Парагенезы в криолитозоне Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Парагенезы в криолитозоне

Хименков Александр Николаевич

кандидат геолого-минералогических наук

101000, Россия, г. Мзсква, Уланский ппроезд, 13, стр. 2

ведущей научный сотрудник, Институт геоэкологии РАН

И [email protected]

Статья из рубрики "Многолетнемерзлые породы и подземные льды Арктики. Антарктики и горных регионов" Аннотация.

Цель работы: рассмотреть возможность применения структурно парагенетического метода, как методического направления в изучении многолетнемёрзлых пород; разработать теоретические положения изучения криогенных образований на основании применения парагенетического подхода. Для достижения поставленной цели решались ряд частных задач: обоснование положений о необходимости использования парагенетических построений в геокриологии; обоснование недостаточности генетического подхода при анализе формирования криогенных образований; рассмотрение возможности использования структурно-парагенетического анализа для восстановления геодинамических условий формирования различных криогенных образований; провести типизацию различных парагенезов различных криогенные образования, встречающиеся в криолитозоне. В результате проведённых исследований впервые удалось показать необходимость перехода от генетического метода изучения многолетнемёрзлых пород к структурно-парагенетическому методу. Основным выводом работы является: криогенные геосистемы любого ранга представляют из себя закономерно построенные парагенетические комплексы, отражающие процессы, происходящие как при формировании многолетнемёрзлых пород так и в уже сформировавшихся мёрзлых массивах В предлагаемой работе основное внимание уделено структурно-морфологическому методу, связанному с анализом особенностей морфологии и строения криогенных образований. В предлагаемой статье впервые проведён критический анализ генетического подхода, являющегося основным методом изучения многолетнемёрзлых пород. Рассмотрены разработанные к настоящему времени генетические классификации генетических типов подземных льдов. Обосновывается использование парагенетического подхода при изучении подземных льдов. Разработаны основные положения стуктурно-парагенетического метода, рассматривающего

многолетнемёрзлые породы, как иерархически организованные криогенные геосистемы, состоящие из ассоциаций, парагенетически связанных друг с другом, структурных элементов.

Ключевые слова: пластовые льды, пластические деформации, сингенетический, эпигенетический, injection ice, сегрегационные льды, парагенетические связи, парагенез, флюидогеодинамика, многолетнемёрзлые породы

DOI:

10.7256/2453-8922.2019.1.29119

Дата направления в редакцию:

22-03-2019

Дата рецензирования:

24-03-2019

Работа выполнена в рамках государственного задания: тема № АААА-А19-119021190077-6 и при финансовой поддержке РФФИ (грант 17-05-00294 ), в части изучения парагенезов воронок газового выброса.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно Б.Н. Достовалову и В.А. Кудрявцеву предметом мерзлотоведения, в широком смысле, является изучение развития льда во взаимодействии со средой на нашей

планете Щ Исходя из этого, криолитозону можно представить, как иерархически организованную криогенную геосистему состоящую из подсистем разного уровня, в

строении которых записана история формирования мёрзлых пород Каждая из криогенных геосистем включает в себя две подсистемы, литогенную, состоящую из пород различного генезиса и криогенную, включающую в себя всю совокупность ледяных элементов, содержащихся в породе. В настоящее время основой изучения криогенных образований является генетическая классификация подземных льдов,

предложенная П.А. Шумскимв которой систематизированы и обобщены результаты предшественников. Деление льдов на генетические типы, несомненно, облегчило изучение многолетнемёрзлых пород, позволила структурировать их и разделить на отдельные группы. В то же время выявились и определённые трудности, заключающиеся, прежде всего, в том, что многие криогенные образования являются полигенетичными. Часто оказывается невозможным разделить льды по генетическим типам, особенно на участках, где наблюдаются дислоцированные мёрзлые породы. Это затрудняет или делает невозможной типизацию по генезису отдельных типов льдов. Кроме того принятая терминология не охватывает всего многообразия криогенных образований, встречающихся в природе. Генетическое выделение подземных льдов должно быть итогом длительного и тщательного изучения их текстурных и структурных особенностей, однако, в практике полевых исследований часто наблюдается обратное, сначала льды выделяют, как тот или иной генетический тип, и лишь потом используют это выделение при интерпретации геокриологической информации. Выход из создавшегося положения может быть найден в более широком использовании парагенетического подхода. Парагенез (парагенезис) [пара - возле, у, при; генезис - происхождение] I совместное нахождение, возникающее в результате одновременного или

последовательного образования При этом фиксируется многокомпонентность и полигенетичность исследуемых криогенных образований. В геокриологии наибольшее количество работ связанных с использованием представлений о парагенезах, посвящены наиболее сложным объектам. Парагенезам пластовых льдов посвящены работы Г.И. ДубиковаЮ.К. Васильчука Г6, 7\ А.Н. ХименковаВ работах А. И. Попова Ю.К. Васильчукаи др. показано формирование сложных

парагенетических комплексов при развитии повторно-жильных льдов. Изучение

обнаруженных в 2014 году на севере Западной Сибири новых для геокриологии объектов - воронок газового выброса показало, что их происхождение невозможно

понять без привлечения представлений о парагенезах Г12, 13, 141. /1.С. Гарагулей с соавторами установлено, что любой геокриологический процесс, вызванный изменением геокриологических условий, сам провоцирует развитие взаимосвязанных и взаимообусловленных (парагенетических) рядов экзогенных геологических процессов

В целом можно отметить, что чем сложнее строение криогенного объекта, тем менее эффективен для выявления истории его развития традиционный генетический подход и тем более продуктивно рассмотрение комплекса взаимосвязанных процессов и явлений (парагенезов).

Недостаточная разработанность генетической классификации криогенных образований сдерживает развития теоретических и практических исследований в геокриологии. Представляется необходимым провести обсуждение данной проблемы для снятия несоответствий в существующих систематизациях подземных льдов, с учётом совершенствования представлений об особенностях льдообразования в реальных условиях, а так же более полном учёте процессов в локальных динамических зонах промерзающих и многолетнемёрзлых пород. В предлагаемой статье рассматривается существующий генетический подход, проводится анализ разработанных к настоящему времени генетических классификаций подземных льдов, обосновывается использование парагенетического подхода. Рассмотрены парагенезы основных видов криогенных образований.

ПАРАГЕНЕТИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ГЕОЛОГИИ

В 1798 В.М. Севергин первый обратил внимание на большое теоретическое, и практическое значение изучения закономерного совместного нахождения некоторых

минералов, которое он определил, как «смежность» минералов 1151. Через полвека (1849) открытая В. М. Севергиным закономерность получила от А. Брейтгаупта название парагенезис. Под парагенезисом минералов исследователь понимал «более или менее выраженный способ их совместного нахождения - ассоциации». Таким образом, вначале парагенезис понимался, прежде всего, в аспекте их сонахождения, а не

сопроисхождения к настоящему времени сложилось два альтернативных понимания термина «парагенезис»: либо как сонахождения, либо как сопроисхождения тех или иных геологических объектов. Термин применяется к минералам (парагенез минералов), фациям (парагенез фаций), породам (парагенез пород), В геохимии и минералогии парагенез - это совместное (пространственное) нахождение минералов или химических элементов, связанных генетически. Однако нередко под парагенезом понимают просто

совместное (пространственное) нахождение без каких-либо условий

В 50-е годы усилиями сотрудников ГИН АН СССРН. С. Шатского, Н. П. Хераскова, Б. М. Келлера, Н. А. Штрейса и др. в геологии было сформулировано направление получившее название парагенетического. Данное направление базировалось на представлении о том, что геологические формации представляют из себя естественные сообщества горных пород, отдельные члены которых парагенетически связаны друг с другом, как в пространственном, так и в возрастном отношении. Этот подход противопоставлялся генетическому направлению, в котором геологическая формация рассматривались как совокупность определенных генетических типов отложений (фаций) (Н. М. Страхов, Ю. А. Жемчужников, В. И. Попов и др). Понятие «парагенезис» позволяет осуществлять единый методологический подход к выделению минеральных

ассоциаций любого ранга: минералов, горных пород, формаций. Вещественная категория любого ранга определяется только двумя признаками: минеральным составом,

и структурными особенностями. J^Zl. Н.П.Херасков подчеркивал, что выделение парагенезов основано на явлениях совместного нахождения, а не на их общем генезисе, который может быть неопределенным или спорным, и предлагал положить это

понятие в основу учения о формациях П§1. При этом формации представляют собой не случайные наборы пород, а совершенно определённые ассоциации, сообщества,

образующие определённые естественноисторические тела Н.С.Шатский писал, что изучая парагенезисы, мы решаем вопрос о закономерностях совместного нахождения горных пород, он подчеркивал, что выделение формаций как парагенезисов - это не временный метод, связанный с недостатком наших знаний, а наиболее правильный и

объективный подход к выделению геологических формаций в.С. Конищев приводит следующую формулировку парагенезов различных уровней организации геологической среды: "Фации являются парагенезами пород, генетические типы отложений парагенезами фаций, а формации - парагенезами генетических типов отложений" [21 с. 3].

Перенос вещества в твердом, жидком или газообразном состоянии сквозь деформируемую среду в виде флюидов, приводит к перераспределению вещества, развитию серии парагенетических структур и снятию напряжения вызвавшего формирование флюида. Такой подход позволяет предложить некоторую систему взглядов на закономерности деформационной эволюции геологических объектов, своего рода методологию структурного анализа, рассматриваемого, прежде всего, как структурно-парагенетический анализ. Целью структурно-парагенетического анализа является установление соответствия между первичными структурно-вещественными

особенностями и теми или иными формирующимися деформационными структурами 1221

Не вдаваясь в анализ различных определений, можно говорить о трех типах определений структурных парагенезов:

1) динамические — закономерные сочетания различных структурных элементов, сформированных в едином поле напряжений;

2) кинематические — закономерные сочетания различных структурных элементов, сформированных в процессе развития крупных структур;

3) деформационные — закономерные сочетания различных структурных элементов, сформированных в единой механической обстановке 1221.

В структурные парагенезы могут быть объединены разномасштабные элементы: от макромасштабных (складчатые зоны) до мезомасштабных (отдельные складки, структуры будинажа, кливаж и пр.) и даже до микромасштабных (кинкбанды в шлифах и т.д.). Поскольку в различных обстановках могут формироваться одновременно самые различные структурные элементы, структурные парагенезы целесообразно рассмотреть для основных деформационных обстановок: растяжения, сжатия, чистого сдвига, простого сдвига, транспрессии, транстенсии и течения. В любом случае, формирование всех элементарных структур единого парагенеза предполагает некий общий механизм или хотя бы общую причину. Само возникновение и морфология структурных элементов, объединяемых в структурный парагенез, должны удовлетворительно объясняться посредством какой-либо теоретической модели. Если из определения изъять теоретическую составляющую, то в структурный парагенез можно будет объединять

любые структурные элементы, расположенные примерно в одном месте, что противоречит смыслу самой идеи 1231.

НЕОБХОДИМОСТЬ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРНО-ПАРАГЕНЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА В

ГЕОКРИОЛОГИИ

Генетический подход в геокриологии

В основе генетического подхода, заложено внутреннее противоречие. Он базируется на представлении о том, что наблюдаемые в мерзлых породах ледяные образования имеют чётко выраженные генетические различия. Но таких различий не существует, во всех случаях при промерзании породы формируется или консервируется один минерал - лёд, хотя и разной морфологии, размеров, структуры. Фактически основой выделения различных типов льда являются не какие-то его модификаци, а встречающиеся в породах формы воды: жидкой (инъекционные льды), рыхлосвязанной (сегрегационные льды) и твердой (погребённые льды). Такой подход не может учитывать всего разнообразия сочетаний свойств грунтов, темпов и направленности промерзания, влажности, стадийности протекания процессов и других факторов при формировании многолетнемёрзлых пород. В качестве примера возникающих при использовании генетического подхода трудностей, можно привести проблему формирования воронок газового выброса. Были предложены различные, но единственные механизмы их образования (генетический подход). Исследования показали, что формирование данных образований связано с продолжительной историей, в течение которой, мёрзлые породы претерпевают ряд стадийных изменений, связанных со сменой групп различных процессов [12, 24, 251

Созданная П.А.Шумским генетическая классификация подземных льдов базируется на выделении трёх типов льдов: конституционных, включающих лёд цемент, сегрегационный лёд, инъекционный лёд, жильный лёд (трещинный); пещерно-жильные льды (повторно-жильные и пещерные льды); погребённые льды.

При всей кажущейся полноте и стройности ей присущи существенные недостатки, отмеченные А. И. Поповым.Он считает, что данная классификация недостаточно учитывает геологические условия развития подземных льдов. Например, в ней жильные льды относятся то к конституционным, но каких либо критериев для их разграничения

нет И21. При сегрегационном льдообразовании ведущим подтягивание (миграция) связанной воды в зону льдообразования. А сами шлиры льда закладываются по трещинам, формирующимся перед зоной промерзания Г3' 261. Следует ли такой лёд относить к пещерно-жильному или конституционному типу, не ясно И21 и без трещин, пусть они играют роль только на первом этапе, формирование шлира льда не произошло бы. Таких примеров можно было бы привести по каждому генетическому типу льда. А. И. Попов справедливо указывает, что льдообразование зависит от геологических условий залегания и литологии водосодержащих пород, путей проникновения воды в горные породы, а также от условий замерзания, определяемых в значительной степени физико-географическими (теплофизическими) и общими факторами литогенеза, прежде всего фациальными условиями 1121.

А.И. Поповым была предложена генетическая классификация, в основе которой было выделение 2 группы подземных льдов: льды, сформировавшиеся непосредственно в земной коре (конституционные) и льды, образованные на поверхности и в последствие перекрытые осадками (погребённые) И21 Конституционные льды включают в себя те же

разновидности что и у П.А. Шуйского только с добавлением повторно-жильных. Проблемы, отмеченные для конституционных льдов, при этом остаются. В отношении погребённых льдов включающих в себя глетчерные, фирновые, наледные, речные, озёрные, морские есть ряд замечаний. Все эти льды при переходе в погребённое мёрзлое состояние сопровождают целая серия сопутствующих процессов. Промерзание частично растаявших фрагментов приведёт к развитию инъекционных процессов, процессов пластических деформаций и течения льда. Погребение ледяных тел талыми осадками вызовет интенсивные миграционные процессы, и формирование сегрегационных льдов. Погребённые льды, хотя бы в краевых частях будут содержать конституционные льды.

Классификация Б.И. Втюрина1221 основана на более полном учёте особенностей льдообразования в горных породах. Для каждого типа льдов выделяется вещественный состав породы, фазовый состав и модификация воды, влажность, скорость и направление промерзания. Например, для сегрегационного льдовыделения в тонкодисперсных породах влажность должна быть выше максимальной гигроскопичности и меньше максимальной молекулярной влагоёмкости. Направление промерзания любое при средней скорости не выше критической для данной породы. Инъекционный тип реализуется в любых по составу и генезису породах при обязательном наличии в них любых по генезису сообщающихся с дневной поверхность трещин при практически любой начальной влажности и любой скорости и направления промерзания. Классификация включает в себя более 20 типов льдообразования. Очевидно, что для выделения типа льдообразования требуется проведение самостоятельного кропотливого исследования для выявления всех параметров породы и условий промерзания. Но главное вся эта классификация не связана непосредственно с льдообразованием, а характеризует состояние породы перед промерзанием. Параметры промерзания открывают широкий диапазон возможностей в реализации различных процессов связанных с льдообразованием и конечным криогенным строением. В этом случае определить процессы, сопровождающие льдообразование практически невозможно.

В предложенной В.И. Соломатиным петрогенетической классификации подземных ледяных пород все подземные льды разделены на три группы. Конжеляционные -это льды, сформировавшиеся из жидкой фазы и включающие в себя сегрегационные инъекционные, пещерные, трещинные и лёд цемент. Эти льды связаны с собственно процессами кристаллизации и в физическом смысле являются однородными для всех входящих в конжеляционные льды подтипов. Здесь автор точно определил общую закономерность льдообразования в породе и отделил процесс льдообразования от условий, в которых он реализуется. Вторая группа - матаморфизованные льды, это льды подвергшиеся воздействию динамометаморфизма. Ледяные образования со следами пластических деформаций, течения льда, сформированные в результате сезонных циклов сжатия расширения в повторно-жильных льдах и вблизи их контактов с

вмещающими породами 1281. Автор справедливо отделяет ледогрунтовые образования со следами динамометаторфизма от инъекционных льдов, но совершенно необоснованно связывает их формирование только с возниковением нагрузок в растущих повторно-жильных льдах. А.И. Попов обоснованно указал, что кдинамометаморфизованным льдам должны относиться и глетчерные погребённые льды, хотя причина их образования

отличается 1121. Мы считаем, что в эту группу должны входить и внутригрунтовые льды со следами пластических деформаций и течения льда, подвергшиеся воздействию локальных нагрузок, обусловленных различными причинами Г29' 141. Третья группа льдов это седиментогенные (погребённые) 1221.

Установление соответствия условий формирования осадочный толщи и соответствующего им криогенного строения, была и остаётся одной из важнейших задач геокриологии. Решение данной задачи позволило бы выявить условия и процессы формирования ледяных образований в зависимости от принадлежности к тому или иному генетическому типу пород, выделить криостратотипические образования и слои и на их основе провести криостратиграфическое расчленение мерзлых породи.

Подземные льды и вмещающие их породы являются взаимосвязанными когерентными подсистемами, формирующими геосистему более высокого ранга - мерзлые породы 1221. Структурно-текстурные особенности ледяных образований отражают индивидуальные особенности промерзания горной породы и соответствующие им парагенезы

Разнообразие механизмов кристаллизации воды и водных растворов в грунтах, наблюдаемое в природе позволило 111.111. Гасанову говорить о генетическом

многообразии подземных льдов 1221 0Н отмечает, что в мёрзлых породах существует множество промежуточных видов подземного льда и предлагает в зависимости от целей исследования ограничиться одним ведущим (по мнению исследователя). Все виды подземного льда связаны между собой сложными взаимопереходами. Следовательно, границы между выделяемыми по любому принципу подземными льдами будут находиться

в различных соотношениях вложения и пересечения 1221 с эти можно было бы согласиться, но разделение процессов на основной и второстепенный само требует обоснования, поэтому данный подход вряд ли можно назвать научным, хотя можно использовать для практических целей. В отношении увеличения генетических типов льдов следует проявлять осторожность, поскольку с их ростом резко возрастает трудность идентификации. П.А. Шумский в отношении классификаций подземных льдов, предостерегал, как от мало обоснованных экстрополяций, стремящихся придать частному явлению универсальное значение, так и от составления многочисленных классификаций, обычно умозрительного характера, базирующихся на выделении большого разнообразии условий образования типов подземных льдов 1211.

От генетических типов к парагенетическим ассоциациям

Генетический тип отложений по А. П. Павлову (1888), который впервые ввел это понятие и термин в геологию, это I совокупность отложений, образовавшихся в результате

работы одного определенного геологического агента ^21. е. В. Шанцер (1966) под генетическим типом континентальных отложений понимал отложения, образующиеся в результате проявления одной или нескольких динамически своеобразных форм денудации, транспортировки и аккумуляции продуктов разрушения горных пород 1221. В.Т.Фролов (1984) под генетическим типом морских отложений понимал образования, возникшие в море в результате проявления какой-либо одной динамической формы аккумуляции (отложения прибойного потока, суспензионного течения, биогерм и т.д.)

или ее модификации (отложения вдольбереговых, стоковых, донных и др. течений) 1241. Г.Ф.Крашенинников (1962) предложил классификацию геологических тел, базирующуюся на трех уровням организации: фация - геологическое тело, представленное одной или несколькими породами, образовавшимися в одной физико-географической обстановке, отличной от обстановки образования соседних одновозрастных пород; генетический тип - геологическое тело, представляющее собой комплекс генетически связанных фаций, возникших в одной ландшафтной обстановке (на суше или на дне моря) и большей частью под влиянием одного ведущего процесса; формация - геологическое тело, представленное комплексом генетических типов отложений, парагенетически тесно

связанных друг с другом и образовавшихся в единой тектонической и (или) климатической обстановке 1251

Рассмотренные выше гененетические классификации подземных льдов и в целом генетический подход мало чем может помочь при анализе криогенного строения мёрзлых пород. Как показала практика, генетическая принадлежность ледяных образований фактически назначается из общих формальных показателей. Единственным минералом позволяющим охарактеризовать породу как мёрзлую является лёд. Минерал один, а условия, сопровождающие его формирование разные и зависят они от многих природных факторов (минералогический и гранулометрический состав, сложение, чередование слоёв разной литологии, засолённость, влажность, газонасыщенность, наличие органики, темпы промерзания, морфология фронта промерзания и др.). Если учесть что криогенные факторы могут действовать циклично, а трансформация криогенного строения может происходить уже в мёрзлом состоянии то однозначное решение проблемы формирования криогенного строения той или иной породы становится затруднительным. Многообразие условий формирования и преобразования ледяных элементов приводит к их морфологическому разнообразию, которое не является основанием для деления подземные льдов на различные генетические типы. Переход от генетической классификации подземных льдов к классификации по парагенетическим ассоциациям криогенных элементов позволит более объективно оценивать процессы, происходящие в промерзающих и мёрзлых породах.

На наш взгляд, положения о парагенезе и иерархическом строении геологической среды, рассмотренные выше, применимо и к мерзлым породам. Совокупность ледяных текстур, отражает различные этапы формирования криогенного строения, они неразрывно связаны с условиями, в которых находится порода при льдообразовании и поэтому образуют парагенезы с вмещающими породами. В качестве объекта изучения в геокриологии следует рассматривать криогенную геосистему - геологическое образование, соответствующее определенному уровню структурной организации геологической среды (геологическое тело, совокупность геологических тел), вместе с соответствующей ему совокупностью ледяных включений (криогенное строение), распределение, морфология и строение которых отражают историю перехода геологического объекта из немерзлого состояния в мёрзлое

Иерархический уровень изучаемых геосистем зависит от масштаба исследований. По мере перехода от таксонов низкого ранга к таксонам более высокого ранга проводится типизация частных показателей в виде обобщенных характеристик с указанием средних значений и диапазона их изменений (см. таблицу 1). Таким образом, в криогенной геосистеме некоторому устойчивому блоку - литогенной основе - соответствуют ассоциации (парагенезы) криогенных элементов (криогенная подсистема). Сформировавшись, криогенная подсистема сохраняется практически неизменной на протяжении всего жизненного цикла криогенной системы, обеспечивая ее идентичность,

пространственные связи и устойчивость

Уровни организации парагенезов криогенных ассоциаций в зависимости от иерархического уровня литогенных геосистем

Таблица 1

Иерархический уровень криогенных геосистем Структурные характеристики подсистем

Параметры литогенных подсистем Параметры криогенных подсистем (парагенезы)

Региональный (геоструктурный) Формации (пара генетические комплексы пород в пределах геоструктуры) Выделение усредненных характеристик криотекстур, для различных генетических типов в пределах геоструктур (парагенезы формаций)

Территориальный (неоднородности внутри геоструктуры) Субформация (пара генетические комплексы пород в пределах территориальных неоднородностей геоструктуры) Выделение усредненных характеристик криотекстур, для различных генетических типов в пределах территориальных неоднородностей геоструктур (парагенезы субформаций).

Генетический тип Совокупность фаций одного генетического типа Выделение комплексов криотекстур характерных для различных фаций генетического типа (парагенезы генетических типов)

Геологическая фация Фация (монопородное геологическое тело) Ледяные образования различной морфологии и структуры соответствующие определённым фациям (парагенезы отдельных фаций)

Проблемы генетической интерпретации при изучении многолетнемёрзлых пород

При рассмотрении особенностей формирования многолетнемёрзлых пород, они были разделены на три группы: 1. Мёрзлые породы, сформированные при промерзании внутригрунтовых вод. 2. Погребённые мёрзлые породы. 3. Дислоцированные многолетнемёрзлые породы внутригрунтового происхождения. Первая группа в свою очередь разделена на подгруппы: эпикриогенные многолетнемёрзлые породы, синкриогенные многолетнемёрзлые породы, пластовые комплексы подземных льдов, образованные при перераспределении грунтовых вод в промерзающих породах. Выделенные группы многолетнемерзлых пород аналогичны группам ледяных горных пород - наиболее крупным таксономическим единицам, по классификации П.А. Шумского, в которой он выделяет группы конжеляционных льдов, осадочных льдов и метаморфических льдов ^

1. Мёрзлые толщи площадного распространения, сформированные при перераспределении внутригрунтовых вод

Формирование данного типа многолетнемёрзлых пород определяется темлообменом литосферы и атмосферы. Они приурочены к полярным и высокогорным районам земли и являются и соответствуют территориям с отрицательным балансом годовых температур. Это наиболее распространённые породы, составляющие основную часть криолитозоны. Они образуют слоистые толщи, сплошным покровом охватывающим территории

распространения многолетнемёрзлых пород Г36, 10, 37 и др,1.

Эпикриогенные многолетнемёрзлые породы

Эпикриогенные многолетнемёрзлые породыформируются при отсутствии накопления на

поверхности осадков 1281. их криогенное строение в значительной степени определяется литогенетическим типом, влажностью пород перед промерзанием, наличием или отсутствием водоносных горизонтов, степенью литификации пород и ландшафтно-климатической обстановкой, изменяющейся в соответствии с развитием природной среды в кайнозое. Эпигенетически промерзают мощные толщи бассейновых отложений: морских, ледово-морских, лагунных и озерных, характеризующихся преимущественно тонкодисперсным составом.

Наиболее типичное криогенное строение имеют толщи бассейновых отложений. Они могут промерзать по типу «закрытой» или «открытой» системы в зависимости от наличия или отсутствия водоносных горизонтов, обеспечивающих подток влаги при промерзании извне. Отложения грубодисперсного состава — пески, галечники — в условиях «закрытой» системы промерзают с отжатием влаги от фронта промерзания («поршневой эффект»). Поэтому льдистость мерзлых толщ в целом невысокая (до 10—20%). К такому же эффекту приводит промерзание толщ грубодисперсных отложений по типу «открытой» системы, когда имеется подток напорных или безнапорных подземных вод 1221.

Рис.1. Типы криогенного строения эпигенетически промёрзших толщ тонкодисперсных бассейновых отложений: а - однородного состава; б - содержащих в основании водоносный в прошлом слой песчаного состава; в - содержащий два водоносных в прошлом песчаного состава. 1 - криогенные структуры тонкодисперсных отложений; 2 -водоносные в прошлом пески 1221.

В типичном выражении толщи эпикриогенных тонкодисперсных отложений однородного состава, промерзавшие по типу «закрытой» системы с миграцией влаги вверх и сегрегационным льдовыделением, имеют следующее строение (рис. 1). Наиболее льдистым является горизонт до глубины 5—10, реже 15 м от поверхности. Объемная льдистость здесь достигает 40—50 %, породы часто распучены. Криогенная текстура преимущественно тонкошлировая, часто-сетчатая и слоисто-сетчатая. С глубиной расстояние между ледяными шлирами увеличивается при одновременном увеличении их толщины. На глубине 20—30 м от поверхности общая льдистость мерзлых пород уменьшается примерно до 20—30%, здесь развиты преимущественно крупносетчатые и

блоковые криогенные текстуры. На глубинах 30—40 м распространены в основном крупноблоковые неполнорешетчатые криотекстуры, а ниже (иногда до 100 м) встречаются лишь разрозненные ломаные шлиры, криогенная текстура преимущественно массивная. Объемная льдистость пород в рассматриваемом интервале уменьшается сверху вниз от 20 до 10%. Эпигенетическое промерзание рыхлых тонкодисперсных от1 ложений по типу «открытой» системы, когда в них имеются прослои водоносных песков и галечников, резко осложняет картину их криогенного строения. Над водоносными го1 ризонтами формируются слои с повышенной льдистостью, отличающиеся тонкослоистой и слоисто-сетчатой криотекстурами. Нередко с избыточной влажностью связано формирование пластов и линз льда 1221 общепринято, что ведущим процессом, определяющим льдообразование при эпигенезе, является миграция рыхлосвязанной воды, обеспечивающая возможность роста ледяных шлиров. То есть, большинство текстурообразующих льдов можно отнести к сегрегационным. Доказательством этому является распределение льдистости в эпигенетически сформировавшихся многолетнемёрзлых породах. Тем не менее, в формировании криогенного строения субаквальных осадков при их эпигенетическом остаётся много неясного.

Проведённое лабораторное моделирование эпигенетического промерзания морских отложений показало большое разнообразие процессов, влияющих на льдообразование и формирование криотекстур. Основными факторами, влияющими на криогенное строение являются, состав грунтов их влажность, засолённость и др. При начальных влажностях, в 2-3 раза превышающих верхний предел текучести, ведущим процессом является перераспределение грунтовых частиц растущим кристаллом льда. Грунтовые частицы распределяются слоями вдоль базисных плоскостей, образуя слоистые текстуры внутри крупных кристаллоагрегатов. При приближении влажности к границам предела текучести, формируются вертикально-шлировые криотекстуры. В обоих случаях для роста ледяных кристаллов определяющим является наличие свободной воды в грунте. При уменьшении начальной влажности до значений, соответствующих пределу текучести и ниже, определяющую роль в формировании криогенного строения осадков начинает играть вещественный состав грунтов. Для каолина при данной влажности характерны сетчатые криотекстуры, сформировавшиеся за счет двухстадийного роста, для современных илов гидрослюдистого состава - слоистые и сетчатые криотекстуры за счет роста и пересечения субвертикальных шлиров. В морской глине монтмориллонитового состава в широком диапазоне начальных влажностей формируются сетчатые

криотекстуры обусловленные синерезисом 1211. чем больше начальная влажность осадков, тем интенсивнее образуются трещины, при общем незначительном уменьшении объема грунта 1221. в охлажденных морских осадках процессы синерезиса протекают более интенсивно, чем при положительных температурах 1421 сформировавшаяся сеть трещин пронизывает породу еще до начала льдообразования НИ. в ходе промерзания льдовыделение происходит в первую очередь в образовавшихся трещинах ^—421 Засоление грунтовых образцов оказывает существенное влияние на процессы, происходящие в них при промерзании. Водорастворимые соли, к которым относится хлористый натрий, взаимодействуя с поровой водой, образуют электролит, который дезориентирует молекулы рыхлосвязанной воды, формирующие оболочку грунтовых

частиц 1421. при промерзании это приводит к тому, что в засоленных грунтах понижается роль пленочного механизма миграции связанной воды, а сама миграция ослабевает 1241. Наблюдающееся распределение льдистости (влажности) вполне объяснимо типичным распределение влажности в субаквальных осадков без привлечения механизма миграции рыхлосвязанной воды, который в этих условиях практически не действует.

Лабораторные исследования показали, что существующий генетический подход не отражает всего многообразия природных процессов происходящих при эпигенетическом промерзании субаквальных осадков и требует дальнейшего совершенствования.

Криогенное строение эпигенетических многолетнемёрзлых пород представляет из себя парагенетические комплексы льдов различной морфологии, сформировавшихся за счёт различных процессов.

Синкриогенные многолетнемёрзлые породы

При отложении осадков на мёрзлое основание и их промерзание снизу формируются синкриогенные многолетнемёрзлые породы (рис. 2).

Рис. 2. Схема сингенетического накопления и промерзания осадков при периодических изменениях глубин сезонного оттаивания (по А.И. Попову, 1967, с дополнениями). 1 -суммарное изменение уровня земной поверхности вследствие накопления осадков и сегрегационного льдообразования; 2 - изменение уровня земли за счёт осадконакопления; 3 - начальный уровень земной поверхности; 4 - глубина сезонного оттаивания, отсчитывающаяся от изменяющегося уровня земной поверхности; Д1п -мощность слоя, накапливающегося за 40 лет 1441.

Е.М. Катасоновым, на примере изучения закономерностей сингенетического промерзания аллювиальных отложений был разработан метод генетического анализа многолетнемерзлых пород (ММП) в совокупности с их криогенным строением 1451 определённый автором, как мерзлотно-фациальный анализ. Сущность его состоит в том, что при изучении мерзлых осадочных толщ выделяются фации, которые характеризуются не только определенными условиями накопления осадков, но и особенностями их промерзания. Геокриологическая фация, т. е. фация, существенным признаком которой является закономерное распределение в ней льда, характеризуется двумя группами признаков: во-первых, механическим составом, первичной слоистостью, фауной, количеством и характером растительных остатков; во-вторых, криогенным строением ( формой, размером и взаимным расположением ледяных шлиров), прямо или косвенно

связанным с генезисом вмещающей породы 1461. е. М. Катасоновым разработана соответствующая классификация криогенных текстур для аллювиальных, делювиальных отложений и элювиальных образований. Определены критерии, при котором происходят одновременно формирование отложений и промерзание. При этом наибольшее значение придавалось условиям, когда "льды образуются в отложениях, которые не вышли из-под

воздействия среды их накопления и как самостоятельная толща продолжают формироваться в определенных мерзлотно-геологических условиях..." НЬ—с.—561 к сожалению, при всей важности работ Е.К. Катасонова, его метод не получил широкого распространения. И остался в целом формальным, фиксирующим наличие в той или иной конкретной геологической фации определённых криогенных текстур. Но чёткого, однозначного соответствия геологической фации и набору криогенных элементов одного строения и генезиса, как показала практика последующих исследований, выработать не удалось. Одинаковые или близкие криотекстуры и процессы их формирующие развиваются в аллювиальных, озёрных, делювиальных и элювиальных породах. И дело

здесь не только в том, что геологические фации охарактеризованы неполно -И21. Причиной того, что сходное криогенное строение наблюдается в разных фациях является идентичность условий промерзания в деятельном слое. Для него характерны повышенная влажность пород, значительные температурные градиенты, двухстороннее промерзание. Общность условий промерзания нивелирует фациальные различия, и приводит к формированию нескольких типов (руководящих) криотекстур (рис. 3).

А 1__г_£

—--—

ЩШ

Рис. 3. Основные (руководящие) виды криотекстур, образующихся при сингенетическом промерзании отложений сезонноталого слоя снизу (А, Б) и водных осадков (В): А -слоистые (1 - горизонтальные, 2 - вогнутые, 3 - волнистые); Б - поясковые (1 -горизонтальные, 2 - вогнутые, 3 - волнистые); В - решетчатые и сетчатые (1 - косые, 2 2 - вертикальные) И11

Мерзлотно-фациальный анализ хоть и декларируется как генетический, по сути базируется на методологии парагенезов. Наблюдаемое многообразие криогенных элементов, находящихся в сложном взаимодействии не может быть чётко и однозначно генетически охарактеризовано. В итоге метод выходит на выявление групп руководящих криотекстур (ассоциаций криотекстур) без генетических характеристик, что полностью соответствует парагенетическому подходу.

Пластовые комплексы подземных льдов образованные при перераспределении грунтовых вод в промерзающих породах.

Рассматриваемые пластовые залежи преимущественно относятся к внутригрунтовым ледяным образованиям, сформировавшимся в процессе сегрегационного, сегрегационно - инфильтрационного или сегрегационно - конжеляционного льдообразования при

промерзании водонасыщенных разуплотненных толщ 151. чётких критериев генетического выделения данных образований до сих пор не разработано. Сегрегационный механизм возможен для формирования небольших ледяных тел. В строении мощных пластов толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров и протяжённость до сотен

метров наблюдаются признаки льдообразования в объёме воды 1421. по классификации большинства исследователей эти ледяные массивы относятся к инъекционным льдам. Инъекционные льды объединяют различные по морфологии и строению ледяные и ледогрунтовые тела от шлиров льда толщиной в несколько миллиметров до линз, лакколитов, штоков размером в десятки метров. Часто лед в пластах имеет следы

деформаций, смят в складки, иногда характеризуется вертикальной слоистостью Отложения грубодисперсного состава — пески, галечники промерзают с отжатием влаги

от фронта промерзания («поршневой эффект») 1221. Неравномерность промерзания водоносных горизонтов, связанная с неоднородностями поверхностных условий и разнообразием вещественного состава горных пород, определяет возникновение горизонтальной составляющей в перемещении грунтовых вод. Под влиянием криогенного и поршневого эффекта поток подземных вод движется по водоносному горизонту в сторону наименьшего сопротивления и вода скапливается в благоприятных

местах И21. Криогенный напор определяет перемещение потоков грунтовых вод, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Роль перераспределения грунтовых вод в результате криогенного напора весьма велика. Ещё 1937 году М.И. Сумгин отмечал, что при формировании сезонных бугров пучения, вода, которая сосредотачивается под растущим бугром, может поступать со значительного расстояния со стороны, а не с глубины 1421.

Перемещение грунтовых вод под воздействием криогенного напора характерны не только для сезонномёрзлых пород. Я. Н. Неизвестным выявлено выдавливание минерализованных грунтовых вод с температурой- -4,8°С из под промерзающих островов 14^—521. Особенно ярко проявляется действие криогенного напора при развитии многолетних гидролакколитов в условиях всестороннего промерзания подозёрных таликов. В этом случае, в основании растущего многолетнего бугра, в результате гидроразрыва формируется линза воды, которая промерзая, образует ледяной слой и постоянно пополняется за счёт криогенного напора. Н. Т. Толстихиным приводятся данные о наличие в основании бугра пучения линзы воды мощностью до 3 м и шириной

около 400 м 1511. Для Северной Америки наличие линз воды в основании растущих бугров пучения показано в работах Д. Маккея. По данным исследователя линзы мощностью 1 - 2 м и шириной от 30 до 300 м имеют площади водосбора шириной от 70 до 700 м 1521.

Напорные воды встречаются не только в промерзающих, но и в многолетнемёрзлых породах. В криопэгах на лайде Байдарацкой губы на глубине ниже 5 метров встречены водоносные горизонты, в которых напор достигал 10м, хотя в верхнем двух-трехметровом горизонте воды были безнапорными (температура грунтов составляла от -4,8 до -5,б°с)1521. для криопэгов Западного Ямала (Харасавейское ГКМ) отмечаются напоры до 30 м, для центрального Ямала (Бованенковское ГКМ) до 120м 1541.

Согласно определению, данному П. А Шумским, инъекционные льды являются продуктом замерзания внедряющейся под напором свободной воды или массы разжиженного грунта 121. Таким образом, формированию инъекционных льдов предшествует локальное увеличение давления в водоносном горизонте до значений, превышающих

сопротивление вмещающей породы. После этого происходит гидроразрыв, то есть нарушение целостности горной породы, в результате которого образуются или полости заполненные водой, или серия ветвящихся трещин. Величина давления гидроразрыва

обычно составляет 70-110 % величины геостатического давления 1551 |-|рИ замерзании воды происходит увеличение её объёма, что определяет формирование криогенного напора, который выражается в возникновении повышенного давления в водоносных горизонтах, всегда сопутствующего промерзанию горных пород. Общее расположение инъекционных льдов определяется условиями залегания верхней границы водоносных горизонтов, которая, как правило, параллельна дневной поверхности (Рис. 4).

юз

3

абс. вне., ч ^ 30- 5

го ■л ю-ь-

_ .

Рис. 4. Геоэлектрический разрез и положение пластового льда по линии ВЭЗ-профилированиямежду скважинами 30-77 и 34-77 (протяжённостью около 3 км) в Бованенково, п-ов Ямал 1561.

Сложное строение пластовых льдов указывает на длительную историю и многообразие процессов, принимающих участие в их формировании. Правильней будет определять данные криогенные образования не пластовые льды, а пластовые комплексы.

На разных стадиях формирования пластового комплекса участвовали различные механизмы льдообразования, а на заключительной стадии промерзания в локальных зонах развивались значительные напряжения, приводившие к внедрениям не только

воды или водонасышенного грунта, но и ледогрунтового материала 181.

Проиллюстрируем это на примере разреза мерзлых морских отложений, включающих парагенетически связанные между собой сетчатые инъекционные криотекстуры, пластовые залежи конжеляционного льда и ледогрунтовые слоистые образования в

районе оз. Ней-То, на п-ве Ямал181. Здесь в береговом разрезе водораздельной салехардской равнины, на глубине около 20 - 25 метров залегают пластовые льды мощностью 10 - 15 м и, видимой протяжённостью в несколько десятков метров. Они перекрываются 20 метровой суглинистой толщей с сетчатыми криотекстурами. На контакте льдистых суглинков и пластовых льдов прослеживается слой песка толщиной 1 - 10 см. По составу солей водной вытяжки, вещественному составу осадков текстурным особенностям и фаунистическим определениям, глинистая толща уверенно

идентифицируется как морская 1421 Выходы пластовых льдов в береговых обнажениях оз. Ней-То имеют видимые горизонтальные раз в десятки, а иногда и первые сотни метров (рис. 5). Их мощность доходит до 20м 151.

Рис. 5. Криогенное строение берегового обрыва в северо-западной части оз. Ней-То (центральный Ямал). 1 - пластовый лёд 2 - ледогрунтовое образование рассекающее пласт льда. Фото А. Н. Хименкова.

Лёд преимущественно чистый, монолитный, без минеральных включений линейный размер кристаллов здесь может достигать десятков сантиметров. Иногда встречаются участки с повышенным содержанием газовых включений, здесь лёд имеет молочно белый цвет, а размер кристаллов не превышает 2-3 см. Объём кристаллов значительно колеблется: в прозрачном льде разброс составляет 10-800 смЗ, а в молочном - 5-20 смЗ. Структура льда, в целом, аллотриоморфнозернистая и гипидиоморфнозернистая, ориентировка оптических осей слабо выражена. Наблюдается общее уменьшение

размеров кристаллов льда с глубиной Полученные при изучении пластовых льдов в районе оз. Ней-То результаты близки к данным о строении ледяных линз льда в основании инъекционных бугров пучения, сформированных при промерзании слоя воды. 111.111. Гасанов, описывая условия формирования инъекционных бугров пучения, отмечает, что между подошвой ледяного тела и подстилающими породами всегда сохраняется слой воды под гидростатическим напором. При промерзании данного слоя формируется прозрачный крупнозернистый лёд, что соответствует условиям медленной кристаллизации воды. Лед обычно чистый, прозрачный, содержит автогенные воздушные включения, располагающиеся неравномерно. Структура льда аллотриоморфнозернистая, с изометричными неправильными зёрнами. В чистом льде поперечник кристаллов достигает 10-20 см, а в пузырьчатых слоях лёд равномернозернистый с поперечником

зерна 3-5 см 1221. Аналогичные критерии строения инъекционных льдов находим у Б.И. Втюрина. Он, в частности отмечает, что при промерзании свободного объёма воды на некоторой глубине от поверхности формируется чистый лёд с неравномерным распределением газовых примесей. При медленном промерзании слоя воды размеры

кристаллов льда могут достигать нескольких десятков сантиметров в поперечнике 12П Строение пластовых льдов в районе оз. Ней-То свидетельствует о том, что они формировались при сходных условиях. То есть данные льды можно отнести к типичным

конжеляционным внутригрунтовым льдам На отдельных участках встречаются

ледогрунтовые слоистые образования со следами интенсивных динамических процессов (рис. 6), которые деформируют пластовые льды и перекрывающие их льдистые суглинки [8, 571

Рис. 6. Парагенетический комплекс, включающий пластовые льды (1), перекрытые глинами с сетчатыми криотекстурами (2) и ледогрунтовые слоистые тела (3), рассекающие пластовые льды и деформирующий, глины (оз. Ней То п-ов Ямал). Фото А. Н.Хименкова.

Рис.7. /1 едогрунтовый шток, прорывающий пластовую залежь и деформирующий глину с сетчатыми криотекстурами. Фото. Ю. Б. Баду.

Сочетания перечисленных парагенезов свидетельствует о значительных локальных деформациях направленных снизу вверх. Ледогрунтовая масса, возможно обводнённая, внедрялась и разрушала пластовую залежь. Ленты чистого льда позволяют предположить режеляцию, возникающую при трении движущихся ледогрунтовых слоёв. Достигнув более кровли суглинка, направление движение ледогрунтовой массы меняется с вертикального на горизонтальное, зона деформации растекается по контакту пластового льда и перекрывающих суглинков.

Рис. 8. Фрагменты вертикальных инъекционных шлиров, изображённых на рис.7. К их осевым швам приурочены вытянутые грунтовые включения.

На рис. 7, 8 хорошо видно, что деформации глин и пластовой залежи формируют группу ледяных разнородных образований. Здесь практически в одном месте наблюдается ассоциация разнородных парагенезов: изгибание слоёв глинистых пород, изгибающихся слоистых ледогрунтовых образований, сетчатых криотекстур с вытянутыми грунтовыми включениями, приуроченными к осевым швам вертикальных шлиров (рис. 8). Данные образования формировались различными процессами: пластическими и разрывными деформациями глин и льдов, течением ледогрунтов, внедрением и замерзанием свободной воды. Общим для этих разнородных ледяных элементов является то, что их развитие происходит в условиях повышенного давления.

Строение пластовых комплексов указывает длительную историю их развития, в течение которой не просто смена одних процессов другими. На разных этапах происходила смена комплексов процессов, достройка криогенного строения происходила фрагментарно и последовательно. Для выделения данных образований отнесение их к какому то одному генетическому типу, или даже к их сочетаниям будет недостаточно. Атрибутировать их с достаточной полнотой возможно только на основе структурно-парагенетического анализа.

2. Погребённые ледниковые отложения и льды

Погребённые ледниковые отложения формируются в ходе осадконакопления в условиях синкриогенеза ледяных образований, первоначально сформировавшихся на поверхности Земли. Текстура и структура погребённых льдов соответствует аналогичным показателям первично-поверхностных льдов - глетчерных, фирновых, снежных, речных, озёрных, морских. Перекрывающие осадки формируются в ходе гляциальной, флювиогляциальной, аллювиальной, озёрной, морской аккумуляции 1281. Даже в современных межледниковых условиях в приполярных районах наблюдается погребение

снежников, речных и морских льдов 1581. е.А. Втюрина и Б. И. Втюрин отмечают, что из всех поверхностных льдов наиболее благоприятные возможности для погребения имеют

ледниковые 1221. Принципиальная схема погребения ледниковых льдов приведена на рис. 9.

ш

(V

--Зала

23л ЕЕЗл СЕЗ* ЕИЗ*

Рис. 9. Принципиальная схема погребения и консервации глетчерных льдов: I—I\/ -этапы дегляциации; 1 - конечные и абляционные морены; 2 - мореносодержащий лед; 3 - деформации по льду; 4 - флювиогляциальные образования; 5 - донная морена; б -подошва многолетнемерзлой толщи 1521.

Считается, что строение погребённых льдов лишь частично трансформируется при

консервации 1^81 однако с этим трудно согласиться. На территории Севера Западно-Сибирской низменности, пластовые льды, выделяемые некоторыми авторами как

погребённые 1521 перекрыты морскими, озёрными и аллювиальными отложениями. Следовательно, ледниковые отложения и входящие в их состав пластовые льды подвергались значительному тепловому и механическому воздействию. Последующее промерзание неизбежно будет сопровождаться формированием комплекса инъекционных и сегрегационных льдов. Вся совокупность погребённых и вновь образованных внутригрунтовых льдов образует сложные парагенетические ассоциации криогенных и литогенных образований.

3. Дислоцированные многолетнемёрзлые породы внутригрунтового

происхождения

В целом формирование толщ многолетнемёрзлых пород обусловлено глобальными теплообменными процессами на границе литосферы, атмосферы и гидросферы. В результате этих процессов получают развитие эпигенетические и сингенетические многолетнемёрзлые породы, происходит захоронение ледниковых льдов, при неравномерном промерзании водоносных горизонтов развиваются пластовые льды. Данные криогенные образования имеют сплошное площадное распространение, за исключением погребённых и пластовых льдов, которые отражают региональные палеогеографические особенности. Наряду с ними в криолитозоне имеют широкое распространение локальные мерзлотные образования со следами динамических процессов. Они распространены в породах всех возрастов и всех генетических типов.

Терминологическая неопределённость, существующая в настоящее время, не позволяет провести их систематизацию. Формирование зон со следами динамических процессов является отражением локальных неоднородностей, как на границе промерзающих массивов, так и внутри толщи многолетнемёрзлых пород. Эти неоднородности связаны с возникновением участков аномально высокого давления и формирование очагов неустойчивости с последующим перераспределение вещества, выравнивающего эти давления и возвращающим породы в устойчивое состояние. 1±1.Ш. Гасановым было высказано предположение о том, что протаиавание верхних горизонтов многолетнемёрзлых пород сопровождается существенным прогревом подстилающих. При этом происходит частичное таяние льда цемента и перестройка температурного поля. Это приводит потеплевшие мёрзлые породы в неустойчивое состояние, связанное с уменьшением прочности и возникновением сдвиговых напряжений. На определенном этапе напряжения могут превзойти длительное сопротивление льдогрунтовой массы на

сдвиг, что повлечёт её вязкопластическое течение 1251 Данное предположение было высказано исследователем для склонов, но оно верно также и для других условий. Локальные зоны перераспределения ледогрунтовых высокотемпературных масс в массиве многолетнемёрзлых пород могут формироваться под термокарстовыми озёрами, реками, на участках повышенного снегонакопления, особенно если в зону нагрева попадают гидратосодержащие горизонты (эти примеры будут рассмотрены ниже).

В настоящее время, какой либо модели движения потоков вещества, различного фазового состава, в толще мёрзлых пород не сформировано. Определённо можно лишь утверждать, что морфологические, структурные и текстурные особенности данных образований не могут быть сведены к трем основным типам льдов: сегрегационным, инъекционным и погребённым. Очевидна необходимость разработки теории, рассматривающей движение локальных потоков вещества в твёрдом, жидком и даже газообразном состоянии в промерзающих и мёрзлых породах. Признание возможности возникновения потоков вещества в мёрзлых породах приводит к необходимости использовать положения флюидогеодинамики. В геологии это направление давно успешно реализуется сначала для исследования миграции газа, воды, нефти, гидротермальных растворов, движения магмы, а позднее и для анализа пластических деформаций твёрдых пород. Большое значение в становлении флюидогеодинамики как науки имели работы П. Н. Чирвинского, Б. П. Высоцкого, А.Е. Хотькова, Г. Л. Поспелова, А. Е. Бескова, Ю. А. Косыгина, Е. В. Артюшкова, Б.А. Соколова, А. И. Кудряшова и др.

А. И. Кудряшов, изучая рост соляных куполов, сформулировал основные положения флюидогеодинамики. Флюидогеодинамика (ФГД) - раздел динамической геологии, изучающий процессы механической миграции флюидов в недрах Земли с целью установления закономерностей и геологической роли этой миграции. Ее объектом являются природные флюида, а предметом - законы их механической миграции и геологические результаты этой миграции. Все реальные тела в условиях длительного тангенциального напряжения ведут себя как жидкости. В геологических процессах, в качестве флюида могут выступать не только газы, водные растворы, нефть, илы, магма, но и "твердые" геоматериалы

Задачами ФГД являются:

- установление видов природных флюидов и условий их существования;

- определение движущих сил миграции флюидов; предсказание новых процессов ФГД;

- оценка геологической роли миграции флюидов;

- разработка методов прогнозирования геологических результатов миграции флюидов.

Основные понятия ФГД - флюид, миграционное напряжение и флюидодинамическая система. Флюид - геологическое тело, характеризующееся состоянием текучести, вызванной внешней силой. Миграционное напряжение - это перепад потенциальной механической энергии между двумя точками, определяющий возможность, направление и интенсивность перемещения флюида. Флюидодинамическая система (ФДС) геологическое тело, представленное флюидом, механически взаимодействующее с вмещающим субстратом земных недр, все части которого гидравлически связаны между собой и находятся в упорядоченном движении под действием миграционного напряжения, созданного какой-либо одной причиной. Полная ФДС состоит из областей питания, транзита и разгрузки. Количество областей в ФДС может быть различным, пространственно они могут совпадать ШЛ. Выделяется 4 типа ФДС: газодинамические, гидродинамические, вулканодинамические, литодинамические 16И.

Использование флюидодинамических представлений в геокриологии

Рассмотренные выше положения ФГД в полной мере могут быть использованы в геокриологии. Возможность возникновения флюидов в промерзающих, мерзлых и оттаивающих породах базируется на основных свойствах льда. Кратко перечислим их. При замерзании воды и формировании льда происходит увеличение объёма и соответственно его уменьшение при таянии. Большая чувствительность прочностных и деформативных свойств льда к изменениям температуры, особенно при значениях близким к точке плавления. Реальная температура льда в естественных условиях всего на несколько градусов ниже температуры его плавления. Это позволяет при небольших нагрузках переводить лёд и льдонасыщенные породы в текучее состояние. При повышении температуры мёрзлых пород и льдов до значений близких к 0°С, в них возникает множество дефектов, что делает возможным напорную фильтрацию газа и жидкости.

Применительно к условиям криолитозоны можно выделить три типа ФДС: криогазодинамические, где в качестве флюидов выступает газ, криогидродинамические, здесь системообразующими элементами являются пресные и минерализованные воды, криолитодинамические в которых флюидами являются мёрзлые породы и льды (преимущественно высокотемпературные). Вне зависимости от причины формирования локального избыточного давления, приводящего к миграции того или иного флюида в многолетнемёрзлых породах все они являются криогенными, поскольку обусловлены особенностями строения и свойств ледяных включений. Нахождение льда в естественных условиях вблизи точки плавления, высокая чувствительность его к колебаниям температуры и давлений, выражающаяся в изменении прочностных свойств, пористости, структуры делают мёрзлые породы чувствительными даже к небольшим локальным внешним воздействиям.

Для каждого типа криогенных ФДС можно выделить свои ведущие процессы:

- для криолитодинамических систем - деформации и пластично вязкое течение льдов и мёрзлых грунтов;

для криогидродинамических систем минерализованных и пресных вод);

для криогазодинамических систем многолетнемёрзлые породы и льды.

гидроразрыв и фильтрация (для

напорная фильтрация газов сквозь

Наличие ведущих процессов не устраняет одновременное протекание других. В строении флюидодинамической системы, относящейся к какому либо-типу, всегда присутствуют признаки, соответствующие другим типам.

Флюидогеодинамические геосистемы в криолитозоне имеют ряд общих свойств:

- они локальны, каждая из них «вложена» в массив вмещающих многолетнемёрзлых пород;

- их криогенное строение отличаются от строения вмещающих пород;

- особенностью их строения является следы динамических процессов (пластические деформации, следы течения, разрывы, надвиги и др.);

- у них чёткий и резкий контакт с вмещающими породами;

- они имеют общую структуру, в которую входят: область первичного существования флюида, формирование области повышенного давления, область транзита, область накопления и разгрузки. Границы областей могут пространственно совпадать, некоторые области могут отсутствовать, это зависит от истории развития системы в конкретных условиях;

- у каждой криогенной флюидодинамиеской геосистемы есть соответствующая история развития, т.е. смена преобладающих процессов и соответствующих им криогенных образований. Изучение строения этих структур и их пространственного расположения позволяет восстановить последовательность событий в формировании рассматриваемых криогенных геосистем Г62' 141.

Очевидно, что для изучения флюидодинамических криогенных геосистем криолитозоны жёсткая генетическая классификация не подходит. В этих случаях заранее можно предполагать многостадийность истории развития, данных образований с изменением во времени комплексов формирующих их процессов. Общей теории развития флюидогеодинамических процессов в многолетнемёрзлых породах не разработано. Отдельные примеры парагенетических ассоциаций для данного типа мёрзлых пород будут рассмотрены ниже.

Парагенезы локальных флюидодинамических зон в толще многолетнемёрзлых

пород

При воздействии внешней нагрузки в мёрзлых грунтах развивается комплекс процессов приводящих к пластическим деформациям и течению мёрзлых пород. Даже при небольших внешних давлениях на контактах минеральных частиц и кристаллов льда могут возникать напряжения до сотен атмосфер. Это вызывает плавление льда и отжатие образующейся воды в менее напряжённые области, где она вновь замерзает. При достижении достаточных напряжений возникают пластические деформации льда и его

отжатие из более напряженной зоны в менее напряжённые при этом наблюдается вязкопластическое течение льда (без фазовых переходов). Величина сдвигающего напряжения, при котором возникает вязкопластическое течение льда, при

отрицательных температурах близких к 0°С, очень мала и не превышает 0,01 МПа-^1. Процесс течения льда сопровождается нарушением структурных связей мерзлого грунта. Одновременно происходит перемещение и перекомпоновка твердых частиц, в результате чего возникают необратимые структурные деформации, т. е. явление ползучести. Эти

деформации возникают только в том случае, когда касательные напряжения превышают силы внутреннего взаимодействия, обусловливающие равновесное состояние мёрзлой породы. Если нагрузка превышает предел длительной прочности, то возникает пластично-вязкое течение. Наличие ледяных прослоек снижает общее сопротивление мерзлых грунтов, длительно действующим нагрузкам. Кроме указанных процессов, происходит также отжатие воздуха, содержащегося в мерзлом грунте. В зоне воздействия нагрузки вследствие уплотнения формируется ядро жёсткости (рис. 10) Когда нагрузка достигает предельного значения и наибольшие касательные напряжения в окрестности плотного ядра превысят предельно длительное сопротивление мёрзлого грунта сдвигу, возникают деформации пластично вязкого течения. На этой стадии уплотненное ядро начинает раздвигать окружающий менее плотный грунт и внедряться в него 1521.

Рис. 10. Ядро жёсткости, сформировавшееся в мёрзлых ленточных глинах после

вдавливания штампом

Г621

В природных условиях в качестве уплотнённого ядра может выступать ранее сформировавшееся ледяное тело (рис. 11, 12).

Рис.11. Внедрение монолитного тела чистого льда (1) и дислоцированной льдогрунтовой

массы (2), в слоистые прибрежно-морские антиклинальную складку (п-ов Ямал) 1551

пески

суглинки, изогнутые в

Рис. 12. Уплотнённый лед (1) в головной части слоистого ледогрунта со следами течения (2) в основании бугра пучения предшествовавшего образованию Ямальского кратера. Фото А. Лупачёва.

Рис. 13. Парагенез вертикально- и наклоннослоистого инъекционного льда горизонтальнослоистого сегрегационного пластовых льдов в гетерогенной автохтонной пластовой залежи в долине р. Еркутаяха на юге полуострова Ямал 1661.

На рис. 13 изображено сложно построенное образование со следами деформаций. В центральной части можно выделить ледяное тело с многочисленными дислокациями. Слева и справа к нему примыкают зоны слоистого льда со следами пластических деформаций. Характер дислокаций, пластических деформаций и следов течения льда и ледогрунта свидетельствует о длительном постепенном воздействии ледогрунтового штока на перекрывающий его пласт льда. Ледогрунтовый шток пронзает ледяной пласт, раздвигая и деформируя его 1661. тем не менее, автор вынужден называть эти процессы инъекционными. Поскольку других терминов для данных образований в геокриологии не существует.

В геологии аналогичные образования изучены хорошо. Диапировые складки и купола возникают за счёт выдавливания из нижних горизонтов высокопластичных пород — солей, глин. При неравномерном распределении давления пластический материал нагнетается из одних участков в другие, образуя ядра нагнетания. В других случаях этот материал полностью прорывает и раздвигает толщу вышележащих пород и формирует ядра протыкания, которые, создают обширное семейство разнообразных диапировых складок (рис. 14) 1Ш1.

Рис. 14. Схема строения диапировой складки. 1 - вмещающие породы; 2 - пластичные породы породы ядра; 3 - соляная шляпа (керок); 4 - разрывы 1581.

В толще промерзающих и мёрзлых пород, вследствие температурной неоднородности, фазовых переходов, структурных преобразований, изменения прочностных и деформационных свойств формируются потоки вещества в газообразном, жидком и твердом виде. Основными зонами проявления флюидов являются места локального повышения температуры в пределах отрицательных значений, или участков повышения давления вследствие возникновения криогенного напора. Здесь могут происходить структурные изменения мёрзлых пород, такие как разложение газогидратов и появление газовой фазы, находящейся под высоким давлением; переход засолённых льдов и льдистых пород в жидкое состояние; появление ослабленных зон, жидких и газовых включений во льду. При этом меняются физико-механические свойства мёрзлых пород, например, происходит ослабление их прочностных и деформационных свойств, что может приводить к пластическим и разрывным внутригрунтовым деформациям, а при значительных давлениях к течению грунта и льда.

Попытка разделить эту группу путем введения нового понятия «криодиапиризм», как субвертикального перемещения грунтовых растворов, возникающего в результате

криогенного напора 1421, не прижилась. Интересное предположение о роли напорной миграции воды (интрузий) из сеноманского водоносного горизонта в формировании

мощных подземных льдов высказано л.н. Крицук1521. е.а. Слагодой высказано предположение о достройке растущих повторно-жильных льдов за счёт повторно-инъекционных штоков льда, сформировавшихся при многократных внедрениях воды в

ходе промерзания замкнутых таликов 1201 эти гипотезы так-же не получили развития. Очевидно, что в группу дислоцированных ледогрунтовых образований, выделяемую в качестве инъекционных, объединены тела различного генезиса и возраста. Истории их развития индивидуальна и может быть выявлена только на парагенетических представлениях.

Парагенезы локальных флюидодинамических зон в толще многолетнемёрзлых пород наиболее сложны по своему строению и структуре. В них могут присутствовать все генетические типы льдов. Данные образования чрезвычайно сложно отделить от погребённых льдов, каких либо критериев для этого не разработано. При изучении данных образований возникают и терминологические трудности. Все они, по существующим в настоящее время классификациям, относятся к инъекционным или погребённым льдам, что совершенно неприемлемо.

Рассмотренные выше типы многолетнемёрзлых пород: мёрзлые толщи площадного распространения, сформированные при перераспределении внутригрунтовых вод, погребённые ледниковые отложения и льды, а также зоны локальных дислокаций

многолетнемёрзлых пород, являются сложно построенными криогенными геосистемами. Их развитие продолжается длительное время и связано с целым комплексов процессов, соотношение которых меняется во времени. Отнесение криогенных образований связанных с любым из этих типов к одному или нескольким чётко разделяющихся генетических типов подземных льдов в принципе невозможно. Для них, несомненно, более информативен не генетический, а структурно-парагенетический анализ многолетнемёрзлых пород. Как отмечалось выше, общей теории парагенезов в криолитозоне ещё не разработано, поэтому в настоящей статье в отношении выделенных типов многолетнемёрзлых пород ограничимся данным общим заключением.

Парагенезы отдельных криогенных образований более очевидны, рассмотрим их.

ПАРАГЕНЕЗЫ РАЗЛИЧНЫХ КРИОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Парагенезы повторно-жильных льдов

Ледяная жила в общем виде, представляет из себя, сложно построенную криогенную геосистему, включающую: саму жилу, состоящую из множества элементарных деформированных жилок, режеляционной каймы по краям вертикальных стенок, линзы прозрачного льда, перекрывающего жилу. Непосредственно к стенкам жилы примыкает зона деформированных смещающих отложений со следами пластических (рис. 15, 17) и разрывных (рис. 16) деформаций. Перечисленный набор парагенезов в зависимости от состава вмещающих отложений, их температуры, льдистости может меняться. Некоторые элементы могут быть слабо выражены или совсем отсутствовать. Ведущим процессом формирования парагенезов ПЖЛ является ежегодное морозобойное растрескивание, поступление воды в трещину и её замерзание. Нарастающее внутреннее давление приводит к существенной перекристаллизации льда, и динамометаморфизму. В Некоторых случаях связанного с выжиманием конжеляционного льда, заполнявшего

морозобойные трещины 1281. при этом формируются полосы режеляционного льда (рис. 15 ). В других случаях выдавливается примыкающая к жиле мёрзлая порода, которая при этом сминается в складки (рис. 17), а иногда разбивается трещинами на ряд блоков,

испытывающих взаимное перемещение (рис. 16) 121. в некоторых случаях к верхней поверхности ледяной жилы и сезонноталого слоя мигрирует вода и формирует слой сегрегационного льда (рис.15), линза прозрачного льда). На поверхности жилы может образоваться переувлажнённый слой промерзание которого так же при промерзании образует слой льда.

Рис. 15.Деформации выжимания около боковых контактов растущих ледяных жил (р.

1 - валики выжимания; 2 - материал, выжатый снизу и испытавший деформациив условиях деятельного слоя; 3 - заиленный торф; 4 - суглинок; 5 - переслаивание песка

и алеврита; б

режеляционная кайма; 7

линза прозрачного льда, лишенная

признаков вертикальной полосчатости; 8 - дернина; 9 молодой росток ледяной жилы; 11 - ледяная жила -^Ш-.

кровля вечной мерзлоты; 10

Рис. 16. Вертикальное сечение контакта ПЖЛ с вмещающей мёрзлой породой. Справа лёд, слева - мёрзлая порода Фото Б.И. Втюрина ^

Рис. 17. Смятие вмещающих пород у контакта с повторно-ледяной жилой. Фото. Е.М. Катасонова

Ю.К. Васильчукомустановлено, что повторно-жильных льды образуют парагенетические сочетания со многими типами подземных и наземных льдов. Они могут встречаться: в сегрегационными и инъекционно-сегрегационными льдами (рис. 18), в ядрах бугров пучения, в буграх миграционного типа (рис. 22), в инъекционных булгунняхах-гидролакколитах (пинго) (рис 23, 24), с наледными льдами, с глетчерными и даже с айсберговыми льдами

Рис. 18. Парагенез сингенетического ПЖЛ с инъекционно-сегрегационным пластовым льдом, верховья р.Мордыяха, Центральный Ямал-Ш-к фото Ю .К.Васильчука и Н.А.Буданцевой

Парагенезы многолетних и сезонных бугров пучения

Формирование сезонных и многолетних бугров пучения обусловлено совместным действием локального промерзания пород и горизонтальным перераспределением воды в зону промерзания под воздействием криогенного напора (рис.19, 20, 21, 22). В результате в промерзающей породе возникает локальное повышение давления со следующим выпучиванием грунта. Типичные парагенезы сезонных и многолетних бугров пучения: ледяное ядро, сформированное при миграции связанной воды или серии инъекций свободной воды; деформированные слои вмещающих мёрзлых пород и соответствующие им ледяные образования со следами пластических и разрывных деформаций; повторно-жильные льды, проникающие в породы, слагающе бугор; зоны деформаций вблизи жилы, трещины растяжения в кровле бугра, заполненные льдом.

м

-1-1-1-1-1-1-1-1-Г-Т---I-1-

О 2 4 О в 10 12 V

Рис. 19. Миграционный бугор пучения на пойме оз. Куба - Тюестээх в Центральной Якутии. Из

1 - торф слабо разложившийся, льдистый;торф хорошо разложившийся льдистый; 3 -изгиб торфяных слоёв в апикальной части бугра; 4 - лёд, включающий до 5% торфа; 5 -чистый лёд; б - кустарничковая растительность.

Выс.. и

4О

Рис. 20. Инъекционно-сегрегационные бугры пучения на Амуре, в днище пади у с. Кузнецово. Из 12И.

1- дернина в слое торфа; 2 - подошва слоя сезонного оттаивания; 3 - суглинок; 4 -супесчано-суглинистыйслой; 5 - торф; б - пустоты по напластованию в суглинках с кристаллами льда; 7 - пустоты неправильной формы. Во льду пустоты - каналы правильной формы.

Г"-: е» в. ЕЗ-4

Рис. 21. Строение бугров пучения на болоте к югу от Капп Линне Шпицберген. Из12И. 1 - пляжные гравийные отложения; 2 - торф; 3 - линзы льда; 5 - верхняя граница многолетнемёрзлых пород.

Рис. 22. Разрез предположительно сегрегационного бугра пучения в верховьях р.

Сабьяха, центральный Ямал. Из^211: \ _ песок мелкозернистый с линзами аллохтонного торфа; 2 - суглинки и глины; 3 - оторфованный суглинок; 4 - линзы и прослои торфа; 5

- пластовый лёд; б - повтороно-жильный лёд; 7 - граница многолетнемёрзлых пород; 8

- скважина.

Парагенезы гидролакколитов (булгуняхи, пинго)

Гидролакколиты приурочены чаще всего к озерным котловинам, со спущенными или оторфованными озерами. Типичный разрез гидролакколита имеет следующее строение (рис. 23): снаружи торфяной пласт до 1 м мощностью, на глубине 25- 40 см он уже скован вечной мерзлотой, под ним залегает минеральный грунт, как правило состоящий из слоистых озерных отложений (обычно серая супесь). Мощность этого пласта сильно колеблется (от одного до нескольких метров). Подстилается минеральный грунт льдом, образующим своей поверхностью куполовидный свод, форма которого определяет форму

булгунняха. Мощность льда измеряется несколькими метрами (рис. 23) -£221 в закрытых системах возникают инъекционные бугры пучения (гидролакколиты, булгунняхи, пинго) с напорными подземными водами в основании бугра. Скорость роста изменяется от нескольких миллиметров в год, до 0,5 м в год. Апикальные части ледяных лакколитов бывают обогащены крупными воздушными включениями, за счёт выделения воздуха при

льдообразовании, в результате чего здесь образуются обширные воздушные полости Размеры гидролакколитов изменяются в больших пределах: диаметр основания от 20 до 250 м, а высота — от 2 до 70 м. Кровля бугров обычно состоит из переслаивающихся льдистых суглинков и супесей мощностью 2-10м, под которыми залегает ледяное ядро

мощностью в несколько десятков метров (до 60м) 1521 Значительно реже гидролакколиты наблюдаются вне озерных котловин, среди низинных болот с массой мелких озерков на плоских водоразделах. Растущие бугры подстилаются талыми водоносными горизонтами или водяными линзами мощностью до 2 м и обладающими гидравлическим напором (рис. 24 ) до 2,5 атмосфер -^521

суже

лед

зоАг

Рис. 23. Строение гидролаколита в тундрах Западной Сибири 1221.

меткс5

Рис. 24. Схема строения растущего пинго на Севере Аляски 1521

При формировании гидролакколитов состав парагенезов аналогичен буграм пучения.

Парагенезы воронок газового выброса

Наличие газа в криолитозоне установлено давно, но его роль в криогенных процессах считалась незначительна. Содержание газа в многолетнемёрзлых породах не привлекало большого внимания геокриологов. Миграция вообще отрицалась, считалось, что сцементированные льдом породы непроницаемы для движения газовых потоков. С началом освоения газовых месторождений в Арктике начала поступать информация о многочисленных газовых выбросах в толще многолетнемёрзлых пород. Для Бованенковского ГКМ эти выбросы в большинстве случаев приурочены к глубинам 60-

80м 1541. в 2014 году были обнаружены воронки с явными следами взрывных процессов. В. П. Мельников, В. И. Богоявленский, М. О. Лейбман, А. И. Кизяков, В. В. Оленченко М. И. Эпов, И. Н. Ельцов, А.Н. Хименкови др. считают, что формирование данного вида взрывных образований обусловлено выбросом газов. Было предложено называть их

воронками газового выброса 1221. к настоящему времени обнаружено 8 воронок. Для большинства из них, характерно появление бугров пучения непосредственно перед взрывом. Это обстоятельство свидетельствует о том, что при всей скоротечности образования воронок им предшествует довольно длительный подготовительный этап.

Материалы исследования воронок газового выброса позволили выявить некоторые общие черты данных образований.

Все воронки приурочены к так называемым "тёплым" ландшафтам.

Все обнаруженные воронки имеют округлую форму, размер большинства воронок 10-20 м в поперечнике и глубиной 20-100м.

Для воронок (стенки или выброшенный материал), отмечается наличие льдистых пород или пластовых льдов.

К местам возникновения воронок приурочены бугры пучения высотой до 5-бм. сформировавшиеся непосредственно перед взрывом. По косвенным данным (результатам дендрологических исследований, устным сообщениям местных жителей) скорость роста бугров перед взрывом может колебаться ль 0,7 см/год до 100 - 300 см/год.

Там, где была возможность проанализировать строение стенок воронок обнаружены пластические деформации мёрзлых пород, свидетельствующие о плавном нарастании

напряжении в период предшествующий взрыву.

В 2 воронках, в которых удалось сделать анализ газового состава, обнаружен метан. Содержание метана составляет 98,4-99,9% Некоторые взрывы сопровождались

возгоранием газа.

В ходе формирование воронок газового выброса наблюдается серия сменяющих друг друга стадий, каждая из которых отличается индивидуальным набором парагенетических процессов и присущих им образований 1251

Парагенезы воронок газового выброса включают в себя: газонасыщенные льды со следами пластических и разрывных деформаций (рис. 12, 25, 26), деформаций, кольцевые слоистые структуры, формирующие стенки кратера (рис. 26), пластические деформа ци и мерзлой кровли (рис. 25), деформированые льды с вертикально ориентированными трещинами заполненными газовыми и минеральными включениями

Данные материалы свидетельствуют о том, что в многолетнемёрзлых породах формировались локальные газонасыщенные зоны с повышенным давлением газа, под действием которого, льдистые породы выжимались вверх, с образованием бугров пучения. После того, как предел длительной прочности мёрзлой кровли был прёодолён, происходил взрыв и выброс обломков мёрзлых пород и льдов на расстояние до сотен

метров. Иногда происходило возгорание выброшенного газа 1251.

- первичная аюистость: " нижняя граница деятельного слоя

Рис. 25. Куполовидная деформация первичной слоистости над газонасыщенным ледогрунтовым штоком. Скриншоте видео «тайна Ямальского кратера» £241 26 июля 2015.

Рис. 26. Ямальский кратер, вид сверху. Штриховкой обозначено направление субвертикальных слоев в зоне, прилегающей к стенкам кратера, сплошной линией показана нижняя граница слоя покровного суглинка. Фото В. В. Оленченко.

В настоящее время воронки газового выброса ещё мало изучены, поэтому выделение полного набора их парагенезов дело будущего.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Генетический подход, в том виде, в каком он используется в настоящее время, отличается формализмом и отсутствием чётких критериев выделения. Сама генетическая типизация подземных льдов сводится, по сути, к двум видам льдов: сегрегационным, формирование которых обусловлено миграцией рыхлосвязанной воды и инъекционным, которые развиваются при замерзании свободной воды. Но на льдообразование влияет множество факторов: вещественный состав пород, их влажность, сплошность, пористость, засолённость, темпы промерзания, динамометаморфизм. Несоответствие множественности реальных условий льдообразования и двух, выделяемых в генетических классификациях, видов льдов затрудняет определения механизма формирования криогенных текстур в породах различного происхождения. Парагенетический подход, не претендуя на выявление генетических особенностей отдельных ледяных элементов, позволяет через морфологию, структурные и текстурные особенности ледяных образований выявить историю развития мёрзлых пород.

Исследования Е. М. Катасонова убедительно показали, что криогенное строение сингенетических многолетнемёрзлых пород полигенетично. Разработанный им метод мерзлотно - фациального анализа, увязывающий формирование ледяных образований с особенностями фациальных обстановок осадконакопления, фактически базируется на структурно парагенетическом методе, хотя так и не называется. Выделяемые, при характеристике криогенного строения тех или иных фаций, руководящие криогенные структуры, не что иное, как парагенезы, а их совокупность ассоциации парагенезов.

В отношении эпигенетических многолетнемёрзлых пород метод мерзлотно - фациального анализа не удалось применить прежде всего из-за того, что в основу изучения криогенного строения данных пород был положен генетический подход. Согласно ему, при эпигенетическом промерзании субаквальных осадков, основная роль в формировании высокольдистых горизонтов отводится миграции рыхлосвязанной воды. При этом не учитывается, что наблюдаемое распределение льда в разрезах многолетнемёрзлых субаквальных отложений может быть объяснено общими закономерностями изменения влажности по глубине. Морские осадки засолены, что резко уменьшает в них миграцию рыхлосвязанной воды. Широкое распространение глин монтмориллонитового состава, в которых интенсивно протекают процессы синерезиса,

обуславливает формирование трещин в осадочном массиве ещё до промерзания^8, 241. Промерзание мелководий в Арктических морях приводит к формированию мощных горизонтальных потоков напорных грунтовых вод Г49- 75, 761^ чт0 СОздаёт предпосылки формирования пластовых льдов. При эпигенетическом промерзании субаквальных осадков эти и другие процессы обуславливают развитие наблюдаемых криогенных текстур. Объяснять их формирование только миграционными процессами было бы значительным упрощением. В этом случае эффективное изучение криогенного строения может быть проведено только на базе структурно-парагенетического метода. Можно предположить, что его использование позволит в будущем разработать для эпигенетических мёрзлых толщ аналог мерзлотно - фациального анализа.

Погребённые льды и пластовые залежи льдов внутригрунтового генезиса изначально полигенетичны и представляют из себя парагенезы различных криогенных образований.

Представления о таких криогенных объектах как флюидодинамические ледогрунтовые тела и воронки газового выброса в геокриологии только формируются Г14, 25, 61, 77"| Льды данных объектов атрибутируются как инъекционные или погребённые с чем невозможно согласиться. Учитывая сложность структуры этих образований, историю их формирования можно будет понять только на основе структурно - парагенетического метода.

То же самое можно утверждать и в отношении, казалось бы, хорошо изученных о бъе кто в, рассмотренных в статье: повторно-жильные льдов, бугров пучения, гидролакколитов.

Использование генетического подхода, приводит к упрощению и схематизации представлений о процессах, формирующих криогенное строение мёрзлых пород. Требуется более глубокая проработка обоснованности выделения генетических единиц и дополнения их количества. Само выделение весьма затруднительно и формализовано вследствие недостаточной разработанности терминологии. Решением проблемы могло бы стать более широкое использование парагенетического подхода, который базируется на представлениях о парагенетических комплексах ледяных образований, отражающих последовательность процессов, происходящих в формирующихся и в уже сформировавшихся криогенных геосистемах.

В данной статье внимание было уделено парагенезам многолетнемёрзлых пород. Не рассмотренными остались парагенезы процессов и образований, связанных с их разрушением (оттаиванием и переотложением). Это самостоятельная группа явлений, которые требуют отдельного исследования.

Библиография

1. Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение. М.: Изд. Московского ун-та, 1967. 404 с.

2. Хименков А.Н. Геосистемный подход в геокриологии // Криосфера Земли. Т. XVII. 2013. № 2. С. 74-82.

3. Шумский П. А. Основы структурного ледоведения. М.: Изд-во АН СССР. 1955. 492 с.

4. Геологический словарь. Т.2, М.: Наука. 1978. 456 с.

5. Дубиков Г.И. Парагенез пластовых льдов и мерзлых пород Западной Сибири. - Вкн.: Пластовые льды криолитозоны. Якутск: ИМ СО АН СССР, 1982, с. 24-42.

6. Васильчук Ю.К. Пластовые ледяные залежи в пределах Бованенковского ГКМ (Центральный Ямал)// Инженерная геология. 2010. №3. С. 50-67.

7. Васильчук Ю.К. Гомогенные и гетерогенные пластовые ледяные залежи в многолетнемерзлых породах // Криосфера Земли, 2011, т. XV, № 1, с. 40-51.

8. Хименков А.Н. Формирование криогенного строения мор-1Ских отложений: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. М., 1985, 24 с.

9. Гарагуля Л. С., Гордеева Г.И., Оспенников E.H. Роль геокриологических процессов в формировании и динамике экосистем криолитозоны // Криосфера Земли, 2012, т. XVI, № 4, с. 31-41.

10. Попов А.И. Криолитология / А.И. Попов, Г.Э. Розенбаум, Н.В. Тумель. М., Изд-во Моск. ун-та, 1985, 239 с.

11. Васильчук Ю.К. Парагенетические ансамбли повторно-жильных льдов со льдами

различного генезиса // Арктика и Антарктика. 2018. - № 2. - С.71-112. doi: 10.7256/2453-8922.2018.2.26673

12. Хименков А.Н., Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В., Власов А.Н., Волков -Богородский Д.Б. Газовые выбросы в криолитозоне, как новый вид геокриологических опасностей // Геориск №3, 2017, с. 58-65.

13. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В., Сергеев Д.О., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Мерзляков В.П., Типенко Г.С. Развитие взрывных процессов в криолитозоне в связи с формированием Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. 2017 б. № 4. С.13-37.

14. Хименков А.Н., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В. Флюидодинамические геосистемы в криолитозоне. 2 Часть Криолитодинамические и криогазодинамические геосистемы. // Арктика и Антарктика. 2018 б. №2. С. 48-70.

15. Севергин В. М. Первые основания минералогии, или естественной истории ископаемых тел. Кн. 1. СПб: ИАН. 1798. С. 82.

16. Парначев В.П., Вылцан И.А., Танзыбаев М.Г., Рудой А.Н., Котельникова И.В. Словарь геологических терминов и понятий. Томск, 1992. - 60 с. 1995. - 83 с. 1996.

- 85 с.

17. Цейслер В.М. Формационный анализ: Учебник. - М.: Изд-во РУДН, 2002. 186 с

18. Херасков Н.П. Геологические формации (опыт определения)// Бюлл. МОИП. Отдел.геол. Т. 27. вып.5. 1952. С.31-52.

19. Елисеев А.И. Формации - парагенезы пород // Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН № 4 (148) . 2007. С. 8-9.

20. Шатский НС. Геологические формации и осадочные полезные ископаемые. Избранные труды. Т. 3. - М.: Наука, 1965. 348 с.

21. Конищев B.C. Учение о геологических формациях: Учеб. пособие / Минск, Изд-во Белорус, ун-та. 2005. 109 с.

22. Галкин В. А. Парагенетический анализ неоднородной геологической среды (развитие теории и методов изучения) : автореферат дис. доктора г.-м. н. Москва, 1997. 48 с.

23. Тевелев, А. В. Структурная геология М. : ИНФРА-М, 2018. - 342 с.

24. Хименков А.Н., Гагарин В.Е., Кошурников A.B., Шешин Ю.Б.,Скосарь В.В. Лабораторное моделирование процессов формирования криогенного строения морских отложений // Криосфера Земли. Том: 22. №3. 2018. С. 40-51

25. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В. Феноменологическая модель формирования воронок газового выброса на примере Ямальского кратера // Арктика и Антарктика.

- 2018. № 3. С.1-25.

26. Ершов Э. Д., Чеверёв В.Г. Методические указания по полевому и лабораторному определению параметров процессов влагопереноса в дисперсных грунтах. М.:Изд-во МГУ. 1974. 123с.

27. Втюрина Е.А., Втюрин Б. И. Льдообразование в горных породах. М.: Изд-во Наука. 1970. 279 с.

28. Соломатин В.И. Петрогенез подземных льдов. Новосибирск: Наука. 1986. 215 с.

29. Гасанов LU.LU. Криолитологический анализ / LU.LU. Гасанов. М. Наука. 1981. 195 с.

30. Гасанов LU.LU. Деформации течения вечномерзлых льдогрунтовых систем // Материалы гляциологических исследований. 1981. № 41. С. 55-58.

31. Основы геокриологии (мерзлотоведения). Часть первая Общая геокриология.М.:

Изд-во АН СССР. 1959. 459с.

32. Павлов А.П. Генетические типы материковых образований ледниковой и послеледниковой эпохи // Изв. Геол. ком. 1888. Т. 7. № 7. С. 243-262. Отд. изд.: СПБ.: тип. А. Якобсона, 1888. 20 с.

33. Шанцер Е.В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований. М.: Наука. 1966. 240 с.

34. Фролов В.Т. Генетическая типизация морских отложений. М.: Недра, 1984. 222с.

35. Крашенинников Г.Ф. Фации, генетические типы и формации // Известия АН ССР. Серия геол. 1962. С. 3-13.

36. Мерзлотоведение (краткий курс). Под ред. В. А. Кудрявцева. М., Изд-во Моск. унта. 1981. 240 с.

37. Дубиков Г.И. Состав и криогенное строение мерзлых толщ Западной Сибири. М.: ГЕОС. 2002. 24бс.

38. Попов А.И. Мерзлотные явления в земной коре (криолитология). М.: изд-во МГУ. 1967. 304с

39. Горькова И.М. Структурные и деформационные особен-жости осадочных пород различной степени уплотнения и литификации. М., Наука, 1965, 128 с

40. Маслов А.Д. Роль криогенеза в физико-механическом пре-юбразовании донных отложений арктического шельфа // Криолитогенез в области прибрежных аккумулятивных равнин в связи с их нефтегазоносностью. М., Изд-во Моск. ун-та, 1988, с. 59-61.

41. Ершов Э. Д. Общая геокриология : Учебник. М.: Изд-во МГУ. 2002. 682 с

42. Хименков А.Н., Брушков А. В. Океанический криолитогенез / М., Наука, 2003, 336 с.

43. Еловская /1.Г., Коноровский А.К., Саввинов Д.Д. Мерз-1ЛОтные засоленные почвы Центральной Якутии. М., Наука, 1966, 271 с.

44. Общее мерзлотоведение (геокриология) М.: Изд-во МГУ. 1978. 464с

45. Катасонов Е.М. Криогенные текстуры, ледяные и земляные жилы как генетические признаки многолетнемерзлых четвертичных отложений // Вопросы криологии при изучении четвертичных отложений. М., Изд-во АН СССР. 1962. С. 37-44.

46. Катасонов Е.М. Литология мерзлых четвертичных отложений (криолитология) Янской приморской низменности / Е.М. Катасонов. М. ПНИИИС. 2009. 176 с.

47. Попов А.И., Катасонов Е.М. Генезис, состав, и строение мерзлых толщ и подземных льдов // Материалы II Междунар. конф. по мерзлотоведению: Докл. и выступления. Якутск, Кн. изд-во, 1975, вып. 8, с. 56-73.

48. Сумгин М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. М.-Л., Изд-во АН СССР. 1937 379 с.

49. Неизвестнов Я. В. Этапы формирования гидрогеологических условий шельфа // Основные проблемы палеогеографии позднего кайнозоя Арктики. Л., Недра. 1983. С. 182-185.

50. Неизвестнов Я. В., Семенов Ю. П. Подземные криопэги шельфа и островов Советской Арктики // II Междунар. конф. по мерзлотоведению: Докл. и сообщ. Якутск, Кн. изд- во. 1973. Вып. 5. С. 103-106.

51. Толстихин Н. И. Подземные воды Забайкалья и их гидролакколиты// Тр. комиссии по изучению вечной мерзлоты. Л.: АН СССР. 1932. С.29-50.

52. Mackay J.R. Pingos of the Tuktoyaktuk Peninsula Area, Northwest Territories // Geogr. Phis. Quart. 1979. V. 33, № 1. P. 3-61

53. Ривкин Ф. M., Иванова H. В., Кузнецова И. Л. Засоленные мерзлые грунты и

криопэги полуострова Ямал и прибрежной зоны шельфа Карского моря // Проблемы строительства на засоленных грунтах. М., Изд-во Эпоха. 2007. С. 36-46.

54. Криосфера нефтегазоконденсатных месторождений полуострова Ямал. Т. 2. Криосфера Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения / под общ. ред. Ю. Б. Баду, Н. А. Гафарова, Е. Е. Подборного. М., ООО Газпром экспо. 2013. 424 с.

55. Заливин В. Г. Осложнения при бурении нефтегазовых скважин. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2013. 247 с.

56. Дорофеев Е.А. Применение электроразведочных методов переменного тока для изучения пластовых льдов // Пластовые льды криолитозоны. Якутск: Изд-во ИМ СО АН СССР, 1982 С. 121-129

57. Корейша М. М., Хименков А. Н., Брыксина Г. С. О происхождении пластовых залежей подземного льда на севере Западной Сибири // Материалы гляциол. исслед. Хроника, обсуждения, вып. 41. М.: Изд - во МГК АН СССР. 1981. С. 62-67.

58. Трофимов В. Т., Баду Ю. Б., Дубиков Г. И. Криогенное строение и льдистость многолетнемёрзлых пород Западно - Сибирской плиты. М.: Изд.-во МГУ. 1980. 248 с.

59. Соломатин В. И. Физика и география подземного оледенения. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео». 2013. 346 с.

60. Кудряшов А. И. Флюидогеодинамика и эпигенез калийных залежей (на примере Верхнекамского месторождения) / автореф. диссертации доктора геолого-минералогических наук. Пермь, 1994. 39 с.

61. Кудряшов А.И. Опыт классификации флюидодинамических систем // Тр. XI геол. конф. Коми АССР. Сыктывкар, Коми НЦ УрО АН СССР, 1991. С. 214-217.

62. Хименков А.Н., Власов А.Н., Сергеев Д.О., Волков-Богородский Д.Б., Станиловская Ю.В. - Флюидодинамические геосистемы в криолитозоне. 1 ЧАСТЬ Криогидродинамические геосистемы. // Арктика и Антарктика. 2018а. №2. С. 1-19.

63. Вялов С. С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов. М., Изд-во АН СССР. 1959. 191 с.

64. Роман Л. Т. Механика мёрзлых грунтов. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика». 2002. 426 с.

65. Данилов И. Д. Методика криолитологических исследований. М., Недра. 1983. 200 с.

66. Васильчук Ю.К. Изотопные методы в географии. Часть 2. Геохимия стабильных изотопов пластовых льдов. Том 1 М.: Издательство Московского университета, 2012. - 472 с

67. Серпухов В. И. Билибина Т.В., Шалимов А.И. и др. Курс общей геологии. М.: Недра, 1976. С. 453

68. Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. М.: Недра. 1973. 432с.

69. КрицукЛ. Н. Подземные льды Западной Сибири. М., Научный мир. 2010. 352 с.

70. Слагода Е. А., Мельников В. П., Опокина О. Л. Повторно-инъекционные штоки льда в отложениях Западного Ямала // Доклады Академии Наук. 2010. Т. 432. № 2. С. 264-266.

71. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемерзлых торфяных массивов / под ред. проф. Ю. К. Васильчука. М., Изд-во Моск. ун-та, 2008, 572 с.

72. Андреев В.И. Гидролакколиты (булгунняхи) в Западно-Сибирских тундрах// Известия Государственного географического общества. 1936. Т. 68, вып. 2. С. 186-

210.

73. Лейбман М.О., Плеханов А.В. Ямальская воронка газового выброса // Холод'ОК. № 2(12), 2014. С. 9-15.

74. https://russian.rt.com/article/105424 26 iyulya 2015.

75. Хименков А. Н., Шешин Ю. Б. Геокриологические условия побережья Карского моря в районе пос. Амдерма (опыт комплексного геокриологического изучения арктических побережий)// Инженерная геология. № 2. 1992. С.71-82

76. Charkin A. N., Michiel R. v., Shakhova N. Е. et al. Discovery and characterization of submarine groundwater discharge in the Siberian arctic seas: a case study in the Buor-khaya gulf, Laptev sea // The Cryosphere. 2017. no. 11. P. 2305-2327.

77. Мельников В.П., Хименков А. Н., А.В. Брушков А,В, и др.. Криогенные геосистемы: проблемы исследования и моделирования. Новосибирск, Акад. изд-во "Гео". 2010. 390 с.