Введение
Трещина в земле, образованная узким вертикальным блоком льда. Ледяной клин – это трещина в земле, образованная узким или тонким куском льда, достигающим 3–4 метров в длину на уровне земли и простирающимся вглубь грунта на несколько метров. В зимние месяцы вода в грунте замерзает и расширяется. При температуре −17 градусов Цельсия или ниже, уже образовавшийся лёд действует как твёрдое тело и расширяется, формируя трещины на поверхности, известные как ледяные клинья. В результате этого процесса, продолжающегося на протяжении многих лет, ледяные клинья могут вырастать до размеров бассейна. Ледяные клинья обычно образуют многоугольный узор, известный как полигоны ледяных клинов. Трещины также могут заполняться материалами, отличными от льда, особенно песком, в этом случае они называются песчаными клиньями.
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.
Формирование
Существует множество теорий, пытающихся объяснить происхождение ледяных клиньев, но лишь одна последовательно подтверждается большинством авторитетных ученых: теория теплового сжатия.
Теория теплового сжатия
Теория теплового сжатия предполагает, что в зимние месяцы из-за экстремально холодной погоды образуются трещины теплового сжатия шириной всего несколько сантиметров и глубиной около двух метров. В течение следующих месяцев снег тает, и оставшаяся вода заполняет трещины, после чего вечная мерзлота под поверхностью промерзает эту воду. Эти небольшие трещины превращаются в ледяные клинья. С наступлением летних месяцев вечная мерзлота расширяется; горизонтальное сжатие вызывает выпучивание замерзшего грунта за счет пластической деформации. Следующей зимой холод снова замерзает и растрескивает уже формирующийся ледяной клин, создавая путь для тающего весеннего снега, чтобы заполнить образовавшуюся трещину. Для формирования ледяных клиньев считается, что необходима среднегодовая температура воздуха −6°C или ниже.
Формы
Существует три различных формы ледяных клиньев: активные, неактивные и остаточные. Все три формы широко распространены в настоящее время и встречаются в различных частях света.
Активный
Активные ледяные клины – это те, которые продолжают развиваться и расти. В течение каждого года, при образовании трещин, добавляется слой льда, однако трещины не обязаны образовываться каждый год, чтобы клин считался активным. Большая часть активных ледяных клинов находится в зоне вечной мерзлоты. Количество активно трескающихся ледяных клинов с каждым годом уменьшается по мере их перехода в неактивное состояние.
Неактивный
Неактивные ледяные клины – это клины, которые больше не растрескиваются и не увеличиваются в размерах. В течение зимних месяцев клин не расширяется, и, следовательно, летом в него не поступает новая вода. Тип ледяного клина определяется способом его роста с течением времени. Относительно недавние полевые исследования выявили новый тип ледяного клина: антисингенетический. В настоящее время это единственные три чётко классифицированных типа ледяных клинов, наблюдаемых в природе. Различия в моделях роста эпигенетических, сингенетических и антисингенетических клинов зависят от условий поверхности земли, то есть от того, остаётся ли уровень земли в основном неизменным или происходит добавление или потеря материала. Как правило, осадочные породы по обе стороны от эпигенетического ледяного клина, примыкающие к его краям, демонстрируют восходящее изгибание. В эпигенетическом ледяном клине возраст льда по периферии мало изменяется по высоте.
Сингенетический
Сингенетические ледяные клины, как и эпигенетические разновидности, происходят от геологического термина «сингенетический», означающего формирование одновременно с окружающей средой. Это происходит потому, что сингенетические ледяные клины растут по мере поднятия верхней поверхности вечной мерзлоты в ответ на добавление материала на земной поверхности. Это позволяет сингенетическим ледяным клинам достигать большой глубины, поскольку поверхность вокруг них поднимается вместе с накоплением аллювия (на поймах рек), торфа (в тундре) и отложений гелифлюкции (у подножия склонов) и других материалов. Сингенетические ледяные клины могут формироваться только в том случае, если тепловое сжатие и последующий рост ледяных прожилок успевают за добавлением нового материала. Если это происходит, ледяной клин может достигать глубины 25 метров, хотя в среднем он значительно меньше. В сингенетическом ледяном клине возраст льда на периферии уменьшается по направлению к поверхности.
Антисингенетический
Антисингенетические ледяные клины были впервые обнаружены в 1990 году во время полевых работ Дж. Росса Маккея. Маккей установил, что антисингенетические клины формируются в условиях, противоположных условиям образования сингенетических ледяных клинов: для роста антисингенетических клинов требуется удаление материала, а не его накопление и добавление. Антисингенетические ледяные клины образуются только на склонах, где происходит чистый вынос материала эрозией. Как и в случае сингенетических ледяных клинов, формирование антисингенетических клинов возможно только при условии, что скорость термического растрескивания и роста ледяных прожилок соответствует скорости удаления активного материала. Таким образом, антисингенетические ледяные клины растут только вниз, углубляясь в почву по мере удаления верхних слоев в результате массовых процессов и эрозии. В антисингенетическом ледяном клине возраст льда к периферии увеличивается вверх.