Статья 'Структурно-текстурные особенности генетических типов пластовых и жильных льдов и условия их образования в низовьях реки Гыда' - журнал 'Арктика и Антарктика' - NotaBene.ru
по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Порядок рецензирования статей > Ретракция статей > Этические принципы > Политика открытого доступа > Оплата за публикации в открытом доступе > Online First Pre-Publication > Политика авторских прав и лицензий > Политика цифрового хранения публикации > Политика идентификации статей > Политика проверки на плагиат > Редакционный совет > Редакция
Журналы индексируются
Реквизиты журнала
Публикация за 72 часа - теперь это реальность!
При необходимости издательство предоставляет авторам услугу сверхсрочной полноценной публикации. Уже через 72 часа статья появляется в числе опубликованных на сайте издательства с DOI и номерами страниц.
По первому требованию предоставляем все подтверждающие публикацию документы!
ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Арктика и Антарктика
Правильная ссылка на статью:

Структурно-текстурные особенности генетических типов пластовых и жильных льдов и условия их образования в низовьях реки Гыда

Королева Екатерина Сергеевна

младший научный сотрудник, ТюмНЦ ИКЗ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Koroleva Ekaterina Sergeevna

Junior Scientific Associate, Institute of the Earth Cryosphere , Tyumen Scientific Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

koroleva_katy@inbox.ru
Слагода Елена Адольфовна

доктор геолого-минералогических наук

главный научный сотрудник, ТюмНЦ ИКЗ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Slagoda Elena Adol'fovna

Doctor of Geology and Mineralogy

Chief Scientific Associate, Institute of the Earth Cryosphere, Tyumen Scientific Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

eslagoda@ikz.ru
Бабкина Елена Алексеевна

младший научный сотрудник, ТюмНЦ ИКЗ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Babkina Elena Alekseevna

Junior Scientific Associate, Institute of the Earth Cryosphere, Tyumen Scientific Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

ea_pereval@mail.ru
Бабкин Евгений Михайлович

младший научный сотрудник, ТюмНЦ ИКЗ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Babkin Evgenij Mikhailovich

Junior Scientific Associate, Institute of the Earth Cryosphere, Tyumen Scientific Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

zmbabkin@gmail.com
Тихонравова Яна Витальевна

кандидат геолого-минералогических наук

научный сотрудник, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

677010, Россия, республика Саха (якутия), г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36

Tikhonravova Yana Vital'evna

PhD in Geology and Mineralogy

Scientific Associate, Institute of Permafrost Studies named after P. I. Melnikov of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

677010, Russia, respublika Sakha (yakutiya), g. Yakutsk, ul. Merzlotnaya, 36

tikh-jana@yandex.ru
Факащук Никита Юрьевич

младший научный сотрудник, ТюмНЦ ИКЗ СО РАН

625000, Россия, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86

Fakashuk Nikita Yur'evich

Junior Scientific Associate, Institute of the Earth Cryosphere, Tyumen Scientific Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

625000, Russia, Tyumenskaya oblast', g. Tyumen', ul. Malygina, 86

fakashuk@yandex.ru

DOI:

10.7256/2453-8922.2020.4.33717

Дата направления статьи в редакцию:

21-08-2020


Дата публикации:

21-12-2020


Аннотация: В строении мерзлой толщи 2-й озерно-аллювиальной террасы р. Гыда выявлены и изучены полигонально-жильные, линзовидные пластовые и линзовидные льды. Впервые для этих различных морфологических типов подземных льдов выполнен детальный анализ структурно-текстурных особенностей в шлифах. По криолитологическому строению вмещающих пород и структурно-текстурным особенностям льда определены основные механизмы образования залежей – полигонально-жильный, инфильтрационно-сегрегационный и конжеляционный. Развитие полигонально-жильных льдов происходило в аллювиальной пойменной обстановке осадконакопления на фоне колебаний климата в конце позднего неоплейстоцена и в голоцене. Рост жил льда во второй половине сартанского периода прерывался под водоемами с неглубокими таликами, после промерзания которых сформировались инфильтрационно-сегрегационные линзовидные пластовые льды. Строение мерзлой тощи осложнено линзами конжеляционного льда, сформированными в термоэрозионных нишах в голоценовом оптимуме около 6,5 т.л.н. В настоящее время возможно образование аналогичных типов льдов на разных участках рельефа. Установленные особенности криогенного строения важны для палеогеографических реконструкций и прогноза динамики мерзлотно-фациальных обстановок на фоне современных изменений глубин сезонно-талого слоя и развития локального термокарста.


Ключевые слова: многолетнемерзлые породы, полигонально-жильный лeд, пластовые льды, структура льда, текстура льда, термокарст, климатические условия, голоцен, неоплейстоцен, север Западной Сибири

№ 18-05-60222 Арктика “Криогенные рельефообразующие процессы Арктических равнин с подземными льдами в условиях современных климатических колебаний вдоль Карской субширотной трансекты”; № 18-55-11005 АФ_т "Механизмы, траектории и пятнистость изменений арктических экосистем, вызванных потеплением климата (КлимЭко).

Abstract: In the structure of the frozen thickness of the 2nd lake-alluvial terrace of the Gyda River were detected polygonal-wedge, lens massive and lensoid ice were. A detailed analysis of structural and textural peculiarities in the layers was carried out for the first time for these morphological types of underground ice. Based on the cryolithological structure of host rocks and structural-textural features of ice, the main mechanisms of deposit formation – polygonal-wedge, infiltration-segregational, and congelation were determined. The development of polygonal-wedge ice occurred in an alluvial floodplain setting of sedimentation accompanied by the climate fluctuations in the end of the Late Pleistocene and Holocene. The growth of ice wedge in the second half of the Sartan Period was interrupted under the reservoirs with shallow talik waters, after freezing of which there formed infiltration-segregational lensoid formation ices. The structure of frozen thickness was complicated by the lenses of congelation ice formed in thermoerosive niches in the Holocene optimum of about 6.5 thousand years ago. At the present time is possible the formation of similar types of ice on various sections of the relief. The established peculiarities of cryogenic structure are important for the creation of paleogeographic reconstructions and forecasting the dynamics of permafrost-facies environments accompanied by the modern changes in the depth of the seasonal thaw layer and the development of thermokarst.



Keywords:

Holocene, climatic conditions, thermokarst, structure of ice, texture of ice, massive ice, ice wedge, permafrost, neopleistocene, north-west Siberia

Введение

Строение и происхождение подземных льдов, парагенезисы разных типов льдов имеют большое значение для мерзлотно-фациального анализа, четвертичной геологии и палеомерзлотных реконструкций. Данная работа продолжает развивать петрографические методы исследования льдов, основанные Шумским [19]; Савельевым [13,14]; Втюриным [7]; Втюриным, Втюриной [6]. Они подчеркивали, что подземные льды отличаются большим разнообразием, но для сравнительного анализа и определения генезиса льда данных о текстуре и структуре в литературе недостаточно. В обзорной статье о парагенезисах подземных льдов, примеры их структуры приведены, в основном, из зарубежных публикаций [4].

Формирование полигонально-жильных льдов связано преимущественно с морозобойным растрескиванием поверхности, затеканием талой воды в трещины и многократным повторением этого процесса. Кроме полигонально-жильных льдов, состоящих, преимущественно, из элементарных жилок, встречаются ледогрунтовые жилы, в состав жил включён термокарстово-пещерный лёд [11], и сегрегационный лед, ледогрунты [12]. Их образование связано с единовременным или периодическим затеканием воды, разжиженного грунта в полости протаивания и их промерзанием. Участие сегрегационного и термокарстово-полостного льда вместе с элементарными жилками в гетерогенных полигонально-жильных системах по особенностям текстуры и микроструктуры льда на севере Гыдана было подтверждено Я.В. Тихонравовой и др. [15,16]. Рост полигонально-жильных льдов мог полностью прекращаться за счет термокарстовых или иных процессов, и возобновляться за счёт морозобойного растрескивания [12]. При этом новообразования таких льдов могут не иметь четких границ в строении полигонально-жильных структур или четко выделяться в парагенетической системе как отдельные ледяные тела иного генезиса. Определение генезиса и последовательности образования линзовидных пластовых, линзовидных ледяных тел, залегающих вместе с полигонально-жильными льдами возможно с применением петрографического метода и важно для реконструкции обстановок формирования и промерзания отложений.

Район исследования

В районе исследований в низовьях р. Гыда выделены следующие элементы рельефа: прирусловые отмели и пляжи, пойма и останцы аллювиальной террасы с высотами 9-12 м с полигональным микрорельефом. Останцы террасы разделены хасыреями с многочисленными остаточными озерами и высотой поверхности 1,5-3 м (рис. 1). Хасыреи и поймы с низкими высотами поверхности заливаются в половодья водами р. Гыда. Климатические условия по данным метеостанции п. Гыда за период 1968-1972 годы характеризовались среднегодовой температурой воздуха –12°С, среднегодовым количеством осадков до 350 мм [8]. За 2009-19 гг, по данным метеостанций Гыда и Сопочная Карга среднегодовая температура воздуха повысилась на 4° и составляет –9,0°С, среднелетняя температура –7,2°С, среднезимняя – 7,5 °С, среднегодовое количество осадков – 330 мм, сумма летних осадков – 149 мм [1]. Непродолжительность летнего сезона определяет небольшую глубину сезонного оттаивания от 0,2 в торфяниках до 0,75 м в суглинках без растительного покрова [17]. На ключевом участке в районе с. Гыда заложена площадка для мониторинга за геокриологическими условиями. В скважине глубиной 1,5 м, расположенной в слое сезонного оттаивания-промерзания в 2017-2018 гг проведены измерения температуры пород, рассчитаны среднелетняя температура, которая составляла от 0,3°С на подошве сезонно-талого слоя (СТС) до 2,6°С в верхней части СТС; среднезимняя – 8,7 до 6,5°С соответственно. Среднегодовая температура пород в период с 2016 по 2019 годы колебалась от 6,2 до 3,5°С.

Рис 1. А – схема расположения района исследования. Б – район исследований в районе п. Гыда. 1 – останцы 2-й аллювиальной террасы; 2 – хасыреи; 3 – аллювиальные поймы; 4 – водная поверхность; 5 – полигональный рельеф; 6а,б – границы элементов рельефа; 7а – расположение разрезов, 7б - скважина для измерений температуры грунтов;­­ 8 – техногенное воздействие; 9а – высотные отметки, 9б – профиль для измерения СТС.

Через хасырей в 2016 г. проложен 700-метровый профиль для измерений глубины протаивания. Профиль пересекает несколько поверхностей, характеризующихся различным диапазоном глубин протаивания, которые цифрами обозначены на рис. 3:

1 - на слабодренированной поверхности хасырея с мохово-осоковым растительным покровом, местами с пионерным мхом, ерником, сфагновой подушкой среднее значение глубины протаивания за 2016-2019 гг. составляет 49 см;

2 - на мелкобугорковатой более дренированной поверхности с осоково-кустарничково-моховым растительным покровом среднее значение глубины протаивания составляет 54 см;

3 - на обводненных техногенно-нарушенных участках (колеи от вездеходной техники) – 57 см;

4 - на увлажненной поверхности в мочажинах (рис. 2), с осоково-моховым растительным покровом – 69 см.

Рис. 2. Измерение глубины протаивания в мочажине (2016 г.)

Рис. 3. Динамика глубины протаивания в хасырее. Цифрами обозначены элементы поверхности (см. в тексте)

Рис. 4. Климатические параметры в низовьях р. Гыда по данным метеостанций Гыда и Сопочная Карга [1]

Изменения глубины протаивания, главным образом, следуют за изменениями суммы положительных температур (DDT, рис. 4). В 2016 г по DDT был самый теплый летний период с наименьшим количеством осадков. В 2017 и 18 гг на фоне колебаний DDT и роста количества осадков глубина СТС изменялась по-разному: уменьшалась на дренированных и слабо увлажненных участках хасырея, и постоянно увеличивалась на увлажненных участках. В 2019 г отмечены небольшое увеличение глубины СТС на дренированных участках и самые высокие значения глубины протаивания на мочажине и техногенно-нарушенных участках, что связано чуть менее теплым летом, но гораздо бо̀льшим количеством летних осадков, чем в 2016 г.

Геокриологические условия на севере Гыдана характеризуются распространением синкриогенной толщи тонкодисперсных и песчаных отложений с повторно-жильными льдами, имеющими одно- двух- и трехъярусное строение, слагающих 3 и 2 террасы [8,9], и эпикриогенной глинистой толщей на 3 и 4 морских террас с пластовыми льдами спорного генезиса: инъекционно-сегрегационными [2], погребенными ледниковыми образованиями [10]. В регионе распространены следующие криогенные экзогенные процессы: морозобойное растрескивание, пучение, термокарст. Активное отступание берегов продолжается как за счет естественного размыва берегов, вытаивания ледяных жил и термоабразии, так и при разработке карьеров, заборе грунтов из песчаных береговых уступов террасы.

В низовьях р. Гыда верхняя часть аллювиальной террасы сложена синкриогенной мерзлой толщей позднеплейстоценовых и голоценовых тонкодисперсных пород с примесью органического материала, с высокой льдистостью за счет присутствия повторно-жильных льдов. В разрезе террасы, кроме полигонально-жильных систем распространены крупные линзовидные пластовые льды, которые в 80-е годы выделил Ю.К. Васильчук [3]. Он указал на внедрение в них окончаний голоценовых ПЖЛ, на наклонное согласное со слоистостью песков, супесей залегание крупных линз льда (вертикальной мощностью до 0,3–0,4 м, длиной 6–8 м) и определил их внутригрунтовый инфильтрационный или сегрегационный генезис. При этом соотношение с ПЖЛ и структурно-текстурные особенности льдов не были детально изучены.

Криолитологическое строение разреза 2-й террасы в районе п. Гыда

В 2019 г. изучены строение линзовидных, линзовидно-пластовых льдов и их соотношения с полигонально-жильными структурами. Отложения 2-й аллювиальной террасы в разрезе В3-19 останца террасы высотой 7-8 м до глубины 0,7 м сезонно-талые, ниже многолетнемёрзлые включают (сверху вниз):

слой 1 - торф коричневый с тонкими прослоями серого песка, с криотурбациями; мощность 0,3 м;

слой 2 - пески серые с черными прослоями и линзами разложенного торфа, мощность до 0,2 м;

слой 3 - пески желтые и коричневые, волнисто-слоистые внизу содержат волнистые линзы черных гумусированных песков, подчеркивающих наклонную слоистость; от подстилающих пород отделены неровной эрозионной границей; мощность 0,2 м.

слой 4 - многолетнемерзлые льдистые пески пылеватые с намытым растительным детритом и нитевидными корешками трав (in situ ), слоистые с охристой, светло-серой и сизо-серой окраской. Охристый и сизо-серый цвет песков связан, соответственно, с окисными и закисными соединениями железа. Слоистость наклонная, волнистая. Слои песков изогнуты вверх вблизи ледяных жил. Охристые пески имеют массивную криогенную текстуру, сизо- светло-серые и серые пески, линзовидно-сетчатую массивную и поясковую криогенную текстуру (толщина шлиров льда до 0,5 см). Видимая мощность слоя 5,5 м. Нижняя часть разреза до уреза воды закрыты осыпью. Слой включает крупные ледяные жилы первой генерации, уходящие под урез воды, шириной ~3 м, между ними - более узкие (0,3-1,5 м) ледогрунтовые жилы, и линзовидные и линзовидные пластовые льды.

В разрезе В3-19 вскрыты по-разному ориентированные по отношению к береговому уступу ледяные жилы 2-й генерации (ПЖЛ1 и ПЖЛ2), которые имеют неровную, сниженную до глубины 2-4 м кровлю с плечиками на боковых контактах; линзовидные пластовые (ЛП) и линзовидные (Л) льды. В верхней части разреза линзовидное пластовое тело (ЛП1) пересечено жилой льда (ПЖЛ1). Линзовидный пластовый (ЛП1) лед обладает четкой наклонной слоистостью образованной тонкими прослоями песков и залегает наклонно. Его нижняя граница осложнена затеком льда в оплавленную кровлю второй нижележащей ледяной жилы (ПЖЛ2). В средней части разреза вскрыт контакт второй ледяной жилы и двух разных линз льда. Эта ПЖЛ2 пересекает наклонную линзу (ЛП2) прозрачного и с минеральными примесями льда, причем в разрезе граница между ними выглядит ровной, резкой. Линза Л состоит из выклинивающихся прослоев 2-10 см мутного, белого, коричневого льда с линзой торфа, возраст которого около 6,5 т.л.н. Ниже на глубине 5,5 м под горизонтальной линзой слоистого льда (Л) залегает размытая кровля нижней части ПЖЛ2. Главная особенность линзы Л горизонтальное залегание и секущие контакты с полигонально-жильным ПЖЛ2 и линзовидным пластовым ЛП2 льдом (рис. 5).

Рис. 5. Соотношение полигонально-жильных, линзовидных пластовых и линзовидных льдов в разрезе В3-19.1 – многолетнемерзлая синкриогенная толща; 2 – полигонально-жильные льды; 3 - линзовидные пластовые льды; 4 – линзовидные лед; 5 – линзы торфа; 6 – места отбора монолитов льдов для структурно-текстурного анализа; 7 – отобранные образцы на радиоуглеродный анализ; 8а – граница осыпи, 8б – граница льдов.

Петрографическая характеристика жильных и линзовидных пластовых льдов разреза В3-19

Из подземных льдов отобраны ориентированные по отношению к поверхности и к стенке берегового уступа монолиты трех морфологических разновидностей льда. Из монолитов были изготовлены прозрачные пластины и шлифы толщиной 0,5-1 мм, в трех срезах: вертикальные фронтальный «А», поперечный «В»; горизонтальный «С».

В строении линзовидного пластового тела ЛП1, в 0,5 м от пересечения с ПЖЛ1, четко выражена круто наклонная слоистость, образованная минеральными частицами и включениями растительного детрита - обрывков мхов, трав, мелких веточек и листьев кустарничков. В срезе А отмечены удлиненные параллельные прослоям минеральных частиц кристаллы льда и изометричные близкие с гексагональной структуре кристаллы льда с ровными правильными контурами, размером ~ 0,3-1,5 см. В срезе С также выражена слоистость, подчеркнутая примесями минеральных частиц между слабо удлиненных кристаллов льда, преобладают изометричные кристаллы ~ от 0,5-1 см. Пузырьки воздуха мелкие - менее 0,2 мм, в основном, круглые беспорядочно рассеянные (рис.6).

Ледяная жила (ПЖЛ2) второй генерации шириной около 0,8 м с видимым вертикальным размером 2 - 2,5 м, имеет вертикальную полосчатость, образованную круглыми воздушными пузырьками и редкими тонкими прожилками (толщиной до 5 мм) минеральных частиц и растительного детрита. ПЖЛ2 занимает в монолите интервал 12-22 см. В прозрачных пластинах льда вертикальная полосчатость выражена за счет элементарных жилок с нечеткими осевыми швами, вытянутых включений минеральных частиц и цепочек пузырьков воздуха в срезах А, С (рис.7,а). В поляризованном свете в шлифе среза А выражена чёткая ровная вертикальная полосчатость, образованная осевыми швами элементарных жилок, которые состоят из двух рядов кристаллов с ровным или зигзагообразным швом между ними, что свидетельствуют о промерзании от стенок морозобойных трещин. Кристаллы изометричные, пяти- шестиугольной формы ~ от 0,2 до 1 см. Ширина неровных жилок в самой широкой части составляет ~ до 1,5 см. Внизу выражена волнистая нечеткая граница с линзовидным пластовым льдом ЛП2, которую сверху пересекают элементарные жилки (рис. 7, б).

Линзовидный пластовый лед (ЛП2) занимает в монолите интервал 18-5 см, наклонно волнистый с прослоями мутного за счёт рассеянных минеральных примесей льда, сверху пересеченного элементарными жилками льда с четкими осевыми швами. В поляризованном свете выражены слои, вверху обогащенные песчаными частицами с изометричной формой кристаллов льда ~ от 0,2 – 1 см, ниже - с небольшим содержанием минеральных частиц и более крупными ~ до 2 см с четкими границами пяти - шестиугольных кристаллов льда (рис. 7, б). Внизу по структуре в поляризованном свете в срезе А определена ровная горизонтальная граница (секущая) с чистым прозрачным льдом (Л), который занимает в монолите интервал 5-0 см (рис. 4,а,б)

Рис. 6. Линзовидное пластовое тело ЛП1 а, в - прозрачные шлифы в дневном свете; б, г - шлифы в поляризованном свете. 1 – границы ПЖЛ; 2 – границы, слоистость ЛП - видимые (а), предполагаемые (б); 3 – места отбора образцов

Рис. 7. Полигонально-жильнй лед (ПЖЛ2) и линзовидный пластовый лед (ЛП2)

Рис. 8. Линзовидный лед (Л). 1 – границы слоев, 2 – место среза С.

Линза (Л), состоит из слоёв (толщиной 4-10 см) прозрачного стекловатого и мутно-белого пузырчатого льда, слоя (2-15 см) коричневого льда с органическими включениями (рис. 5 а). В прозрачном шлифе границы слоев линзы в срезах А, С - горизонтальные, в срезе В (поперечном) наклонная, обрамляющая небольшую нишу (рис. 8, в).

Слой 1 с органическими примесями в шлифе представлен изометричными хаотично расположенными кристаллами размером до ~ 0,5 см. Средняя часть шлифа (Слой 2) в срезе А представлена узкими, вытянутыми по вертикали кристаллами ~ 0,5–1,5 см, которые образуют волнисто-параллельные цепочки, вытянутые по нормали к горизонтальной слоистости (рис.5, б). В срезе В растительные остатки ориентированы к стекловатому льду по нормали к границе ниши между стекловатым (Слой 3) и коричневым (Слой 4) льдом, а в стекловатом прозрачном льду видны тонкие корешки трав и стебельки мхов, вытянутые по нормали к поверхности. Слой 3 прозрачного льда без примесей, представлен крупными с извилистыми контурами кристаллами размерами ~ более 6 см, которые слабо вытянуты горизонтально, параллельно слоистости. В Слое 4, обогащенном рассеянным растительным детритом, преобладают в срезе А вытянутые узкие кристаллы по вертикали размером ~ до 1 см, толщиной до 0,1 см; в срезе В кристаллы размером ~ от 0,1 до 1 см, наклонные параллельные границе слоя с прозрачным льдом; в срезе С мелкие хаотичнные изометричные кристаллы размером до 0,3 см и более крупные вытянутые вертикально кристаллы размером до 2 см.

Обсуждение результатов

Полигонально-жильные, линзовидные пластовые и линзовидные льды совместно залегают в синкриогенной толще второй половины сартанского периода позднего неоплейстоцена. [3,5]. Установлено, что линзовидные и линзовидные пластовые льды имеют разное соотношение с полигонально-жильными льдами и разное происхождение.

Линзовидный пластовый лед характеризуется наклонным, согласным слоистости вмещающих аллювиальных отложений залеганием. Этот лед окружают вмещающие охристые отложения с массивными криогенными текстурами, что указывает на частичное протаивание синкриогенных отложений, которые первоначально имели поясковые и сетчатые криогенные текстуры. Линзовидный пластовый лёд отсекает нижние части ПЖЛ и сверху в него внедряются нижние концы и элементарные жилки из ПЖЛ. Это указывает на то, что рост ПЖЛ на фоне аккумуляции осадков прерывался, а после образования линзовидного пластового возобновлялся с сохранением полигонального плана.

По структурно-текстурным особенностям линзовидный пластовый лед характеризуются наклонно волнистой слоистостью и сверху пересечен элементарными жилками льда. В поляризованном свете четко выражены слои с разными размерами кристаллов и с зажатыми между ними песчаными частицами, органическими остатками. Все это вместе с данными о залегании указывает на инфильтрационно-сегрегационный генезис и подтверждает представления Ю.К. Васильчука. Их образование происходило за счет миграции влаги по частично оттаявшим слоям сортированных мелких песков; последующей миграции влаги к наклонному фронту промерзания на границе между водонасыщенным песком и пылеватым тонким песком или супесью. Водонасыщенные слои медленно промерзали с образованием сегрегационного льда, состоящего из цепочек кристаллов разного размера с включением минеральных частиц и растительного детрита.

Линзовидный лед отличается от линзовидного пластового льда частым чередованием слоев льда различных по цвету и составу, секущим контактом с полигонально-жильным и линзовидным пластовым льдом, и существенно более молодым, чем вмещающие отложения, радиоуглеродным возрастом растительных остатков – 6.5 тыс.л.н. Линзовидный лед, по структурно-текстурным особенностям - конжеляционный, крупный размер кристаллов льда характерен для медленного роста при промерзании свободной воды в мелких водоемах [14,18]. В нем отсутствуют элементарные жилки и он аналогичен льду термоабразионных ниш. Невыдержанная линзовидная слоистость по размерам, форме и ориентировке кристаллов льда связана, по-видимому, с конфигурацией фронта промерзания и прерывистым ростом кристаллов льда из свободной воды, обогащенной растительными остатками и рассеянным мелким детритом. Узкие, извилистые по форме и вытянутые по вертикали кристаллы, которые образуют волнисто-параллельные цепочки в слое 2, возможно, росли в условиях сжатия с двух сторон между оплавленной границей слоя 1 и крупными кристаллами слоя 3 (рис.8).

Подобные соотношения полигонально-жильных и линзовидных льдов распространены в аллювиальных каргинско-сартанских многолетнемерзлых отложениях, в тоннеле Фокс, г. Фербенкс, Аляска. В нижней части разреза ПЖЛ частично размыты, имеют резкие сужения и вложения льда, которые сверху пересечены ПЖЛ. Лед таких вложений представлен прозрачным, мутно-белым льдом и горизонтально-слоистым льдом с минеральными прослойками и заполняет чаши или ниши протаивания (рис. 9). Его образование связывают с локальным протаиванием и размывом жил в термоэрозионных полостях внутри мерзлой толщи; промерзанием воды, разжиженного грунта в полостях, после чего продолжалось морозобойное растрескивание и образование ПЖЛ [20]. Такие образования, могут быть сопоставлены как с линзовидным - наложенными позднее в голоцене, так и с линзовидным пластовым типами льда синхронными каргинско-сартанским отложениям в районе Гыды, поскольку отсутствуют данные о структуре льда, возрасте органических остатков в линзе.

Рис.9. Полигонально-жильные и линзовидные льды в тоннеле Фокс, Аляска. Фото Слагоды Е.А. 1 - граница ПЖЛ, 2 - граница линзовидного льда; 3 - слоистость

Развитие полигонально-жильных льдов в низовьях р. Гыда происходило на фоне аллювиального осадконакопления в конце позднего неоплейстоцена в каргинском, сартанском периодах и в голоцене. Строение полигонально-жильных льдов разных генераций осложнено линзовидными пластовыми и линзовидными льдами. Образование линзовидных пластовых льдов связано с локальным увеличением глубины протаивания под мигрирующими протоками, старицами и озерами. В понижениях поверхности вода оказывала отепляющее влияние на многолетнемерзлые породы и приводила к частичному вытаиванию ПЖЛ сверху. Под мелководными водоемами увеличивалась глубина СТС, по-видимому, формировались большие по площади и неглубокие (1-2 м) плоские чаши оттаивания. При относительно небольшой толщине воды, как в мочажинах или временных мелких озерках, образовались неглубокие сезонные талики. Поверхностные воды по наклонным слоям водопроницаемых талых песков мигрировали к погруженной кровле мерзлоты. Обводненные породы сезонных неглубоких таликов, вероятно, промерзали за год полностью или частично. При промерзании таликов, которые существовали более 1 года, происходило смыкание сезонно-мерзлого слоя и ММП. При промерзании сезонных или существующих в течение нескольких лет таликов образовались линзовидные пластовые льды, которые прерывали рост ПЖЛ. После осушения водоемов или миграции проток на фоне аккумуляции отложений возобновлялся рост полигонально-жильных льдов, в линзовидные пластовые льды продолжают проникать элементарные жилки, что видно в шлифах льда. В голоценовом оптимуме, около 6,5 т.л.н., процесс термопланации привел к размыву и снижению поверхности останцов террасы, частичному оттаиванию жил льда сверху. В это же время происходило образование термоэрозионных колодцев, каналов стока внутри ММП на разной глубине, в которых частично оттаяли и были размыты каргинско-сартанские ПЖЛ и линзовидные пластовые льды. В термоэрозионных нишах после перекрытия стока в каналах происходило послойное замерзание свободной воды и органики, и образование конжеляционного линзовидного льда, который имеет секущие контакты с полигонально-жильным и линзовидным пластовым льдом.

Приведенная схема формирования синкриогенной аллювиальной пойменной толщи указывает на неоднократное частичное оттаивание и возобновление роста ледяных жил за счет изменения условий обводнения поверхности, происходивших в течение формирования террасы во второй половине сартанского периода и в голоцене. С учетом неравномерного увеличения глубины протаивания слоистых песков и супесей, вмещающих ПЖЛ на низких заливаемых хасыреях террасы, пойме р. Гыды, в настоящее время возможно образование аналогичных маломощных линзовидных и линзовидных пластовых льдов в случае похолодания.

Выводы

На ключевом участке исследований разрезов аллювиальных отложений террасы в низовьях р. Гыда выявлены соотношения линзовидных пластовых и линзовидных льдов с полигонально-жильными системами. В данной статье приведены свидетельства о более сложных синхронных и наложенных сочетаниях подземных льдов в разрезах многолетнемерзлой голоцен-неоплейстоценовой толщи.

По текстурным и структурным особенностям подземных льдов в шлифах, кроме ПЖЛ, установлены инфильтрационно-сегрегационные линзовидные пластовые и линзовидные конжеляционные термоэрозионных ниш.

Основной причиной формирования линзовидных пластовых тел парагенетически связанных с ПЖЛ был локальный термокарст, вызванный в большей степени изменениями фациальных условий во время накопления, промерзания и морозобойного растрескивания аллювиальных осадков во второй половине сартанского периода около 16-10 т.л.н. т.е. в геологическом масштабе времени синхронно накоплению толщи в аллювиально-пойменных обстановках. Линзовидные тела, формировавшиеся в следствии под воздействием активных термоэрозионных процессов в период максимального потепления в конце атлантического периода голоцена - около 6,5 т.л.н.

Выявлены разные экзогенные процессы, которые способствовали формированию криогенного строения синкриогенной аллювиальной толщи во второй половине сартанского периода и в голоцене. Результаты исследований важны для реконструкции обстановок формирования и промерзания аллювиальных отложений террасы, а также дальнейшего прогноза мерзлотно-фациальных обстановок в связи с изменением климата.

Библиография
1.
Архив погоды в Гыде//http://rp5.ru/Архив_погоды_в_Гыде/Архив_погоды_в_Сопочной Карге (дата обращения: 21.05.2020).
2.
Баулин В.В., Белопухова Е.Б., Дубиков Г.И., Шмелев Л.М. Геокриологические условия Западно-Сибирской низменности// Издательство «Наука», Москва, 1967. С. 197
3.
Васильчук Ю.К. Гомогенные и гетерогенные пластовые ледяные залежи в многолетнемерзлых породах // Криосфера Земли, 2011. Т. XV. № 1. С. 40–51.
4.
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.
5.
Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Палинологическая характеристика и радиоуглеродный возраст повторно-жильных льдов в устье р. Гыда // Арктика и Антарктика. – 2018. – № 3. с. 97–121. doi: 10.7256/2453-8922.2018.1.25949.
6.
Втюрин Б.И., Втюрина Е.А. Зимние наблюдения за образованием и поведением морозобойной трещины в ледяной жиле // Труды Ин-та мерзлотоведения АН СССР. Т. 16. 1960. – С. 98-105.
7.
Втюрин Б.И. Подземные льды СССР. М.: Наука, 1975. – 215 с.
8.
Геокриология СССР. Западная Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. – 454 с.
9.
Карта «Природных комплексов севера Западной Сибири» масштаба 1:1000000. Москва, 1991.
10.
Назаров Д.В. Новое о четвертичных отложениях центральной части западно-сибирской Арктики // Региональная геология и металлогения. № 30–31 – 2007. – С. 213-221
11.
Попов А.И. Происхождение и развитие мощного ископаемого льда // Материалы к основам учения о мерзлых зонах земной коры: Вып. II. М.: Изд-во АН СССР, 1955. – С. 5–24.
12.
Романовский Н.Н. Формирование полигонально-жильных структур. Новосибирск: Наука, 1977. 292 с.
13.
Савельев Б.А. Руководство по изучению свойств льда. М.: Изд-во МГУ, 1963. – 198 c.
14.
Савельев Б.А. Строение и состав природных льдов. М.: Изд-во МГУ, 1980. – 280 с.
15.
Тихонравова Я.В. Особенности строения полигонально-жильных льдов севера Гыданского полуострова и Пур-Тазовского междуречья: Автореф…дис. кан. г-м наук.-Тюмень, 2019
16.
Тихонравова Я.В., Лупачев А.В., Слагода Е.А., Рогов В.В., Кузнецова А.О., Бутаков В.И., Симонова Г.В., Таратунина Н.А., Муллануров Д.Р. Особенности строения и формирования ледогрунтовых жил II озёрно-аллювиальной террасы на севере Гыдана в позднем неоплейстоцене-голоцене // Лёд и Снег. 2019, т. 61, № 3
17.
Тыртиков А.П. Протаивание грунтов в тундрах Западной Сибири // Природные условия Западной Сибири, выпуск 3, 1972, 231 с.
18.
Тышко К.П., Черепанов Н.В., Федотов В.И. Кристаллическое строение морского ледяного покрова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. – 66 с.
19.
Шумский П.А. Основы структурного ледоведения. Петрография пресного льда как метод гляциологического исслёдования. М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 492 с.
20.
Fortier D., Kanevskiy M., Shur Yu. Genesis of reticulate-chaotic cryostructure in permafrost // 9th In tern. Conf. on Permafrost. V..1 / Ed. D..Kane and K..Hinkel. Fairbanks: University of Alaska, 2008.P..451–456
References (transliterated)
1.
Arkhiv pogody v Gyde//http://rp5.ru/Arkhiv_pogody_v_Gyde/Arkhiv_pogody_v_Sopochnoi Karge (data obrashcheniya: 21.05.2020).
2.
Baulin V.V., Belopukhova E.B., Dubikov G.I., Shmelev L.M. Geokriologicheskie usloviya Zapadno-Sibirskoi nizmennosti// Izdatel'stvo «Nauka», Moskva, 1967. S. 197
3.
Vasil'chuk Yu.K. Gomogennye i geterogennye plastovye ledyanye zalezhi v mnogoletnemerzlykh porodakh // Kriosfera Zemli, 2011. T. XV. № 1. S. 40–51.
4.
Vasil'chuk Yu.K. Parageneticheskie ansambli povtorno-zhil'nykh l'dov so l'dami razlichnogo genezisa // Arktika i Antarktika. — 2018.-№ 2.-S.71-112. DOI: 10.7256/2453-8922.2018.2.26673.
5.
Vasil'chuk A.K., Vasil'chuk Yu.K. Palinologicheskaya kharakteristika i radiouglerodnyi vozrast povtorno-zhil'nykh l'dov v ust'e r. Gyda // Arktika i Antarktika. – 2018. – № 3. s. 97–121. doi: 10.7256/2453-8922.2018.1.25949.
6.
Vtyurin B.I., Vtyurina E.A. Zimnie nablyudeniya za obrazovaniem i povedeniem morozoboinoi treshchiny v ledyanoi zhile // Trudy In-ta merzlotovedeniya AN SSSR. T. 16. 1960. – S. 98-105.
7.
Vtyurin B.I. Podzemnye l'dy SSSR. M.: Nauka, 1975. – 215 s.
8.
Geokriologiya SSSR. Zapadnaya Sibir' / Pod red. E.D. Ershova. M.: Nedra, 1989. – 454 s.
9.
Karta «Prirodnykh kompleksov severa Zapadnoi Sibiri» masshtaba 1:1000000. Moskva, 1991.
10.
Nazarov D.V. Novoe o chetvertichnykh otlozheniyakh tsentral'noi chasti zapadno-sibirskoi Arktiki // Regional'naya geologiya i metallogeniya. № 30–31 – 2007. – S. 213-221
11.
Popov A.I. Proiskhozhdenie i razvitie moshchnogo iskopaemogo l'da // Materialy k osnovam ucheniya o merzlykh zonakh zemnoi kory: Vyp. II. M.: Izd-vo AN SSSR, 1955. – S. 5–24.
12.
Romanovskii N.N. Formirovanie poligonal'no-zhil'nykh struktur. Novosibirsk: Nauka, 1977. 292 s.
13.
Savel'ev B.A. Rukovodstvo po izucheniyu svoistv l'da. M.: Izd-vo MGU, 1963. – 198 c.
14.
Savel'ev B.A. Stroenie i sostav prirodnykh l'dov. M.: Izd-vo MGU, 1980. – 280 s.
15.
Tikhonravova Ya.V. Osobennosti stroeniya poligonal'no-zhil'nykh l'dov severa Gydanskogo poluostrova i Pur-Tazovskogo mezhdurech'ya: Avtoref…dis. kan. g-m nauk.-Tyumen', 2019
16.
Tikhonravova Ya.V., Lupachev A.V., Slagoda E.A., Rogov V.V., Kuznetsova A.O., Butakov V.I., Simonova G.V., Taratunina N.A., Mullanurov D.R. Osobennosti stroeniya i formirovaniya ledogruntovykh zhil II ozerno-allyuvial'noi terrasy na severe Gydana v pozdnem neopleistotsene-golotsene // Led i Sneg. 2019, t. 61, № 3
17.
Tyrtikov A.P. Protaivanie gruntov v tundrakh Zapadnoi Sibiri // Prirodnye usloviya Zapadnoi Sibiri, vypusk 3, 1972, 231 s.
18.
Tyshko K.P., Cherepanov N.V., Fedotov V.I. Kristallicheskoe stroenie morskogo ledyanogo pokrova. SPb.: Gidrometeoizdat, 2000. – 66 s.
19.
Shumskii P.A. Osnovy strukturnogo ledovedeniya. Petrografiya presnogo l'da kak metod glyatsiologicheskogo issledovaniya. M.: Izd-vo AN SSSR, 1955. – 492 s.
20.
Fortier D., Kanevskiy M., Shur Yu. Genesis of reticulate-chaotic cryostructure in permafrost // 9th In tern. Conf. on Permafrost. V..1 / Ed. D..Kane and K..Hinkel. Fairbanks: University of Alaska, 2008.P..451–456

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Предметом исследования статьи «Структурно-текстурные особенности генетических типов пластовых и жильных льдов и условия их образования в низовьях реки Гыда», являются пластовые и жильные льды пойменной толщи в низовьях реки Гыда на севере Гыданского полуострова. Использование методов мерзлотно-фациального и структурного анализов позволило авторам выявить условия, определяющие формирование криогенного строения синкриогенных аллювиальных отложений во второй половине сартанского периода и в голоцене. Несомненным достоинством статьи является привлечение материалов предшественников. В частности указаны работы Ю.К. Васильчука, который выделил сложные парагенетические комплексы, включающие пластовые льды и внедрившиеся в них голоценовые ПЖЛ и определил их внутригрунтовый (инфильтрационный или сегрегационный) генезис. Проведённое детальное изучение структурно-текстурных особенностей линзовидных пластовых льдов подтвердили инфильтрационно-сегрегационный генезис предложенный Ю.К. Васильчуком. Новыми являются данные по структурно-текстурным особенностям данных льдов. Они характеризуются наклонно волнистой слоистостью и сверху пересечены элементарными жилками льда. В поляризованном свете четко выражены слои с разными размерами кристаллов и с зажатыми между ними песчаными частицами, органическими остатками. Представленные материалы значительно расширили знания о стороении и истории развития не только пластовых льдов, но и об особенностях криолитогенеза в условиях речных долин севера Западной Сибири. Актуальность рассматриваемой темы определяется необходимостью разработки прогноза изменения мерзлотно-фациальных обстановок в связи с различными сценариями изменения климата. Рассмотренные материалы, с учетом неравномерного увеличения глубины протаивания слоистых песков и супесей, вмещающих ПЖЛ в хасыреях, показали, что и в настоящее время возможно образование маломощных линзовидных и линзовидных пластовых льдов в случае изменения тенденции климата к похолоданию. Статья содержит новые данные о структурно-текстурных особенностях линзовидных пластовых и линзовидных подземных льдов на севере Гыданского полуострова. Следует отметить, что в научных публикациях посвящённых изучению строения мёрзлых пород, метод структурного анализа подземных льдов используется редко, и то в качестве второстепенного элемента. В рассматриваемой статье данный метод является основным. Представленные материалы существенно дополняют, научные знания в области структурной геокриологии. Материал изложен хорошим научным языком, структура и содержание работы позволили полностью раскрыть заявленную тему. К сожалению слабо разработано высказанное в статье положение об образовании термоэрозионных колодцев и каналов стока внутри ММП в голоцене. Указывается, что в термоэрозионных нишах после перекрытия стока в каналах происходило послойное замерзание свободной воды и органики, и образование конжеляционного линзовидного льда, который имеет секущие контакты с полигонально-жильным и линзовидным пластовым льдом. Позицию об образовании термоэрозионных формах внутри толщи ММП и их роль в криогенезе следовало бы описать более подробно с рассмотрением примеров. Библиография статьи может быть существенно расширена. Публикация, несомненно, будет интересна широкому кругу специалистов, занимающихся северной проблематикой.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.
Сайт исторического журнала "History Illustrated"