Полярные геолого-геоморфологические процессы, вызванные своеобразными физико-географическими условиями, накладывают существенный отпечаток на формируемые отложения, кору выветривания и рельеф.

Все экзогенные процессы в полярной области можно разделить на три основные группы:

1. Процессы, связанные с деятельностью текучей воды (эрозионно-аккумулятивные, делювиальные и т.п.), ветра (дефляция), гравитационным перемещением обломочного материала (осыпи и т.п.) и накоплением органического, главным образом, растительного материала (торфообразование на болотах);

2. Процессы, связанные с эрозионно-аккумулятивной деятельностью снега и глетчерного льда;

3. Мерзлотные процессы.

Известно, что процессы эти в том или ином сочетании, как правило, проявляются взаимосвязано и можно говорить линь о преобладающей роли того или иного из них.

Если первая группа процессов свойственна любому участку суши, то две последние являются доминирующими, определяющими характер литогенеза и экзогенного рельефообразования в полярной области, т.е. в зоне тундры и отчасти лесотундры, хотя в разной степени проявляются и за ее пределами, т.е. в лесной и даже степной зонах.

Так, например, только сезонное промерзание и протаивание характерно для огромных пространств суши в средних широтах, существование вечной мерзлоты и проявление некоторых мерзлотных процессов в деятельном слое, как известно, наблюдается в Восточной и Западной Сибири, в Европе и Америке на пространствах, простирающихся значительно южнее полярной области, т.е. в пределах таежной зоны. То же можно сказать и о нивально-гляциальной деятельности. Дело лишь в том, что если в пределах полярной области (тундры), основные физиономические черты рельефа, отложений и коры выветривания определяются мерзлотными или нивально-гляциальными процессами, то за пределами полярной области эти черты определяются иными процессами, имеющими более универсальное значение. Зато литогенез и рельефообразование уже совсем по полярному типу идут в высокогорных районах за пределами собственно полярной области.

Отдавая должное экзогенным факторам, следует помнить, что основной план распределения суши и моря, существование обширных равнинных и горных территорий, крупные черты гидрографии больших участков суши определяются наиболее мощными по силе проявления и площадному распространению эндогенными факторами, процессами геотектогенеза.

Однако, это важное обстоятельство нисколько не умаляет значения специфики экзогенных процессов в полярной области. Необходимо иметь в виду, что свойственная районам поднятия - горам - преобладающая денудация протекает в полярной области специфически, а свойственная районам опускания преобладающая аккумуляция - также здесь весьма своеобразна и типична только для полярной области.

Специфика литогенеза и рельефообразования в полярных странах определяется нивально-гляциальными и мерзлотными процессами, роль которых действительно ведущая, если их не подавляют другие, более сильные, более интенсивные экзогенные процессы (главным образом эрозия и т.д.). В районах, где преобладают оледенение и снежники, велика роль нивально-гляциальных процессов, но мерзлотные процессы охватывают более значительные пространства суши и оказывают более глубокое преобразующее воздействие на земную поверхность, нежели первые. Поэтому мерзлотным процессам, как факторам полярного морфогенеза, мы уделяем сугубое внимание.

Мерзлотные процессы, главным образом результаты их проявления на земной поверхности были предметом изучения многих исследователей на протяжении длительного времени. Наиболее детально изучался микрорельеф, обязанный этим процессам, - тундровые пятна медальоны, разнообразные полигональные формы, так называемые структурные почвы, бугры пучения и т.д.

Существует множество гипотез, по-разному объясняющих происхождение и развитие этих образований в полярных и субполярных районах и, надо сказать, в этом отношении до сих пор нет единства во взглядах.

Ряд исследователей [Городков, 1950; Orvin, 1942 и др.] говорит о генетическом сходстве и взаимосвязи многих специфических образований на севере, но все же большинство авторов, описывая их многообразие, скорее подчеркивает разрозненность, генетическую разобщенность многих образований такого рода.

Не вступая в полемику с существующими многочисленными гипотезами, попытаемся рассмотреть специфические образования, обязанные мерзлотным процессам, в свете их генетического единства.

Наши наблюдения в северных районах Советского Союза, а также ознакомление с литературой по данному вопросу, привели нас к заключению о необходимости рассматривать многообразные проявления мерзлотных факторов в земной коре и в рельефе полярных стран в свете единой генетической системы и в зависимости от сложного комплекса физико-географических факторов, определяющих специфику полярного литогенеза и рельефообразования.

Современные и прошлые физико-географические условия полярной зоны отображены в составе и строении верхних горизонтов земной коры и в рельефе. Полярный литогенез и полярная денудация, неизбежно приводящие к своеобразному рельефообразованию, есть порождение физико-географических условий полярной зоны. Наблюдения на севере показывают, что мерзлотные факторы имеют здесь широкое территориальное распространение и оказывают наиболее глубокое влияние на рельеф и отложения по сравнению с другими экзогенными факторами. Они вызывают наиболее стойкие изменения в ранее сформировавшихся горных породах. Воздействие мерзлотных и других разнообразных физико-географических факторов наиболее четко проявляется в некотором приповерхностном слое земной коры (главным образом в деятельном слое), в формировании современных фаций и, следовательно, в рельефе, ибо рельефообразование есть не что иное, как то или иное перераспределение материала горных пород.

Итак, некоторый приповерхностный слой земной коры, современные формирующиеся фации и рельеф в полярных странах, состав, строение и внешний облик которых определяется специфическими современными физико-географическими условиями полярной области, могут быть выделены в качестве генетически единого целого, которое мы предлагаем называть полярным покровным комплексом с присущими только ему своеобразными чертами.

Следует подробнее остановиться на самом содержании понятия - полярный покровный комплекс.

Физической основой мерзлотного процесса является замерзание воды, сопровождающееся ее миграцией, таяние льда и механические напряжения в грунтах, возникающие под влиянием температурных и влажностных градиентов, а также при переходе воды в лед. Возникающие напряжения ведут к разнообразным деформациям в замерзающих, мерзлых и оттаивающих грунтах: трещинам, смещениям отдельных частей породы относительно друг друга, перемещению талых грунтов близ контакта с замерзающими или мерзлыми грунтами и т.д. Проявление этих напряжений близ земной поверхности выражается в рельефе возникновением трещин, бугров и других форм.

Итак, замерзание воды и связанная с ним миграция воды, таяние льда и механические напряжения, вызывающие деформацию грунтов, являются основными, исходными факторами мерзлотного литогенеза и рельефообразования. Все другие явления мерзлотного порядка - нивация, солифлюкция и т.п., есть производная, следствие этих основных факторов.

Промерзание горных пород вызывает различные текстурные и структурные изменения в них, главным образом вследствие миграции воды и так называемого избыточного льдовыделения и трещинного льдообразования. Промерзание горных пород может быть или сезонным, или многолетним. Во втором случае образуется вечная мерзлота.

В первом случае процессы зимнего промерзания и полного летнего протаивания промерзшего за зиму слоя (т.е. при отсутствии вечной мерзлоты) оказывают существенное влияние на грунты и рельеф лишь при условии благоприятного литологического состава, значительной глубины промерзания и медленных темпов оттаивания (например, Хибины, Северная Лапландия).

Гораздо более широкое развитие в полярных странах имеют вечномерзлые толщи горных пород. В этом случае можно чаще всего выделить три горизонта, отличных друг от друга по морфоструктурным признакам (рис. 1).

Верхний горизонт представляет собой деятельный слой, в котором систематически чередуются промерзание и протаивание, совершаются наиболее значительные динамические процессы перемещения грунтов и т.д., более или менее четко фиксируемые в разрезах грунтов. Все наиболее активные процессы выветривания горных пород, течения грунта, его перемещения под напором, миграции влаги и т.д., - происходят в деятельном слое.

Нижележащая вечномерзлая толща, имеющая в полярных странах практически сплошное распространение, нередко может быть расчленена на две части.

Верхняя часть, т.е. второй сверху горизонт, представляет собой мерзлую зону, которая ежегодно зимой подвергается резкому выхолаживанию. В ней возникают очень большие температурные градиенты, вызывающие громадные механические напряжения, при определенных условиях разрешающиеся морозобойными трещинами [Достовалов, 1952]. Это - зимние процессы, которые, переходя через мерзлый деятельный слой, проникают в верхнюю часть вечномерзлой толщи; глубина их проникновения, судя по глубине морозобойного растрескивания, - 2- 4 м ниже деятельного сдоя.

В этом верхнем горизонте вечномерзлой толщи структурные изменения, процессы ясно выраженного мерзлотного литогенеза, происходят ежегодно или почти ежегодно за счет образования льда в морозобойных трещинах, или заполнения трещин минеральным или органическим материалом [Данилова, 1956; Попов 1957]. Морозобойные трещины, проникающие сюда и способствующие льдообразованию, обнаруживаются в рельефе в виде валиковых полигональных систем.

В зависимости от литологических условий, интенсивности охлаждения и других условий, эта зона может иметь разную мощность, и может вовсе отсутствовать в пределах мерзлой толщи. Она имеет широкое, но не сплошное распространение, так как развита только там, где верхнюю часть вечномерзлой толщи рассекают морозобойные трещины.

Существенно, что структурные черты этой прерывистой зоны, расположенной непосредственно ниже деятельного слоя, в значительной степени обусловлены современными процессами, зависящими от сезонных температурных изменений. Необходимо иметь в виду, что в случае сингенетического формирования мерзлой толщи, т.е. промерзании ее в ходе осадконакопления и постепенного, таким образом, смещения этой зоны вверх, черты ей присущие могут быть свойственны весьма мощным мерзлым сингенетическим толщам, главным образом, аллювиальных осадков [Попов, 1950, 1955].

Нижняя часть вечномерзлой толщи, т.е. третий сверху горизонт по мощности, как правило, во много раз превосходит предыдущую. В ней, несмотря на изменения температуры в течение года, ощутимые до зоны нулевых температурных колебаний, структурные черты в основном определяются при так называемом эпигенетическом формировании вечной мерзлоты и, как правило, сохраняются независимо от современных сезонных изменений на земной поверхности.

Таким образом, деятельный слой и некоторый верхний прерывистый горизонт вечномерзлой толщи образуют самую верхнюю часть земной коры в полярных странах, которая отличается своеобразными чертами, присущими только полярной зоне; к этому надо добавить, что в некоторых полярных районах, где отсутствует вечная мерзлота (приатлантический сектор Евроазиатской Арктики), можно говорить об аналогичном своеобразии лишь сезонно промерзающего медленно оттаивающего слоя. Эти приповерхностные образования, в том или ином выражении наблюдаются практически повсеместно, следуя рельефу местности.

Вместе с рельефом, самый характер которого определяется мерзлотными факторами, эти образования формируют комплекс, генетическое единство которого в целом очевидно; можно лишь говорить о генетическом различии отдельных элементов внутри этого комплекса. Положение этого комплекса в самой верхней части земной коры и следование рельефу земной поверхности дает право называть его покровным, а принадлежность его только к полярной зоне - полярным.

Полярный покровный комплекс можно рассматривать, как кору выветривания в широком смысле. Но это кора выветривания гораздо менее мощная и в то же время гораздо более динамичная, чем в средних и низких широтах. Она характеризуется развитием процессов, идущих не только и не столько вглубь земных недр, сколько вдоль земной поверхности в пределах относительно маломощного деятельного слоя, а также и в глубину в пределах некоторой верхней части вечной мерзлоты (случаи только сезонного промерзания и оттаивания, т.е. без вечной мерзлоты, представляют известное исключение, не меняющее дела по существу).

При этом преобладают физико-механические процессы, которые проникают более глубоко (за счет проникновения в вечномерзлую толщу на известную глубину морозобойного растрескивания и образования трещинного льда), чем биохимические процессы, развитие которых во всяком случае ограничивается деятельным слоем. Да и в пределах деятельного слоя физико-механические процессы в значительной степени предопределяют условия формирования полярного покровного комплекса.

Существенной особенностью этой своеобразной коры выветривания является присутствие в ней малоустойчивого, в пределах свойственных ей температурных колебаний, минерала - льда. Систематический переход воды в лед и обратно в деятельном слое, сопровождающийся механическими напряжениями (трещины), накладывает существенный отпечаток на кору выветривания полярных стран.

При ограниченной роли других экзогенных факторов (эрозия, биологические процессы) и при интенсивном проявлении только что указанных факторов, кора выветривания полярных стран характеризуется весьма своеобразными чертами, резко отличными от коры выветривания в других природных зонах.

Одна из важнейших задач физической географии полярных стран состоит в том, чтобы выявить наиболее существенные черты полярной природы, полярных ландшафтов, найти их ведущие элементы.

По нашему мнению, такими ведущими элементами ландшафта полярных стран являются структурные черты полярного покровного комплекса, т.е. поверхностных грунтов и рельефа.

Многие авторы отмечают многообразие структурных форм поверхности и грунтов под разными названиями - полигональные формы, тетрагональные, ортогональные, шахматные, ячеистые, трещинные полигоны, текстурные грунты, структурные почвы и грунты, каменные кольца, венки, сети, многоугольники, розетки, а также каменные и «земляные» полосы на склонах, каменные гирлянды и т.д. Под этими терминами разные авторы понимают как одинаковые, так и существенно различные формы. Обзор структурных форм, взглядов на их происхождение и развитие, дается рядом авторов [Пархоменко, 1939; Washburn, 1956 и др.] и потому нет надобности приводить здесь самые описания, да к тому нет и возможности за недостатком места.

А.И. Гусев [1938], Б.Н. Городков [1950] и некоторые другие авторы отмечают, что формы земной поверхности арктических ландшафтов часто имеют прямолинейные очертания, и приписывают это влиянию морозной трещиноватости, имеющей очень широкое распространение и оказывающей большое влияние на облик полярных ландшафтов.

Полностью соглашаясь с этими авторами, мы должны еще более решительно подчеркнуть роль трещинного фактора, как фактора, определяющего все многообразие структурных форм в полярных странах. Нам представляется, что трещинообразование, как морозобойное, так и от усыхания, является главной причиной обусловливающей эту структурность грунтов и рельефа. Следует особо отметить тетрагональные трещинные системы, как наиболее общую закономерность [Гусев, 1938, Попов, 1950, Достовалов, 1952].

Полигенетическое происхождение многих структурных форм по Уошбурну [Washburn, 1956] не предусматривает преимущественной роли трещинообразования, на чем мы настаиваем. Признавая обилие и многообразие явлений и процессов, участвующих в формировании так называемых структурных форм, мы в то же время считаем фактором, предопределяющим структуру, - процесс главным образом тетрагонального растрескивания верхних горизонтов земной коры.

Можно сказать, что основной структурный план полярного покровного комплекса определяется тетрагональными трещинными системами, а его динамика - главным образом процессами замерзания и таяния, которые далее моделируют, преобразуют самый материал полярного покровного комплекса, поверхности и ландшафта в целом.

При этом важно отметить, что все перемещения грунтов, самое преобразование их происходит упорядоченно, в пределах зон трещин и внутри блоков, строго ограниченных трещинами, т.е. на основе уже заложившихся главным образом тетрагональных трещинных систем, как бы регулирующих все последующие процессы в ходе промерзания - оттаивания.

Трещины направляют ход процессов выветривания, денудации и аккумуляции, как вдоль земной поверхности и в глубину, так и в отношении интенсивности и самого характера этих процессов (большее увлажнение по трещинам, относительно более значительное влияние растительности, гнездящейся по трещинам и т.д.).

Черты структуры в разных условиях могут быть выражены по-разному - то более, то менее четко. Так например, они наименее четки при промерзании донных отложений еще не вполне обмелевших водоемов как озерных, так и морских.

Пучение, наледеобразование и прочие явления, связанные с гидростатическим и гидродинамическим напором в ходе сезонного промерзания, в полярных странах очень ограничены, вследствие маломощного деятельного слоя и относительно малого количества мигрирующей при этом воды. Они занимают здесь далеко не первое место в ряду факторов литогенеза и рельефообразования и достигают значительного размера южнее, главным образом в таежной зоне, где деятельный слой мощнее.

Нетрудно показать, что распределение растительности, некоторых форм животных и других природных элементов в полярных странах подчинено структурному плану покровного комплекса, так как по существу он распределяет увлажнение, характер биохимических процессов и т.д. Такие природные элементы полярных стран, как растительность, животный мир, климат - не являются столь же важными синтетическими выразителями сущности полярного ландшафтообразования. Структура полярного покровного комплекса предопределяет структуру полярного ландшафта, его облик, размещение всех прочих элементов ландшафта. Таким образом, полярный покровный комплекс - основа полярного ландшафта.

Изучение генезиса полярного покровного комплекса, его строения, физиономических черт немыслимо без всестороннего, т.е. комплексного рассмотрения, анализа и синтеза физико-географических условий и факторов его формирующих - климата, растительности, геохимических процессов, вод суши и т.д.

Сохранность структурных черт полярного покровного комплекса объясняется тем, что эрозионная деятельность склоновых потоков на севере весьма ослаблена. И это несмотря на то, что несомкнутый растительный покров и близкое к дневной поверхности положение вечной мерзлоты являются факторами, способствующими эрозии на склонах. Причина тому - моросящие дожди, отсутствие ливневых дождей в полярной зоне.

До последнего времени описываются главным образом мелкие структурные формы - пятна медальоны, каменные многоугольники и т.п. формы, не превышающие 1- 2 м в поперечнике, а также сравнительно крупные валиковые полигоны с трещинным льдом, стороны которых достигают 40- 60 м .

По нашим наблюдениям на севере весьма характерной особенностью мезорельефа как равнинных, так и горных районов являются достаточно крупные выпуклые или плоские полигоны, главным образом тетрагоны, обычные размеры которых достигают 300, 500, 1000 и более метров. Такие формы нами наблюдались на широких пространствах в Западно-Сибирской тундре, в районе Воркуты в пределах Большеземельской тундры, где они являются вообще наиболее характерной чертой мезорельефа и ограничены так называемыми полосами стока, в нагорье Бырранга и на низменном побережье Карского моря на Таймыре.

Если в горных районах при формировании таких полигональных образований можно заподозрить тектонику (что приходится исключать при внимательном изучении), то на равнинах, сложенных рыхлыми отложениями, этот фактор, в данном случае, полностью исключается.

Отмеченные крупные полигональные формы по всем данным предопределены морозобойными трещинами, позднее претерпевшими расширение за счет различных агентов [Попов, 1953].

Многие формы рельефа на равнинах, описываемые как формы ледниковой аккумуляции, на самом деле представляют собой крупные блочные образования, в разной степени видоизмененные со стороны былых трещин нивацией, солифлюкцией, термокарстом и другими агентами.

Мы пришли к выводу о том, что некоторые камы, особенно групповые камовые образования, являют собой пример более или менее деформированных крупных блоков, разделенных впадинами, возникшими в результате расширения и углубления древних морозобойных трещин. Таковы камовые поля в низовьях Енисея, на полуострове Ямал, сходные с ними образования наблюдаются в Большеземельской тундре близ Воркуты.

В свете только что сказанного ряд вопросов ледниковой морфологии требует пересмотра и заслуживает специального анализа в отдельной статье.

Следовательно, - дифференциация поверхности за счет морозобойных процессов имеет место не только в мелком (метры, десятки метров, как это обычно отмечают), но и в крупном плане (сотни метров и даже 1- 2 км ).

Процессы, формирующие полярный покровный комплекс, следует разделить на процессы, которые идут только в деятельном слое, и процессы, которые проникают в верхнюю часть вечномерзлых толщ.

Процессы, характерные только для деятельного слоя представляют собой два основных вида сезонного и векового перемещения грунтов:

1. Перемещение грунтов, главный образом, вертикальное или вообще направленное круто вверх, в связи с формированием многообразных микроструктурных форм - пятен медальонов, каменных многоугольников, колец и т.п. форм на горизонтальных поверхностях; при благоприятных условиях сопровождается сортировкой крупнообломочного материала; перемещение грунта происходит лишь в пределах каждого отдельного пятна, отдельной ячеи; каждое пятно развивается самостоятельно в собственном жестком (мерзлом в ходе постепенного оттаивания) каркасе и вне связи с окружающими. Поэтому разные типы пятнистых и т.п. тундр представляют собой разные типы мерзлотных процессов именно в деятельном слое; они являются структурным отражением этих процессов.

2. Перемещение грунтов, главным образом, по наклонной плоскости (солифлюкция по Андресену, или конжелифлюкция по Дылику), в связи с формированием разнообразных полосчатых микроструктурных форм - параллельных полос на склонах, также сопровождающееся сортировкой крупнообломочного материала; перемещение грунта идет самостоятельно в пределах каждой полосы также в жестких стенках или желобе и вне связи с соседними полосами [Попов, 1957]. Типы полосчатых тундр - структурное отражение типов процессов в деятельном слое на склонах.

Процессы, связанные с сезонным пучением, образованием грунтовых наледей и т.д. - имеют сугубо подчиненное значение.

Вторая группа процессов - морозобойные процессы, проникающие через мерзлый деятельный слой в вечномерзлую толщу. Более значительные напряжения в более прочном и мощном мерзлом массиве, чем в менее прочном и маломощном деятельном слое, приводят к крупным полигонам. Вот почему в полярных районах, где нет вечной мерзлоты, полигоны и полосы велики только там, где имеет место глубокое сезонное промерзание, достигающее нескольких метров. Но, как правило, они здесь мелкие, что обычно и наблюдается в Хибинах.

Таким образом, крупные полигональные системы - свидетельство охвата мерзлотным процессом сравнительно глубоких уже вечномерзлых горизонтов. Результатом этого процесса являются жилы трещинного льда, и нижний ярус грунтовых жил в пределах вечномерзлой толщи [Попов, 1957], свойственные главным образом областям преобладающей аккумуляции, хотя и не только им.

Структурные изменения во внутриблочном пространстве заключаются в нарушении нормального напластования грунтов, вследствие как вертикального, так и горизонтального растрескивания массива и за счет роста ледяных жил [Достовалов, 1952].

Здесь уместно заметить, что крупноблочное расчленение земной поверхности в полярных странах является основным, в значительной мере направляющим ход и распределение в плане экзогенных процессов и предопределяющим развитие упомянутых микроструктурных образований, связанных только с деятельным слоем. Контуры крупных блоков определяют направление распространения и рубежи разрядки напряжений, т.е. места возникновения трещин как морозобойных, так и усыхания, внутри этих крупных блоков.

Но не только микроструктурные образования запечатлеваются в деятельном слое, за пределы которого они не выходят. Крупноблочное растрескивание еще более заметно дает себя знать в деятельном слое.

Крупные морозобойные трещины, в которых формируется трещинный лед, являются косвенной причиной характерного вогнутого расположения слоев грунта внутри полигонов и валиков по периферии трещин именно в зоне летнего протаивания, как это хорошо показал Е.М. Катасонов [Втюрин и др., 1957]. Е.М. Катасонов, по-видимому, первый указал на то, что плавный изгиб слоев грунта между двумя ледяными вилами обусловлен не смятием при разрастании ледяных жил, а другими причинами.

Морозобойные трещины, не связанные столь тесно с льдообразованием, в которых происходит накопление главным образом минерального и органического материала, часто ведут к образованию на первоначальной стадии грунтовых жил, деформированных, расплющенных в той их части, которая относится к деятельному слою. Если они, как уже говорилось, проникают ниже, в вечномерзлую толщу, то их нижняя часть обычно имеет строго клинообразную форму [Попов, 1957].

На более поздней стадии нивальные и другие упомянутые процессы, приуроченные к полосам трещин, ведут к постепенному съеданию внутренних блоков и образованию за счет материнского материала блоков покровного вторичного слоя (рис. 2). Этот процесс расширения полос за счет блоков идет только в деятельном слое и нижние концы жил далее не развиваются, сохраняясь в вечной мерзлоте.

Елочные системы перестают развиваться, по-видимому, на разных стадиях этого развития, т.е. расширения полос, вследствие уничтожения блоков. Это развитие приводит либо к образованию сплошного покрова мелкозема - продукта преобразования материала блоков, либо оно приостанавливается гораздо раньше. Каковы причины этого - пока остается неизвестным.

Расширение трещинных полос приводит к тому, что на известной стадии в пределах этих расширенных полос вновь возникают свои трещинные системы, сначала мелкие - только в деятельном слое, потом - крупные, связанные с более глубокими горизонтами.

Денудация склонов в полярных странах, особенно в горах, идет посредством съедания блоков, постепенного стекания мелкозема по параллельным желобам полос вдоль межблочных понижений в долины, где этот грунт принимает речной поток.

Эта наиболее характерная особенность денудации склонов в полярной области свойственна не только этой последней; наряду с обычной эрозией она наблюдается и за ее пределами, например, в Восточной Сибири и Забайкалье.

В целях выделения генетических типов полярного покровного комплекса следует отметить очень большое значение понятий об эпигенетическом и сингенетическом образовании мерзлых осадочных пород, о чем выше отчасти уже говорилось.

Эпигенетически промерзшие толщи, еще будучи талыми, прошли стадии осадконакопления и обычного диагенеза, заключавшегося в сложных геохимических процессах, вертикальной миграции элементов и вторичном минералообразовании после седиментации, в обезвоживании и уплотнении, а затем промерзли.

Сингенетическое промерзание толщ сопровождалось накоплением осадков в условиях обычно сильного обводнение и низкой температуры, при неглубоком залегании вечномерзлого основания и переходом через относительно непродолжительное время (от нескольких лет до ста-двухсот лет) в вечномерзлое состояние, не претерпев обезвоживания и уплотнения и других сколько-нибудь существенных изменений, кроме льдообразования.

Нетрудно видеть, что полярный покровный комплекс в случае эпигенетического и сингенетического промерзания будет характеризоваться разными чертами. Различие между эпигенетическими и сингенетическими аллювиальными толщами с трещинно-полигональным льдом до известной степени уже изучено [Попов, 1950, 1955]. Образование грунтовых жил носит главным образом эпигенетический характер, хотя не исключается их образование и в условиях сингенетического накопления, о чем, по-видимому, свидетельствует ископаемый материал [Gallwitz, 1949].

Следует еще остановиться на термокарсте, как факторе, оказывающем то или иное влияние на формирование полярного покровного комплекса.

Термокарстовые формы, как правило, есть отражение нисходящего развития мерзлотных структур, т.е. таяния льда в пределах именно вечномерзлой толщи (например, байджарахи и аласы).

В полярных странах термокарст никогда не бывает связан с мелкими структурными формами, т.е. с процессами только в деятельном слое. Сезонный термокарст, проявление его в рельефе в связи с процессами в деятельном слое, наблюдается значительно южнее, где велик деятельный слой (например, сезонные гидролакколиты в Забайкалье и других местах).

Вообще же промерзание и таяние - суть две стороны единого мерзлотного процесса и, в особенности в полярных странах, их, как правило, не следует рассматривать в качестве двух разнонаправленных процессов, хотя иногда это и имеет определенный смысл.

Наиболее характерными формами рельефа в связи с термокарстом являются внутриполигональные впадины, байджарахи и аласы. Колонии байджарахов, т.е. внутренних блоков, оставшихся после вытаивания трещинно-полигонального льда, наблюдаются тогда, когда мощность вытаивающего льда сравнительно невелика и когда высота байджарахов не более их поперечника; в случае вытаивания мощного льда, высокие колонны грунтовых блоков не в состоянии удержаться в вертикальном положении, они разрушаются, выстилая своим материалом образующиеся вследствие вытаивания всей ледоминеральной системы - крупные впадины аласов. Поэтому аласы свойственны главным образом аллювиальным равнинам с мощными сингенетическими толщами пойменного аллювия с трещинным льдом; байджарахи имеют более широкое распространение, встречаясь везде, где имеется маломощный трещинно-полигональный лед.

Мы вкратце остановились на главнейших процессах в деятельном слое и вечной мерзлоте, в связи с формированием полярного покровного комплекса как в условиях преобладающей аккумуляции, так и денудации.

Наше рассмотрение современных фаций, современного осадконакопления в связи с промерзанием касалось наиболее характерных случаев в континентальных условиях, но оно далеко неполно и, вследствие очень слабой изученности, не затрагивает прибрежно-морских, а также целого ряда континентальных фаций.

Исследуя современные условия формирования полярного покровного комплекса мы, конечно, постоянно имеем в виду палеогеографические, былые условия. Существующее представление о роли мерзлотных факторов в развитии рельефа и литогенеза, сложилось главным образом на основании изучения ископаемых следов мерзлотных процессов, приуроченных к плейстоценовым перигляциальным образованиям Европы и Северной Америки. В настоящее время делается больший упор на современные образования этого рода, хотя и ископаемому материалу уделяется известное внимание.

Понимание условий формирования полярного покровного комплекса, выяснение морфогенетических черт его, имеет очень большое значение для познания генезиса многих четвертичных отложений и рельефа.

В настоящей статье мы умышленно мало уделили внимания собственно гляциальным факторам, которые, конечно, во многих районах полярной области играют весьма существенную роль в литогенезе и рельефообразовании. Это сделано потому, что рассматриваемая проблема несомненно представляет самостоятельный интерес и потому, что вопросы сочетания мерзлотных и гляциальных факторов являются также в значительной степени самостоятельной проблемой, заслуживающей особого изучения.

Полярный покровный комплекс, как генетически единую систему, рационально рассматривать отдельно для (I) областей опускания - аккумулятивных равнин, (II) областей относительной стабилизации, главным образом, равнин, относительно стабильных поверхностей и (III) областей поднятия - гор, областей преимущественной денудации.

I. Области преимущественного опускания - аккумулятивные равнины характеризуются осадконакоплением на широких пространствах, синхронных с промерзанием. Верхняя поверхность вечной мерзлоты повышается в ходе осадконакопления.

Мерзлотный процесс развивается, главным образом, на аллювиальных равнинах - поймах, заполняющихся осадками озерах, болотах с интенсивным торфонакоплением, подпертых солифлюкционных склонах, приморских, периодически затопляемых плоских лайдах, растущих дельтах.

Полярный покровный комплекс характеризуется чертами сингенетичного формирования: мощные или многоярусные торфяно-иловатые, супесчаные и песчаные толщи с трещинно-полигональным льдом. На земной поверхности им соответствуют валиковые полигоны.

Реже возможно образование грунтовых жил, сингенетически растущих в песчано-глинистых и гравийно-щебенчатых отложениях. Им соответствуют на поверхности полигоны без валиков.

Пятнистые микроструктурные образования обнаруживаются лишь вне пойм и валиковых полигонов, развитие их относительно ограничено. Солифлюкционные образования почти отсутствуют.

При благоприятных условия возникают аласы, байджарахи в качестве временных, позднее погребаемых образований.

II. Области относительной стабилизации - поверхности относительно стабильных равнин - характеризуются отсутствием осадконакопления на широких пространствах. Оно локально (озера, торфяные болота, узкие долинные участки и т.п.). Верхняя поверхность вечной мерзлоты относительно постоянна.

Мерзлотный процесс охватывает все элементы рельефа и типы отложений. Полярный покровный комплекс характеризуется чертами эпигенетического формирования: эпигенетический трещинно-полигональный лед (может быть на основе древних сингенетических толщ), эпигенетические грунтовые жилы, вторичные покровные образования более или менее стабильные. Образование трещинного льда на болотах с идущим торфонакоплением.

На земной поверхности крупные блоки - полигоны без валиков, постепенно уничтожаемые с образованием вторичного покровного слоя. На болотах - валиковые полигоны.

Осложнение поверхности термокарстом (если на основе былой области опускания с мощным трещинно-полигональным льдом -образование аласов и байджарахов).

Пятнистые микроструктурные образования повсеместны (за исключением внутриполигональных болот на торфяниках). Солифлюкционные образования сравнительно ограничены.

III. Области поднятия - горные районы, характеризуются преимущественной денудацией на широких пространствах. Осадконакопление главным образом в долинах, озерных впадинах. Верхняя поверхность вечной мерзлоты понижается вместе с понижением земной поверхности вследствие денудации, смещения коры выветривания.

Мерзлотный процесс повсеместен, проникает все глубже в горные породы в ходе денудации. Полярный покровный комплекс характеризуется чертами начального эпигенеза, чертами «срезания» эпигенетических образований. Вторичные покровные образования на склонах весьма динамичны. На склонах крупные блоки, уничтожаемые нивацией и солифлюкцией (рис. 3).

Локальное образование эпигенетического трещинно-полигонального льда в маломощном аллювии в узких днищах долин. В связи с этим фрагментарно валиковые полигоны.

Термокарст весьма ограничен. Солифлюкция повсеместна. Пятнистые микроструктурные образования лишь на горизонтальных площадках, на склонах - параллельные полосы в межблочьях.

В литогенетическом и геоморфологическом отношении полярная область, это такая область, где мерзлотные процессы, местами вместе с гляциальными, ведут к активному преобразованию первоначально сформировавшегося рельефа и слагающих его пород. Эти процессы не просто накладываются на основной рельеф и отложения, но постепенно их видоизменяют, приводя в конце концов к полярному ландшафту, создавая особый характер склонов, их формы, особый характер покровного слоя и т.д., к полярной морфологии. При этом черты первоначального рельефа и отложений могут сохраниться в той или иной степени, но могут и полностью быть преобразованными.

Например, ранее плоский рельеф морского шельфа под действием мерзлотных процессов может видоизмениться, но остаться плоским, но может быть существенно преобразован под действием этих процессов, если будет приподнят и т.д. Такое преобразование может претерпеть ледниковый рельеф, осушившийся морской шельф, дно спущенного озера, первоначально плоский мочажинный торфяник на болоте и т.д.

Но кроме того, в полярных областях весьма часто идет формирование разнообразных отложений и рельефа, в самом ходе которого участвуют мерзлотные процессы, направляя развитие литогенеза и рельефообразования по определенному пути (например, при сингенетическом образовании трещинного льда на аллювиальных равнинах, в поймах арктических рек, при солифлюкции, на болотах и т.д.).

Все вышеизложенное является доказательством своеобразной денудации и аккумуляции в полярных странах, т.е. процессов, обязанных мерзлотным факторам и приводящих к формированию своеобразного полярного покровного комплекса. Выделение генетических типов полярного покровного комплекса отчасти намечается на основании вышеприведенных данных, но оно нуждается в дальнейшей разработке.

Литература

1. Втюрин Б.И., Григорьев Н.Ф., Катасонов Е.Н и др. Местная стратиграфическая схема четвертичных отложений побережья поря Лаптевых. Тр. межведомственного совещания по стратиграфии Сибири. Л., 1957.

2. Городков Б.Н. Морозная трещиноватость грунтов на севере. Изв. Всесоюзного геогр. об-ва, т. 82, № 5, 1960.

3. Гусев А.И. Тетрагональные грунты в арктической тундре. Изв. Гос. геогр. об-ва, т. 70, № 3, 1938.

4. Данилова Н.С. Грунтовые жилы и их происхождение. Мат-лы к основам учения о мерзлых зонах земной коры, вып. III, 1956.

5. Достовалов Б.Н. О физических условиях образования морозобойных трещин и развития трещинных льдов рыхлых пород. Исследования вечной мерзлоты в Якутской республике, сборник статей, вып. III, 1952.

6. Москвитин А.И. «Ледяные» клинья - клиновидные трещины и их стратиграфическое значение. Бюл. Моск. общ. испытат. природы, отд. геологии, т. XVIII (2), 1940.

7. Обручев С.В. Шахматные (ортогональные) формы в областях вечной мерзлоты. Изв. Гос. Геогр. о-ва, № 6, 1938.

8. Пархоменко С.Г. К изучению структурных почв. Тр. комитета по вечной мерзлоте, т. VII, 1939.

9. Паталеев А.В. Морозобойные трещины в грунтах. Природа, № 12, 1955.

10. Попов А.И. Морозобойные трещины и проблема происхождения ископаемых льдов. Фонды ин-та Мерзлотоведения АН СССР, 1950.

11. Попов А.И. О происхождении покровных суглинков Русской равнины. Изв. АН СССР, сер. геогр., № 5, 1953.

12. Попов А.И. Происхождение и развитие мощного ископаемого льда. Мат-лы к основам учения о мерзлых зонах земной коры, вып. II, 1955.

13. Попов А.И. Геологические и геоморфологические условия территории Подмосковного стационара. В сборнике «Сезонное промерзание грунтов и применение льда для строительных целей», Изд. АН СССР, М., 1957.

14. Попов А.И. Солифлюкция, как рельефообразующий фактор. Тезисы докладов научной сессии, посвященной 40-летию великой октябрьской социалистической революции. МГУ, Геофак, 1957.

15. Andersson I.G. Solifluction as a component of subaerial denudation, Journ. Geol., 14, 1906.

16. Gallwitz G. Eiskeile und glaziale Sedimentation, "Geologica", Berlin, 1949.

17. Leffingwell E. The Caning River region Northern Alaska, "U.S. Geol. Survey Prof. paper N 109", Washington, 1919.

18. Orvin A.K. Om dannelse av strukturmark Norges Svalbard-og Ishavs-undersokelser. Meddelelse Nr 55. Norsk geografisk Tidsskrift, Bind IX, Hefte 3, 1942.

19. Washburn A.L. Classification of patterned ground and review of suggested origins. Geol. Soc. Am. 67, July, 1956.

Ссылка на статью:

Попов А.И. Полярный покровный комплекс // Вопросы физической географии полярных стран, Выпуск 1. 1958. С. 5-27.