Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
Ежегодная динамика глубин CTC обусловлена главным образом двумя причинами: изменениями Ло> особенно за счет погодных условий теплого периода, и многолетней динамикой
144
увлажненности этого слоя. Изменения ?т за счет колебаний среднегодовых температур воздуха и пород носят второстепенный характер, составляя первые проценты. Существенно, что изменения §т за счет колебаний увлажненности больше при неполном водонасыщении отложений, т. е. при глубоких и средних по влажности типах CTC Годовые колебания |т достигают 20—30% от его мощности, составляя при глубинах около 1,8— 2,0 м 40—50 см, а при |т=30—40 см—10—20 см. Приведенные величины изменений |т свидетельствуют о возможных мощностях криогенных ритмов, переходящих в многолетнемерзлое состояние при монотонном осадконакоплении.
Очевидно, что строение синкриогениых субаэральных отложений существенно обусловлено криогенным строением ритмов. Криогенный ритм образуется, когда на поверхности за ряд лет (д) накопился слой осадка (Ah0C • п), непосредственно после года, когда |т достигает максимальной глубины, а в последующий год глубина CTC сокращается. В дальнейшем подошва CTC никогда не достигает прежнего положения.
Мощность ритма — йр= (g°max — gVax) + п (Mi0Q, +Ahl), где ?°тах и ёптах — максимальные глубины сезонного оттаивания,, отстоящих друг от друга на п лет, А/гос и Ah i — среднее годовое повышение поверхности соответственно за счет осадконакопления и сегрегационного льдоиакопления в нижней части CTC Переход в многолетнемерзлое состояние происходит при
УСЛОВИИ g°rnax <s"max + П (AA0C +АЫ) . ПрИ 1° max E^m ах* hp<^
Kn(Ah0C-VAhi) и относительной стабильности |т в течение ряда лет возможно медленное приращение мерзлой породы. При этом обычно существуют благоприятные условия для образования «поясков» мощностью от 1 до 10—12 см. Таким образом,, в разрезе синкриогениых отложений «пояски» чередуются с ритмами, перешедшими в мерзлое состояние в результате скачкообразного уменьшения |т. Выразительность криогенного строения каждого ритма увеличивается с возрастанием мощности нижней части СТС, перешедшей «одноразово» в многолетнемерзлое состояние. Толщина каждого ритма становится больше с увеличением числа лет, которое проходит между образованием криогенных циклов; с ростом темпа осадконакопления (при 5°<?;л) и при большей динамичности глубин CTC
Рассмотрим особенности криогенного строения тонкодисперсных отложений в CTC при различных значениях /Ср, поскольку этим определяется криогенное строение ритмов (рис. IV. 1). Наличие криогенного водоупора всегда обусловливает повышенную влажность тонкодисперсных отложений в основании CTC В процессе промерзания CTC происходят дифференциация влаги и образование горизонтов с разной льдистостью и криотекстурой. При двустороннем промерзании влага мигрирует к фронтам промерзания, обусловливая повышенное льдо-выделение у подошвы и в верхней части CTC и обезвоживание его средней части. При /Ср=0°С промерзание CTC осуществля-
ла
о- С H H И Ii h ГААЁЧНИК'И
V Vl VII VlII IX X XI. XiI u'Mec- го 4v-0?% '__ го 4о
Рис. IV. 1. Ход сезонного протаивания — промерзания (а), формирования криогенных текстур (б), распределения объемной льдистссти (г'оо) и строения криогенного ритма (рю, рс, рп) (в) в сезоннотялом слое при южном (?с.,=0... — 3d С) (I), северном (/ср = —3 ... —-10° С) (II) и полярном (/СГ| ниже —100C) (III) типах накопления синкриогенных тонкодисперсных и грубоднсперсных отложений
ется только сверху, и у подошвы CTC не образуется выраженного ледяного прослоя. При высоких отрицательных значениях tc? до —3° за счет промерзания снизу формируется небольшой мощности (до 5—10 см) слой льдистой породы или ледяные шлиры мощностью до 1 см. Верхняя часть CTC обладает льди-стостыо, превышающей влажность в талом состоянии, а средняя — невысокой льдистостыо и массивной или тонкошлировой криотекстурой.
При tcp ниже —3° в основании CTC образуется высокольдистый горизонт мощностью более 10 см со слоистой и сетчатой криотекстурой и отдельными толстыми шлирами льда. Мощность и льдистость этого горизонта увеличиваются с пониже-ннем температур до —8...—10° С. Обычно в северных районах при уменьшении мощности CTC возрастает обводненность этого слоя. Следствием является повышение льдистости и в средней, части СТС. В таких условиях субаэральные отложения в CTC сближаются по влажностному режиму с субаквальиыми, приуроченными к мелким (глубиной до 1—1,5 м) промерзающим водоемам, например на полигональных поймах северных рек.
При очень низких top (ниже —10...—12 0C) для всего CTC характерна тоикошлировая криотекстура без отчетливого выделения среднего обезвоженного горизонта, но с повышенной льдистостыо в основании. Такое криогенное строение является, видимо, результатом быстрого осеннего промерзания и последующего резкого понижения температур, исключающего миграцию в мерзлом состоянии.
При формировании криогенного строения в субаэральных синкриогенных отложениях существенное значение имеет миграция влаги в мерзлом состоянии, происходящая как в период сезонного промерзания, так и оттаивания отложений. Это явление было предсказано Б. Н. Достоваловым, экспериментально изучено Э. Д. Ершовым и наблюдалось в полевых условиях О. Ю. Пармузиной, Р. Маккеем и др. Процесс миграции существенно ослаблен при tCp, близких к O0C, из-за малых градиентов температуры в нижней части CTC и верхних слоях мерзлой толщи, а также'при низких tCp (ниже —10...— 12°С), при которых градиенты значительны, но диапазоны температур таковы, что содержание незамерзшей влаги весьма мало. В промежуточном диапазоне tCp от —2...—3 до —8...—1O0C миграция и льдонакопление в мерзлой породе до глубины 10—30 см ниже CTC значительны. Видимо, этот процесс имеет место при формировании «поясков», образующихся на этапах длительного нахождения подошвы CTC на одном уровне. При формировании ритмов созданные при участии этого процесса криотекстуры существенно уничтожаются при увеличении ?т до максимальных значений, а сохранившаяся часть входит в высокольдистое основание ритма.
