Мұздық көмекейлер – суық аймақтарда пайда болатын, тоңған судың кеңеюінен жерде қалыптасатын жарықтар. Олардың пайда болу себептері мен қасиеттері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Мұз кесі – жерде пайда болатын, тар немесе жұқа мұз тікелейінен құралған жарық. Жер бетінде 3–4 метрге дейін ұзындығы жетеді және бірнеше метрге дейін жер астына қарай созылады. Қыс айларында жер астындағы су қатып, кеңейеді. Температура −17 градус Цельсийге немесе одан да төмен түскенде, қалыптасқан мұз қатты дене сияқты әрекет етеді және кеңейіп, мұз кесі деп аталатын жер бетіндегі жарықтарды құрайды. Бұл процесс жылдар бойы жалғасып, мұз кесі бассейн сияқты үлкенге дейін өсе алады. Мұз кесілер әдетте мұз кесі полигондары деп аталатын көпбұрышты пішінде пайда болады. Жарықтар мұздан басқа материалдармен, әсіресе құммен де толуы мүмкін, мұндай жағдайда олар құм кесі деп аталады.
Crack in the ground formed by a narrow vertical block of ice
An ice wedge is a crack in the ground formed by a narrow or thin piece of ice that measures up to 3–4 meters in length at ground level and extends downwards into the ground up to several meters. During the winter months, the water in the ground freezes and expands. Once temperatures reach −17 degrees Celsius or lower, the ice that has already formed acts like a solid and expands to form cracks in the surface known as ice wedges. As this process continues over many years ice wedges can grow, up to the size of a swimming pool. Ice wedges usually appear in a polygonal pattern known as ice wedge polygons. The cracks can also be filled with materials other than ice, especially sand, and are then called sand wedges.
Құрылу
Мұздықтардың пайда болуын түсіндіруге талпынған көптеген теориялар бар, бірақ олардың ішінде тек біреуін ғана көптеген белгілі ғалымдар тұрақты түрде қолдайды: жылулық сығылу теориясы.
There are many theories that attempt to explain the origin of ice wedges but only one has been consistently supported by most prominent scientists: the thermal contraction theory.
Термиялық жиырылу теориясы
Термиялық жиырылу теориясы бойынша, қыс айларындағы суық ауа райының салдарынан жылулық жиырылудан жарықтар пайда болады, олардың ені бірнеше сантиметрге, ал тереңдігі бірнеше метрге жетеді. Келесі айларда қар еріп, қалған су осы жарықтарды толтырады, ал жер астындағы мәңгі тоңған жер оны қатырып бекітеді. Осы кішкентай жарықтар мәңгі тоңға айналады. Жаз айлары келген кезде мәңгі тоң кеңейеді, көлденең қысым пластикалық деформация нәтижесінде мұздаған шөгінділердің жоғары көтерілуіне себеп болады. Келесі қыста суық қайтадан қатып, пайда болған мұз клинін жарып, көктемде еріген қардың бос кеңістікті толтыруына мүмкіндік береді. Мұз клиндерінің қалыптасуы үшін қажетті орташа жылдық ауа температурасы -6°C және -8°C немесе одан да төмен болуы керек.
The thermal contraction theory posits that during the winter months, thermal contraction cracks form only a few cm wide and a couple of metres deep because of the extreme cold weather. Over the next few months, the snow melts and the remaining water fills the cracks and the permafrost below the surface freezes it. These tiny cracks turn into permafrost. Once the summer months arrive, the permafrost expands; horizontal compression produces upturning of the frozen sediment by plastic deformation. The next winter the cold refreezes and cracks the already forming ice wedge, opening a way for the melting snow of spring to fill the empty crack. The mean annual air temperature thought needed to form ice wedges is −6° to −8 °C or colder.
Нысандар
Мұздық үш түрлі пішінде кездеседі: белсенді, белсенді емес және қалдықтар. Бұл үш пішіннің барлығы қазіргі таңда кең таралған және әлемнің әртүрлі аймақтарында табылады.
There are three different forms of ice wedges: active, inactive and casts. All three forms are prevalent today and can be found in different parts of the world.
Белсенді
Белсенді мұз клиндері – әлі де дамып, өсіп жатқандары. Жарылу орын алса, әр жыл сайын мұз қабаты қосылады, бірақ белсенді деп есептелуі үшін жарылу жыл сайын болуы міндетті емес. Көптеген мұз клиндерінің белсенді болып қалатын аймағы – мәңгі тоң аймағы. Жыл сайын жарылатын белсенді мұз клиндерінің саны олардың белсенділігі төмендеген сайын тұрақты түрде азайып барады.
Active ice wedges are those that are still evolving and growing. During each year, a layer of ice will be added if cracking occurs, but cracking need not occur every year to be considered active. The area in which most ice wedges remain active is along the permafrost zone. The number of active ice wedges that are cracking yearly is consistently declining as they become inactive.
Белсенді емес
Белсенді емес мұз клиндері – енді жарылып, өспейтін клиндер. Қыс айларында клин бөлінбейді, сондықтан жазда жаңа су қосылмайды. Мұз клинінің түрі – клиннің уақыт өте келе өсу жолына қатысты. Жақында ғана жүргізілген далалық зерттеулер мұздың жаңа түрін ашты: антисингенетикалық. Қазіргі таңда табиғатта байқалатын мұз клиндерінің үш түрі ғана анықталған. Эпигенетикалық, сингенетикалық және антисингенетикалық клиндердің өсу үлгілерінің айырмашылығы жер бетінің жағдайына байланысты, яғни жер бетінің деңгейі көтерілмейтін немесе материалдың қосылуы немесе жоғалуы болатын жағдайларға қарай өзгереді. Әдетте, эпигенетикалық мұз клинінің екі жағындағы шөгінділер клиннің шеттеріне жақын жерде жоғары қарай иіледі. Эпигенетикалық мұз клиніндегі шеткі мұздың жасы жоғарыдан төменге қарай шамалы ғана өзгереді.
Inactive ice wedges are wedges that are no longer cracking and growing. Throughout the winter months, the wedge does not split and therefore in the summer no new water is added. The type of an ice wedges refer to the way in which the wedge grows over time. Relatively recent field studies have revealed a new type of ice wedge: anti syngenetic. Currently, these are the only three distinctly classified types of ice wedges observed in nature. The differences among the growth patterns of epigenetic, syngenetic and anti syngenetic wedges then depend upon ground surface conditions, i. e. whether the ground level remains essentially unchanged or whether there is addition or loss of material. Typically, the sediments on either side of an epigenetic ice wedge, adjacent to the edges of the wedge exhibit upward bending. In an epigenetic ice wedge, the age of the ice on the periphery changes little from top to bottom.
Сингенетикалық
Сингенетикалық мұз клиндері, эпигенетикалық түрлері сияқты, геологиялық термин "сингенетикалықтан" бастау алады, ол қоршаған материалмен бірдей уақытта қалыптасуды білдіреді. Бұл себебі, сингенетикалық мұз клиндері жер бетіне материал қосылған кезде жоғары мәңгі тоңған жердің беті көтерілген сайын өседі. Бұл сингенетикалық мұз клиндерінің өте тереңге өсуіне мүмкіндік береді, себебі олардың айналасындағы беткей су тасқыны арқылы, торф (тундрада), гелифлюкциялық шөгінділер (еңістің төменгі бөлігінде) және басқа материалдар жинақталуымен бірге көтеріледі. Сингенетикалық мұз клиндері тек термиялық жиырылу және одан кейінгі мұз тамырларының өсуі жаңа материал қосылу қарқынымен үлгеретін жағдайда ғана қалыптаса алады. Егер осылай болса, мұз клині 25 метрге дейін жете алады, бірақ орташасы одан әлдеқайда төмен. Сингенетикалық мұз клинінде мұздың жасы шеттерінен жоғары қарай азаяды.
Syngenetic ice wedges, like the epigenetic variety, find their roots in the geological term syngenetic, which means forming at the same time as the surrounding material. This is because syngenetic ice wedges grow as the upper permafrost surface rises in response to the addition of material on the ground surface. This allows syngenetic ice wedges to grow very deep, as the surface around them rises with the accumulation of alluvium (in floodplains), peat (in tundra), and gelifluction deposits (at the bottom of a slope), among other materials. Syngenetic ice wedges may only form if the thermal contraction and subsequent ice veinlet growth can keep pace with the addition of new material. If this is the case, the ice wedge can reach depths of 25 meters, but the average is much less. In a syngenetic ice wedge, the age of the ice on the periphery decreases upwards.
Сингенге қарсы
Антисингенетикалық мұз клиндері алғаш рет 1990 жылы Дж. Росс Маккейдің далалық жұмысы барысында байқалды. Маккей антисингенетикалық түрінің сингенетикалық мұз клиндерінен өсу жағдайларының қарама-қарсы екенін анықтады, атап айтқанда, антисингенетикалық түрге материалды жинақтаудың орнына алып тастау қажет. Антисингенетикалық мұз клиндері тек эрозия нәтижесінде материалдың жоғалуы болатын беткейлерде ғана қалыптасады. Сингенетикалық мұз клиндері сияқты, антисингенетикалық мұз клиндері де термиялық жиырылудың жарылу жылдамдығы мен мұз тамырларының өсуі белсенді материалды алып тастаумен үйлескенде ғана пайда болады. Сондықтан антисингенетикалық мұз клиндері тек төмен қарай өседі, топыраққа тереңірек еніп, жоғарғы қабаттар массаның жоғалуы және эрозия арқылы алынып тасталғанда ғана мүмкін болады. Антисингенетикалық мұз клинінде мұздың перифериядағы жасы жоғары қарай артқан сайын өседі.
Anti syngenetic ice wedge were first observed in 1990 during the fieldwork of J. Ross Mackay. Mackay found that anti syngenetic grew in conditions opposite to those of syngenetic ice wedges in that the anti syngenetic variety required the removal of material instead of the accumulation and addition of material. Anti syngenetic ice wedges only form on slopes, where there is a net loss of materials erosion. Similar to syngenetic ice wedges, anti syngenetic ice wedges can only occur if the rate of thermal contraction cracking and ice veinlet growth keeps pace with the removal of active material. Anti syngenetic ice wedges therefore only grow downwards, penetrating deeper into the soil only as the upper layers are removed by mass wasting and erosion. In an anti syngenetic ice wedge, the age of the ice on the periphery increases upwards.