Солифлюкция

Солифлюкция — это медленное вязкопластичное течение переувлажнённых дисперсных грунтов (песков, супесей, суглинков, глин) на склонах, происходящее под действием силы тяжести. Является одной из форм гравитационных движений грунтов, характерной для областей с холодным климатом (криолитозоны) и сезонным промерзанием-оттаиванием. Солифлюкция относится к криогенным процессам, то есть процессам, связанным с промерзанием и оттаиванием горных пород.

Механизм процесса

Солифлюкция возникает в результате совокупности нескольких факторов. Основным условием является наличие в грунте избыточной влаги, которая не успевает оттаять или дренироваться. Вода заполняет поры, снижая силы внутреннего трения между частицами и уменьшая несущую способность грунта. При этом грунт переходит в вязкопластичное состояние, подобное густой сметане.

Ключевым механизмом является тиксотропное разжижение — обратимое снижение вязкости грунта при механическом воздействии (например, при вибрации от землетрясений или при движении самого грунта). В условиях многолетней мерзлоты (вечной мерзлоты) солифлюкция часто связана с оттаиванием верхнего слоя грунта (деятельного слоя) летом. Вода, образующаяся при таянии льда, не может просочиться вниз из-за водонепроницаемого слоя мерзлоты, что приводит к переувлажнению и последующему течению.

Движение происходит медленно, со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров в год. Однако в периоды интенсивного снеготаяния или затяжных дождей скорость может возрастать до нескольких метров в сутки. Солифлюкция может быть как сплошной (покрывать весь склон), так и локальной (в виде отдельных языков или потоков).

Классификация солифлюкции

Существует несколько классификаций солифлюкции по различным признакам.

По типу движения

• Сплошная (покровная) солифлюкция — равномерное течение всего переувлажнённого слоя грунта по склону. Характерна для пологих склонов (2–10°).
• Языковая (потоковая) солифлюкция — образование отдельных вытянутых языков или потоков грунта, движущихся с разной скоростью. Часто возникает на более крутых склонах (10–30°).
• Солифлюкционные террасы — ступенчатые формы рельефа, образующиеся при задержке движения грунта на участках с большим содержанием каменистого материала или растительности.

По генезису

• Криогенная солифлюкция — основной тип, связанный с промерзанием и оттаиванием грунта в криолитозоне. Наиболее распространена в Арктике, Антарктике, высокогорьях.
• Гидрогенная солифлюкция — вызвана переувлажнением грунта за счёт атмосферных осадков, талых вод или подземных вод. Встречается в регионах с влажным климатом, в том числе на равнинах.
• Тектоническая солифлюкция — возникает в зонах тектонических разломов, где грунт дополнительно разжижается под действием вибрации.

Условия возникновения

Солифлюкция наиболее характерна для следующих природных зон:

• Криолитозона (зона многолетней мерзлоты): тундра, лесотундра, северная тайга. Здесь солифлюкция является одним из ведущих рельефообразующих процессов.
• Высокогорья (Альпы, Гималаи, Кавказ, Анды): в зоне вечных снегов и ледников, где таяние льда приводит к переувлажнению склонов.
• Области с муссонным климатом (Дальний Восток России, Япония, Китай): обильные летние дожди вызывают переувлажнение грунтов на склонах.
• Субарктические и арктические регионы (север России, Канада, Аляска, Гренландия).

Для возникновения солифлюкции необходимы следующие условия:

• Наличие склона крутизной от 2–3° до 30–35°.
• Переувлажнение грунта до состояния текучести (влажность выше предела текучести).
• Наличие водонепроницаемого подстилающего слоя (например, многолетней мерзлоты, глинистого горизонта, скальных пород).
• Медленное оттаивание грунта (для криогенной солифлюкции).

Формы рельефа

Солифлюкция создаёт характерные формы рельефа, которые могут быть как микро-, так и мезоформами:

• Солифлюкционные языки — вытянутые, часто извилистые валы грунта, спускающиеся по склону. Длина может достигать сотен метров, ширина — десятков метров.
• Солифлюкционные террасы — ступенчатые уступы на склонах, образованные чередованием участков с разной скоростью течения. Высота уступов — от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров.
• Солифлюкционные потоки — более широкие и мощные образования, напоминающие оползни, но с меньшей скоростью движения.
• Солифлюкционные валы — гряды, образующиеся на границе движущегося и неподвижного грунта.
• Солифлюкционные оползни — быстрые (до нескольких метров в сутки) смещения больших масс грунта, часто связанные с резким таянием льда.

Влияние на ландшафт и хозяйственную деятельность

Солифлюкция оказывает существенное влияние на формирование рельефа, почв и растительности в холодных регионах.

• Рельеф: сглаживает склоны, создаёт террасирование, способствует образованию солифлюкционных равнин.
• Почвы: перемешивает почвенные горизонты, нарушает их структуру, приводит к образованию криотурбаций (нарушений почвенного профиля). Солифлюкционные почвы часто имеют низкое плодородие.
• Растительность: солифлюкция уничтожает растительный покров на участках активного движения, но на стабилизированных языках и террасах может формироваться специфическая растительность (например, лишайники, мхи, кустарнички).

Для хозяйственной деятельности солифлюкция представляет серьёзную опасность:

• Разрушение инфраструктуры: дороги, трубопроводы, линии электропередач, здания и сооружения, построенные на склонах, подверженных солифлюкции, могут деформироваться, разрушаться или смещаться.
• Проблемы в строительстве: при строительстве в криолитозоне необходимо учитывать риск солифлюкции, проводить инженерно-геологические изыскания, применять специальные методы закрепления грунтов (термостабилизация, замораживание, дренаж).
• Сельское хозяйство: солифлюкция ограничивает возможности земледелия в холодных регионах, так как нарушает почвенный покров и делает склоны непригодными для обработки.

Примеры и распространение

Солифлюкция широко распространена на севере России, в Сибири, на Дальнем Востоке, в Канаде, на Аляске, в Скандинавии, в горных районах (Альпы, Кавказ, Гималаи, Анды). В России особенно ярко выражена в зоне многолетней мерзлоты — на полуострове Ямал, Таймыре, в Якутии, на Чукотке. В этих регионах солифлюкция является одним из основных факторов формирования рельефа и представляет серьёзную угрозу для инфраструктуры, в том числе для нефте- и газопроводов.

Изучение и мониторинг

Изучение солифлюкции ведётся методами инженерной геологии, геоморфологии, мерзлотоведения. Для мониторинга используются:

• Полевые исследования: закладка реперов (меток) на склонах, измерение скорости движения грунта, отбор проб для определения влажности и состава.
• Дистанционные методы: аэрофотосъёмка, космическая съёмка, лазерное сканирование (LiDAR) для выявления форм рельефа и оценки динамики.
• Геофизические методы: электротомография, георадар для определения глубины залегания мерзлоты и влажности грунта.
• Моделирование: математическое моделирование для прогноза развития солифлюкции при изменении климата и антропогенной нагрузки.

Интересные факты

• Солифлюкция может быть причиной образования «пьяного леса» — деревьев с искривлёнными стволами, растущих на подвижных склонах.
• Скорость солифлюкции может быть настолько малой, что её невозможно заметить невооружённым глазом, но за десятилетия она способна переместить огромные массы грунта.
• В некоторых регионах солифлюкция является основным фактором, формирующим рельеф, и может создавать «солифлюкционные равнины» — пологие, слабоволнистые поверхности.

Источники

• Геоморфология: учебник для вузов / под ред. Г. К. Бондарева. — М.: Изд-во МГУ, 2005.
• Криолитология: учебное пособие / А. В. Павлов, Г. В. Анисимов. — М.: Наука, 2008.
• Инженерная геология: учебник / В. Т. Трофимов, В. А. Королёв. — М.: Изд-во МГУ, 2011.
• Мерзлотоведение: учебное пособие / В. П. Мельников, В. И. Соломатин. — Новосибирск: Наука, 2009.
• Солифлюкция и её роль в формировании рельефа / Е. В. Шанцер. — М.: Изд-во АН СССР, 1966.