Закономерности формирования криогенного строения четвертичных отложений Северной Якутии

Краткое описание

Содержание
ВВЕДЕНИЕ...3

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СИНКРИОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ...11

1.1. типы и подтипы криолитогенеза...11

1.2. Первый подтип сингенеза (собственно сингенез)...16

1.2.1. Понятие сингенеза и особенности формирования собственно синкриогенных отложений...16

1.2.2. Основные факторы, определяющие криогенное строение и льдистость отложений при сингенетическом промерзании...28

1.3. Второй подтип сингенеза (квазисингенез)...47

1.3.1. Понятие квазисингенеза, криогенное строение промежуточного слоя...47

1.3.2. Основные механизмы формирования синкриогенных отложений второго подтипа...59

1.4. Третий подтип сингенеза (парасингенез)...65

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА КРИОГЕННОГО СТРОЕНИЯ И ЛЬДИСТОСТИ СИНКРИОГЕННЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЯКУТИИ...75

2.1. Отложения ледового комплекса...76

2.2. Склоновые отложения...87

2.2.1. Делювиально-солифлюкционные отложения...87

2.2.2. Делювиалъно-пролювиальные отложения...93

2.3. Аласные отложения...98

2.4. Современные аллювиальные отложения...114

2.5. морфогенетическая классификация криогенных текстур многолетнемерзлых пород Северной Якутии...120

2

ГЛАВА 3. РОЛЬ СИНКРИОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВТОРОГО ПОДТИПА В ФОРМИРОВАНИИ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ТОЛЩ СЕВЕРНОЙ ЯКУТИИ...126

3.1. Особенности залегания синкриогенных отложений второго подтипа в разрезах четвертичных отложений северной Якутии...126

3.1.1. Синкриогенные отложения второго подтипа в разрезах ледового комплекса...126

3.1.2. Синкриогенные отложения второго подтипа в разрезах делювиально-солифлюкционных отложениях...135

3.2. Особенности изучения и инженерно-геологическое значение синкриогенных отложений второго подтипа...144

3.2.1. Особенности изучения криогенного строения и свойств ...144

3.2.2. Инженерно-геологическое значение...147

ГЛАВА 4. КРИОГЕННОЕ СТРОЕНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЯКУТИИ...151

4.1. Классификация техногенных отложений...151

4.2. Отложения вскрышных отвалов...153

4.3. Отложения отстойников...154

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...161

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...164

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ...176

Введение

Введение

Актуальность темы и постановка проблемы. Изучение криогенного

строения четвертичных отложений является важнейшим элементом научных и практических инженерно-геокриологических исследований в районах распространения высокольдистых многолетнемерзлых пород (ММП). Это связано с тем, что именно особенности криогенного строения определяют величину содержания льда в мерзлой породе и, соответственно, все связанные с ней инженерно-геологические свойства - объемный вес, осадку при оттаивании, прочностные свойства и др. Без правильной оценки характера залегания подземных льдов и общей льдистости мерзлой толщи невозможно прогнозировать развитие таких опасных деструктивных процессов как термокарст, термоэрозия, термоденудация.

Исследование закономерностей формирования подземных льдов с давних пор привлекало внимание ученых. Еще в начале XIX века А.Е. Фигурин (1823), путешествуя по р. Яне, описал ледяные жилы и впервые обратил внимание на связь между морозобойным растрескиванием и их формированием. Тем не менее, происхождение высокольдистых пылеватых отложений мощностью до 50-60 м, включающих мощные повторно-жильные льды (ПЖЛ) и известных в современной литературе под названием «ледовый комплекс», долгое время оставалось загадкой для ученых. Доминировали представления о том, что эти льды являются погребенными и своим происхождением обязаны древнему покровному оледенению (Толль, 1897; Воллосович, 1930; Григорьев, 1932). Начало изучению процесса сингенетического промерзания отложений положили исследования А.И. Попова на Таймыре в 1949 г., перевернувшие представления о генезисе наиболее распространенного типа залежеобразующих льдов. Значительный вклад в изучение синкриогенных отложений ледового комплекса внесла работавшая на севере Якутии в 1951-53 гг. экспедиция Института мерзлотоведения АН СССР, давшая мощный импульс развитию мерзлотоведения.

Условиям формирования и особенностям криогенного строения сингенетически промерзших четвертичных отложений на севере Якутии посвящено огромное количество публикаций (Архангелов и др., 1983; Втюрин, 1966, 1975; Гра-вис, 1966, 1969, 1981; Заиканов, 1991; Зимов, 1981; Каплина, 1978, 1981, 1987; Катасонов, 1960, 1972, 1973; Кондратьева и др., 1975; Конищев, 1975, 1983; Ку-

ницкий, 1989; Попов, 1953, 1975, 1985; Розенбаум, 1973, 1981; Романовский, 1958, 1961, 1977, 1993; Соломатин, 1974; Томирдиаро, 1975, 1987; Труш, Нистратова, 1974; и др.). Вместе с тем, далеко не все вопросы, связанные с особенностями криогенного строения четвертичных отложений Северной Якутии можно считать решенными.

Одна из сложнейших проблем при изучении синкриогенных толщ - выявление закономерностей формирования криогенных текстур, их связи с условиями осадконакопления и промерзания. На решение этой проблемы нацелен, в частности, широко известный метод мерзлотно-фациального анализа, разработанный Е.М. Катасоновом (1973) применительно к синкриогенным отложениям. Метод основан на выявлении «руководящих» криотекстур, характерных для определенных фациальных условий. Е.М. Катасонов рассматривает криогенное строение как надежный генетический признак, по которому можно судить об условиях накопления и промерзания осадка.

Многие исследователи обращали внимание на существование двух типов криогенного строения сингенетически промерзших тонкодисперсных отложений - сильнольдистый и малольдистый, — однако объяснения их происхождения у разных авторов существенно различаются. Чаще всего тип криогенного строения ставится в зависимость от температурных условий в период формирования синкриогенных отложений (Втюрина, 1974; Каплина, 1987), либо от влажности грунтов сезонно-талого слоя (СТС) (Катасонов, 1972).

Новый взгляд на возможные причины и условия формирования сильнольдистых отложений был предложен Ю.Л. Шуром (1988), который провел детальные исследования криогенного строения верхнего горизонта толщи ММП в различных регионах криолитозоны. Идеи Ю.Л. Шура о квазисингенезе (процессе формирования в верхней части толщи ММП высокольдистого промежуточного слоя, происходящим в результате последовательного уменьшения мощности СТС после завершения осадконакопления) послужили для автора своего рода отправной точкой при написании диссертационной работы.

Изучение причин формирования, характера залегания и особенностей строения высокольдистых горизонтов (которые мы относим к синкриогенным отложениям 2-го подтипа), залегающих на различных глубинах в разрезах синкрио-

генных отложений, представляет собой важную (и при этом практически неисследованную) задачу, так как наличие таких горизонтов существенным образом влияет на строение и свойства всей толщи ММП.

Цели и задачи исследования. Цель работы - изучить основные закономерности формирования криогенного строения четвертичных отложений различного генезиса на территории Северной Якутии. Для достижения этой цели решались следующие задачи: 1) выделить и охарактеризовать основные подтипы сингенетического типа криолитогенеза; 2) установить важнейшие факторы, определяющие криогенное строение и льдистость отложений, относящихся к различным подтипам сингенеза; 3) изучить особенности криогенного строения четвертичных отложений различного генезиса; 4) составить морфогенетическую классификацию криогенных текстур ММП; 5) изучить распределение синкриогенных отложений второго подтипа в разрезах четвертичных отложений, а также закономерности изменения влажности по разрезу; 6) рассмотреть методические аспекты изучения криогенного строения и свойств синкриогенных отложений второго подтипа, охарактеризовать инженерно-геологическое значение этих отложений; 7) изучить криогенное строение техногенных отложений россыпных месторождений, составить их классификацию.

Исходные материалы и методика исследований. Работа базируется на материалах полевых исследований автора, проводившихся начиная с 1983 г. в различных районах Северной Якутии, на северо-востоке Европейской части России и на севере Западной Сибири. При написании работы проводилось изучение и обобщение литературных и фондовых данных о криогенном строении и льдисто-сти четвертичных отложений на севере Якутии и в других районах криолитозоны. Список литературных источников приведен в конце работы.

В процессе полевых работ изучалось криогенное строение плейстоценовых и голоценовых отложений различного генезиса: озерно-аллювиальных, де-лювиально-солифлюкционных, аласных и др. Полевые работы включали описание и опробование обнажений, керна скважин, шурфов и подземных горных выработок, маршрутные работы, наблюдения на стационарных площадках. Наиболее детальные исследования осуществлялись на территории Куларского золотоносного района (Яно-Омолойское междуречье). Работы проводились также в до-

линах рек Яны, Омолоя и Индигирки, в предгорьях Селенняхского хребта и в Верхне-Селенняхской впадине.

Личный вклад автора заключается в проведении полевых исследований и анализе их результатов, полученных в различных районах Северной Якутии (1983-1991 гг.), в устье р.Печора (2001 г.) и на западном побережье п-ва Ямал (2002-2003 гг.). Основные положения диссертации были разработаны автором в рамках тем "Разработка требований и методических рекомендаций по инженерно-геологиЧескому изучению территорий при разведке нефти и газа в криолитозоне"; "Разработать и внедрить методы прогноза развития криогенных физико-геологических процессов на основе изучения вещественного состава и структурно-текстурных особенностей мерзлых грунтов"; "Разработать методику и исследовать инженерно-геокриологические свойства рыхлых отложений погребенных полигенетических россыпей олова Северо-Янского района ЯАССР (на примере россыпи Тирехтях)"; "Изучить закономерности развития термоденудационных процессов при разработке россыпных месторождений и разработать комплекс эффективных мероприятий по их регулированию для целей охраны окружающей среды" и др., отчеты по которым хранятся в фондах ВСЕГИНГЕО (пос.Зеленый Ногинского района Московской области).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Выделены и охарактеризованы подтипы сингенетического типа крио-литогенеза, проведен их сравнительный анализ.

2. Установлены особенности сингенетического промерзания и важнейшие факторы, определяющие криогенное строение и льдистость отложений, относящихся к различным подтипам сингенеза; выявлены механизмы формирования синкриогенных отложений второго подтипа.

3. Изучены особенности криогенного строения ММП Северной Якутии, при этом получены и проанализированы новые данные о криогенном строении и льдистости четвертичных отложений различного генезиса (отложений ледового комплекса, склоновых отложений, современного аллювия, аласных отложений).

4. Составлена морфогенетическая классификация основных криогенных текстур ММП Северной Якутии, включающая данные о составе и генезисе отло-

жений, типе (подтипе) криолитогенеза, преобладающих значениях суммарной влажности, параметрах криогенной текстуры.

5. Изучено распределение синкриогенных отложений второго подтипа в разрезах четвертичных отложений различного генезиса, а также связанное с ним распределение влажности по разрезу.

6. Разработана методика определения суммарной влажности синкриогенных отложений второго подтипа, охарактеризовано инженерно-геологическое значение этих отложений.

7. Изучено криогенное строение техногенных отложений россыпных месторождений, составлена их классификация.

Научное и практическое значение работы. Научное значение работы определяется выявлением закономерностей формирования криогенного строения сингенетически промерзших отложений. Характеристика криогенного строения и льдистости четвертичных отложений различного генезиса на территории Северной Якутии имеет как научное, так и практическое значение, связанное с тем, что свойства этих отложений необходимо учитывать при хозяйственном освоении территорий. Полученные результаты могут быть использованы при проведении инженерно-геокриологических и геоэкологических исследований на севере Якутии в целях детального расчленения разрезов синкриогенных отложений; для оценки льдистости; при изучении деструктивных криогенных процессов.

Научное значение работы связано также с определением условий формирования, характера залегания и особенностей строения синкриогенных отложений 2-го подтипа (СКО-2). Такие данные имеют важное палеогеографическое значение, так как наличие в разрезе горизонтов СКО-2 свидетельствует о замедлении или прекращении осадконакопления, либо о существенном изменении фа-циальных условий в период их формирования.

Практическое значение исследования СКО-2 обусловлено тем влиянием, которое оказывает наличие высокольдистых горизонтов (как современного промежуточного слоя, так и погребенных горизонтов) на инженерно-геологические характеристики всего разреза четвертичных отложений. Эти горизонты могут самым существенным образом повлиять на характер развития таких деструктивных

8

процессов, как термокарст, термоэрозия, термоабразия, термоденудация, а также на устойчивость мерзлой толщи к техногенным воздействиям. Основные защищаемые положения:

1. В зависимости от условий формирования отложений и особенностей их криогенного строения в составе сингенетического типа криолитогенеза выделено и охарактеризовано 3 подтипа: первый подтип (собственно сингенез), второй подтип (условно называемый «квазисингенез») и третий подтип (парасингенез).

2. Показано, что характер криогенного строения собственно синкриоген-ных отложений определяется тремя основными процессами: льдообразованием в СТС; льдообразованием в верхних горизонтах ММП; формированием криотек-стурных ритмов. На эти процессы влияют многочисленные геологические, тектонические, геоморфологические, климатические, геокриологические факторы, воздействие которых должно рассматриваться с учетом соотношения скорости осад-конакопления и динамики мощности СТС.

3. Установлено, что существуют различные механизмы формирования высокольдистых синкриогенных отложений 2-го подтипа (СКО-2). Основной из них - квазисингенез (термин Ю.Л. Шура), представляющий собой процесс формирования в верхней части толщи ММП высокольдистого промежуточного слоя. Этот процесс начинается после завершения осадконакопления и связан с постепенным сокращением мощности СТС. Выявлены другие механизмы образования СКО-2, не связанные с прекращением седиментации; их действие происходит при существенном изменении фациальных условий.

4. На основе результатов изучения криогенного строении и льдистости отложений составлена морфогенетическая классификация основных криогенных текстур ММП Северной Якутии, включающая данные о составе и генезисе отложений, типе (подтипе) криолитогенеза, преобладающих значениях суммарной влажности, параметрах криогенной текстуры. Показано, что в криогенном строении четвертичных отложений Северной Якутии доминирующую роль играют криотекстуры, характерные для СКО-1, реже - для СКО-2 и парасинкриогенных отложений.

5. Установлено, что в большинстве изученных разрезов преобладают СКО-1 с микрошлировой частослоистой криотекстурой в сочетании со сравни-

тельно редкими и маломощными поясками. Линзы и горизонты СКО-2, мощность которых колеблется от 0,3 до 3 м, встречаются на разных глубинах в преобладающей части разрезов отложений различного генезиса и возраста. Суммарная мощность СКО-2 составляет 20-30% мощности всей синкриогенной толщи. Наличие горизонтов СКО-2 увеличивает среднее по разрезу значение суммарной влажности на 15-20% и более (без учета залежеобразующих льдов).

6. Показано, что инженерно-геологическое изучение и опробование СКО-2 нельзя проводить традиционными методами. Разработана методика, позволяющая достаточно точно определять суммарную влажность СКО-2. Охарактеризовано инженерно-геокриологическое значение СКО-2, наличие которых в разрезе влияет на развитие деструктивных криогенных процессов.

7. Изучено криогенное строение техногенных отложений россыпных месторождений Северной Якутии. Показано, что наиболее широко распространены отложения вскрышных отвалов и отстойников. Разработана классификация техногенных отложений, отражающая их генезис, состав, криогенное строение и суммарную влажность. Показано, что отложения отстойников, в разрезе которых выделяются все 3 подтипа синкриогенных отложений, могут рассматриваться как модель для изучения различных механизмов сингенетического промерзания.

Апробация работы. Результаты исследований автора докладывались на конференциях молодых ученых ВСЕГИНГЕО в 1987 и 1989 гг.; на научном семинаре секции «Криолитогенеза» Междуведомственного Цитологического комитета АН СССР (Ухта, 1988); на научно-практической конференции «Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты» (Магадан, 1989); на Международных конференциях «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты» и «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения» (Пущино, 2002, 2003); на Восьмой международной конференции по мерзлотоведению (Цюрих, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 статей. Основными из них являются: 1) Генезис и строение аласов Северной Якутии - М.: ВСЕГИНГЕО, 1987; 2) Особенности инженерно-геокриологических исследований в районах развития высокольдистых синкриогенных мерзлых пород (в соавторстве с В.В.Максимовым) - М.: ВСЕГИНГЕО, 1990; 3) Роль квазисингенеза в формиро-

10

вании криогенного строения четвертичных отложений Северной Якутии - М.: Наука, 1991; 4) Криогенное строение и свойства техногенных грунтов на россыпных месторождениях Северной Якутии (в соавторстве с И.А.Самылиным и В.В.Максимовым) - М.: Наука, 1991; 5) Береговые процессы в долинах крупных рек Северной Якутии (в соавторстве с В.Г.Заикановым) - М.: ВСЕГИНГЕО, 1992; 6) Cryogenic structure of mountain slope deposits, northeast Russia // Proceedings of the Eight International Conference on Permafrost, 21-25 July 2003, Zurich, Switzerland. - Lisse: A.A. Balkema Publishers, 2003.

Некоторые результаты исследований автора вошли в «Методические рекомендации по учету состава и структурно-текстурного строения мерзлых пород при прогнозе развития криогенных физико-геологических процессов» (М.: ВСЕГИНГЕО, 1990).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 178 страниц текста, включающих 10 таблиц, 24 рисунка и список литературы из 134 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору, доктору геолого-минералогических наук Е.С. Мельникову за большую помощь и постоянную поддержку. Написание работы оказалось возможным благодаря помощи и ценным советам д.г.-м.н. Ю.Л. Шура и к.г.-м.н. А.А. Васильева, которым автор также выражает глубокую признательность. Автор искренне признателен к.г.-м.н. Г.Ф. Гравису, к.г.н. Н.В. Давидович, Т.Б. Кру-пиной, к.г.н. И.Д. Стрелецкой, д.г.-м.н. СМ. Фотиеву, прочитавшим работу и сделавшим ценные замечания. Автор благодарит за дружескую поддержку и помощь в проведении полевых и камеральных исследований к.г.н. М.Н. Григорьева, к.г.-м.н. Д.С. Дроздова, к.г.-м.н. В.Г. Заиканова, В.Е. Катасонова, Ю.В. Коросте-лева, к.г.-м.н. В.В. Максимова, к.г.-м.н. Г.В. Малкову, О.Е. Пономареву, И.А. Са-мылина, к.г.-м.н. В.Б. Славина-Боровского и многих других коллег по работе во ВСЕГИНГЕО и ИКЗ СО РАН.

11

Глава 1. Особенности формирования синкриогенных отложений

1.1. Типы и подтипы криолитогенеза

В геокриологии традиционно (Сумгин и др., 1940; Попов, 1953; Баранов, 1965; и др.) выделяются два типа криолитогенеза: эпигенетический и сингенетический. Мы не будем рассматривать здесь особенности формирования эпикрио-генных пород в связи с тем, что на севере Якутии практически повсеместно (за исключением горных районов) с поверхности залегают тонкодисперсные син-криогенные отложения, мощность которых нередко достигает десятков метров. Поэтому основное внимание в работе уделяется сингенетическому типу криолитогенеза и закономерностям формирования тонкодисперсных синкриогенных отложений.

Под сингенезом в геологии понимается тот или иной геологический процесс, протекающий одновременно, совместно с формированием горной породы. В геокриологии - это процесс перехода отложений в многолетнемерзлое состояние, происходящий одновременно с седиментацией (в отличие от эпигенеза, при котором промерзание начинается уже после завершения осадконакопления). Механизмы формирования синкриогенных отложений достаточно сложны, а их криогенное строение отличается значительным разнообразием. Поэтому нам представляется целесообразным выделение нескольких подтипов сингенетического типа криолитогенеза, что позволит более точно интерпретировать строение различных разрезов синкриогенных отложений.

Сингенетический тип криолитогенеза мы предлагаем разделить на 3 подтипа, существенно различающихся по условиям формирования отложений и их криогенному строению: 1) первый подтип (собственно сингенез); 2) второй подтип (условно называемый «квазисингенезом»); 3) третий подтип (парасин-генез). Сравнительная характеристика условий формирования и особенностей криогенного строения отложений, относящихся к различным типам и подтипам криолитогенеза, в обобщенном виде приведена в таблице 1.1 (подтипы эпигенеза по причине, упомянутой выше, в таблице не выделяются).

12

Таблица 1.1. Сравнительная характеристика условий формирования отложений, относящихся к различным типам и подтипам криолитогенеза

Тип криолитогенеза Сингенез Эпигенез

Подтип криолитогенеза Условия формирования Первый (собственно сингенез) Второй (квазисингенез) Третий (пара-сингенез) —

Переход отложений в много-летнемерзлое состояние до завершения осадконакопле-ния + -/ + + /- —

Совпадение фациальных условий при накоплении и при промерзании осадка + — + /- —

Существование многолетней мерзлоты в период накопления осадка + + + —

Разрыв во времени между седиментацией и переходом в многолетнемерзлое состояние + + + + + +

Наращивание мерзлой толщи снизу вверх за счет присоединения нижней части СТС + + — —

Промерзание снизу + + —

Промерзание сверху — + +

Промерзание сбоку — — + —

Многократное промерзание-оттаивание до перехода в многолетнемерзлое состояние + + + — —

Предварительное уплотнение до промерзания — — + + +

Криогенное строение «сингенетического» типа + + — —

Криогенное строение «эпигенетического» типа — — + +

Закономерное распределение льдистости по разрезу — — + + +

Ритмичное чередование криотекстурных горизонтов в однородных грунтах + + + — —

1 Северный вариант сингенеза

2 Южный вариант сингенеза

13

Необходимость выделения первого и второго подтипов сингенеза мы связываем с наличием двух достаточно четко выраженных типов криогенного строения, характерных для тонкодисперсных синкриогенных отложений. Первый тип (сравнительно малольдистый, суммарная влажность обычно не превышает 60-70%) характеризуется преобладанием микрошлировой частослоистой криотек-стурой в сочетании с относительно редкими и маломощными ледяными поясками, сравнительно равномерно распределенными по разрезу. Второй тип отличается высокой льдистостью, для него характерна поясковая криотекстура в сочетании с атакситовой и сетчатой; суммарная влажность таких отложений превышает 100%.

Наличие этих двух типов отмечается многими авторами, однако трактовка их происхождения существенно различается (см. раздел 1.2.2). Так, по мнению Т.Н. Каплиной (1987), сильнольдистый тип синкриогенных отложений образовывался в мерзлотно-температурных условиях, близких к современным или немного более мягких; малольдистый тип - в экстрахолодной криоаридной обстановке, исключавшей миграцию влаги при промерзании СТС снизу. Е.А. Втюрина (1974) полагает, что формирование грунтов с атакситовой криотекстурой возможно только при среднегодовых температурах пород ниже —5°С. Согласно Е.М. Ката-сонову (1972), сильнольдистые синкриогенные породы могут образовываться только в условиях избыточной влажности СТС. Несмотря на то, что очень трудно однозначно выявить факторы, определяющие криогенное строение синкриогенных пород, мы считаем оправданным выделение 1-го и 2-го подтипов сингенеза, существенно различающихся в зависимости от типа криогенного строения и механизмов его формирования.

На наш взгляд, 1-ый подтип сингенеза (собственно сингенез или син-генез-1) представляет собой «классический» сингенез, подробно описанный в научной литературе (Попов, 1953, 1967; Катасонов, 1960, 1973; Жесткова, 1982; Га-санов, 1981; Романовский, 1993; др.). Это процесс, при котором на аккумулятивных поверхностях в относительно стабильных фациальных условиях на фоне колебаний мощности СТС происходит последовательное присоединение к толще ММП более или менее четко выраженных криотекстурных ритмов. Графически собственно сингенетическое промерзание иллюстрируется схемой А.И. Попова,

14

приведенной в разделе 1.2.1 (рис. 1.1). Формирующиеся при этом синкриоген-ные отложения 1-го подтипа (СКО-1) отличаются сравнительно невысокой льдистостью, небольшими размерами поясков, преобладанием микрошлировой частослоистой криотекстуры. Особенности формирования этих отложений рассмотрены в разделах 1.2.1 и 1.2.2 настоящей работы.

2-ой подтип сингенеза (или сингенез-2) представляет собой процесс формирования отложений, отличающихся очень высокой льдистостью, наличием мощных (до 10-15 см) поясков льда, преобладанием атакситовой и сетчатой крио-текстур, отсутствием четко выраженной ритмичности. Формирование синкриогенных отложений 2-го подтипа (СКО-2) происходит при смене фациальных условий. СКО-2 широко развиты в верхней части толщи ММП на денудационных поверхностях; очень часто они встречаются на различных глубинах в виде линз и прослоев мощностью до 2-3 м в толщах синкриогенных пород. Во многих случаях мы можем говорить о переслаивании в разрезе СКО-1 и СКО-2.

На наш взгляд, в качестве основного механизма формирования СКО-2 следует рассматривать квазисингенез (Шур, 1988) - процесс формирования высокольдистого промежуточного слоя, образующегося в верхней части толщи ММП в результате последовательного уменьшения мощности СТС после прекращения осадконакопления. Уменьшение мощности СТС может быть связано с сукцессией растительности, сменой фациальных условий, различными локальными факторами. Несмотря на широкое распространение этого процесса в криоли-тозоне, мы не можем считать его единственным механизмом формирования СКО-2, так как нельзя исключать возможности формирования высокольдистых отложений с подобным криогенным строением в условиях продолжающейся седиментации.

Рассмотрению вопросов, связанных с особенностями криогенного строения и механизмов формирования синкриогенных отложений 2-го подтипа, посвящен раздел 1.3. Описание разрезов СКО-1 и СКО-2 в различных районах Северной Якутии приводится во 2-ой и 3-ей главах.

3-ий подтип сингенеза (парасингенез) занимает особое место в системе криолитогенеза. Парасингенез представляет собой процесс промерзания (главным образом, с боков) слабоуплотненных, не прошедших стадию диагенеза осадков

15

неглубоких замкнутых таликов (Катасонов, 1973), в качестве синонима термина «парасингенез» Е.М. Катасонов также предложил использовать термин «субак-вальный сингенез». Парасингенез кардинально отличается от 1-го и 2-го подтипов сингенеза: несмотря на то, что промерзание парасинкриогенных отложений начинается обычно до завершения осадконакопления (что является основным признаком сингенеза), по характеру промерзания и особенностям криогенного строения они близки к эпикриогенным отложениям. Характеристика парасинге-неза и парасинкриогенных отложений приводится в разделе 1.4, описание разрезов - во 2-ой и 3-ей главах.

Итак, мы считаем, что сингенетический тип криолитогенеза подразделяется на 3 подтипа. Первый подтип сингенеза (собственно сингенез) представляет собой достаточно хорошо изученный процесс перехода осадка в многолетнемерз-лое состояние, происходящий одновременно с седиментацией, при котором фаци-альные условия в период накопления и в период промерзания осадка обычно совпадают. Основным механизмом формирования высокольдистых синкриогенных отложений второго подтипа (СКО-2) является квазисингенез, однако образование СКО-2 может происходить и без прекращения седиментации; необходимым для этого условием является существенное изменение фациальных условий, связанное с различными факторами: климатическими, тектоническими, локальными. Третий подтип сингенеза (парасингенез) представляет собой процесс промерзания относительно глубоководных субаквальных отложений, происходящий до (или непосредственно после) завершения осадконакопления; формирующиеся при этом мерзлые породы по условиям промерзания и криогенному строению близки к эпикриогенным.

16

1.2. Первый подтип сингенеза (собственно сингенез)

1.2.1. Понятие сингенеза и особенности формирования собственно синкриогенных отложений

Вопросам формирования синкриогенных отложений посвящено огромное количество публикаций (Попов, 1953, 1967, 1975, 1985; Катасонов, 1960, 1973; Втюрин, 1975; Шумский, 1955; Романовский, 1958, 1961, 1977, 1993; Гра-вис, 1969, 1981, 2001; Гасанов, 1981; Данилов, 1978, 1990; Жесткова, 1982; Заика-нов, 1991; Каплина, 1978, 1981, 1987; Кондратьева и др., 1975; Конищев, 1975, 1983; Кудрявцев, 1961; Максимова, 1973; Розенбаум, 1981; Соломатин, 1974, 1986; и др.). Благодаря исследованиям, проведенным этими и многими другими учеными, к настоящему времени удалось понять механизм сингенетического промерзания отложений, определить основные условия, при которых формируются синкриогенные отложения, получить большой объем данных об их криогенном строении и льдистости.

Сингенетический способ промерзания предполагает нестационарность земной поверхности, связанную с ее постепенным повышением в результате накопления осадков. При сингенезе любой верхний слой свежеотложенного осадка по мере его погребения новыми слоями по прошествии некоторого времени становится вечномерзлым (Попов и др., 1985). Важнейшей отличительной чертой сингенетического промерзания является совпадение геологического и криогенного возраста отложений (Романовский, 1993), что подразумевает совпадение фаци-альных условий при накоплении и при промерзании осадка (Жесткова, 1982).

Необходимо отметить, что одновременность (определяемая самим термином «сингенез») процессов седиментации и перехода отложений в многолет-немерзлое состояние является в значительной степени условной, так как такой переход непосредственно после накопления осадка происходит достаточно редко (обычно в случае «одномоментного» накопления осадка значительной мощности, например, при формировании оползневых или пролювиальных отложений). Как пишет Ш.Ш. Гасанов (1981), «К сингенетическому типу относятся породы, промерзшие преимущественно снизу вверх в процессе седиментогенеза путем непре-

Список литературы