Ледяной клин - Ice wedge

Клинья льда в Sprengisandur, Исландия

Озера в дельте Маккензи. На переднем плане осушенное озеро показывает большие низкоцентрированные полигоны клина льда.

Полуостров на побережье Северного Ледовитого океана в районе дельты Маккензи с хорошо развитыми ледяными полигонами. На нем пасется стадо карибу.

Таяние пинго с окружающими полигонами клина льда вблизи Туктояктук, Канада

Клин льда, обнаженный эрозией вдоль побережья моря Бофорта, Канада. Клин, образовавшийся в результате термического сжатия земли, зимой открывал трещину. Весной трещина заполнилась талой водой, которая затем замерзла в вечной мерзлоте, в результате чего образовались тонкие вертикальные линии льда и отложений, которые образуют сам клин.

An ледяной клин это трещина в земле, образованная узким или тонким куском лед длиной до 3–4 метров на уровне земли и уходящей в землю на несколько метров. В зимние месяцы вода в земле замерзает и расширяется. Когда температура достигнет -17 градусов Цельсия или ниже,^{[нужна цитата ]} уже образовавшийся лед действует как твердое тело и расширяется, образуя трещины на поверхности, известные как ледяные клинья. Поскольку этот процесс продолжается в течение многих лет, ледяные клинья могут вырастать до размера плавание бассейн.^{[нужна цитата ]} Ледяные клинья обычно имеют многоугольный узор, известный как ледяной клин. полигоны. Трещины также могут быть заполнены материалами, отличными от льда, особенно песком, и тогда они называются песчаные клинья.

Формирование

Существует множество теорий, которые пытаются объяснить происхождение ледяных клиньев, но только одна из них последовательно поддерживается наиболее выдающимися учеными: теория теплового сжатия.

Теория теплового сжатия

Теория термического сжатия утверждает, что в зимние месяцы трещины термического сжатия образуются всего в несколько сантиметров шириной и несколькими метрами глубиной из-за очень холодной погоды.^[1] В течение следующих нескольких месяцев снег тает, и оставшаяся вода заполняет трещины и трещины. вечная мерзлота под поверхностью замерзает. Эти крошечные трещины превращаются в вечную мерзлоту. С наступлением летних месяцев вечная мерзлота расширяется; горизонтальное сжатие производит подъем застывшего осадка пластической деформацией. Следующей зимой холод снова замораживает и раскалывает уже образовавшийся ледяной клин, открывая путь тающему весеннему снегу, чтобы заполнить пустую трещину. Предполагаемая средняя годовая температура воздуха, необходимая для образования клиньев льда, составляет от –6 ° до –8 ° C или ниже.^[2]

Формы

Есть три различных формы ледяных клиньев: активные, неактивные и забрасываемые. Все три формы распространены сегодня и встречаются в разных частях света.

Активный

Активные ледяные клинья - это те, которые все еще развиваются и растут. В течение каждого года в случае появления трещин будет добавляться слой льда, но не обязательно, чтобы растрескивание происходило каждый год, чтобы считаться активным. Район, в котором остается активным большинство ледяных клиньев, находится вдоль зоны вечной мерзлоты. Количество активных ледяных клиньев, которые растрескиваются ежегодно, постоянно сокращается по мере того, как они становятся неактивными.^[3]

Неактивный

Неактивные клинья льда - это клинья, которые больше не трескаются и не растут. В зимние месяцы клин не раскалывается, поэтому летом не добавляется новая вода.^[3]

Броски

В районах прошлой вечной мерзлоты клинья льда растаяли и больше не заполнены лед. В клин, который теперь пуст, заполняется осадок и грязь от окружающих стен. Их называют слепками клина льда, и их можно использовать для оценки климата сотни тысяч лет назад.

Типы

Ледяные клинья исторически подразделяются на две основные категории: эпигенетические и сингенетические.^[4] Тип ледяного клина относится к тому, как клин растет с течением времени. Относительно недавние полевые исследования выявили новый тип ледяного клина: антисингенетический. В настоящее время это единственные три четко классифицированных типа клиньев льда, наблюдаемых в природе.^[5] Различия между моделями роста эпигенетических, сингенетических и антисингенетических клиньев зависят от условий поверхности земли, то есть от того, остается ли уровень земли практически неизменным или происходит добавление или потеря материала.^[4]

Эпигенетический

«Эпигенетический» в геологических терминах относится к геологическим объектам, которые сформировались после образования окружающих материалов. Что касается ледяных клиньев, это означает, что эпигенетические ледяные клинья формируются в уже существовавшей вечной мерзлоте, а не образуются одновременно с вечной мерзлотой, что означает, что они намного моложе окружающего материала. Эпигенетичность ледяного клина также относится к тому способу, которым они растут. Эти типы ледяных клиньев значительно расширяются за время своей жизни, но редко становятся глубже или выше. Это означает, что эпигенетические клинья льда могут вырастать максимум до 3–5 метров в ширину, но оставаться примерно той же глубины / высоты, что и в момент их образования.^[6] Обычно отложения по обе стороны от эпигенетического клина льда, прилегающие к краям клина, демонстрируют изгиб вверх. В эпигенетическом клине льда возраст льда на периферии мало меняется сверху вниз.

Syngenetic

Сингенетические клинья льда, как и эпигенетическая разновидность, уходят корнями в геологический термин сингенетический, что означает формирование одновременно с окружающим материалом.^[6] Это происходит потому, что сингенетические клинья льда растут по мере того, как верхняя поверхность вечной мерзлоты поднимается в ответ на добавление материала на поверхность земли.^[4] Это позволяет сингенетическим клиньям льда расти очень глубоко, поскольку поверхность вокруг них поднимается по мере накопления аллювия (в поймах рек), торфа (в тундре) и гелифлюкционных отложений (в нижней части склона), среди других материалов.^[4] Сингенетические клинья льда могут образовываться только в том случае, если тепловое сжатие и последующий рост ледяных жилок могут идти в ногу с добавлением нового материала. В этом случае клин льда может достигать глубины 25 метров, но в среднем намного меньше.^[6] В сингенетической ледяной клине возраст льда на периферии уменьшается вверх.

Антисингенетический

Антисингенетический ледяной клин впервые был обнаружен в 1990 г. во время полевых работ Дж. Росс Маккей. Маккей обнаружил, что антисингенетическая разновидность росла в условиях, противоположных условиям сингенетических ледяных клиньев, в том смысле, что антисингенетическая разновидность требовала удаления материала вместо накопления и добавления материала.^[4] Антисингенетические клинья льда образуются только на склонах, где наблюдается чистая потеря материалов в результате эрозии. Подобно сингенетическим ледяным клиньям, антисингенетические ледяные клинья могут возникать только в том случае, если скорость термического растрескивания и роста ледяных жил идет в ногу с удалением активного материала.^[4] Таким образом, антисингенетические клинья льда растут только вниз, проникая глубже в почву только по мере того, как верхние слои удаляются в результате массового истощения и эрозии.^[4] В антисингенетической ледяной клине возраст льда на периферии увеличивается вверх.