этому кучка мелкозёма растёт, раздвигая камни вокруг себя". Кроме того, этот исследователь придаёт большое значение выпиранию наверх камешков ледяными стебельками, вырастающими в почве в морозной ночи. Вырастая "нормально к поверхности", они приподнимают на себе как мелкую гальку, так и крупные валуны. При оттаивании галька упадёт не на прежнее место, а ниже по уклону. Таким образом, и крупные камни, если не поднимаются, то спихиваются стебельками вниз по покатости". Автор образно сравнивает эти вырастающие на глинистом субстрате каждую морозную ночь и погибающие при первых солнечных лучах ледяные стебельки с "осенней ледяной травой, медленно, но неуклонно делающей своё дело".
Другие исследователи обращают внимание на возможную роль в образовании полигональных грунтов неравномерного стаивания снегового покрова не только сверху, но и снизу, или же привлекают к объяснению их происхождения совокупность явлений, отмеченных выше, полагая, что только таким путём возможно объяснить и различные стороны формирования каменных многоугольников и различные типы последних.
Некоторые учёные придают существенное значение процессам набухания мелкозёма при попеременном оттаивании и замораживании, а также происходящему при этом вымораживанию (выпиранию) камней из глубины грунтов на поверхность. Подсобную роль в этих процессах могут и, повидимому, в действительности играют явления "присасывания" воды из более глубоких горизонтов грунта при замерзании поверхностных слоёв, а также изменения объёма коллоидального материала в почвенных слоях и частично процессы солифлюкции. Таких взглядов держится Штехе. В последней своей работе И. Н. Гладцин предлагает такую классификацию этих образований.
1. Полигоны из крупных камней; середина сложена щебнем. Мелкозём отсутствует.
2. Отдельные землистые лепёшки или полосы среди камней; камни не образуют рамки; мелкозём в небольшом количестве.
3. Зачаточные полигоны. Подобны предыдущим, но камни уже группируются в неотчётливые кольца. Мелкозём в достаточном количестве.
4. Хорошо оформленные полигоны с землистой серединой и бордюром из камней. Мелкозём в достаточном количестве.
5. Каменные сети - скопление форм 4 на ровных площадях, иногда с полосами по окраинам.
6. Вымороженные (не вдавленные) крупные камни среди мелкого материала (песчанистого), образующиеся, повидимому, при значительном избытке мелкозёма.
7. Каменные полосы на наклонных площадках.
8. Мелкая бороздчатость на песках.
9. Мелкая террасированность на склонах.
10. Трещинные полигоны, как последующая стадия развития форм 4.
11. Ячеистая почва-однородная, разбитая трещинами сжатия.
12. Тундровые полигоны (таймырские), образовавшиеся при участии наледей.
Надо заметить, что эту классификацию можно было бы упростить, соединив формы 1, 3, и 4, а также 7, 8, и 9. Кроме того, так называемые таймырские полигоны по своему происхождению вероятно одинаковы с описываемыми ниже тетрагональными грунтами А. И. Гусева (см. след. часть "Тетрагональные грунты"), и едва ли их следует непременно связывать с явлениями наледей.
Большинство авторов, описывавших каменные многоугольники, параллельно с этим уделяло также внимание и происхождению так называемых ячеистых почв. Но это явление несколько иного порядка и о нём мы скажем особо ниже.
Ввиду того, что далеко ещё не все детали процесса образования каменных и вообще полигональных грунтов выяснены с достаточной полнотой, Гладцин предложил программу для исследования полигонов, положив в её основу намеченные Хексли и Одделем задания, но значительно дополнив и расширив их.
Мы считаем здесь полезным привести эту программу в несколько сокращённом и переработанном виде.
1. Раскапывание полигонов в различные моменты их жизни с целью определения глубины залегания и характера мерзлоты, а также характера и состава слагающего их смешанного или более или менее отсортированного материала.
2. Закапывание в полигоны на различную глубину камней различного размера, шестиков и палочек для выяснения дифференциального переноса материала и бокового давления.
3. Точное выяснение связи между полигонами и всеми деталями рельефа пространств, на которых они наблюдаются.
4. Стационарные или повторные многолетние наблюдения над полигонами.
5. Опыты по искусственной закладке в полярных областях материала, из которого могли бы формироваться полигоны.
6. Закладка помеченных или крашеных камней на поверхности полигонов с целью проверки теории Хёрбома о боковом дифференциальном смещении материала.
7. Петрографический, механический и химический анализы материала (как мелкого, так и крупного), из которого построены полигоны, изучение скорости его распада под влиянием выветривания и пр.
8. Наблюдения с целью выяснения роли в образовании полигонов ледяных стебельков, скорости их роста в зависимости от субстрата, их грузоподъёмной силы и т. д.
9. Закапывание в полигоны одновременно металлических и деревянных предметов для определения роли теплопроводности при выпирании.
10. Изучение, по возможности всестороннее, роли растительности в возникновении некоторых специальных форм многоугольных грунтов (см. ниже - ячеистые почвы), а также влияние растительности на преобразование уже сформировавшихся полигональных грунтов.
11. Выяснение возможного нахождения ископаемых полигонов в связи с изучением структуры древних моренных и флювиогляциальных отложений.
Ячеистые (полигональные) почвы возникают на грунтах, состоящих из однородного мелкоземистого материала. Почва разбивается сетью трещин на многоугольные, чаще всего шестиугольные ячейки, большей частью достигающие в диаметре всего лишь несколько десятков сантиметров и разделяемые узкими, но достаточно глубокими трещинами. Их происхождение также вызывает разногласия и остаётся ещё в некоторых отношениях не совсем ясным. Повидимому, известную роль тут играет работа мороза в тех областях, где зимой снег сдувается сильными ветрами с глинистой почвы, хотя возможно, что первоначальный толчок их возникновению дают образующиеся в сухое время года трещины усыхания. Эти трещины заполняются весной талыми водами, которые при замерзании способствуют их расширению. В то же время процессы попеременного замерзания и оттаивания впоследствии способствуют более резкому отграничению отдельных ячеек друг от друга, а вместе с тем центральные части их приобретают выпуклую форму. Последнее явление некоторые авторы склонны объяснять напором снизу расширяющегося при замерзании мелкоземистого, пропитанного водой подпочвенного слоя. Возможно, впрочем, что некоторую роль тут играет и боковое давление льда, образующегося при замерзании талой воды, заполняющей трещины между полигонами.
Особую разновидность таких ячеистых почв представляют пятнистые тундры - явление, пользующееся в арктических странах значительным распространением; у нас оно известно в Анадырском крае, в низовьях Енисея, на Таймыре, на полярном Урале, на Тимане и пр. Они называются также весьма метко (по предложению Драницына) "медальонными тундрами". Пятнистые тундры представляют чередование сравнительно небольших многоугольных или округлых участков диаметром в 1-2, иногда в 3-4 м, совершенно лишённых или почти лишённых растительности, с заросшими участками. Переход от первых ко вторым совершается или внезапно, так что голые пятна резко отграничиваются от растительного покрова, окружающего их в виде валика, или же переход совершается постепенно. Центральные части пятен бывают или выпуклыми (особенно "медальоны" Драницына), или же, как это, например, описывает Сочава для некоторых участков Анадырской тундры, совершенно плоскими. В одной и той же тундре в различных её частях могут встречаться обе формы. Такое чередование оголённых и покрытых растительностью участков придаёт тундре мозаичный вид. По существу, как это правильно отмечает Сочава, пятнистая тундра обусловливается периодическим, более или менее частым выходом на поверхность оголённых от растительности участков грунта или почвы. Сам по себе характер грунта при этом решающей роли не играет, так как пятнистая тундра развивается на суглинистых или песчаных грунтах, равно как на валунных суглинках, на суглинках с примесью щебёнки и т. д. - в условиях равнинного или более или менее пересечённого рельефа, на склонах, в плакорных условиях и пр.
Для объяснения происхождения пятнистых тундр различными исследователями предлагались различные теории. По Городкову, главную роль здесь играют своеобразно протекающие в полярных условиях денудационные процессы. В сильные морозы покрытый незначительным слоем снега грунт в тундре покрывается сетью трещин, разбивающих его на полигональные участки. В последних весной накапливается талая вода, которая при замерзании постепенно расширяет трещины и, сохраняясь в них до лета, предохраняет трещины от заплывания. Впоследствии, после стаивания заполняющей трещины ледяной массы, края трещин осыпаются, они превращаются поэтому в ложбинки, и таким путём постепенно и образуется кочковатый микрорельеф, характеризующий глинистые тундры. Зимой образовавшиеся ложбинки служат местом накопления снега, между тем как выпуклые центральные части их подвергаются денудации снегом, гонимым ветрами, вследствие чего здесь уничтожается растительность. С наступлением весны голые пятна быстрее всего оттаивают и расплываются. Когда наступают осенние морозы, то влажные участки пятен могут выпячиваться и растрескиваться под влиянием расширения замерзающего субстрата (подпочвы). Вот почему Городков считал, что в песчанистых грунтах "растрескивание и выпячивание почти не наблюдается".
Сукачёв приписывал происхождение пятен в тундрах выливанию на поверхность почвы (плывуны), насыщенной влагой, под влиянием расширения при замерзании; таким образом, каждое пятно является как бы местом "извержения" плывунного, грязевого материала. Денудационным процессам, процессам выветривания, он не придавал значения в процессе образования пятен.
Решающую роль в генезисе пятнистых ("медальонных") тундр приписывает растительному покрову Драницын и в особенности Сочава. Но в деталях оба только что названных автора сильно расходятся между собой. Драницын, подчёркивавший медленный рост пятен и придававший большое значение в их генезисе неравномерному составу растительного покрова тундр, самое образование пятен связывал с передвижением и попеременным оттаиванием и замерзанием почвенных растворов, следствием чего является образование трещин, затем постепенно разрастающихся в пятна.
Сочава подходит к объяснению того же явления совершенно иначе. Справедливо подчёркивая, что процесс образования пятнистых ("медальонных") тундр не имеет ничего общего с образованием описанных выше полигональных грунтов (на что уже раньше указывал Сукачёв), Сочава, после рассмотрения условий образования пятнистой тундры в Анадырском крае, приходит к заключению, что "пятнистые тундры являются неизбежной стадией в эволюции растительного и почвенного покровов тундр, обусловленной превалированием в арктической почве физических процессов над химическими, с одной стороны, и близким уровнем мерзлоты - с другой". В представлении автора, тундра - "явление географическое, но понятие геоботаническое"; причём в этом понятии существенную роль автор придаёт процессу торфообразования, происходящему лишь в результате низкой температуры в условиях оптимального или недостаточного увлажнения. "Торфообразование, - говорит Сочава, - является неотъемлемой особенностью тундрового почвообразования, но так как этот процесс в Арктике имеет близкий предел, то все тундры делятся на две большие группы: 1) тундры, в которых процесс торфообразования прогрессирует, и 2) тундры, в которых он регрессирует, т. е. торфянистый горизонт денудируется.
Деградацию торфянистых почвенных горизонтов автор и признаёт одной из причин образования пятнистых тундр. Частичная деградация часто бывает связана с незначительным усыханием почвы, которое, впрочем, вовсе не свидетельствует о каком-либо общем усыхании края. В поражённых точках грунт постепенно денудируется, мало-помалу процесс этот распространяется в сторону, а в то же время под оголённым участком минеральный подпочвенный горизонт в периоды промерзания в силу расширения обусловливает вспучивание пятна. Это вспучивание в свою очередь будет способствовать ускорению процесса денудации торфянистых почвенных горизонтов и выпиранию на поверхность подпочвенных минеральных грунтов. Таким путём точка, в которой начался процесс деградации торфянистой почвы, постепенно превращается в окружность. Когда же пятно окончательно сформируется, процесс выпирания грунта естественным путём замедляется и, наконец, прекращается совершенно, "потому что пористая масса, составляющая пятно..., может принять значительный избыток влаги без изменения объёма или изменяя его при замерзании очень незначительно".
Предлагаемое Сочавой объяснение является, в сущности, комбинированием денудационной теории Городкова с теорией Сукачёва о вспучивании грунтов под влиянием замерзания, принятой со значительными поправками и дополнениями. Несомненно, в ней есть заслуживающие внимания мысли и соображения, как несомненно и то, что некоторые стороны этого сложного явления были правильно подмечены Городковым и ещё раньше Сукачёвым. Во всяком случае, генезис пятнистых тундр требует для полного своего разъяснения дополнительных наблюдений. Важно, однако, ещё раз подчеркнуть, что он существенно отличен от генезиса полигональных каменных грунтов.
ВНИМАНИЕ:
* К предыдущей части ИСКОПАЕМЫЕ РАВНИНЫ.
* К следующей части ТЕТРАГОНАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ.
* К оглавлению книги ОСНОВЫ ГЕОМОРФОЛОГИИ.
* К сайту МЕМОРИАЛ ЯКОВА ЭДЕЛЬШТЕЙНА.
Информация на блоге ежедневно (кроме субботы и воскресенья) обновляется и пополняется.
Комментариев нет:
Отправить комментарий