Грунтовая наледь

Грунтовая наледь — это ледяное тело, образующееся на поверхности земли в результате послойного замерзания подземных вод, излившихся на дневную поверхность или на поверхность ледяного покрова водоёма. Грунтовые наледи относятся к криогенным (ледяным) геологическим образованиям и являются одним из наиболее распространённых типов наледей в районах распространения многолетней мерзлоты и сезонного промерзания грунтов.

Механизм образования

Образование грунтовой наледи происходит в холодный период года при отрицательных температурах воздуха. Основным условием является наличие источника подземных вод, которые находятся под напором и не успевают замёрзнуть в толще горных пород до наступления зимы.

Процесс начинается с промерзания деятельного слоя грунта сверху вниз. Образующаяся мерзлая толща создаёт водонепроницаемый экран, перекрывающий пути естественной разгрузки подземных вод. В результате в талой части разреза под мерзлотой возникает гидростатическое давление. Когда давление превышает прочность промёрзшего слоя или находит ослабленную зону (трещину, разлом), вода прорывается на поверхность. Вытекающая вода растекается и замерзает, образуя слой льда. По мере нарастания льда слой промерзания углубляется, давление в водоносном горизонте восстанавливается, и происходит новый прорыв воды. Таким образом, наледь растёт послойно, часто в виде нескольких ярусов.

Источниками воды для грунтовых наледей служат:

• Надмерзлотные воды — воды, залегающие в талом слое над многолетнемерзлыми породами в тёплое время года.
• Межмерзлотные воды — воды, заключённые в толще многолетнемерзлых пород, часто в таликах (незамерзающих участках).
• Подмерзлотные воды — воды, залегающие ниже подошвы многолетнемерзлой толщи, обладающие наибольшим напором.

Классификация

Грунтовые наледи классифицируют по нескольким признакам.

По источнику питания

• Наледи надмерзлотных вод. Формируются за счёт вод сезонно-талого слоя. Отличаются небольшими размерами и нестабильностью, часто исчезают летом.
• Наледи межмерзлотных вод. Образуются при разгрузке вод из таликов. Могут достигать значительных размеров и существовать многие годы.
• Наледи подмерзлотных вод. Наиболее мощные и крупные. Питаются за счёт глубоких артезианских бассейнов. Характеризуются высокой минерализацией воды и часто содержат газовые включения.

По морфологии

• Плоские наледи. Образуются на равнинных участках, имеют ровную поверхность и небольшую толщину (до 1–2 м).
• Выпуклые (бугристые) наледи. Возникают при интенсивном поступлении воды, когда замёрзший слой приподнимается, образуя ледяные бугры (гидролакколиты). Примером являются булгунняхи (в Якутии) и пинго (в Северной Америке).
• Наледи-потоки. Формируются на склонах, где вода стекает вниз по уклону, замерзая в виде ледяных языков и каскадов.

По продолжительности существования

• Сезонные наледи. Образуются зимой и полностью стаивают летом. Наиболее распространённый тип.
• Многолетние (перелетки) наледи. Сохраняются в течение одного или нескольких летних сезонов, не успевая растаять. Встречаются в районах с суровым климатом (например, на севере Якутии, в Антарктиде).

Географическое распространение

Грунтовые наледи широко распространены в областях с холодным климатом, где температура воздуха зимой опускается ниже 0 °C, а грунты промерзают на значительную глубину. Основные ареалы распространения:

• Зона многолетней мерзлоты в России (Сибирь, Дальний Восток, север Европейской части), Канаде, на Аляске, в Монголии и Китае.
• Высокогорные районы (Тянь-Шань, Памир, Алтай, Гималаи, Анды), где сезонное промерзание грунтов сочетается с наличием подземных вод.

Наибольшее количество и самые крупные грунтовые наледи в мире зафиксированы в России — в Якутии, на Чукотке, в Магаданской области и на севере Красноярского края. Крупнейшая наледь в России — Большая Момская наледь (Улахан-Тарын) в Якутии, площадь которой достигает 100–120 км², а объём льда — до 1 млрд м³.

Характеристики

• Толщина льда. Обычно составляет от 0,5 до 3–5 м, на крупных многолетних наледях может достигать 10–15 м и более.
• Площадь. Колеблется от нескольких квадратных метров до десятков квадратных километров.
• Строение льда. Лёд грунтовых наледей обычно слоистый, с включениями минеральных частиц, органики, пузырьков воздуха. Цвет может быть от прозрачного до мутно-белого или желтоватого.
• Химический состав. Вода, питающая наледи, часто имеет повышенную минерализацию, особенно в случае подмерзлотных вод. Встречаются наледи с солёным льдом (например, на побережье Северного Ледовитого океана).

Значение и влияние

Природное значение

• Гидрологический режим. Наледи аккумулируют значительные объёмы воды, задерживая её сток. При таянии весной и летом они служат важным источником питания рек и ручьёв, особенно в засушливые периоды.
• Рельефообразование. Наледные процессы формируют специфические формы рельефа — наледные поляны, бугры пучения, террасы.
• Экосистемы. Наледи создают особые микроклиматические условия. Вокруг них формируются уникальные растительные сообщества, часто с повышенным биоразнообразием. Тающие наледи служат водопоем для животных.

Хозяйственное значение

• Водоснабжение. В районах с дефицитом пресной воды талые воды наледей используются для водоснабжения населённых пунктов и промышленных объектов. В Якутии практикуется заготовка наледного льда (наледи) для хранения продуктов и технических нужд.
• Транспорт. Наледи, выходящие на дороги, железнодорожные пути, взлётно-посадочные полосы, представляют серьёзную опасность. Они могут разрушать дорожное покрытие, деформировать насыпи, вызывать аварии. Борьба с наледями — одна из важных задач при эксплуатации инфраструктуры в криолитозоне.
• Строительство. Наледные процессы учитываются при проектировании зданий и сооружений. Пучение грунтов, связанное с образованием наледей, может приводить к деформации фундаментов.
• Геокриологический мониторинг. Наледи являются индикаторами состояния многолетней мерзлоты. Изменение их размеров и количества свидетельствует о климатических изменениях и динамике криолитозоны.

Интересные факты

• В Якутии наледи называют «тарын» (от якутского «тарын» — лёд, наледь). Это слово вошло в научную литературу.
• Наледи могут образовываться не только на суше, но и на дне водоёмов (донные наледи), а также в толще горных пород (подземные наледи).
• Взрывные наледи — редкое явление, когда прорыв воды на поверхность происходит с большой силой, сопровождаясь выбросом льда и грунта. Причиной может быть резкое повышение давления в водоносном горизонте.
• В 2018 году на Таймыре была обнаружена гигантская наледь, площадь которой превысила 200 км². Она была признана одной из крупнейших в мире.

Источники

• Геокриология. Под редакцией Э. Д. Ершова. — М.: Недра, 1989.
• Общее мерзлотоведение (геокриология). Под редакцией В. А. Кудрявцева. — М.: Изд-во МГУ, 1978.
• Романовский Н. Н. Холод Земли. — М.: Знание, 1980.
• Толстихин О. Н. Наледи и подземные воды Северо-Востока СССР. — Новосибирск: Наука, 1974.
• Шепелев В. В. Наледи и наледные процессы в криолитозоне. — Якутск: Изд-во СО РАН, 2003.