Eksperymentalne formowanie gruntów strukturalnych w osadach żwirowych zalegających nad topniejącym lodem

Abstrakt

Przeprowadzono eksperymenty w celu zbadania procesów prowadzących do powstawania gruntów strukturalnych w nieskonsolidowanych osadach żwirowo-piaszczystych, pokrywających obrzeża czapy lodowej w południowo-wschodnim rejonie Thule, w północno-zachodniej Grenlandii. Cztery różne powierzchnie lodowca zostały pokryte warstwą żwiru piaszczystego (pozbawionego frakcji drobnych) o zróżnicowanej grubości, aby zaobserwować wpływ nierównomiernego topnienia na formowanie się gruntów strukturalnych. Cienka warstwa żwiru o grubości 5 cm umożliwiała szybsze topnienie niż warstwa o grubości 15 cm, co skutkowało powstawaniem wzniesień i obniżeń terenu. W wyniku naturalnego sortowania ziaren o różnej wielkości, wywołanego ich wprawieniem w ruch przez nierównomierne topnienie i związane z tym nierównomierne zapadanie się warstwy żwiru, większe frakcje akumulowały się w zagłębieniach. Sortowanie to doprowadziło do wykształcenia się dobrze rozwiniętych pierścieni kamiennych w trzech przypadkach, gdzie warstwa żwiru miała zróżnicowaną grubość. W czwartym przypadku, równomierna warstwa żwiru pokrywająca gładką powierzchnię lodu nie doprowadziła do powstania uporządkowanej siatki, chociaż w kanale spływu wód roztopowych utworzył się słabo rozwinięty pas kamienny. Dodatkowo, wokół obszaru testowego uformował się duży pierścień kamienny w wyniku szybszego topnienia słabo izolowanego lodu otaczającego obszar pokryty żwirem. Wnioskuje się, że występujące naturalnie w osadach morenowych na obrzeżach czapy lodowej uporządkowane siatki i pasy kamienne zostały zainicjowane przez mechaniczne sortowanie wywołane nierównomiernym topnieniem lodu pod niejednorodną warstwą żwiru piaszczystego. Proces ten prawdopodobnie odgrywa istotną rolę w kształtowaniu się zapadania się powierzchni obserwowanych w świeżo rozmarzającej zmarzlinie, z której usunięto warstwę czynną.