давлением в жидком состоянии (см. стр. 25—26). Теоретически силовое поле адсорбции, асимптотически приближаясь к нулю, распространяется на бесконечно большое расстояние от свя- зывающей поверхности, но практически на механических свой- ствах воды (наличие модуля сдвига) оно сколько-нибудь ощутимо проявляется до расстояния в несколько микронов, а на терми- ческих свойствах (понижение точки замерзания) — до 40 р (ВезКом, 1935). Совершенно «сухой» горная порода или почва в естественных условиях не бывает, так как на поверхности её частиц всегда остается пленка связанной воды такой толщины, что внешний ее слой находится в равновесии с содержащимся в воздухе водяным паром. Чем тоньше пленка, тем больше удерживающие. ее силы, тем меньшего давления пара в воздухе достаточно для сохранения равновесия. Поэтому при уменьшении влажности воздуха пленка воды, связанной поверхностью твердых частиц, становится тоньше, но совсем может исчезнуть только при от- сутствии водяного пара в воздухе. Подобный же процесс умень- шения толщины пленки наблюдается и при понижении темпе- ратуры ниже 0° с той лишьъ разницей, что вода в этом случае: переходит не в пар, а в лед 1. случае оттока тепла после некоторого переохлаждения и образования устойчивых зародышей льда при 0° замерзает только пресная свободная вода в крупных порах породы, на- ходящаяся под нормальным давлением. Остальная вода, испы- тывающая повышенное внешнее или внутреннее давление, в по- следнем случае от притяжения твердых частиц или ионов рас- творенных веществ, будет замерзать постепенно в процессе дальнейшего понижения температуры при достижении ее точки замерзания. Точно так же при нагревании частичное таяние льда будет происходить в значительном интервале отрицатель- ных температур. Это положение, непосредственно вытекающее из законов физико-химического равновесия, было названо Н. А. Цытовичем (1945) принципом равновесного состояния воды в мерзлых грунтах. Практи- чески основная масса воды, связанной поверхностью твердых частиц, соответствующая большей части толщины сорбирован- ной пленки, замерзает в пределах температур на несколько. традусов ниже нуля, а при температуре ниже —2%С собственно жидкой части пленки, может быть, больше и не остается; осталь- ное будет представлять собой твердую фазу. носительное количество влаги, находящейся в связанном состоянии, помимо характера поглощающего комплекса и мине- ралогического состава, зависит от размера пор породы или от величины удельной поверхности, а следовательно, и от размера слагающих ее частиц: чем они мельче, тем большая часть воды 218 связана. В дисперсных породах с тонкими порами, где вся вода: (или значительная ее часть) связана поверхностью скелета, при охлаждении замерзание происходит не в одной плоскости фронта. кристаллизации, отделяющей мерзлую породу от талой, а в бо- лее или менее мощном переходном мерзло-талом слое. В преде- лах этого слоя замерзание начинается с более крупных пор и внешних частей сорбированных пленок, по мере понижения температуры охватывая все более тонкие поры и прочнее связан- ные части пленок. Чем меньше температурный градиент и мед- леннее идет замерзание, тем мощнее переходный мерзло-талый слой, а при относительно высоких температурах источника хо- лода, которым в естественных условиях является земная поверх- ность, вся «промерзшая» дисперсная порода содержит значи- тельное количество жидкой рыхло-связанной воды и не выходит из этого переходного мерзло-талого состояния. В сравнительно: крупнозернистых рыхлых породах, начиная с песка, количество связанной воды уже настолько мало, что запаздывание замерза- ния ее практически не оказывает влияния на свойства породы и на ход процессов структурообразования. Как мы знаем, граница между размером частиц песка и пыли (0,05—0,1 мм)! является критической и в другом отношении: это приблизительно тот предел, до которого при очень медленном замерзании и малом внешнем сопротивлении растущие кристаллы льда способны отталкивать встречающиеся на пути твердые ми- неральные частицы, что объясняется главным образом малой площадью прикрываемой последними поверхности кристалла, подвод питания для роста которой должна обеспечивать разде- ляющая пленка воды (см. стр. 176—177). Но в почве и рыхлой горной породе имеется еще один переменный фактор, от которого зависят ход и результат процесса промерзания: наличие воды в достаточном для роста кристаллов льда количестве. Сам про- цесс промерзания, связанный с наличием температурного гра- диента, с уменьшением толщины сорбированных пленок и с уве- личением объема замерзающей воды, сопровождается более или_менее значительным перераспределением влаги в породе. Проблема миграции влаги в рыхлых породах при промер- зании чрезвычайно сложна и не может считаться окончатель- но разрешенной ®. Как известно, движение жидкостей и газов всегда вызывается разностью давлений, но причина возник- УВ гЁунп›веденпи траницей между песком и пылью считается раз- мер в 0,05 мм, а в петрографии осадочных пород — 0,1 мм. ® Этой проблеме посвящена общирная литература (ВезКом, 1935; ЛЕЙСЕЫ ВЕ ППАЕОвИч Я Сумгин, 1937; Сумгин и др., 1940; Федосов; 1940; Гольдштейн, 1948, и др.). Ниже не излагаются все существующие точки зрения, а приводится лишь наиболее вероятное, с точки арения автора, объяснение. 219