Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

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

Рис. 44. Схема сингенетического промерзания донных осадков. По Е. М. Ка­ тасонову [11].

полнения осадками; в — верхняя Гранина мерзлых пород на разных стадиях запол­ нения водоема осадками; 7 — донные осадки с густой сетью сравнительно мелких ломаных ледяных линз и прослоек; 8 —донные осадки с разреженной сетью (решеткой)

По форме и размерам элементарных ледяных шлиров можно составить самое общее представление о степени увлажнения по­ род при переходе их в мерзлое состояние. Ориентировка ледяных шлиров, повторяя изгибы поверхности мерзлого основания, дает представление о микрорельефе дневной поверхности или о форме таликов.

Важное значение имеет анализ взаимоотношений между сложными и элементарными ледяными включениями. Наличие тонких ледяных прослоек в сочетании с толстыми, густо пронизы­ вающими породу ледяными шлирами свидетельствует об интен­ сивном накоплении осадков, что характерно для солифлюкционных склонов. Крупные ледяные прослойки или четкие пояски в сочетании с мелкими шлирами типичны для (аллювия высокой поймы и делювия, интенсивность накопления которых невелика.

По отношению к элементам первичного строения отложений все криогенные текстуры сегрегационного типа можно разделить

образуются при промервании снизу и с боков глубоких таликов, когда вследствие горного давления и диагенетического уплотне­ ния осадков кристаллы льда с трудом раздвигают частицы мине­ рального скелета. Ледяные шлиры разрастаются преимущественно в направлениях наименьшего сопротивления пород раздвиганию — по плоскостям напластования. Форма и ориентировка их, таким образом, оказываются унаследованными от осадочной слоистости.

а также при переходе в мерзлое состояние нижней части сезонно­ талого слоя, где горное давление невысокое, а отложения мало уплотнены. В этом случае растущие кристаллы льда легко раздви­ гают частицы минерального скелета и ориентируются вдоль фронта промерзания, не считаясь с осадочной слоистостью.

В наиболее глубоко залегающем горизонте таликов, где от­ ложения находятся под высоким давлением и сильно уплотнены, кристаллы льда не в состоянии раздвинуть минеральные частицы. При промерзании таких отложений снизу и с боков лед образуется только в имевшихся до промерзания трещинах и пустотах. Форма, размеры и распределение таких ледяных включений не зависят от условий промерзания, полностью определяясь литогенными факторами. Такие криотекстуры можно назвать литогенными.

Таким образом, в сингенетически промерзавших отложениях различаются четыре горизонта льдообразования:

1)горизонт субаэрально промерзавших отложений с наложен­ ными криогенными текстурами сегрегационного типа (см. рис. 39, 2);

2)горизонт субаквально промерзавших отложений с наложен­ ными криогенными текстурами сегрегационного типа (см. рис. 39, 2);

3)горизонт субаквально промерзавших отложений с унасле­

текстурами (см. рис. 39, 4).

Из изложенного видно, что криогенные текстуры сегрегацион­ ного типа отражают не только условия промерзания, но и условия осадконакопления, и их, как подчеркивал Е. М. Катасонов [9], можно считать важным дополнительным генетическим признаком четвертичных отложений. Особенно ценными для мерзлотно-фа­ циального анализа являются наложенные криогенные текстуры. По ним можно восстановить палеогеографические условия осадко­ накопления и промерзания даже в тех случаях, когда это не удается сделать другими геологическими методами.

В настоящее время наиболее изучены криогенные текстуры сингенетически промерзавших аллювиальных, склоновых и озер­ ных отложений ([9, 10, И , 13] и рис. 45).

В с л у ч а е э п и 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 зона мерзлых пород наращивается преимуществен­ но книзу (см. рис. 39). Большинство криогенных текстур образуется в условиях напорной миграции влаги к фронту про­ мерзания за счет подмерзлотных вод. Напорная миграция осу­ ществляется не только в водоносных горизонтах, но и в породах, которые в гидрогеологии принято считать водоупорами.

Нередко все особенности криогенного строения эпигенетически промерзавших толщ объясняются только термодинамическими условиями промерзания. Это неверно. По мере углубления про-

148