Шлировая криотекстура

Шлировая криотекстура отличается наличием прослойков (шлиров) льда и включает два подтипа: слоистый и сетчатый. Часто слоистые криотекстуры являются унаследованными и соответствуют изначальной слоистости горных пород. Сетчатые криотекстуры чаще бывают наложенными и не соответствуют изначальной слоистости горных пород. Толщина шлиров варьирует от долей мм. до первых десятков сантиметров. Криотекстуры по толщине ледяных шлиров делятся на:

• микрошлировые (до 0.1 см)
• тонкошлировые (0.1-0.5 см)
• толстошлировые (более 0.5 см)^[2]

Ледяные тела мощностью более метра обычно рассматривают как пластовый лед.

Слоистая криотекстура у нижней границы СТС

Между главными типами, подтипами и видами шлировых криотекстур выделяется множество разновидностей: линзовидно-слоистые, косослоистые, поясковые, плетенчатые, ячеистые и пр. Определенным типам отложений, формировавшимся под воздействием одного главного геологического агента и имеющим относительно однородный состав, свойственны определенные типы криотекстур. Именно на этом основан мерзлотно-фациальный анализ в криолитологии, предложенный Е. М. Катасоновым. Так для морских шельфовых глин, промерзавших эпигенетическим способом характерны сложные и разнообразные криотекстуры. Преобладают наложенные сетчатые- ячеистые, блоковые и решетчатые криотекстуры. В приповерхностных частях — слоисто-сетчатые и линзовидные. Главной особенностью криогенного строения этих отложений является закономерное убывание общей льдистости с глубиной, разреживание сети ледяных шлиров и увеличение расстояния между ними при одновременном их утолщении. Совсем по-иному выглядит криогенное строение пойменных отложений, промерзавших сингенетически (одновременно с осадконакоплением). Свой набор криотекстур характерен для склоновых, делювиально-солифлюкционных, озерных отложений и пр. Особенности криотекстур наряду с общей льдистостью грунтов во многом определяют такие важнейшие их характеристики, как просадочность при оттаивании и, соответственно, особенности развития термокарста, термоэрозии и других опасных явлений и процессов.

Генетические типы мерзлых толщ

Промерзание горных пород и их формирование протекают в различных физико-географических условиях и эти различия определенным образом фиксируются в криогенном строении мерзлых толщ. Важным фактором, дифференцирующим криогенное строение пород, является соотношение между процессами осадконакопления и промерзания. В зависимости от соотношения этих процессов принято различать два генетических типа мерзлых толщ: сингенетический и эпигенетический.

Сингенетическое промерзание происходит снизу вверх (от подошвы сезонноталого слоя). Для этого типа свойственны преимущественно микро- и тонкошлировые слоистые, сетчатые сетчато-слоистые и слоисто-сетчатые криотекстуры.

Эпигенетическое промерзание происходит сверху вниз, и оно протекает в условиях меньших температур и замедленном темпе.

Для верхней 3-5 метровой части разреза характерны обычно тонкошлировые сетчато-слоистые криотекстуры, ниже (до гл. 30-40м) – шлиры утолщаются до 5 - 10см, а растояние между ними возрастает до 10 – 20см и образуются толстошлировые крупносетчатые криотекстуры.

Типы многолетних мерзлых пород.

По длине периода колебания температур на поверхности земли выделяются следующие типы мерзлых толщ горных пород:

а) тип мерзлой породы, существующий в мерзлом состоянии в течение современного периода (Q_IV).

Среди них – короткопериодные (десятки лет)

среднепериодные (сотни лет)

длиннопериодные (тысячи лет)

б) другой тип, существующий в мерзлом состоянии со времен верхнечетвертичного периода (Q_III);

в) следующий тип мерзлой породысуществует, начиная со среднечетвертичного периода (Q_II);

г) последующий тип с нижнечетвертичного периода (Q_I) и

д) последний с дочетвертичного времени

По геолого-структурным элементам земной коры выделяют три типа мерзлых толщ:

а) мерзлые толщи платформенных областей со слабым проявлением неотектоники, эти области разделяются на континентальные и шельфовые;

б) мерзлые толщи областей материкового горообразования, они в свою очередь делятся:

- на слабое проявление горообразования

- средней интенсивности

- весьма интенсивные;

в) мерзлые породы области современных геосинклиналий.

По геоморфологическим условиям формирование мерзлых пород подразделяются на три типа:

а) тип многолетнемерзлых пород в пределах аккумулятивных равнин

(равнины, где длительное время накапливались толщи рыхлых осадочных пород различного происхождения);

б) тип многолетнемерзлых пород в пределах денудационных равнин;

в) тип многолетнемерзлых пород в пределах гор и нагорий.

По гидрологическим условиям выделяются четыре типа мерзлых толщ;

а) мерзлые толщи артезианских бассейнов платформенного типа;

б) мерзлые толщи артезианских межгорных впадин и предгорных прогибов;

в) мерзлые толщи водонапорных систем трещинных вод древних кристаллических массивов;

г) мерзлые толщи сочлененных бассейнов подземных вод горных сооружений.

По характеру теплообмена выделяются следующие типы мерзлых толщ:

По широте местности могут быть выделены южный тип мерзлых толщ, средний тип мерзлых толщ и северный тип мерзлых толщ;

По континентальности климата выделяют: морской тип мерзлых пород(до 11^о),

континентальный тип мерзлых пород (от 11 до 17^о),

резко континентальный тип многолетнемерзлых пород (больше 17^о);

По среднегодовым температурам почв и грунтов выделяют 5 типовмерзлых толщ: от 0 до –1^о,

от –1^о до –3^о

от –3^о до –5^о

от –5^о до –10^о

ниже –10^о

По величине льдистости мерзлых толщ выделяют 3 типа:

а) тип мерзлой толщи без включений льда (морозные),

б) малольдистый тип мерзлой толщи,

в) сильнольдистый тип мерзлой толщи;

По характеру распространения мерзлые толщи подразделяются на:

а) тип мерзлых толщ сплошного распространения, в которых сплошные талики развиты только под крупными реками;

б) тип мерзлых толщ прерывистого распространения с островами талых пород;

в) тип мерзлых толщ прерывистого распространения, представляющие собой крупные массивы, развитые на общем фоне талых или немерзлых отложений.

г) тип мерзлой толщи островного или локального распространения.

По характеру строения и составу мерзлые толщи делятся на:

а) тип непрерывных или сплошных мерзлых толщ, без талых прослоев;

б) тип прерывистые (слоистые) мерзлые толщи, где в разрезе наблюдается чередование многолетнемерзлых горных пород и талых слоев или тел другой формы;

в) тип мерзлых толщ с одноярусным строением, сложенных от кровли до подошвы рыхлыми или скальными породами;

г) тип мерзлых толщ, с двухъярусным строением, сложенных вверхней части рыхлыми, а внижней скальными многолетнемерзлыми породами.

По взаимоотношению мерзлой толщи со слоем сезонного оттаивания и промерзания выделяются:

а) сливающийся тип мерзлой толщи, где слой сезонного оттаивания является кровлей толщи;

б) несливающийся тип мерзлой толщи, где между подошвой слоя сезонного промерзания и верхней поверхностью многолетнемерзлой толщи остается талая прослойка, сохраняющаяся в течение зимы.

По типу промерзания многолетнемерзлые породы подразделяются на зпикриогенные, синкриогенные и диакриогенные.

К эпикриогенным относятся горные породы, которые перешли в многолетнемерзлое состояние после того, как завершился процесс накопления осадков и переход их в породу.

Синкриогенные горные породы, как правило, формируются из осадочных (бассейновых и континентальных) отложений на уже существующем мерзлом субстрате, когда практически синхронно (одновременно, в геологическом смысле) происходят накопление осадка и его переход в мерзлое состояние.

Диакриогенные (парасинкриогенные) толщи, которые формируются при промерзании (сверху вниз и с боков) переувлажненных нелитифицированных пород (свежеотложенных осадков и илов).

Различные сочетания и комбинации эпикриогенных, синкриогенных и диакриогенных толщ пород в вертикальном разрезе образуют поликриогенные толщи, наиболее широко распространенные в криолитозоне.

По количеству циклов промерзания многолетнемерзлые породы делятся:

а) тип многолетнемерзлой породы, существующий непрерывно в многолетнемерзлом состоянии от начала своего промерзания до настоящего времени;

б) тип мерзлой толщи, которая от начала своего промерзания до настоящего времени, по крайней мере, дважды промерзали и один раз оттаивали или полностью, или сверху, или снизу.

По генезису многолетнемерзлые толщи подразделяются на:

а) эпигенетический тип мерзлых толщ, которые промерзли после накопления и эпигенеза пород;

б) сингенетический тип мерзлых толщ, при котором промерзание и накоплуние в геологическом смысле происходило одновременно. Сингенетические мерзлые породы по составу и возрасту относятся к рыхлым четвертичным отложениям;

в) полигенетический тип, мерзлые толщи, по характеру промерзания имеютщие двухъярусное, реже многоярусное строение.

По криогенному строению (криогенным текстурам пород) мерзлые толщи подразделяются на:

а) эпигенетический тип мерзлых толщ, имеющие унаследованные криогенные текстуры;

б) другой эпигенетический тип мерзлых пород, имеющие миграционно-сегрегационную или конжеляционную криогенные текстуры;

в) сингенетический тип мерзлой породы, обладающие криогенными текстурами, которые возникают в результате перераспределения влаги в сезонноталом слое при его промерзании;

г) и смешанный тип эпигенетических и сингенетических мерзлых толщ с большими скоплениями льда, в виде сингенетических и эпигенетических повторножильных льдов, инъекционных льдов, гидролакколитов, пещерных льдов и льдов захороненных снежников и ледников.

По мощности мерзлых толщ в зависимости от их состава при всех прочих условиях могут быть выделены 4 типа:

а) тип мерзлой толщи с предельной мощностью;

б) мерзлые толщи с повышенной мощностью;

в) мерзлые толщи средней мощности;

г) мерзлые толщи с пониженной мощностью.

По динамике мерзлых толщ следует выделять общепризнанные направления развития мерзлотного процесса: деградационное, стабильное и аградационное, отсюда могут быть выделены 4 типа мерзлых толщ:

а) тип деградирующий по всей мощности;

б) тип мерзлой толщи деградирующей в верхней части и аградирующей у нижней границы и наоборот;

в) аградирующий тип вверху и деградирующий внизу;

г) аградирующий по всей толще и т. д.

Глубина промерзания пород зависит от продолжительности холодного периода и интенсивности охлаждения.

По продолжительности охлаждения мерзлых пород можно выделить 3 типа:

а) тип кратковременного промерзании мерзлых пород, мощность которых измеряется сантиметрами.

б) тип сезонного промерзании, мощность слоя равна десяткам и сотням сантиметров;

с) тип многолетнего промерзания – мощность слоя измеряется десятками и сотнями метров.

ТАЛИКИ В ОБЛАСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ММП

Участки талых пород среди мерзлых называются таликами.

Межмерзлотные талики – талые и немерзлые слои, линзы «каналы», «карманы» и тела другой формы, ограниченные по верхней и нижней поверхности многолетнемерзлыми горными породами.

Внутримерзлотные талики – талые и немерзлые слои, линзы и тела другой формы, ограниченные со всех сторон многолетнемерзлыми породами.

Классификация таликов по условиям их существования

Важнейшие признаки, по которым подразделяются талики, являются общими для всей области многолетнемерзлых пород. Причинами существования и возникновения таликов могут быть особенности радиационно-теплового баланса на поверхности земли, тепловое воздействие водных покровов, теплопривнос в горные породы, осуществляемые подземными водами, окислительные реакции в горных породах, проходящие с выделением тепла, воздействие молодого вулканизма. Но в большинстве случаев существование таликов определяется воздействием группы причин, таким образом, типы таликов в классификационной схеме выделены по основным причинам их образования и подразделены на 7 типов.

Тип I. Радиационно-тепловые талики, причиной возникновения и существования которых является радиационно-тепловой обмен на поверхности земли и в приповерхностном слое. Выделяют 3 подтипа:

а) радиационные талики

б) тепловые талики

в) дождевально-радиационные талики

Тип II. Гидрогенные (подводно-тепловые) талики, формирующиеся в результате отепляющего воздействия водоемов и водотоков на температурный режим донных слоев горных пород. Температура здесь бывает положительной или отрицательной, не превышающей точку замерзания минерализованных вод. Выделяют 5 подтипов:

а) шельфовые или субмаринные талики,

б) подэстуариевые талики,

в) подозерные талики,

г) подрусловые талики,

д) прирусловые (пойменные) талики

Тип III. Гидрогенные (водно-тепловые) талики, существующие в результате напорной восходящей фильтрации подземных вод глубокой (подмерзлотной или межмерзлотной) циркуляции по тектоническим нарушениям, пластам водопроницаемых пород пликативных структур или раскарстованным зонам.

Тип IV. Гляциогенные талики, существующие под ледниками, температура которых у их ложа близка к 0⁰С. Породы, слагающие ложе таких ледников, или их частей, находятся в талом состоянии. Обычно они обводнены. Воды таких таликов образуются при таянии льда за счет потока внутриземного тепла или (и) поступают с поверхности ледника по трещинам и промоинам в его теле. Необводненными остаются только породы массивнокристаллические, тектонически, ненарушенные.

Тип V. Хемогенные талики, возникшие в результате выделения тепла при окислительных реакциях в толще горных пород. Известны талики, приуроченные к сульфидным месторождениям и к участкам возгорания углей как в естественном залегании, так и в отвалах.

Тип VI. Вулканогенные талики, существующие в районах активной вулканической деятельности под влиянием интенсивной теплоотдачи со стороны магматических очагов, выделения горячего газа, пара и вод. Этот тип таликов изучен очень слабо.

Тип VII. Техногенные талики, возникшие в результате производственной деятельности человека. К ним относятся талики, образующиеся под зданиями с повышенным тепловыделением. Часть техногенных таликов по условиям своего возникновения и характерным особенностям укладывается в выделенные классификационные градации естественных таликов.

Остальные талики в 3 – 7 типах являются постоянно подводными.

По наличию, особенностям существования и движению подземных вод вталиках выделяют 5 классов:

Безводные

Застойные

Грунтово-фильтрационные

Инфильтрационные

Напорно-фильтрационные

По температурным особенностям подземные воды в таликах разделяются на 2 подкласса: термальные (температура выше 0⁰) и

криогидрогалинные (температура ниже 0⁰, но выше температуры их замерзания).

По отношению к толще многолетнемерзлых пород талики разделяются на два вида: сквозные и несквозные.

Талики, окруженные мерзлыми толщами только по боковым поверхностям, т.е. пронизывающие мерзлую толщу наскквозь, называются сквозными, а подстилаемые на некоторой глубине многолетнемерзлыми породами – несквозными.

По характеру водопроницаемости:

а) поровую и пластово-поровую,

б) порово-трещинно-карстово-пластовую,

в) трещинно-жильную,

г) трещинную,

д) трещинно-карстовую.

По положению в рельефе или приуроченности к определенным элементам рельефа:

а) водораздельные талики,

б) склоновые талики,

в) долинные талики.

По устойчивости:

а) неустойчивые талики,

б) устойчивые талики,

в) весьма устойчивые талики.

По направлению динамики их развития:

а) увеличивающиеся по размерам талики,

б) сокращающиеся по размерам талики,

в) находящиеся в квазистационарном состоянии.

По времени возникновения таликов: первичные, вторичные.

Зональные и региональные особенности распространения таликов.

Распространение различных категорий таликов в области многолетнемерзлых пород зависит от зональных и высотноопоясных особенностей теплообмена, а также от региональных условий, которые включают состав, генезис и свойства рыхлых четвертичных отложений, развитых с поверхности, рельеф, геолого-тектоническое строение, интенсивность новейших движений и т.д.

Талики радиационно-теплового типа занимают наибольшие пространства. Поэтому степень их развития по существу определяет распространение мерзлых толщ по площади. В условиях островного и прерывисто-островного распространения мерзлых толщ талые породы занимают обширные территории. Обычно они представляют собой таликовые площади, включающие талики радиационно-теплового, гидрогенного типов.

В горных и плоскогорных районах, особенно с континентальным климатом, широким распространением пользуются радиационные талики, приуроченные к склонам южной экспозиции.

В районах с морским климатом и благодаря зимнему ветровому перераспределению, где снег скапливается большой мощности, связаны тепловые талики. Вообще тепловые талики имеют очень широкое распространение в пределах всей южной части области мнголетнемерзлых пород. Однако условия их образования в регионах с различным климатом неодинакова.

Дождевально-радиационные талики, в формировании которых существенную роль играет отепляющее влияние летних атмосферных осадков, инфильтрующихся в хорошо проницаемые породы сезонномерзлого слоя (СМС), имеют широкое распространение в пределах I и II мерзлотно-температурных зон.

В I и южной части II зоны они обычно сквозные,

в северной части II зоны преимущественно несквозные.

В III зоне такие талики относятся только к несквозным, встречаются редко и занимают весьма небольшие площади.

Гидрогенные талики, они занимают меньшие площади и распространены в пределах всей области многолетнемерзлых пород. Они отличаются высокой устойчивостью и могут существовать даже в самых суровых условиях.

На южной периферии области многолетнемерзлых пород под всеми водотоками существуют сквозные талики вне зависимости от состава и свойств аллювиальных отложений, под малыми и средними водотоками развиты несквозные талики.

Образование, динамика и устойчивость таликов.

Образование и динамика таликов тесно связаны с историей и динамикой развития мерзлых толщ, новейшими движениями, оледенениями и другими геологическими событиями.

Радиационно-тепловые талики формируются и исчезают благодаря изменениям теплообмена на поверхности земли, связанным как с многолетней динамикой климата, так и с геологическими процессами, меняющими состав и свойства приповерхностных слоев горных пород. Существенное влияние на них оказывает деятельность человека.

При образовании таких таликов в результате повышения уровня теплообмена на поверхности земли они всегда проходят стадию несквозных.

В зависимости от причин, приводящих к их образованию, состава и мощности мерзлых толщ они могут превращаться в сквозные.

Обычно при потеплении климата в первую очередь возникают дождевально-радиационные талики, позже тепловые и радационные.

При понижении уровня теплообмена они исчезают в обратном порядке.

Почти все современные талики радиационно-тепопвого типа по отношению к слагающим их породам являются вторичными, т. е. эти породы в недавнем геологическом прошлом были в многолетнемерзлом состоянии.

По отношению к окружающим многолетнемерзлым породам они могут быть как первичными, так и вторичными.

Гидрогенные талики в аспектах своего генезиса и динамики могут рассматриваться только в связи с образованием, динамикой и исчезновением поверхностных водотоков и водоемов и историей мерзлотно-геологи-ческого развития территории.

Высокой устойчивостью отличаются талики под озерами и морем. Динамика последних связана с трангрессиями и регрессиями Полярного морского бассейна.

Под морем в восточном секторе Арктики талики с криогалинными водами образуются уже при глубинах воды от 1.8 – 2м и выше и имеют температуры до –1.0⁰ и, возможно, ниже 0⁰С.

Образование и динамика таликов под пресными водоемами связаны с их отепляющим воздействием.

Под озерами, существующими на одном месте длительный отрезок геологического времени талик имеет квазистационарные очертания и его конфигурация, сквозной или несквозной характер определяются его плановыми размерами, мощностью мерзлотных толщ, их температурным режимом и распределением температур донных отложений.

Под многими другими термокарстовыми озерами существуют несквозные талики различной мощности (от первых метров до 100-200м), возраст которых меняется от нескольких десятков до нескольких сот лет.

Все талики под термокарстовыми озерами являются вторичными,

Годрогенные подрусловые и гидрогенные напорно-фильтрационные талики могут быть как вторичными, так и первичными по отношению к мерзлым толщам. Большая часть таких таликов, видимо, существуя с начала времени формирования мерзлых толщ, меняет свое местоположение, формы и размеры. Конфигурация гидрогенных и гидрогенных напорно-фильтрационных таликов в условиях установившегося режима имеет вид воронки. Также может иметь форму трубы, что свидетельствует о недавнем их возникновении и неустановившемся термическом режиме.

При увеличении суровости температурного режима мерзлых толщ за счет среднепериодных и длиннопериодных изменений теплообмена на поверхности с амплитудами колебаний температур внесколько градусов размеры талика уменьшаются. Однако такое сокращение талика происходит чрезвычайно медленно и сопровождается концентрацией выходящего потока подземных вод. Поэтому оно не может привести при наличии непрерывного во времени потока вод к перемерзанию талика. Видимо, причиной исчезновения напорно-фильтрационных таликов является гл. образом прекращение движения подземных вод.

ПОДЗЕМНЫЕ ЛЬДЫ

Всякий лед, находящийся в земной коре, независимо от его происхождения или форм залегания, называют подземным льдом.

Подземный лед – лед любого генезиса, входящий в состав лито сферы и находящийся под поверхностью земли.

Основные массы льда сосредоточены на земной поверхности, лед, как в атмосфере и гидросфере, представляет собой наиболее распространенное из твердых веществ.

Лед (вода) – единственное вещество на Земле, которое одновременно находится в трех агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном).

Значение льда в природе и для хозяйственной деятельности человека обусловлено не только его распространенностью, но и особым положением его в ряду минералов. Лед является твердой фазой вещества, играющего исключительную роль в химических и биохимических процессах, наличие которого в жидкой фазе составляет необходимое условие органической жизни.

Цементируя рыхлую в талом состоянии горную породу, лед коренным образом меняет ее механические, тепловые свойства и водопроницаемость. Образование некоторых видов подземного льда вызывает морозное пучение грунта, а таяние его – течение грунта, просадки, разрушительные термокарстовые процессы.

Промерзание влажных дисперсных пород независимо от их происхождения сопровождается, как известно, переходом части воды в лед и превращением трехкомпонентной системы в четырехкомпонентную (минеральный скелет, лед, вода, газы).

Процессы льдообразования в горных породах существенно меняют свои формы в зависимости от состава и строения исходного вещества, а также от условий его промерзания и температурного режима в мерзлом состоянии. Понятие «подземное льдообразование» закрепилось за совокупностью криогенных явлений по месту кристаллизации воды, поэтому оно более узкое, чем «подземные льды», включающие в себя и погребенные наземные льды.

Льдообразование в промерзающих грунтах (конституционное) может происходить либо без существенного перераспределения вещества (цементное), либо сопровождается перераспределением влаги в двух направлениях: а) безнапорная миграция к фронту промерзания (сегрегационное) и б) напорная миграция от фронта промерзания (инъекционное).

В мерзлых породах льдообразование проявляется в двух основных формах: а) жильное и повторно-жильное,

б) термокарстово-пещерное.

В первом случае льдообразование сопровождается выносом вещества в объеме, необходимом для ледяного новообразования, во втором - замещением одного вида льда другим. Все виды подземного льда связаны между собой сложными взаимопереходами.

Едома (едомный комплекс) — элемент рельефа субарктических равнин Восточной Сибири — небольшие возвышенности, содержащие погребённый ископаемый лёд и имеющие мелкобугристую поверхность; также собственно вечная мерзлота этого типа рельефа.

Занимает площади более миллиона кв. км в Северо-Восточной Сибири. Этот тип вечной мерзлоты богат органикой (2% углерода), состоит из лёсса со льдом (50-90% льда по объёму). Считается источником парниковых газов. Общее количество парниковых газов (в основном метан), содержащихся в едоме, оценивается в 500 Гт в пересчёте на углерод, что в 100 раз больше ежегодного выброса в атмосферу углерода, освобождаемого при сжигании ископаемого топлива. Современный выход метана, освобождающегося при таянии едомы, оценивается в 4 Мт/год

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЛЬДОВ

Существует множество классификаций льдов, выполненных по разным основаниям и преследующих различные цели. Все природные льды по условиям и источникам образования можно подразделить на три типа:

сублимационные,

конжеляционные и

осадочно-метаморфические.

Сублимационными называют льды, образованные за счет превращения пара в лед, минуя жидкую фазу. Типичными представителями льдов этой категории являются иней, изморозь. Он обычно прозрачный, содержит очень мало воздушных пузырьков и минеральных примесей.

Конжеляционный лед образуется за счет кристаллизации воды в объеме. Это один из самых рапространенных в природе льдов (ледяные покровы водоемов, водотоков, наледи и др.). Конжеляционный лед содержит большое количество воздушных пузырьков, объем которых может превысить объем растворенного в воде воздуха (29%).

Осадочно-метаморфические льды образуются путем уплотнения и частичной перекристаллизации снежного покрова выше снеговой границы. К их числу относятся все наземные ледниковые покровы, составляющие предмет исследования гляциологии.

По времени существования льды, как и мерзлые породы, могут быть кратковременными, сезонными и многолетними.

Данная классификация подземных льдов считается довольно слабой, так как она не отражает условий их залегания в земной коре и геологические условия их формирования.

Была предложена генитическая классификация подземных льдов, предложенная П.А.Шумским. Она подразделяет подземные льды на 3 большие группы: конституционные,

пещерно-жильные и

погребенные.

Конституционные льды, возникшие за счет замерзания содержащейся в грунте воды в период промерзания заключающих льды пород.

К пещерно-жильным отнесены льды, образовавшиеся в вечномерзлых породах путем разового или многократного заполнения различных полостей и пустот в вечной мерзлоте.

Погребенные льды, это наземные льды, которые в последующем оказались погребенными под новейшими отложениями и перешли в вечную мерзлоту.

Конституционные льды

Наиболее распространенными являются конституционные льды: цементные, сегрегационные и инъекционные.

Цементное льдообразование

Цементный лед по морфологии и степени заполнения порового пространства может быть различным. Принято выделять 4 вида цементного льда: контактный, пленочный, поровый и базальный.

Морфология цементного льда определяется в основном водонасыщенностью промерзающих грубодисперсных пород. При очень малой влажности образуется контактный ледяной цемент – лед содержится только на контактах обломков, а остальное поровое пространство остается пустым.

Пленочный цемент покрывает обломки в виде пленок, а поры остаются пустыми.

Поровый ледяной цемент образуется при промерзании водонасыщенных пород по схеме открытой системы, где все поровое пространство заполнено льдом и обломки соприкасаются между собой.

Базальный ледяной цемент образуется по схеме закрытой системы, что ведет к распучиванию и разъединению обломков друг от друга, где обломки как бы плавают во льду.

Сегрегационное льдообразование

Сегрегационное льдообразование и сегрегационные шлиры представляют собой морфологическое выражение миграции влаги к фронту промерзания с раздвиганием и разделением грунта растущими кристаллами и прожилками льда.

Таким образом, в основе сегрегационного льдообразования лежит процесс переноса связанной и свободной воды в направлении теплопотоков.

Основная суть сегрегационного льдообразования в процессе криогенного диагенеза заключается в следующем:

1) перераспределение воды и раствора;

2) переход части растворителя в твердую фазу в виде диагенетического минерала – льда;

3) выделение из раствора помимо льда и других криофильных минералов;

4) значительное обезвоживание и кристаллизационное уплотнение грунтовых прослоек, заключенных между шлирами льда;

5) слипание и коагуляция коллоидов;

6) повышение концентрации раствора незамерзшей воды и др.

При сингенетическом типе формирования мерзлой толщи криотекстуры, как известно, наследуются от подошвы сезонноталого слоя (СТС). Отсюда, первостепенное значение имеют основные законы промерзания СТС и формирования в нем сегрегационного льда. Возможность и интенсивность промерзания СТС снизу определяются температурой пород на подошве слоя сезонных колебаний. Для устойчивого образования сингенетического горизонта с сегрегационными льдами являются третья и последующие мерзлотно-температурные зоны, ограниченные геоизотермой на подошве слоя годовых колебаний –3⁰.

Между криогенным строением СТС и температурой подстилающих многолетнемерзлых пород существует определенная связь, которая проявляется через механизмы одно- и двусторонней миграции влаги в СТС при различных температурах подстилающих пород.

По этим данным, при температуре мерзлых пород выше –0.5⁰ шлировый горизонт в подошве СТС не возникает.

Он возникает в интервале температур от –0.5⁰ до -5.0⁰.

При температуре ниже –5.0⁰ в подошве СТС образуется слой с атакситовой текстурой.

Таким образом, критерии сегрегационного льдообразования в СТС позволяют выделить определенные типы формирования сингенетического горизонта: полярный (ниже – 5.0⁰);

умеренный (- 5.0⁰ до - 0.5⁰) и

южный (выше – 0.5⁰).

Определенное воздействие на криогенное строение оказывают мощность СТС и темп осадконакопления. Чем континентальнее климат и больше мощность СТС, тем меньше будет выражена ритмичность в формировании сингенетического горизонта. Это происходит по двум причинам:

Во-первых, с увеличением мощности СТС разнопериодные колебания метеоэлементов оказывают меньшее воздействие на изменение глубины сезонного протаивания-промерзания, и

Во-вторых, с увеличением мощности СТС усиливается тенденция к его одностороннему (сверху) промерзанию.

В этих условиях обычно формируется сингенетический горизонт со слоистыми и неполнослоистыми криотекстурами с преимущественным развитием льда в виде цемента.

При эпигенетическом промерзании с сегрегационным льдообразованием могут подвергаться дисперсные породы любого возраста и любого происхождения. При всех вариантах формирования эпигенетических мерзлых пород их промерзание происходит сверху, боковое промерзание играет обычно второстепенную роль.

В верхних горизонтах эпигенетически промерзающих пород формируются хорошо выраженные горизонтальные шлиры, ориентированные обычно паралельно фронту промерзания. Они соединяются короткими наклонными и вертикальными шлирами, образуя в совокупности сетчатослоистую криотекстуру.

По мере продвижения фронта промерзания в глубину условия шлирового льдообразования постепенно меняются и становятся менее благоприятными: уменьшаются градиенты температур,

фронт промерзания становится менее четким,

возрастает давление вышележащих слоев и,

как следствие, уменьшается влажность пород.

Эти условия благоприятны для роста вертикально ориентированных шлиров льда, при которых образуются неполносетчатые и неполнослоистые криотекстуры.

Инъекционное льдообразование

В основе инъекционного льдообразования лежит единый процесс напорной миграции влаги, а необходимое условие для его развития – наличие в промерзающем массиве слоев и линз водоносных грубозернистых и грубообломочных пород. Природа гидравлического напора может быть различной, гидростатической или гидродинамической. Это разнообразие напорных вод и лежит в основе генетической дифференцации ледяных инъекций.

Сложность природы напорной миграции воды, криогенные и гидрогеологические неоднородности ее развития приводят к большому видовому разнообразию условий залегания, строения и морфологической выраженности инъекционных льдов. Отсюда, могут быть выделены следующие генетические виды и разновидности инъекционного льда, теснейшим образом связанные с гидрогеологической и криогенной обстановкой их развития: а) сезонные и многосезонные льды – напорная миграция грунтовых надмерзлотных вод;

б) собственно инъекционные льды многолетних бугров пучения (булгунняхи) – напорная миграция над- и межмерзлотных вод в промерзающих аласах;

в) повторно-инъекционные льды (пластовые залежи или массивные льды) – напорная миграция меж- подмерзлотных вод;

г) гидролакколиты – напорная миграция подмерзлотных вод.

Бугры пучения — положительные замкнутые формы криогенного рельефа, которые возникают в криолитозоне (в областях развития многолетнемёрзлых или сезонномёрзлых пород) в результате неравномерного сегрегационого, инъекционного (диапирового типа) льдообразования, или их сочетания, в горных породах^[1].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: