Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

Последствия деградации мерзлой зоны и роль человека. Уже из самого определения понятия деградации зоны мерзлых пород вытекает, что с этим явлением связано увеличение запасов тепла в земной коре и, следовательно, повышение ее температуры. Деградация способствует уменьшению мощности мерзлой зоны, вызывая понижение верхней и повышение нижней ее поверх­ ности. Это, как уже отмечалось, ведет к отрыву мерзлой зоны от слоя зимнего промерзания, образованию островной мерзлой зоны н полному ее уничтожению.

Однако с деградацией связано не только изменение распрост­ ранения и свойств мерзлых пород. Она не существует изолирован­ но, а теснейшим образом связана с общим комплексом природных условии. Так, при деградации облегчается движение подземных вод, улучшаются условия дренажа, в общем случае возрастает мощность зоны аэрации, интенсифицируются и денудационные процессы, корни растений получают возможность проникать на большую глубину в почву, происходит перестройка раститель­ ных сообществ, их приспособление к новым условиям. Наконец, и с практической стороны при инженерном освоении местности далеко не безразлично знать, деградируется или, наоборот, уси­ ливается многолетнее промерзание на площадке, где возводится крупное сооружение. Если оно возводится по принципу сохра­ нения мерзлого состояния пород в основании фундамента, то нуж­ но принимать меры к задержке деградации мерзлой зоны, а если сооружение строится по принципу уничтожения мерзлой зоны под фундаментом, то, наоборот, деградацию следует ускорить.

Поскольку деградация мерзлой зоны — результат изменения теплового баланса поверхности почвы, человек может существенно влиять на ее ход. С его приходом в ранее не заселенные местности: в степь, в лес, в тундру — меняется лик земли. Человек распа­ хивает земли, разводит скот, рубит леса, строит фабрики и за­ воды. Под влиянием деятельности человека изменяется тепловой режим верхних слоев почвы. Управляя снежным, растительным и почвенным покровом, человек может усилить или ослабить вековое промерзание. Этот вопрос еще слабо разработан, но уже сейчас искусственные способы, обеспечивающие понижение температуры мерзлых пород или, наоборот, их протаивание, широко используются в инженерной практике, строительном и

горном деле.

В наше время, время все более расширяющегося хозяйствен­ ного освоения территории мерзлой зоны, человек начинает активно и в больших масштабах изменять природу. Преобразовательная деятельность человека в первую очередь касается поверхностных условий и климата, формирующих температуру мерзлых пород. Изучение естественного хода развития мерзлой зоны представляет нам базу для составления научного прогноза влияния преобра­ зующей деятельности человека на природу обширной территории Сибири и Северо-Востока СССР.

133

Г л а в а VII

ПОДЗЕМНЫЕ ЛЬДЫ, КРИОГЕННОЕ СТРОЕНИЕ И МЕРЗЛОТНО-ФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕРЗЛЫХ ПОРОД

Специфической особенностью мерзлой зоны являются подзем­ ные льды. Подземными льдами называются льды, находящиеся в земной коре. Они могут залегать в виде более или менее обо­ собленных тел — это своеобразные мономинеральные горные по­ роды. Подземные льды могут составлять льдистую часть мерзлых горных пород в качестве породообразующих минералов и льдацемента.

ПОДЗЕМНЫЕ ЛЬДЫ

Лед — основной генетический признак мерзлой горной по­ роды, мерзлой зоны. По длительности существования льды бы­ вают кратковременными, сезонными в деятельном слое и много­ летними, когда входят в состав мерзлой зоны.

Классификация подземных льдов. Было предложено много различных классификаций подземных льдов [1, 2, 3]. Обстоя­ тельное описание мерзлых пород, их структурных и текстурных особенностей, связанных с льдообразованием, приводится в ра­ ботах А. И. Попова [2, 4], Б. Н. Достовалова и В. А. Кудрявцева

[51 и др.

Ниже предлагается наиболее простая классификация генети­ ческих типов подземных льдов с краткой характеристикой послед­ них (табл. 21). Эта схема является дальнейшим развитием клас­ сификации подземных льдов, предложенной М. И. Сумгиным [6].

Из схемы видно, что подземные льды делятся на две большие группы: льды, формирующиеся в земной коре, имеющие наиболее важное значение, и льды, образовавшиеся на поверхности Земли, а затем погребенные. Среди льдов обеих групп выделены основные подгруппы. Отсылая читателя к классификациям льдов и их под­ робному описанию в соответствующей литературе, здесь приве­ дем лишь краткую характеристику выделенных подгрупп *.

* См. также раздел «Криогенное строение и мерзлотно-фациальный ана­ лиз мерзлых горных пород» в этой главе.

135

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