Лід у мерзлих породах
Лід у мерзлих породах може бути у вигляді:
– окремих кристалів розміром від нерозрізнених простим
оком до чітко видимих, часто утворюють скупчення у вигляді
– закономірно залягають у породі горизонтальних,
похилих та крижаних вертикальних шлірів, шарів, лінз різної
товщини, розташовані на різній відстані один від одного і
які утворюють певні кріогенні текстури;
- великих мас підземного льоду, таких як, наприклад, крижані
жили (повторно-жильні льоди) і пласти льоду, які можна роз-
дивитись як мономінеральну гірську породу.
В даний час відомі три аморфні різновиди та 15 кристалічних модифікацій льоду. Фазова діаграма показує, при яких температурах і тисках існують деякі з цих модифікацій.
Фазова діаграма льоду. Тиск (ГПа) у логарифмічному масштабі, температура зліва – у градусах Цельсія, праворуч – Кельвіна, 1 – рідка фаза
Лід, будучи обов'язковою компонентою мерзлих ґрунтів на противагу твердим мінеральним частинкам є мономінеральною кріогідратною породою з вельми своєрідними фізико-механічними властивостями. Крім льоду в ґрунтах можуть міститися й інші кріогідратні мінерали, наприклад, вуглекислий натрій Na2 Co3 хлористий магній MgCl2 . Льодом називають всі тверді модифікації води, незалежно від їхнього кристалічного або аморфного стану. Розрізняють кілька модифікацій льоду, що утворюються при негативних температурах і відповідних тисках: три кристалічні модифікації: 1,2,3, аморфну модифікацію, що утворюється при «глибокому» заморожуванні та кристалічну воду,існуючу при високих тисках та позитивних температурах. У мерзлих ґрунтах міститься лід 1-ї модифікації (існуючий при температурах до -100 ° С і при звичайних тисках), він є найважливішою компонентою мерзлих ґрунтів. Він має високу анізотропію властивостей, наприклад, механічні властивості його кристалів у перпендикулярному напрямку головної оптичної осі підпорядковуються законам реологічної механіки, в паралельному ж напрямку-навпаки, після пружних деформацій настає крихке руйнування. Крім того, електромолекулярні зв'язки льоду значно перевершують електромолекулярні зв'язки вільної води, що і обумовлює адсорбцію вільної води поверхнею льоду.
Льодонасиченість і характер розподілу льоду в розрізі багаторічномерзлих порід багато в чому визначаються умовами їх промерзання. Лід, розподілений у мерзлій породі у вигляді різних за величиною, загалом щодо невеликих, але видимих оком лінз, пропластків, шарів, зерен і включень іншої форми, а також заповнює пори в породі (лід-цемент), визначає кріогенну текстуру.
Класифікація генетичних типів підземних льодів
Печерно-житлові льоди
Залежно від заповнення пір льодом розрізняють (Шумський,1957) такі види льоду цементу: контактний , що у місцях контакту частинок скелета; плівковий , що обволікає поверхню частинок, залишаючи частину пір незаповненими; поровий, що заповнює пори цілком; і базальний, що утворює основну масу породи та роз'єднує частинки мінерального скелета.
Формування всіх видів льоду в ґрунті, що промерзає, визначається поняттям льодоутворення.
При фіксуванні ґрунтової вологи на місці, між частинками ґрунту, без
суттєвого її переміщення та надходження у промерзаючий горизонт ззовні,
формується лід-цемент, причому не виключається деяке переміщення самих частинок.
При формуванні окремих крижаних включень (шлірів) за рахунок
відповідного переміщення води слід говорити про льодовиділення.
Якщо загальна маса льоду в даному горизонті промерзаючого ґрунту зі шліровою
кріогенної текстурою більше, ніж маса води, що міститься в ньому до промерзання, а
збільшення обсягу при промерзанні перевищує більш ніж 10%;
При такому ж збільшенні вагової та об'ємної крижини, але за відсутності
ознак льодовиділення слід говорити про надмірне льодонакопичення.
p align="justify"> При формуванні льоду-цементу утворюється масивна кріогенна текстура.
Будова льоду-цементу та його взаємозв'язки з мінеральними та органічними частинками
можуть бути різними, тому виділяються контактний, плівковий і поровий лід.
цемент. Якщо мінеральні, органічні частинки чи агрегати з усіх боків оточені
льодом, слід говорити про базальну кріогенну текстуру. Базальна кріотекстура часто
буває пов'язана з надлишковим льдонакопиченням. Цю текстуру слід відрізняти від масивної, фізико-механічної властивості ґрунту в цьому випадку.