Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее активно криогенное выветривание происходит в условиях периодического промерзания и оттаивания пород, при которых реализуется криогидратационный механизм. Оно приводит к механическому разрушению пород с кристаллическими связями (образованию трещин, дроблению обломков, образованию мелкозема с размером фракций до крупной пыли), а также к' агрегации глинистых частиц в тонкодисперсных отложениях. Чем чаще происходят циклы промерзания—оттаивания, тем интенсивнее протекает процесс. B разрезе верхней части литосферы частота циклов убывает от поверхности земли вниз. Поэтому в массивах пород можно выделить несколько уровней, где периодически повторяющиеся процессы промерзания—оттаивания вызывают наибольший геологический эффект.
75
В приповерхностном слое до глубины 1—5 см циклы промерзания—оттаивания связаны преимущественно с суточными, а иногда с многодневными переходами температур через O0C Эти циклы наиболее характерны для переходных сезонов года (весны и осени). Они чаще проявляются в условиях континентального климата, в особенности в горах, где число циклов промерзания—оттаивания в этом слое достигает нескольких десятков в год. С этим слоем связано участие в криогенезе стебелькового льда, который при своем росте поднимает обломки камней и промерзшую «корку» тонкодисперсной породы, способствуя ее разрыхлению и созданию комковатой структуры. На склонах, в том числе очень пологих, образование и таяние стебелькового льда приводят к криогенному криппу (де-серпции), т. е. сползанию, медленному смещению камней или тонкодисперсного минерального материала вниз по уклону поверхности и аккумуляции их в депрессиях рельефа (и микрорельефа). На полигональных формах микрорельефа, сложенных скелетными отложениями, происходит не только криогенное выпучивание обломков породы (Ш.З), но и смещение их стебельковым льдом к 'периферии полигонов и концентрация во внутриполигональных понижениях.
Следующий уровень выветривания соответствует слою сезонного промерзания—оттаивания. B нем цикличность связана с сезонными переходами температур через O0C Мощность этого слоя изменяется в диапазоне от 10—20 см до 3—6 м (см. П.5). Специфическими особенностями этого слоя являются образование криогенной (и посткриогенной) текстуры, процессы выпучивания каменного материала и концентрация его на поверхности, периодическое возникновение трещин (усыхания и криогенных), приводящих к формированию мелкобугристого й полигонального микрорельефа. В свою очередь это ведет к неравномерности проявления выветривания по площади и по глубине, а при наличии крупнообломочного материала к его дифференцированному выпучиванию. В результате более крупный обломочный материал при участии действия стебелькового льда концентрируется по периферии полигонов различных размеров, образуя структурные полигональные формы — «сортированные полигоны», «каменные кольца» и др.
При наличии мерзлой толщи пород в слое годовых колебаний температур процессы криогенного выветривания в целом мало активны и связаны преимущественно с изменением температур пород в отрицательном диапазоне.
Криогенное выветривание в массивах скальных пород существует на тех уровнях, где происходят многократные колебания нижней границы мерзлых толщ, связанные с периодическими изменениями теплообмена на поверхности. Эти уровни встречаются на разных глубинах от поверхности земли; от первых метров до 150—200 м, реже более. Их конфигурация в массивах в целом повторяет положение подошвы мерзлой тол-
76
щи. Обязательным условием появления в скальных массивах ;кш криогенного выветривания, называемых «зонами криогенной дезинтеграции пород», является наличие изначальной трещинной пустотности и обводненности трещин. Зоны криогенной дезинтеграции обычно прослеживаются в пределах верти-ка/плюй зоны экзогенной трещшюватости, т. е. до глубин 100— 150 vi, а также в геоструктурах с исходной трещиноватостью (днагенетичеекой, тектонической и др.), которая может сохраняться открытой и доступной для дополнительного криогенного расширении до глубин в несколько сотен метров. Особенно много их в горных районах, входящих в южную геокриологическую зону. В многолетнемерзлом состоянии для них характерны повышенная льдистость и расширенные трещинные криотекстуры, в талом — полная обводненность. Эти особенности создают затруднения при проходке горных выработок.
Криогенное выветривание пород с жесткими кристаллическими связями изучено недостаточно. Установлено, что в изверженных и метаморфических крупнокристаллических породах наблюдается резкое снижение прочности при сохранении первичных текстурных особенностей после оттаивания. Порода в открытых стенках карьеров и штуфы, взятые из горных выработок после оттаивания, по прошествии нескольких часов могут рассыпаться на куски и даже на отдельные минеральные зерна. Установлено, что резко уменьшается прочность углей, добываемых в I!ерюигринском разрезе, Чульманской впадины Южной Якутии. Впадина сложена в верхней части терриген-иыми угленосными породами верхнего мезозоя и входит в область с прерывистым распространением мерзлых толщ. В позднем кайнозое мерзлые толщи многократно образовывались, испытывали колебания мощности и вновь исчезали. В результате породы верхней части осадочного чехла подверглись глубокому криогенному выветриванию. В итоге в современном своем состоянии уголь при добыче сначала рассыпается на угловатые обломки, которые очень быстро превращаются в пыль. При транспортировке такого угля на открытых платформах и машинами происходит сильное запыление вдоль дорог, губительно воздействующее на природу.
