Lentile de gheață

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Formarea de pingo în tundra arctică ca urmare a formării periodice la distanță a lentilelor de gheață.

O lentilă de gheață se formează atunci când umezeala difuzată în sol sau roca se acumulează în zone închise. Gheața se acumulează inițial în mici pori sau fisuri preexistente și, atâta timp cât condițiile rămân favorabile, continuă să se acumuleze formând un strat sau lentilă de gheață, târându-se ca o pană în pământ sau în stâncă. Lentilele de gheață cresc paralel cu suprafața, cu o grosime cuprinsă între câțiva centimetri și câțiva decimetri adânc în pământ sau stâncă.

Lentilele de gheață joacă un rol esențial în ridicarea solurilor induse de gheață și fracturarea rocii în loc , principala cauză a eroziunii în regiunile reci. Înălțimea de îngheț creează resturi și modelează peisaje drastice în forme complexe. Fracturarea în regiunile periglaciare (alpine, subpolare și polare) a fost adesea atribuită înghețării și expansiunii volumetrice a apei prinse în interiorul porilor și crăpăturilor. Cu toate acestea, cea mai mare parte a umflăturilor cauzate de înghețarea și fracturarea rocii apare în schimb din cauza segregării gheții în lentilele de gheață din regiunile predispuse la înghețarea suprafeței. Segregarea gheții are ca rezultat fracturarea rocilor și criosoliftarea . [1]

Descrierea fenomenelor

Cri-ridicare comună

Formarea lentilelor de gheață în urma cri-ridicării în climă rece.

Cri-ridicarea este procesul prin care înghețarea solului saturat cu apă determină deformarea și împingerea în sus a suprafeței solului. [2] Acest proces poate să deformeze și să crape pavajul drumului , să deterioreze fundațiile clădirii și să deplaseze solul prin modelarea acestuia în forme regulate. Solul umed, cu granulație fină, este extrem de susceptibil la ridicarea criogenică la anumite temperaturi .

Lentile de gheață din tundră

Formarea lentilelor de gheață în tundră.

Cri-ridicarea este frecventă în tundra arctică, deoarece permafrostul menține solul înghețat adânc, prevenind topirea zăpezii și scurgerea ploii. Prin urmare, condițiile sunt optime pentru formarea lentilelor de gheață adânci, cu acumulare mare de gheață și deplasări semnificative la sol. [3]

Ridicarea diferențială a gheții cu modelarea complexă concomitentă va avea loc numai în condiții adecvate. Consecințele crizei într-un anumit an vor produce efecte și în anii următori. De exemplu, o supraîncărcare mică pe suprafața solului va afecta adâncimea formării de gheață în anii următori, ducând la ridicare . Modelele de crio-ridicare dependente de timp (cronologice) indică faptul că într-o perioadă destul de lungă se sting perturbațiile succesive pe distanțe scurte, în timp ce cele din intervalul mediu cresc și domină peisajul. [3]

Formațiuni de gheață subglaciare

Lentile de gheață cresc în interiorul calotei de gheață și stânca de sub ghețar.

Sub stratul de gheață din Antarctica s- au observat benzi de sedimente sau depozite glaciare ; se crede că provin din lentile de gheață care se formează în resturi. În cele mai curgătoare regiuni glaciare, stratul de gheață alunecă peste sedimente saturate cu apă (depozit glaciar) sau pluteste literalmente deasupra unui strat de apă. Depozitul glaciar și apa reduc fricțiunea dintre baza stratului de gheață și roca aflată la locul său. Aceste ape subglaciare pot proveni atât din apele de suprafață care se percolează sezonier ca urmare a topirii suprafeței, cât și din topirea care are loc la baza calotei de gheață. [4]

Bazele pentru creșterea lentilelor de gheață în roca de sub ghețar sunt așezate în lunile de vară, când există o abundență de apă la baza ghețarului. Lentilele de gheață se formează în interiorul stâncii în loc, acumulându-se până când este suficient de slăbită pentru a fi tăiată sau fragmentată. Straturile de roci de-a lungul interfeței dintre ghețari și roci sunt eliberate, producând o mare parte din sedimentul din aceste regiuni bazale ale ghețarilor. Deoarece viteza mișcării ghețarilor este legată de caracteristicile gheții bazale, sunt în curs cercetări pentru a cuantifica mai bine fenomenul. [5]

Interpretarea fenomenelor

Lentilele de gheață contribuie la creșterea palsa .

Condiția indispensabilă pentru segregarea gheții și crio-ridicare este existența unei regiuni în sol sau a unei roci poroase care este relativ permeabilă, care se află într-un interval de temperatură, astfel încât să permită coexistența gheții și a apei (în statul pre -topit) și are un gradient de temperatură răspândit pe întreaga regiune. [6]

Un fenomen cheie în înțelegerea segregării gheții în sol sau în roca poroasă (numită lentilă de gheață datorită formei sale) este pre-topirea , adică dezvoltarea unui strat subțire de lichid pe suprafețe și interfețe la temperaturi semnificativ sub temperatura de topire a acestuia. masa totală. Termenul de pre-topire este folosit pentru a descrie scăderea temperaturii de topire (sub 0 ° C) rezultată din curbura suprafeței apei limitate în mediul poros ( efect Gibbs-Thomson ). Apa pre-topită există ca strat subțire pe suprafața gheții. În condiții de pre-topire, gheața și apa pot coexista la temperaturi sub -10 ° C într-un mediu poros. Efectul Gibbs-Thomson produce migrația apei datorită unui gradient termic variind de la temperaturi mai ridicate la temperaturi mai scăzute; Dash exprimă acest concept spunând că ... materialul este transportat în regiuni mai reci ... Acest lucru poate fi văzut, de asemenea, din punct de vedere energetic, ca fiind favorabil particulelor de gheață mai mari decât cele mai mici ( coacerea Ostwald ). Rezultă că, atunci când există condiții pentru segregarea gheții (adică formarea unei lentile de gheață), apa se difuzează spre gheața segregată, înghețând la suprafață, făcând astfel îngroșarea stratului. [6]

Este posibil să se dezvolte câteva modele analitice care prezic următoarele caracteristici, în concordanță cu observațiile făcute în teren:

  • Formarea gheții are loc în straturi paralele cu suprafața deasupra. [1]
  • Gheața se formează inițial cu mici microfisuri paralele cu suprafața. Pe măsură ce se acumulează, stratul său se dezvoltă spre exterior în ceea ce este adesea denumit lentilă de gheață paralelă cu suprafața. [1]
  • Gheața se formează în roca permeabilă la apă în același mod în care se formează în sol. [1]
  • Dacă stratul de gheață este rezultatul răcirii într-o singură direcție (de exemplu, partea de sus), fractura tinde să se așeze aproape de suprafață (de exemplu, 1-2 cm în tencuială). Dacă placa de gheață rezultă din înghețarea pe ambele părți (de exemplu, deasupra și dedesubt) fractura tinde să fie localizată mai adânc (de exemplu, 2-3,5 cm în tencuială). [1]
  • Gheața se formează rapid când lichidul este disponibil imediat. În acest caz, gheața segregată (cristalinul de gheață) se dezvoltă paralel cu suprafața expusă la frig. Crește rapid până când căldura eliberată de răcire reîncălzește marginile lentilei de gheață, reducând gradientul de temperatură și ajustând rata de segregare ulterioară a gheții. În aceste condiții, gheața se dezvoltă într-un singur strat, care devine progresiv mai gros. Suprafața este mișcată și solul repoziționat sau roca fracturată. [7]
  • Formarea de gheață are loc într-un model diferit atunci când lichidul este mai puțin disponibil. În acest caz, gheața segregată (cristalinul de gheață) crește încet. Căldura eliberată prin răcire nu poate încălzi marginile cristalinului de gheață. Apoi, zona prin care se răspândește apa continuă să se răcească până se formează un alt strat de segregare a gheții sub primul strat. Dacă temperaturile scăzute persistă o perioadă lungă de timp, acest proces se poate repeta, producând mai multe straturi de gheață (lentile de gheață), toate paralele cu suprafața. Formarea mai multor straturi (lentile multiple) provoacă daune înghețate mult mai persistente rocii sau solului. [7]
  • Nu se formează gheață în anumite condiții. La presiuni de suprasarcină mai mari și la temperaturi relativ mai calde la suprafață, nu se produce segregarea gheții; lichidul prezent îngheață în spațiul porilor, fără nicio segregare masivă a gheții și fără deformări de suprafață măsurabile sau daune cauzate de îngheț. [7]

Creșterea lentă a gheții în stâncă

Rocile conțin de obicei pori de diferite dimensiuni și forme, indiferent de origine sau locație. Cavitățile rocii sunt în esență mici fisuri, dar acestea se pot răspândi dacă roca este plasată sub tensiune. Dacă gheața se acumulează într-un por asimetric, va supune roca la tensiune într-un plan perpendicular pe direcția acumulării sale; fractura se va propaga de-a lungul acestui plan, care este de fapt paralel cu suprafața. [8]

Walder și Hallet au dezvoltat modele care prezic localizarea și rata de creștere a fracturilor de rocă în concordanță cu fracturile observate efectiv pe teren. Conform modelului lor, în marmură și granit există dezvoltarea maximă a fracturilor atunci când temperaturile oscilează între -4 ° C și -15 ° C; în această gamă granitul poate dezvolta fracturi care conțin gheață de până la 3 metri lungime într-un singur an. Când temperatura este mai mare, gheața formată nu provoacă suficientă presiune pentru a determina răspândirea fracturii. Când temperatura este sub acest interval, apa este mai puțin mobilă, iar fracturile cresc mai lent. [8]

Mutron a confirmat că gheața se formează inițial în pori, creând mici microfisuri paralele cu suprafața. Pe măsură ce acumularea crește, stratul de gheață crește spre exterior, formând de obicei o lentilă de gheață paralelă cu suprafața. În roca permeabilă la apă, gheața se va forma în același mod în care se formează în sol. Dacă placa de gheață este rezultatul răcirii într-o singură direcție (de exemplu, partea de sus), fractura tinde să fie localizată aproape de suprafață (de exemplu, 1-2 cm în tencuială). Dacă stratul de gheață rezultă din înghețarea pe ambele părți (de exemplu, deasupra și dedesubt) fractura tinde să se întindă mai adânc (de exemplu, 2-3,5 cm în tencuială). [1]

Notă

  1. ^ A b c d și f (EN) Julian Murton B., Peterson, Rorik; Ozouf, Jean-Claude, Fractura de roca de bază prin segregarea de gheață în regiunile reci , în Știință , vol. 314, nr. 5802, 17 noiembrie 2006, pp. 1127-1129, DOI : 10.1126 / science.1132127 . Adus la 30 noiembrie 2009.
  2. ^ (EN) Rempel, AW, Wettlaufer, JS; Worster, MG, Premelatarea interfațială și forța termomoleculară: flotabilitate termodinamică , în Physical Review Letters , vol. 87, nr. 8, 2001, p. 088501, DOI : 10.1103 / PhysRevLett . 87.088501 .
  3. ^ a b ( EN ) RA Peterson, Krantz, WB, Model diferențial de îngheț pentru formarea solului modelat: coroborarea cu observații de-a lungul unui transect arctic nord-american , în Journal of Geophysical Research , vol. 113, American Geophysical Union ., 2008, pp. G03S04, DOI : 10.1029 / 2007JG000559. . Adus la 30 noiembrie 2009.
  4. ^ (EN) Robin E. Bell, Rolul apei subglaciare în echilibrul de masă al plăcilor de gheață , în Nature Geoscience , vol. 1, nr. 5802, 27 aprilie 2008, pp. 297–304, DOI : 10.1038 / ngeo186 . Adus la 30 noiembrie 2009.
  5. ^ (EN) AW Rempel, A Theory for ice-till interactions and sediment entrainment under glaciers , în Journal of Geophysical Research, n. 113, American Geophysical Union ., 2008, pp. F01013, DOI : 10.1029 / 2007JF000870. . Adus la 30 noiembrie 2009.
  6. ^ a b ( EN ) G. Dash, AW Rempel, JS Wettlaufer, Fizica gheții premoltate și consecințele sale geofizice , în Rev. Mod. Phys. , vol. 78, nr. 695, American Physical Society , 2006, DOI : 10.1103 / RevModPhys.78.695 . Adus la 30 noiembrie 2009.
  7. ^ a b c ( EN ) AW Rempel, Formarea lentilelor de gheață și a înghețului , în Journal of Geophysical Research , vol. 112, F02S21, American Geophysical Union , 2007, DOI : 10.1029 / 2006JF000525 . Adus la 30 noiembrie 2009.
  8. ^ A b (EN) Joseph Walder, Hallet, Bernard, Un model teoretic al fracturii de rocă în timpul congelării , în Geological Society of America Bulletin, vol. 96, nr. 3, Geological Society of America ., Martie 1985, pp. 336-346, DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1985) 96 <336: ATMOTF> 2.0.CO; 2 . Adus la 30 noiembrie 2009.

Alte proiecte

linkuri externe

Geografie Portalul geografiei : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de geografie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ice_Lens&oldid=111062529 ”