научная статья по теме ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА В ДОЛИНЕ РЕКИ КЮЧЮС Физика

Текст научной статьи на тему «ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА В ДОЛИНЕ РЕКИ КЮЧЮС»

Вечная мерзлота в долине реки Кючюс

Ю.А.Мурзин

На севере Якутии, на Ян-ском плоскогорье, располагается одно из богатейших месторождений золота — Кючюс [1]. Наш институт заключил договор с ОАО «Янгеоло-гия», по которому предполагались работы по изучению геокриологических условий в долине р.Кючюс в районе месторождения. Необходимо было определить температуру горных пород, узнать их теплофизичес-кие свойства, оценить масштабы развития криогенных процессов и дать характеристику пространственного распространения и условий залегания подземного льда. Специально для проведения работ был создан Верхоянский полевой отряд, в который помимо автора статьи вошли Л.Г.Нерадовский и В.С.Трегубов.

Река Кючюс берет начало с восточного склона хребта Ку-лар и пересекает на своем пути слаборасчлененную предгорную равнину. Протяженность реки более 50 км, ее долина шириной 200—800 м представляет собой плоскую, сильно заболоченную аккумулятивную поверхность.

Месторождение Кючюс расположено в зоне Янского тектонического разлома, отделяющего Куларский террейн от Поло-усненского синклинория. В геологическом строении региона участвуют осадочные породы мезозоя и рыхлые отложения четвертичного возраста, пере© Мурзин Ю.А., 2014

Юрий Андреевич Мурзин, научный сотрудник лаборатории геотеплофизики и прогноза Института мерзлотоведения им.П.ИМельникова СО РАН. Область научных интересов — процессы криоморфоге-неза на севере Якутии и в горах Восточной Сибири.

Река Кючюс.

Здесь и далее фото автора

Долина р.Кючюс.

Мезозойские терригенные отложения — толща переслаивающихся алевролитов, песчаников и аргиллитов триасового возраста, смятых в складки.

крывающие большую часть территории. Их мощность достигает 60 м и даже более.

Климат здесь резко континентальный — с низкими зимними и относительно высокими летними температурами воздуха и малым количеством осадков. Их годовая сумма составляет 180—200 мм, из них летом выпадает 85 — 134 мм. Среднегодовая температура воздуха -15.9°С. Самый холодный ме-

сяц года январь (средняя температура -45.9°С), а теплый — июнь со средней температурой +9.9°С [2]. По данным Верхоянской метеостанции, за последние 100 лет среднегодовая температура воздуха здесь повысилась на один градус.

Лед в речной долине. Суровые климатические условия привели к образованию в этом регионе сплошной толщи мно-голетнемерзлых пород. Их самая низкая температура (измеренная на подошве слоя годовых колебаний) зафиксирована в русловой части реки и составляет минус 9—10°С. Несмотря на это, мощность слоя вечной мерзлоты здесь небольшая — менее 360 м (это результат высокого геотермического градиента). Столь низкие температуры пород в долине скорее всего вызваны потоком холодного воздуха, стекающим с восточного склона хребта Кулар в зимний период. Низкие температуры фиксируются и по бортам долины, где обнаружена толща полигенетических подземных льдов мощностью до 30 м. На таких участках геотермический градиент изменяется от 1.8 до 2.2°С на 100 м, а мощность многолетнемерз-лых пород возрастает до 500 м [3].

Самые высокие температуры отмечены в местах выхода на дневную поверхность скальных и полускальных пород. Вполне возможно, что повышение температур здесь вызвано отсутствием растительного покрова. Дневная поверхность скальных пород покрыта маломощным слоем щебнистого материала. В теплое время года он хорошо прогревается, поэтому и глубина летнего оттаивания здесь максимальна — 1.5 м.

Летом под руслом р.Кючюс формируется маломощный талик, но зимой он практически полностью промерзает и только в отдельных местах (под глубокими омутами) сохраняется всю зиму. Вероятно, поэтому на галечниковых косах здесь растут тополя.

В ходе маршрутных обследований долины, изучения геологических обнажений, а также анализа кернов нескольких пробуренных скважин установлены два яруса повторно-жильных льдов (ледяных жил). Верхний ярус, мощностью более 20 м, с базальной криогенной текстурой*, залегает в склоновых отложениях. Нижний, с линзовид-ной криотекстурой**, приурочен к аллювию и подстилается русловыми галечниками р.Яны.

Ледяная скважина. На правом борту долины р.Кючюс, в средней части склона, покрытого лиственничным лишайниковым редколесьем, была пробурена скважина (№36.05). Для лучшего представления геологического и криогенного строения склоновых отложений опишу подробно, что в ней обнаружено.

Верхняя часть разреза (0.0—0.1 м) представляет собой дернину. Ниже (от 0.1 до 0.5 м) залегает талый, влажный, оторфованный темно-серый суглинок. Следующий горизонт (0.5—1.1 м) — это тот же суглинок, но в мерзлом состоянии. До глубины 0.7 м его криогенная текстура линзовид-ная. Линзы льда наклонены

Схема долины р.Кючюс. Типы местности: долинный (1), мелкодолинный (2), пологие склоны правого и левого бортов долины (3, 4), водораздельная поверхность (5), выходы коренных пород (б). Криогенные формы рельефа: термокарстовые озера (7), котловины спущенных озер (8), крупные повторно-жильные льды в долине (9; двойной значок — два яруса льдов). Линией АБ показан геолого-геотермический профиль долины.

* Базальная криогенная текстура характерна для грубозернистых и обломочных пород. Она образуется при их промерзании в условиях полного водонасы-щения. Лед в этих случаях преобладает над горной породой, и ее обломки словно «плавают» в нем (часто не соприкасаясь между собой).

** Линзовидная криогенная текстура формируется, когда ледяные включения образуют параллельные линзы, чередующиеся со слоями частиц и минеральных агрегатов, связанных льдом-цементом. Толщина линз может изменяться от долей миллиметра до десятков сантиметров. Такая текстура развивается в сильно увлажненных тонкодисперсных и песчаных грунтах различного происхождения (пойменных, морских, озерных и др.).

Геолого-геотермический профиль долины р.Кючюс. 1 — алевролиты, 2 — галечники с песчаным заполнителем, 3 — песок, 4 — щебень с дресвой и супесчаным заполнителем, 5 — супесь, б — изотермы, 7 — скважины (указаны номер и температура на подошве слоя годовых колебаний).

Скважина №36.05. Мерзлый оторфованный суглинок с толстошлировой криогенной текстурой (а); керн повторно-жильного льда, в котором хорошо видна вертикальная слоистость грунтовых примесей (б); растительные остатки (стволы лиственницы, хвоя, мох и зеленая трава), обнаруженные на глубине 27 м (в); светло-серая супесь с вертикальной шлировой криотекстурой (глубина 27.5 м), в нижней части с включениями мелкого слегка окатанного щебня, покрытого тонким слоем льда (г).

к дневной поверхности под углом 10°, а их толщина варьирует от 0.1 до 0.5 см. Глубже линзовидная криотекстура сменяется шлировой*. Толщина шли* Шлировая криотекстура отличается наличием прослоек (шлиров) льда. По их толщине она бывает микро- (до 0.1 см), тонко- (0.1—0.5 см) и толстошлировой (более 0.5 см).

ров льда с глубиной постепенно увеличивается до 1.5 см, и они тоже располагаются под углом 10° к дневной поверхности.

С 1.1 до 26.0 м в скважине залегает лед. Описание ледяного массива затруднялось тем, что при проходке скважины из-за высокого давления бурового станка лед крошился на отдельные пластины толщиной 1.0—1.5 см. Они были испещрены многочисленными трещинами, которые придавали льду белесый оттенок. Внимательное изучение керна показало, что подземный лед имеет довольно сложное строение и относится к полигенетическому типу.

На отдельных глубинах в пластинах керна хорошо просматривались тонкие горизонтальные прослойки грунта. Следовательно, лед на таких участках можно отнести к пластовому. Его мощность местами достигает 0.5 м.

В основной же массе льда были отмечены вертикальные включения грунта. Несмотря на то что ледяные пластинки разделены между собой «опилками» (при бурении появляется много мелких осколков, которые располагаются между пластинами), вертикальные грунтовые включения в отдельных случаях протягиваются на 0.5 м. Это позволяет предположить, что данная часть ледяного массива — повторно-жильного происхождения.

Горизонт 26.0—28.0 м в верхней части представляет собой сильно заторфованный тем-нокоричневый суглинок с так называемой тонкошлировой криогенной текстурой — рассеченный тонкими вертикальными включениями льда. На глубине 27 м было найдено несколько тонких (до 2 см в диаметре) стволов лиственницы, много желтой хвои, свежий мох и зеленая трава. Все эти растительные остатки находились в супесчано-суглинис-том грунте с базальной криогенной текстурой. Вероятно, они были погребены селевым потоком, сошедшим осенью, когда протаивание грунтов бывает максимальным.

Пологий склон левого борта долины р.Кючюс. Сильно увлажненный грунт перемещается настолько быстро, что напоминает селевой поток.

На глубине 27.5 м заторфо-ванный суглинок постепенно сменяется светлой супесью со шлировой криогенной текстурой. Шлиры льда здесь также расположены вертикально. В нижней части этого горизонта появляется мелкий щебень, покрытый тонкой корочкой льда.

На глубине 28.0—30.0 м залегает щебень, а вмещающая его порода — светло-серая супесь. Для этого горизонта характерна корковая криогенная текстура (обломки пород будто бы покрыты коркой льда).

Ниже, с глубины 30 м, начинаются коренные породы — алевролиты.

Таким образом, вся основная часть осадков скважины (более 20 м) — это подземный лед полигенетического происхождения, причем в основной массе — повторно-жильный.

Подземный лед на склоне долины. Ледяные жилы расположены настолько близко к поверхности, что при нарушении естественного покрова водонасыщенный грунт может начать движение вниз.

Термокарстовое озеро Щучье.

Термокарстовые озера. Повсеместное распространение мощных подземных льдов и небольшая глубина сезонного протаивания (от 0.4 м на покрытых мхом заболоченных участках до 1.5 м в местах выхода на дневную поверхность скальных пород) благоприятствуют развитию термокарста.

На водораздельной поверхности расположено несколько крупных термокарстовых озер. Чаще всего они имеют округлую форму, их диаметр около 0.5 км, максимальная глубина — 10 м. Разведочным бурением установлено, что под озерами находятся талики, мощность которых не

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.

Показать целиком