В ледниковые эпохи изменялся ход природных процессов и далеко за пределами растущего ледника – на территориях перигляциальных зон, где царствовала многолетняя мерзлота. Перигляциальные зоны формировались перед фронтом ледника в фазу трансгрессии и стабилизации края. Распространяющиеся от глетчера волны холода сковывали грунты многолетней мерзлотой, изгоняли или даже уничтожали растительность и животных. Следовательно, в приледниковых районах почти или полностью прекращалось накопление органогенных пород. Эти территории отличались своеобразием климата. Близость ледника обеспечивала условия, подобные которым сейчас можно наблюдать в высокогорьях: низкие температуры воздуха при значительном количества суммарной солнечной радиации. Последнее объясняется сочетанием охлаждающего влияния ледника с безоблачной погодой, поскольку над ледовой поверхностью. господствовал антициклон. С ледяного щита постоянно дули сильные и сухие стоковые ветры, как ныне над Антарктидой. Соответственно климату, своеобразной была и растительность перигляциальной зоны – по своему составу она напоминала одновременно флору современных высокогорных степей и тундр. Другими словами, здесь выживали только самые неприхотливые растения: холодоустойчивые и способные выдерживать сухость.
Из геологических процессов в перигляциальной зоне господствовали морозное выветривание, трещинообразование, солифлюкция, крип, вспучивание грунтов, наледеобразование и другие, свойственные зоне многолетней мерзлоты. На поверхности накапливались отложения криогенной формации. Наряду с выхолаживанием, происходило иссушение климата, мелели озера и реки. Компенсационное погружение обуславливало уменьшение уклона речных русел, поэтому падали скорости течения. Совокупное воздействие обмеления и потери скорости вело к тому, что реки оказывались не в состоянии выносить обломки, и их долины заполнялись рыхлыми толщами криогенного аллювия. На почти лишенных растительности водоразделах чрезвычайно активно протекали эоловые процессы. Деятельность ветра, раздувавшего возникающий на высохшей поверхности мелкозем, вела к быстрому накоплению лессовых отложений – самых ярких и достоверных свидетелей сурового климата. Если даже на территории не найдено горизонта морены, то именно по наличию лессовидных алевритов можно говорить о господстве ледниковых условий.
Происходящие в зоне многолетней мерзлоты геологические процессы связаны, в первую очередь, с расклинивающим горные породы действием замерзающих подземных вод. В свою очередь, это действие зависит от условий залегания и режима подземных вод, а также от характера подземных льдов.
Морозное выветривание является главнейшим самостоятельным процессом криолитозоны. Кроме того, оно сопровождает практически все остальные происходящие здесь экзогенные явления. Именно благодаря морозному выветриванию, в составе поверхностных пород зоны многолетней мерзлоты широко распространены алевриты.
Морозное трещинообразование заключается в раздавливании рыхлых пород деятельного слоя замерзающей водой. Морозобойные трещины заполняются льдом, или рыхлыми мелкодисперсными породами, или смешанной грунтово-ледовой массой, образуя морозобойные клинья. Они достигают максимальных размеров, когда трещина рассекает не только деятельный слой, но и многолетнемерзлые породы. Рост клиньев обусловливает деформацию вмещающих пород, в результате чего трещины обрамляются валиками выдавленных на поверхность грунтов (рис. 15).
Этот процесс, повторяясь из года в год в одном и том же месте (трещине), ведет к образованию тундровых полигонов (рис. 16). В однородных грунтах такие полигоны имеют форму четырехугольника, а в неоднородных – неправильного многоугольника.
Процессы морозного вспучивания слоев горных пород происходят в результате замерзания залегающих на небольшой глубине подземных вод. В зависимости от условий залегания замерзающих подземных вод – таликов, формируются бугры пучения двух типов: миграционные и инъекционные. Инъекционные бугры пучения возникают при замерзании межмерзлотных таликов, в которых водонасыщенный грунт со всех сторон сжат мерзлотой. Промерзая, талик развивает гидростатическое давление, достигающее 140 т/м2, и разжиженный грунт выдавливается в ослабленную зону, приподнимая вышележащие слои все выше, по мере замерзания. Примером таких бугров пучения являются гидролакколиты – куполовидные холмы с ледяным ядром, называемые в Якутии булгунняхами, а на севере Канады – пинго (рис. 17).
Бугры пучения второго типа называются миграционными. Их образование связано с промораживанием надмерзлотных таликов, залегающих в торфяниках (рис. 18). После замерзания торфа вода, заключенная в нижележащих суглинисто-супесчаных грунтах, начинает мигрировать к поверхности. Скопившись под панцирем льдистого торфа, вода также замерзает, увеличиваясь в объеме, и выдавливает бугор.
На поверхности криолитозоны происходят и такие процессы, как крип, солифлюкция, курумообразование и др.
Крип – это медленное сползание по склону горных пород под действием силы тяжести. В условиях мерзлоты процессы пучения поднимают поверхностные породы в направлении, перпендикулярном склону холма. Во время таяния крупные обломки оседают вниз, с каждым циклом таяния оказываясь все ниже по склону.
Солифлюкция проявляется в медленном течении рыхлых пород поверхности склона. С приходом теплого сезона поверхность склона оттаивает, породы насыщаются талой водой. Лежащие глубже слои скованы льдом и играют роль водоупора. Пропитавшись водой, поверхностный пласт становится тяжелее и приобретает пластичность, после чего приходит в движение, оплывая вниз по склону со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Накапливающиеся таким путем у подножия слои называются солифлюксием.
Курумообразование заключается в выдавливании на поверхность крупных обломков. В холодный сезон крупные валуны промерзают быстрее, чем окружающие песчаные или глинистые породы. Возникающие под валунами линзы льда приподнимают их. В теплое время валун прогревается быстрее, лед под ним тает. Талая вода захватывает мелкие частицы и отлагает их под валуном, не позволяя тому опуститься на первоначальную глубину. В результате многократного повторения процесса крупные обломки, вытолкнутые на поверхность, формируют каменные поля и каменные реки, или курумы. Находящиеся на склоне курумы могут двигаться вниз под действием солифлюкции или крипа.