Лёд и Снег • 2015 • № 2 (130)
Подземные льды и наледи
УДК 551.328; 551.345 doi:10.15356/2076-6734-2015-2-93-102
Погребённые и внутригрунтовые пластовые льды на западном побережье
Байдарацкой губы Карского моря © 2015 г. Н.Г. Белова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова nataliya-belova@ya.ru
Buried and Massive Ground Ice on the West Coast of Baidaratskaya Bay in the Kara Sea
N.G. Belova
Lomonosov Moscow State University
Статья принята к печати 16 февраля 2015 г.
Арктические низменности, Западная Сибирь, многолетнемёрзлые породы, неоплейстоцен, палеогеография, пластовые льды, стабильные изотопы воды.
Arctic lowlands, massive ground ice, Neo-Pleistocene, paleogeography, perennially frozen rock, stable water isotopes, West Siberia.
На основе данных о строении, условиях залегания и изотопном составе пластовых льдов на западном побережье Байдарацкой губы установлено, что даже залегающие в одном разрезе пластовые залежи могут относиться к разным генетическим типам. Выделены две группы пластовых льдов: 1) мощные (> 3 м) залежи погребённого базального ледникового льда; 2) небольшие залежи (< 3 м), сформировавшиеся как внутри грунта, так и при погребении небольших первично-поверхностных ледяных тел. Песчаная толща, вмещающая пластовые льды обеих групп, начала формироваться до захоронения ледникового льда. В результате наступания и последующей деградации ледника, спускавшегося, вероятно, с хр. Пай-Хой или с Полярного Урала, его нижние части были законсервированы в мёрзлой толще.
Using data on the structure, conditions of occurrence (bedding), and the isotope composition of massive ice beds on the West coast of Baydaratskaya Bay it was established that the massive ice beds even occurring in the same outcrop may be related to different genetic types. There are two groups of the massive ice: 1) the «upper» thick (> 3 m) massive ice beds composed by buried basal glacier ice; and 2) the «lower» small ice beds (< 3 m), formed both intra-sedimentally and as a result of burial of initially surface ice bodies. Sand thickness which included both groups of the massive ice started its formation before the glacial ice burial. As a result of advancing and later degradation of the glacier, probably moving from the Pay-Khoy ridge or from the Polar Ural, its lower (basal) parts were preserved within the permafrost thickness.
Введение
В статье мы принимаем, что к пластовым льдам относятся ледяные тела в форме пластов мощностью более 1 м [10, 24]. Таким образом, пластовый лёд — термин морфологический и большинство исследователей признают различные механизмы его формирования как в неодинаковых геологических условиях, так и в одном разрезе [2—4, 10, 13, 18, 19]. При этом одни и те же залежи интерпретируются разными авторами как первично-поверхностные или как изначально внутригрунтовые. Исследователи пластовых льдов Канадской Арктики считают, что пластовые залежи в основном внутригрунтовые, хотя часть из них представляет собой фрагменты ба-зального ледникового льда [18, 19, 24]. А источником влаги для образования внутригрунтовых залежей выступают талые ледниковые воды, поступавшие под гидростатическим давлением к кровле аградирующей мерзлоты вблизи края от-
ступающего покровного ледника [27]. Мнения же об условиях формирования пластовых льдов Российской Арктики расходятся гораздо сильнее.
Постановка проблемы. Именно по арктическим низменностям Западной Сибири существуют наибольшие разногласия по проблеме генезиса пластовых льдов. Дискуссионен сам вопрос происхождения вмещающих льды новейших отложений региона, поэтому обоснование того или иного механизма формирования пластовых льдов послужило бы аргументом в пользу одной из геологических концепций. Концепции эти можно разделить на ледниковые [2, 5, 6, 8, 14, 17, 28 и др.] и неледниковые [3, 7, 15 и др.]. Нет единого представления не только о генезисе конкретных толщ, но и о стратиграфии и корреляции разрезов из разных частей региона. Настоящая статья посвящена вопросу происхождения толщ с пластовыми льдами в районе устья р. Оюяха на западном побережье Байдарацкой губы (рис. 1), ответ на который позволил
Рис. 1. 1.
Район исследований Study area
бы определить палеогеографическую ситуацию во время формирования пластовых льдов.
Методика исследований
Более чем полувековое изучение пластовых льдов ещё не позволило разработать универсальный метод, с помощью которого можно однозначно определить генезис конкретной залежи. Для установления происхождения пластовых льдов исследователи используют комплекс методов [19, 22, 23], который был применён и в данном исследовании при характеристике пластов льда и вмещающих отложений. Сбор полевого материала проведён автором на западном побережье Байдарацкой губы в 2005—2007 и 2012 гг. В районе устья р. Оюяха обследовано 30 км берега между островами Торасовэй и Левдиев. Отложения изучались в расчистках, контакты осадочных тел прослеживались вдоль берегового уступа.
Всего описано и опробовано восемь опорных обнажений пластовых льдов. Проанализирован их изотопный состав (18О и Б; 59 образцов, масс-спектрометр Бека-8 (БГРБ)); исследован химический состав водной вытяжки из вмещающих льды отложений (пять образцов); в полевых условиях в поляризованном свете охарактеризована кристаллическая структура льда (66 образцов); получены радиоуглеродные датировки вмещающих пластовые льды отложений (использовались жидко-сцинтилляцион-ный а/в спектрометр-радиометр РиаШЫш 1220,
РегктБ1шег, Финляндия (образцы с индексом ИГАН проанализированы в Институте географии РАН) и сцинтилляционный в-спектрометр (образцы с индексом ГИН проанализированы в Геологическом институте РАН); определён состав пыльцы и спор во льду (три образца [3]). Анализ химического состава пластовых и иных типов льдов и природных вод дан в работе [1] (пластовые льды — ультрапресные, среди катионов преобладают №2+ и Са2+).
Результаты исследований
Состав и строение отложений, вмещающих пластовые льды. В районе устья р. Оюяха вдоль берега Байдарацкой губы простирается увалистая равнина высотой 25—45 м. В прибрежной полосе она снижается до 15—20 м и содержит многочисленные термокарстовые котловины (хасыреи). Основание многих разрезов сложено глинистой толщей с обломочным материалом, которую Ф.А. Романенко с соавторами [12] соотносят с «карским диамиктоном» В.Н. Гатаулли-на [5]. Её неровная кровля, часто уходящая под урез моря, со стратиграфическим несогласием перекрывается сложно построенной песчаной толщей мощностью до 28 м, вмещающей пластовые льды (рис. 2, таблица). Для толщи получено четыре датировки: от 22,5 до 49,6 тыс. 14С л.н. [1]. Гранулометрический состав осадков, чередование гравийно-песчаных и суглинистых прослоев, состав диатомовых водорослей, спорово-пыль-цевые спектры, а также результаты химического анализа водной вытяжки указывают на формирование толщи в условиях перигляциальной озёр-но-аллювиальной равнины [12, 13].
Условия залегания пластовых льдов и криоли-тологическое строение вмещающих отложений. Пластовые льды приурочены к самым высоким и наименее изменённым термокарстом участкам поверхности. Зафиксированная мощность пластов — до 6—7 м, протяжённость — до 100 м. Они вскрываются на абсолютных высотах 0—15 м, вероятно, спускаясь ниже уровня моря. На основе различий в мощности, строении и изотопном составе льда залежи были разделены на две группы: более мощные «верхние» пластовые льды (рис. 3) залегают на высотах 9—15 м, «нижние» занимают от 0 до 9 м, иногда встречаясь на высоте до 13,5 м. В большей части разрезов встречается лёд
Рис. 2. Схема строения береговых уступов в районе устья р. Оюяха:
1 - глины с включениями валунов; 2 - пески с галечно-гравийными прослоями, галечники; 3 - торф; 4 - лёд; 5 -ледогрунт; 6 - радиоуглеродные датировки (по торфу и детриту/по древесине [1, 13]) Fig. 2. Cross-section of the outcrops in the Oyuyakha mouth area:
1 - clays with boulders; 2 - sands with gravel-cobble interbeds; 3 - peat; 4 - ice; 5 - icy sediments; 6 - 14C dates (by peat and de-trit/ by wood [1, 13])
одной из групп, и только в одном обнажении отмечены оба типа залежей. Верхние пластовые льды имеют несогласный с вмещающими отложениями верхний контакт и подстилаются мёрзлой толщей с ледогрунтовыми жилами; у нижних пластовых льдов несогласий не отмечается. Более детально условия залегания и характеристики пластовых льдов приведены в таблице.
Строение льда. Строение пластовых залежей описывалось с помощью терминов фаций льда, применяемых при изучении базального ледникового льда [20]. Под фацией льда понимается составная часть ледяного тела, литологиче-ские или структурные характеристики которой позволяют отделить её от остальных составных частей массива льда [20]. Хотя термин относится ко всем характеристикам льда, на практике фации льда выделяются по их внешним признакам, преимущественно по расположению и концентрации грунтовых включений, а также, в меньшей степени, по концентрации и/или размеру воздушных пузырьков [20].
В изученных нами пластовых льдах выделено три основных фации льда: слоистый, пу-
зырчатый и стекловидный. Верхние пластовые льды сложены преимущественно фацией слоистого льда (рис. 4), которая по строению аналогична слоистым фациям базального льда современных ледников [25 и др.]. Именно в этих пластах зафиксированы складчатые и сдвиговые деформации льда. Нижние льды представлены двумя подгруппами льдов — слоистыми и стекловидными. Преобладают слоистые залежи (см. таблицу), причём слоистость во льду повторяет изгибы кровли пласта. У подножия берегового уступа обнаружены залежи, полностью сложенные чистым стекловидным льдом.
Изотопный состав льда. Проанализированы изотопные данные образцов 1990, 1991 и 1993 гг. [9, 13], а также собственные материалы 2006 и 2007 г. В 1990, 1991 и 1993 гг. отбирались образцы только из нижних льдов у подножия берегового уступа; в 2006 г. впервые был исследован изотопный состав мощных верхних пластовых льдов. По результатам анализа образцов 2006—2007 гг., выполненного в лаборатории Института полярных и мор
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.