ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 3, с. 212-224
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
УДК 551.345.3 (435.342.1)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛАСТОВЫХ ЛЬДОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ИХ ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© 2007 г. Н. А. Шполянская*, И. Д. Стрелецкая*, А. В. Сурков**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет **Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе
Поступила в редакцию 07.07.2005 г.
Ставится вопрос о разном происхождении крупных подземных залежей льда (так называемых пластовых льдов), широко распространенных в Российской Арктике и Субарктике. Выявляются генетические признаки, достаточно индивидуальные для каждого из типов льдов - криогенное строение мерзлой толщи с пластовыми льдами, химический состав льда и вмещающих пород, грануло-мине-ралогический состав вмещающих льды отложений. С использованием этих признаков проводится сравнительный анализ двух ледяных залежей в пределах Западной Сибири и делается вывод об их неодинаковом генезисе. Предлагаются механизм формирования каждой из них и некоторые фрагменты реконструкции палеогеографических условий.
В настоящее время широко обсуждается вопрос о происхождении крупных подземных залежей льда - так называемых пластовых льдов. Ранее авторами [24, 27] было показано, что пластовые льды не одинаковы по своему происхождению, и все они были разделены на четыре генетических типа - субмаринного, прибрежно-мор-ского, инъекционного генезиса и погребенные первично наземные льды. В основу разделения были положены макроструктурные черты залежных льдов (их криогенное строение, текстура вмещающей толщи, условия залегания льдов, положение в рельефе и т.п.), в которых зафиксированы природные условия и характер льдовыделе-ния в грунтах времени формирования льдов. Именно поэтому криогенное строение толщи с пластовыми льдами может использоваться в качестве генетического признака. Кроме того, генетическим признаком может служить и химический состав льдов и вмещающих их пород, который отражает источник воды для образования ледяной залежи и характер миграции поровых растворов в грунтах, различающихся при разных условиях их промерзания [28]. Еще одним генетическим признаком могут быть микроструктурные особенности мерзлых пород, которые они приобретают во время своего формирования. Они тоже отражают конкретные условия осад-конакопления [17]. Перечисленные характеристики - это самостоятельные криолитологиче-ские генетические признаки, способные наряду с традиционными геологическими методами установить генезис четвертичных отложений.
В данном сообщении проводится сравнительный анализ двух разрезов с пластовыми льдами с использованием всех трех генетических признаков. Цель анализа - установление генезиса ледяных залежей и вмещающих их отложений и выявление генетического разнообразия пластовых льдов. Одновременно выявляются и палеогеографические условия, в которых формировались рассматриваемые льды. Одна из залежей расположена на западном побережье Ямала у пос. Мар-ре-Сале, другая - в долине р. Енисей на широте Полярного Круга (известна под названием "Ледяная Гора").
АНАЛИЗ РАЗРЕЗОВ С ПЛАСТОВЫМИ
ЛЬДАМИ ПО МАКРОСТРУКТУРНЫМ ПРИЗНАКАМ И ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
Ледяная залежь в районе Марре-Сале вскрывается в нижней части берегового обрыва высотой 25-30 м в морских и прибрежно-морских дислоцированных отложениях (рис. 1). В целом рельеф западного Ямала, в том числе и восточного побережья Байдарацкой Губы, где расположен район Марре-Сале, представляет собой серию разновозрастных и разновысотных морских террас, охарактеризованных Г.И. Лазуковым [11] как низкие плоские террасовидные морские равнины послеказанцевского времени. Среди них наибольшее распространение имеет Ill терраса высотой 25-40 м каргинско-сартанского возраста. В цоколе этой террасы лежат отложения до-каргинского возраста [11]. В верхней своей части терраса сложена средне- и тонкозернистыми пес-
сравнительный генетическии анализ пластовых льдов
Рис. 1. Разрез III морской террасы в районе Марре-Сале. Оконтурена ледяная пластовая залежь. Пунктирная линия - граница между верхней каргинской и нижней зырянской толщами. Цифры - номер и место отбора образцов на грануломинералогический анализ (фото М.З. Каневского).
ками с прослоями темно-серых суглинков, в нижней - оскольчатыми суглинками с галькой и валунами. Возраст отложений верхней толщи оценивается как каргинский (28.4-32.7 т. л. н.), возраст нижних суглинков - как ранневалдайский (6080 т. л. н.) [1, 15, 29]. Относительно генезиса верхней толщи отложений утверждается, что для рассматриваемой территории можно говорить о непрерывном осадконакоплении в период от 44 до 19 тыс. лет назад, сначала морском (44-35 т. л. н.), затем прибрежно-морском. Самые верхи толщи представлены континентальными (аллювиаль-
213
ными, озерно-болотными, эоловыми) песчано-су-песчаными верхнеплейстоцен-голоценовыми (1113- IV) отложениями [15].
Нижняя толща представлена морскими и при-брежно-морскими верхнеплейстоценовыми (тШ1-2) засоленными глинами и суглинками с прослоями супесей и заиленных песков. Отложения нередко смяты в складки. Возрастную границу внутри нижней толщи провести трудно, но возраст верхней ее части оценивается, как уже говорилось, в 60-80 т. л. н. Именно здесь залегает пластовый лед мощностью до 3 м, протяженностью до 80-90 м [16].
Строение нижней толщи, начиная с 9 м над уровнем моря (сверху вниз), имеет следующий вид (рис. 2).
9.1-7.9 м. Переслаивание песка мелко-тонкозернистого, желтовато-серого и суглинка легкого, опесчаненного, серого, с пятнами ожелезне-ния. Мощность слоев изменяется от 1-2 до 1015 см. Криогенная текстура массивная. Суммарная влажность суглинка 29.8-32.0%, степень засоления песка 0.18%.
7.9-5.9 м. Глина темно-серая с зеленоватым оттенком, иногда с тонкими (до 0.2-0.5 см) извилистыми прослоями светло-серых песков. Криогенная текстура массивная с отдельными микрошлирами, в целом параллельными верхней границе пластового льда. Суммарная влажность 34.3%, степень засоления 0.18%.
5.9-3.4 м. Лед пластовый. Переслаивание (мощность слоев до 7 см) льда прозрачного стек-
10
9 8 7 6 5 4 3 2 1
/ Vх/. Vх/'
\/\/ \//М
32.0
6/12, 6/13 29.8
6/14, 6/15 \ ' / 6/6, 6/7
41.5 \ \ • 6/8 30.4 6/16
6/17, 6/18
\/ ///I {/ Л
6/9
~Г—Т^—П-1-П-П-Г—Т—-Г-Г-Г^—г~
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
м
Рис. 2. Пластовая залежь в районе Марре-Сале: а - обнажившийся лед, заметно деформированный, видны слоистость и складки; б - схематический разрез ледяной залежи с помеченными номерами мест отбора образцов на химический и грануломинералогический анализы. Описание разреза в тексте (фото и рисунок И.Д. Стрелецкой).
а
0
ловидного и льда мутного, белесого, с обилием (преимущественно в нижней части пласта) мелких изометричных пузырьков воздуха. Лед имеет четкую слоистость, обусловленную тонким переслаиванием ледяных и минеральных слоев мощностью 0.1-1.0 см и образующую сложную складчатую текстуру, включая лежачие складки. Амплитуда складок составляет десятки сантиметров. Нередко сами грунтовые прослои представляют собой ледогрунт с микроатакситовой криогенной текстурой. Во льду встречаются включения плотных темно-серых суглинистых агрегатов размером до 3-7 см, причем неоднократно наблюдается облекание этих включений прослоями тонкой минеральной взвеси, "плавающей" во льду. Вид льда и его текстура меняются сверху вниз. В верхней части залежи (до глубины 4.2-4.8 м) складчатость наиболее выражена. В нижней части слоя лед становится желтовато-серым и мутным, с обилием мелких изометричных пузырьков воздуха. Слоистость переходит в субгоризонтальную, слабоволнистую, а нередко - в неяснослоистую. Суммарная влажность глинистых включений составляет 32.4-42.6%, степень засоления этих включений 0.07%.
Характерная особенность ледяного тела: оно залегает внутри песчаного горизонта в толще глин. Сверху лед перекрывается тонкозернистым серым песком, залегающим в виде линз и карманов мощностью от 2-5 до 60-70 см и заполняющим неровности во льду. Суммарная влажность песков 29.7%, степень засоления 0.02%. Криогенная текстура массивная. В нижней части ледяное тело переходит в высокольдистый песок мощностью 5 см с микрошлировой частослоистой криогенной текстурой (шлиры параллельны контакту с пластовым льдом). Суммарная влажность песка колеблется от 33.7 до 65.7%, степень засоления 0.04-0.01%.
3.4-2.7 м. Пески, подстилающие лед, серые, мелко- и тонкозернистые, пылеватые, заиленные, с редкими прослоями суглинков. В песках отмечается косая слоистость, подчеркнутая прослоями с повышенным содержанием растительного детрита (обр. 6/5). Суммарная влажность песков 25.8-30.4%. Степень засоления 0.040.10%. Криогенная текстура массивная.
2.7-1.5 м. Суглинок зеленовато-серый, с растительным детритом. Криогенная текстура близка к массивной, часты гнезда сублимационного льда и ожелезнение по отдельным шлирам. Суммарная влажность 28.9-35.3%, степень засоления от 0.08 до 0.66%.
Как уже говорилось, отложения в данном разрезе, как и в районе Марре-Сале в целом, в большинстве случаев смяты в складки. Высота и ширина складок колеблются от 1-2 м до десятков метров; крутизна крыльев изменяется в широких
пределах. Преобладают асимметричные складки, в том числе опрокинутые. Вместе с тем на достаточно протяженных участках встречаются только пологие широкие складки либо наблюдается пологонаклонное или субгоризонтальное залегание слоев, осложненное небольшими флексурами. Ледяные тела тоже обычно характеризуются наличием складчатых деформаций (см. рис. 2), четко выраженной слоистостью, подчеркнутой минеральными включениями, согласным залеганием внутри складчатой песчано-глинистой толщи. Такое равномерное переслаивание грунта и льда, высокая согласованность слоев, наблюдаемая даже при очень сложной их конфигурации, образует криогенную текстуру седиментационно-го типа [27], которая может сформироваться только в субаквальных (субмаринных) условиях в едином осадкообразующем процессе.
Возможный
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.