Iv.4. эпикриогенные скальные породы и их криогенное строение в массивах

Эпикриогенные скальные (и полускальные) породы составляют основную часть криолитозоны в орогенных областях и на Сибирской платформе; они подстилают толщи син- и эпи-криогенных дисперсных отложений в пределах аккумулятивных низменностей северной геокриологической зоны. Эти породы обладают унаследованными криотекстурами, вид которых опре­деляется трещиноватостью, пористостью и кавернозностью. При: этом исходная литогенетическая, тектоническая и экзогенная пустотность с поверхности и на определенных уровнях внутри массивов существенно расширена, а трещиноватость увеличена под влиянием криогенеза, особенно процесса многократного промерзания и протаивания. Породы имеют унаследованные расширенные криотекстуры. Процессы криогенеза выступают по отношению к породам с жесткими кристаллическими связя­ми как гипергенные, приводящие к их механическому разруше­нию и элювиированию.

В последние десятилетия работами многих исследователей (В. Г. Гольтмана, Ш. Ш. Гасанова, А. А. Кагана, Н. Ф. Криво-ноговой и др.) утвердилось положение о том, что скальные по­роды криолитозоны, преобразованные криогенезом, существен­но отличаются от сходных по составу, возрасту, тектонические особенностям пород вне мерзлой зоны. Ниже перечислены ха­рактерные для них черты (рис. IV.6).

1. Повышенная степень выветрелости пород. С поверхности скальных массивов широко развит криогенный элювий, мощ­ность которого изменяется в широких пределах, от первых мет­ров до нескольких десятков метров. Последнее характерно для линейных кор выветривания, формирование которых началось

171

Рис. IV.6. Схема криогенного строения эпикриогенных пород в скальном массиве:

д _^ горизонт криогенного выветривания с натечно-инфильтрационным льдом в трещинах пород (расширенная трещинная криотекстура); Б — зона с трещинами, частично заполненными сублимационным льдом (неполно вы­раженная трещинная криотекстура); В — зоны криогенной дезинтеграции (с расширенными трещинными криотек-стурами); Г — зона дизъюнктивного нарушения (с расширенными трещинными криотекстурами); Д — курум; ./ —• скальные изверженные породы; 2 — трещины, заполненные льдом; 3 — трещины, частично заполненные субли­мационным льдом; 4 — водоносные трещины в талой части массива; 5 ■— полигонально-жильные структуры з криогенном материале; 6 — аллювий с повторно-жильными льдами; 7 — граница М.М.П

до начала позднекайнозойской криогенной эпохи и которые часто несут следы значительного химического выветривания. Типичный криогенный элювий отличается преимущественно фи­зическим разрушением пород и в целом невысокой степенью преобразования первичных минералов, наличием криогенной сортировки обломочного материала, а в многолетнемерзлом состоянии высокой шлировой льдистрстью тонкодисперсного материала и расширенными трещинными криотекстурами гори­зонта разборной скалы. Образование последних происходит преимущественно за счет натечно-инфильтрационного гольцово­го льда. Порода часто распучена и дает осадки при оттаивании.

Характерной особенностью криогенного элювия является широкое распространение эпигенетических полигонально-жиль­ных структур. В южной геокриологической зоне для элювия характерны разнообразные грунтовые жилы, большая часть ко­торых образовалась, видимо, на основе повторно-жильных льдов, существовавших в позднеплейстоценовый минимум и протаявших в голоценовый оптимум. В дальнейшем образовав­шиеся псевдоморфозы были сильно трансформированы процес­сами дифференциального выпучивания и криогенной сортиров­ки каменного материала, суффозии мелкозема на склонах, кольматации мелкоземом на плоских поверхностях и др. В се­верной геокриологической зоне, особенно на ее севере, в крио­генном элювии широко развиты повторно-жильные льды, прони­кающие в горизонт разборной скалы. В криолитозоне широко распространены породы различного генезиса и состава, под­вергшиеся сапролитизации (см. II 1.2).

2. Наличие горизонтов повышенной экзогенной трещинова-тости в массивах, несогласующейся по элементам залегания с осадочной, диагенетической и тектонической видами трещинова-тости — «горизонтов криогенной дезинтеграции». Их положе­ние в разрезах отражает конфигурацию границы ММП, а мощ­ность, изменяющаяся от нескольких до первых десятков мет­ров, соответствует амплитуде многолетних колебаний этой гра­ницы в результате периодических изменений климата различ­ного периода и амплитуды. Необходимым условием их образо­вания являются обводненность пород и контакт поверхности мерзлой толщи с подземными водами. Горизонты криогенной дезинтеграции маркируют уровни, где периодически в течение длительного времени испытывала колебания подошва мерзлой толщи или менялось положение ее боковых контактов с различ­ными категориями водоносных таликов. В мерзлом состоянии такие горизонты обладают повышенной льдистостью и расши­ренными типами унаследованных криотекстур. В талом состо­янии — это высокообводненные зоны, залегающие обычно ни­же подошвы мерзлых толщ на разной глубине. Они были об­наружены еще А. В. Львовым в начале века вдоль Забайкаль­ской и Приамурской частей Транссибирской магистрали. Затем в Забайкалье они изучались Н. И. Толстихиным, А. И. Ефимо-

С?

вым, Р. Я. Колдышевой, в Верхояно-Чукотской горной стра­не — А. И. Калабиным, П. Ф. Швецовым, О. Н. Толстихиным и др. Т. Н. Елисафенко (1988) установила их широкое распро­странение не только в современной мерзлой зоне, но и за ее пределами. Здесь это результат и свидетельство былого суще­ствования мерзлых толщ и воздействия криогенеза на скаль­ные горные породы в массивах, находящие выражение в увели­чении фильтрационных свойств, окисленности углей и др.

3. Повышенная льдистость пород в пределах площадных к
линейных кор выветривания, разрывных тектонических наруше­
ний, в сводовой части антиклинальных складок платформенно­
го чехла, днищах долин в зоне разгрузки напряжений. Тре­
щиноватые и выветрелые породы в перечисленных ситуациях
часто бывают распученными и при оттаивании дают неравно­
мерные осадки. Причины такой повышенной льдистости еще
недостаточно изучены. Наиболее часто это явление обусловле­
но замерзанием напорных подземных вод, разгружающихся че^:
рез зоны тектонической трещиноватости, разрывные нарушения^
раскарстованные пласты карбонатных пород и др. Концентри­
рованная напорная разгрузка приводит к высокой промытоста
трещин и других видов пустот от мелкозема, повышенной ка-
вернозности карбонатных и загипсованных отложений. При
многолетнем промерзании в криохроны такие породы приобре­
тают очень высокую льдистость. Они характерны преимущест­
венно для северной геокриологической зоны, так как в южной
в таких случаях распространены напорно-фильтрационные та­
лики.

К повышенной льдистости приводит также замерзание грун­товых трещинных вод, происходившее в замкнутых надмерз-лотных таликах, образовавшихся при неполном протаивании мерзлых толщ в термохроны на слабонаклонных участках мас­сивов, сложенных скальными породами. При последнем похо­лодании и замерзании грунтовых вод несквозных таликов обра­зовались внутримерзлотные линзы, обладающие высоким на­пором и формировавшие распученные линзы разрушенных скальных пород с базальным типом криотекстур. Встречаются они также в северной геокриологической зоне. Причем к юж­ной ее части приурочены образования, возникшие после нового оптимума, а к северной — древние, связанные с периодами ча­стичного оттаивания мерзлых толщ в термохроны раннего и среднего плейстоцена.

4. Наличие в массивах скальных многолетнемерзлых пород
блоков с неполно выраженными криогенными текстурами.
В них трещины различного генезиса и карстовые пустоты за­
полнены только частично натечно-инфильтрационным или абли*
мационным льдом. Часто по ним осуществляется воздухообмен.
Формирование блоков пород с таким криогенным строением
обусловлено глубоким дренированием массивов в период мно­
голетнего промерзания. В орогенных областях это часто цент-

174

ральные части горных хребтов, а на плоскогорьях и плато — придолинные части массивов скальных пород. Особенно харак­терны последние для глубоко врезанных долин Среднесибир­ского плоскогорья, дренировавших породы вулканогенно-оса-дочного чехла платформы.

Таким образом, криогенное строение скальных пород в мас­сивах зависит от множества факторов и условий: от состава, генезиса и возраста, геоструктурных условий и характера но­вейшей тектоники, морфологии поверхности, современных и древних гидрогеологических и геокриологических условий, исто­рии их формирования в позднем кайнозое. Естественно, что особенности криогенного строения скальных пород в массивах различаются в пределах различных структур платформ (VI) и орогенных областей (VII), в разных зональных и высотно-по-ясных условиях.