книги из ГПНТБ / Общее мерзлотоведение

Т а б л и ц а 21

Классификация подземных льдов (составили А. II. Попов и Н. И. Толстпхин)

Льды эндогенного происхождения включают шесть подгрупп. П о в т о р и о-ж и л ь н ы е л ь д ы формируются вследствие про­ никновения поверхностных вод в морозобойные трещины и полости, сопутствующие процессу трещинообразования. Льды образуют крупные полигональные ледяные системы на низменных равни­ нах. Встречаются клиновидные, столбообразные или непра­ вильной формы скопления (рис. 36). Ширина жил по поверх­ ности 8—10 м, длина несколько десятков метров, глубина про­ никновения по вертикали 50 м и более от поверхности. На северовостоке Сибири отмечаются повторно-жильные льды двух гене­ раций — древние и современные. Они образуются в течение дли­

втрещиноватых породах — изверженных, метаморфических,

осадочных. Наиболее широко распространены жильные льды в замерзших водоносных зонах трещин выветривания и тектони­ ческих разломов — региональных и локальных. Размеры, форма и положение ледяных жил по отношению к вмещающим породам разнообразны.

И н ъ е к ц и о н н ы е л ь д ы ( и н т р у з и в н ы е ) об­ разуются из скоплений воды, локализующейся в отдельных ме­ стах, преимущественно в грубодисперсных породах или на кон­ такте пород разной водопроницаемости и плотности. Вода под влиянием гидростатического напора сосредоточивается на ослаб-

136

ледников достигает там 150 м. По простиранию они прослежива­ ются на сотни метров. Имеются указания В. Ф. Тумеля, М. В. Ки­ ма, Б. С. Павлова и других на глыбы погребенного глетчерного льда в морене Норильского района [4]. Льды погребенных глет­ черов и снежников вскрыты в Чарской впадине, в хребте Удокан [7], в Южном Верхоянье. Иногда эти льды имеют слоистое строение, перемежаясь с грубообломочным моренным или делю­ виальным материалом. Анализ фактических данных и литератур­ ных источников позволил И. А. Некрасову и Г. Ф. Гравису пред­ положить, что в условиях сурового климата высокогорных со­ оружений при резко расчлененном рельефе и интенсивном сносе погребение и консервирование в мерзлом состоянии ледяных линз — явление не такое уж редкое.

и не образует значительных накоплений.

Погребенные под отложениями песка и глин льды водного происхождения (наледные, речные, озерные и морские) встре­ чаются сравнительно редко [4]. Ископаемый лед озерного проис­ хождения, по В. И. Серпухову, вскрыт на ключе Светлом, притокер. Белой бассейна р. Маи. Мощность вскрытой части льда 22м.

Довольно многочисленные данные о погребенных льдах на тер­ ритории Станового нагорья и Витимского плоскогорья система­ тизированы И. А. Некрасовым и др. [7]. В частности, они указы­ вают на значительную по протяженности линзу озерного льда

вдолине р. Витим, описанную в свое время А, В. Львовым, но впоследствии растаявшую. Линза озерного (старичного) дьда мощностью 3—4 м встречена Н. И. Мокровым в террасе р. Ципы,

вбассейне р. Витим. На наличие погребенных речных льдов обращает внимание В. Г. Ясько. В Чарской впадине и хребте Удокан вскрыты погребенные наледи (рис. 38).

Сингенетические и эпигенетические льды. По отношению к вмещающим породам различают льды сингенетические, т. е

образовавшиеся одновременно с вмещающими их породами, и льды эпигенетические, возникшие после образования включа­ ющих их пород. К первым относятся некоторые льды четвертичных отложений, ко вторым — большинство подземных льдов, зале­ гающих не только в четвертичных, но и в более древних отложе­ ниях, а также в кристаллических породах. Эпигенетические натечные льды встречаются в карстовых и других пещерах и в гор­ ных выработках.

Подземные льды и воды. Ископаемые льды имеют большое значение в питании подземных и поверхностных вод территории мерзлой зоны. По наблюдениям некоторых исследователей, реки при пересечении ископаемых льдов увеличивают свой расход в результате таяния последних. При оттаивании ископаемые льды дают начало источникам и ручьям, питают озера, иногда весьма обширных размеров. Если подземные льды залегают неглубоко,

139

физико-географической и геологической среде, в течение дли­ тельного времени придает определенную специфику геологиче­ ским явлениям. Физические закономерности льдообразования, установленные в лабораториях, хотя и должны учитываться в полной море, но механически переносить их на природные явле­ ния нельзя. Строение мерзлых пород должно изучаться прежде всего геологическим i методами [8, 41.

Одним из геологических методов изучения мерзлых пород является мерзлотно-фациальный анализ, сущность которого Е. М. Катасонов [9, 10, И] видит в признании связи криогенных явлений с генезисом, т. е. условиями накопления и промерзания вмещающих пород. Следовательно, мерзлотно-фациальный анализ заключается в изучении фациальных признаков мерзлых или бывших мерзлых горных пород, в выявлении но этим признакам условий промерзания и в выделении определенных ассоциаций — фаций горных пород — на основе единства их строения и условий промерзания.

Фациальными признаками мерзлых горных пород являются криогенные и посткриогенные текстуры, залежеобразующие льды или их псевдоморфозы и различные криогенные нарушения первичного строения горных пород.

Криогенные и посткриогенные текстуры. Криогенные текс­ туры возникают при промерзании горных пород п определяются формой, размерами и взаимным расположением различных включений текстурообразующего льда. Текстурообразующими, в отличие от залежеобразующих, называют мелкие ледяные вклю­ чения, мощность которых, по Б. И. Втюрину [121, обычно не пре­ вышает 0,3—0,5 м. Текстурообразующие льды залегают в мерзлых породах в виде разнообразных линзочек, гнезд, вкраплений, корок, прожилок, прослоек и поясков (сгущений линзочек).

Тип криолитогенеза —сингенетический или эпигенетический* — определяет главные особенности криогенных текстур и специфику использования их при мерзлотно-фациальных исследованиях.

В с л у ч а е с и н г е н е т и ч е с к о г о т и п а к р и о ­ л и т о г е н е з а криогенные текстуры формируются в процессе наращивания мерзлых толщ преимущественно кверху вслед за накоплением отложений в субаэральных или в субаквальных условиях (рис. 39). В субаэральных условиях в многолетиемерзлое состояние переходят породы, слагающие нижнюю часть сезонно­ талого слоя: склоновые и эоловые образования, пролювий и пой­ менный аллювий. В субаквальных условиях промерзают русловой и старичный аллювий, озерные и морские осадки, слагающие несквозные талики или субаквальный сезонноталый слой.

Тек турообразующие льды при сингенетическом типе криоли­ тогенеза формируются в основном за счет надмерзлотных вод

* По Е. М. Катасонову,— сингенетический или эпигенетический тип промерзания (прим. ред.).

141

Рис. 39. Схема криолитогенеза в рыхлых отложениях.

Сингенетический тип: а—верхняя и нижняя границы мерзлых горных пород; б—об­ ласть сингенетического и в — эпигенетического промерзания горных пород; г — гра­ ница между областями а и в; д — граница горизонтов и линз; е — направление пере­

мещения фронта многолетнего промерзания.

1 — горизонт субаэрально промерзавших отложений с наложенными криоген­ ными текстурами сегрегационного типа; 2 — горизонт субаквально промерзавших отложений с наложенными криогенными текстурами сегрегационного типа; з — го­ ризонт субаквально промерзавших отложений с унаследованными криогенными текстурами сегрегационного типа; 4 — горизонт пассивного льдообразования с литогенными криотекстурами; 5 — линза с криогенными текстурами инъекционного типа. Эпигенетический тип: 6 — горизонт льдообразования в условиях безнапорной мигра­ ции влаги к фронту промерзания с криогенными текстурами сегрегационного типа; 7 — горизонт льдообразования в условиях напорной миграции влаги к фронту промер­ зания с криогенными текстурами инъекционного типа; 8 — горизонт пассивного

льдообразования с литогенными криотекстурами.

вследствие их безнапорной миграции к фронту промерзания. В глинах, суглинках и супесях действует пленочный механизм миграции влаги. Растущие кристаллы льда сами раздвигают частицы породы и образуют различные по форме и размерам эле­ ментарные шлиры сегрегационного льда. Механизм этого процесса детально охарактеризован II. А. Шумским [1].

В песках, гравни, галечниках, в накоплениях щебня и глыб вода может перемещаться к фронту промерзания только в виде гравитационных потоков или в парообразном состоянии. Ледя­ ные шлиры в этих породах не образуются, лед заполняет поры минерального скелета, а излишки воды отжимаются от фронта промерзания (поршневой эффект, по Н. А. Цытовичу).

Таким образом, сегрегация — главный процесс льдообразо­ вания в безнапорных условиях. Соответственно возникшие в без­

э л е м е н т а р н ы м и , если состоят из одних элементарных шлиров льда. Но чаще в мерзлых горных породах можно наблю­ дать сложные ледяные прослойки или пояски. Совместно с эле­

наращивания мерзлых толщ кверху. Причина таких скачков заключается в разнопериодных колебаниях климата и связанных

142

слойки или льдистые по­

(рис. 40).

В верхней части рис. 40 показаны изменения глубины сезонного протаи­ вания за 10-летний период, действительные (когда промерзание сопровож­ дается льдовыделением, график 1) и вероятные (если бы не было льдовыделе­ ния, график 2); нижняя часть рисунка отражает соответствующие изменения

криогенной текстуры пород.

Летом первого года глубина сезонного промерзания достигла 50 см. При последующем осенне-зимнем промерзании оттаявшего слоя снизу в его основании образовалась серия крупных элементарных ледяных линзочек, а выше — более мелкие включения льда. Промерзание сверху вызвало фор­ мирование ледяных линзочек в верхней части оттаявшего слоя. Середина его оказалась обезвоженной вследствие миграции влаги к верхнему и нижнему фронтам промерзания.

Летом следующего года глубина сезонного протаивания сократилась до 45 см и образовалась новая серия относительно крупных ледяных линзо­ чек. От этого суммарная льдистость верхнего 50-сантиметрового слоя уве­ личилась.

Летом третьего года приход тепла в почву возрос, и если бы за преды­ дущие два сезона не было льдонакопления в верхнем слое, глубина протаи­ вания достигла бы 53 см. Однако дополнительное количество тепла было истрачено на таяние крупных линзочек льда на глубинах 45 и 50 см, поэтому действительная глубина протаивания оказалась менее вероятной. Допу­ стим, протаивание прекратилось на глубине 50 см и залегающие на этом уровне крупные линзочки льда были лишь частично оплавлены. При после­ дующем промерзании на оплавленную поверхность намерзли новые круп­ ные линзочки — началось формирование сложной ледяной Прослойки. Оно продолжалось в течение двух следующих сезонов.

143