Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

I. 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРИОЛИТОЗОНЫ



Многолетнемерзлые породы (ММП) занимают 25% суши Земли и распространены почти на половине территории СССР. Они развиты на ceiBepe европейской части СССР, Урала, За­падной Сибири, охватывают почти всю территорию Средней и Восточной Сибири, северную часть Дальнего Востока. ММП охватывают высокогорье Алтая, Тянь-Шаня, Памира и Кавказа. Вблизи южной границы их распространения они образуют изолированные острова. К северу площадь этих островов уве­личивается, острова переходят в массивы, разделенные тали-

■ ■ . ■ .-. : - • .... ' .' ' -7



 


 


Рис. 2. Схематическая карта мерзлотного и гидрогеологического районирования СССР (по С. М. Фотиеву, 1978; Гидрогеология

СССР, сводный том, 1976, с некоторыми изменениями). /—3 — южная геокриологическая зона с подзонами: верхнеголоценовых (/), реликтовых и плейстоценовых (2) и дву­слойных (3) ММП; 4—6 — северная геокриологичес­кая зона с подзонами: северной (4), южной (5) и субмаринной (6); 7 — площади распространения ММП в верхнем плейстоцене, оттаявшие в голоцене. Границы:8 — современного распростране­ния ММП (южной геокриологической зоны), 9 — северной геокри­ологической зоны, 10 — двуслойных мерзлых толщ, // — северной подзоны северной геокриологической зоны; 12 — распространения ММП в верхнем плейстоцене, 13 — распространения суши в верх­нем плейстоцене, 14 — гидрогеологических областей, 15 — гидро­геологических структур первого порядка и областей второго, 16 — номера гидрогеологических областей первого порядка (а), структур первого порядка и областей второго порядка (б). Гидрогеологи* ческие платформенные областиГПО: I— Восточно-Европей­ская (Русская); III — Туранская; VIII — Западно-Сибирская с артезианскими бассейнами (АБ): Верхне-Обским (/), Иртышским (2), Средне-Обским (3), Тобольским (4)., Средне-Енисейским (5),


Нижне-Обским (6), Тазовским (7), Нижне-Енисейским (5), Гыдан-
ским (Р)} Прикарским (10); X — Восточно-Сибирская с АБ: Ан-
гаро-Ленским (i), Якутским (2), Тунгусским (3), Оленекским
W, Котуйским (5), Хатангским (6), Нижне-Оленекским (7) и
гидрогеологическими массивами (ГМ) Анабарским (5), Алданским
{9). Гидрогеологические складчатые области — ГСО: II — Карпат­
ская и Крымско-Кавказская; IV — Копетдагская-Болынебалхан-
ская; V — Тянь-Шаньско-Джунгаро-Памирская; VI — Центрально-
казахстанская; VII — Тимано-Уральская система гидрогеологичес-
ггп /?частей: Печ°Рский АБ (1), Тиманская ГСО (2), Уральская
a^aj (J); IX -, Саяно-Алтайско-Енисейская ГСО; XI — Восточно-
уиоирская система ГСО: Витимо-Патомская (/), Прибайкальская
W, Забайкальская (5), хребта Станового (4); XII — Зейско-Бу-
реинская ГСО; XIII — Сихотэ-Алинская ГСО; XIV — Верхояно-
^укотская система ГСО: Верхоянская (/), Колымо-Сугойская (2),
п^К°Л?Мская (5>> Полоусненско-Верхне-Колымская (4)у Яно-Ко-
ская (Я\ ^' Омолонская (6)> Чукотская (7), Охотско-Чукот-

Аняпт. ' — Корякско-Камчатская система ГСО: Пенджинско-

Гяуя1рСКая W' Корякская (2), Курило-Камчатская (3); XVI — рей ли"ская; XVII — Нансена; XVIII — Восточная (Гипербо- /_____ _/}; Х1Х — Таймырская

рск V) К


ковыми зонами (см. VI. 1). Постепенно размер таликов сокра­щается, они занимают уже небольшие участки. Существует несколько подразделений мерзлых пород по их распростране­нию с поверхности (Общее мерзлотоведение, 1974, 1978 и др.), С гидрогеологических позиций можно принять разделение мно-голетнемерзлых пород (криогенных водоупоров) по их преры­вистости, предложенное С. М. Фотиевым (1978). Он выделяет ММП островного (<5%), прерывистого (5—95%) и сплош­ного (>95%) распространения. Островные и прерывистые ММП приурочены к южной, а сплошные к северной геокрио­логическим зонам.

При островном распространении многолетнемерзлые поро­ды существуют только в условиях благоприятного сочетания природных факторов и всегда приурочены к глинистым разно­видностям отложений. Они слабо влияют на гидрогеологичес­кие условия. При прерывистом распространении площадь, за­нятая мерзлыми породами, увеличивается зонально с севера на юг, а в горах поясно — от подножий к вершинам (см. VI. 6). При этом талики, размер которых зонально уменьшается, развиты на всех элементах рельефа, в том числе и на между­речьях. Такое распространение таликов обеспечивает возмож­ность пополнения подземных вод атмосферными и поверхност­ными водами. Вместе с тем мерзлые породы в этой зоне огра­ничивают распространение подземных вод, затрудняют их питание и сток. Северная граница развития субаэральных ра-диационно-тепловых таликов (см. гл. IV), существующих бла­годаря суммарному отепляющему действию солнечной инсоля­ции, снежного покрова и дождевых вод, и является границей между прерывистыми и сплошными мерзлыми породами. В зо­не сплошных ММП талики существуют только благодаря мощ­ным отепляющим факторам: лодземным и поверхностным во­дам, вулканам и химическим процессам, проходящим с выде­лением тепла (Кудрявцев, 1954). Они приурочены к долинам рек, озерам, обводненным тектоническим нарушениям и др.

Распространение ММП с поверхности, их среднегодовые температуры, глубины сезонного оттаивания подчиняются за­конам географической зональности и высотной поясности, т. е. меняются с юга на север, а в горах *— с высотой. В целом среднегодовые температуры мерзлых пород на подошве слоя их годовых колебаний понижаются зонально от 0° на южной границе их распространения до —10, —15° на побережье моря Лаптевых и Арктических островов. В горах минимальные тем­пературы достигают на вершинах —10, —12° в Верхоянской среднегорной области, в высокогорье Тянь-Шаня и Памира —20° и ниже. Глубины сезонного оттаивания мерзлых отло­жений меняются с юга на север в песках от 3—4 до 0,3—0,5 м, в суглинках и супесях — от 2—3 до 0,1—0,2 м, в торфяни­ках — от 1—1,2 до ОД м. Только в районах с резко континен-


тальным аридным климатом глубины сезонного оттаивания су­хих песков, супесей, трещиноватых скальных пород достигают 5—8 м.

♦ I. 3. СТРОЕНИЕ КРИОЛИТОЗОНЫ

Строение криолитозоны в разрезе зависит от многих зо­нальных и региональных факторов (геологического строения, рельефа, гидрогеологической обстановки и др.), а также от па­леогеографических условий, т. е. изменений климата и истории развития региона в четвертичное время (Общее мерзлотоведе­ние, 1978, гл. XI). По современным данным, мощности криоли­тозоны меняются от 3—4 до 1200—1500 м. В высокогорных районах можно ожидать, что мощности ее достигают 2000 м и более. При мощностях от первых метров до 300—600 м (реже более) криолитозона часто представлена только одним ярусом мерзлых пород. В этом случае границы распространения и мощность криолитозоны совпадают с границами ММП. В гор­ных районах и на древних щитах ниже яруса мерзлых пород существуют преимущественно морозные монолитные породы (см. рис. 1, А). На древних платформах на побережье Поляр­ного бассейна ярус мерзлых пород подстилают охлажденные породы, содержащие криогалинные воды. Между ярусами мерзлых и охлажденных пород обычно существует промежу­точный ярус, где в мерзлых породах заключены пласты и линзы криогалинных вод. Существуют и иные сочетания яру­сов (см. рис. 1, Б), о которых будет сказано ниже.

Мерзлые породы занимают различное положение в разре­зе. Наиболее часто они сезонно протаивают сверху. Зимой сезонноталый слой (СТС) промерзает. Такие мерзлые толщи называют сливающимися. В зоне прерывистого распростране­ния часто над мерзлыми толщами со средними температурами, близкими к 0°, существует слой талых пород, не промерзающий полностью зимой. В этом случае говорят о несливающихсл мерзлых толщах («несливающейся мерзлоте»). Талый слой, превышающий глубину зимнего промерзания, образуется в ес­тественных условиях при короткопериодных потеплениях климата, а при антропогенных изменениях — вследствие нару­шения растительных покровов, осушения и обводнения, снего­задержания и др. Талые породы зимой сезонно промерзают. При этом сезонномерзлый слой (CMC) имеет мощность от 20—30 см до 4—8 м. Летом он оттаивает.

Мерзлые толщи пород залегают часто на большой глуби­не — 100—200 м. Это реликтовые толщи, образовавшиеся в результате длительных потеплений или затопления суши мо­рем, т. е. обусловленные динамикой климата в плейстоцене и голоцене и морскими трансгрессиями. Реликтовые мерзлые толщи существуют как южнее области современного распрост-


ранения мерзлых пород с поверхности, так ив ее пределах (см. рис. 1, Б). Здесь они часто образуют двухслойные мерз­лые толщи, у которых верхняя толща является современной (верхнеголоценовой), а нижняя — древней (плейстоценовой). Температура верхней мерзлой толщи обычно понижается, а мощность увеличивается зонально. Верхняя граница реликто­вых мерзлых толщ имеет тенденцию погружения, а мощность — сокращения с севера на юг. Реликтовые и двухслойные мерз­лые толщи распространены на северо-востоке европейской части СССР, в Западной Сибири и на Сибирской платформе.

i.4. основные этапы истории развития

Криолитозоны

Начало многолетнего промерзания горных пород и форми­рование криолитозоны на севере Евразии относятся к плиоце­ну. Ископаемые следы многолетнего промерзания встречены в бассейне р. Колымы в отложениях, возраст которых на осно­вании биостратиграфических и палеомагнитных данных 2,4— 1,8 млн. лет (Шер и др., 1979). Там же в отложениях, датиру­емых концом плиоцена — началом плейстоцена (700—360 тыс. лет назад), встречены несомненные следы непрерывного су­ществования мерзлых пород.

Признаки существования мерзлых толщ в нижнем плей­стоцене установлены в Западной Сибири и в Центральной Якутии. Е. М. Катасонов доказывает непрерывное существова­ние мерзлых пород в последнем регионе, начиная по крайней мере с начала среднего плейстоцена. В более южных районах Сибири и на территории Европы в разрезах четвертичных от­ложений обнаружены геологические свидетельства неоднократ­ного появления и деградации мерзлых пород.

Таким образом, с конца плиоцена в северных районах: Сибири начали появляться ММП. Следуя общему направлен­ному похолоданию климата в кайнозое, а особенно в плейсто­цене (Марков, Величко, 1967), их граница постепенно смеща­лась к югу. Направленное общее похолодание климата, обус­ловленное тектоническими причинами, — увеличением площади суши и сокращением акватории Мирового океана, сопровож­далось ритмическими изменениями климата — сменой холод­ных эпох, — криохронов (по В. А. Зубакову) — теплыми — термохронами, засушливых периодов — периодами с повышен­ным увлажнением. В криохроны смещение южной границы мерзлых толщ было более значительным, чем отступание в тер-мохроны. С начала нижнего плейстоцена на Приморских низ­менностях Северо-Востока СССР, а с начала среднего плейсто­цена на севере Центральной Якутии и Сибирской платформы потепления приводили только к частичной деградации ММП: к повышению среднегодовых температур, к уменьшению мощ~


ности, к развитию термокарста, но не к полному их исчезнове­нию. В более южных районах мерзлые толщи образовывались в криохроны и полностью оттаивали в термохроны. В Западной Сибири в нижнем и среднем плейстоцене на севере существо­вал морской бассейн, размеры которого постепенно уменьша­лись. В криохроны в горном обрамлении образовывались лед­ники, спускавшиеся в море и занимавшие свободные от него участки низменности. Сочетание оледенения и морской трансг­рессии приводило к опреснению морского бассейна в результа­те таяния ледниковых льдов. Мерзлые толщи образовывались в этом регионе только на свободных от моря участках (Баулин и др., 1967).

В Европе периоды похолоданий сопровождались покров­ными оледенениями и мерзлые толщи формировались только во внеледниковой (перигляциальной) зоне. Их динамика была связана не только с похолоданиями и потеплениями климата, но и с динамикой ледникового покрова. Например, наступание ледника приводило к частичной или полной деградации под ним мерзлых толщ. Напротив, отступание ледникового покрова сопровождалось новообразованием и аградацией мерзлых толщ на освободившихся из-иод о льда поверхностях.

Наибольшее похолодание климата произошло во второй половине верхнего (позднего) плейстоцена в период от 30—35 до 10 тыс. лет назад (Величко, 1973). В Северном полушарии оно сопровождалось регрессией моря, его «оледенением» и рез­кой ксерофитизацией климата. Уровень Мирового океана по­низился на 100—130 м по сравнению с современным. В Сибири граница суши продвинулась на 800—900 км к северу. На ос­вободившихся от моря пространствах шло интенсивное глубо­кое промерзание и формирование криолитозоны. На примор­ских низменностях Северо-Востока, в Центральной Якутии происходило накопление мощных высокольдистых озерно-ал-лювиальных толщ с сингенетическими повторно-жильными льдами. В этот период размеры оледенения в Европе и Азии были относительно невелики, существенно меньше, чем в пред­шествующие холодные ледниковые эпохи. Деградация ледни­ков в конце этого периода происходила не из-за потепления, а в результате уменьшения количества твердых атмосферных осадков и ослабления питания ледников. На огромных внелед-никовых пространствах формировались толщи ММП. Их юж­ная граница продвинулась на юг (рис. 2). Возникла «великая криогенная область». ММП были развиты на большей части Европы, во всей Западной и (Восточной Ои-бири. В Сибири температуры пород понизились по сравнению с современными на 7—8° С, а возможно и ниже. Это вызвало промерзание в контурах современной области ММП всех суб-аэральных радиационно-тепловых таликов (см. гл. IV) и со­хранение только части гидрогенных таликов под глубокими


реками и озерами. Увеличились мощности криолитозоны, что привело к промерзанию многих водоносных горизонтов, комп­лексов и трещиноватых зон, существующих в настоящее время. Резко ухудшились условия питания подземных вод.

Здесь необходимо обратить особое внимание на то обстоя­тельство, что современные гидрогеологические условия криоли­тозоны невозможно понять без учета того влияния, которое оказало огромное по площади распространение мерзлых толщ, увеличение их мощности, понижение температур, сокращение количества таликов, имевшее место в геологическом смысле совсем недавно, всего 10—12 тыс. лет назад. Следы этого грандиозного природного явления проявляются на современ­ном этапе не только в пределах криолитозоны но и южнее, в регионах, где сейчас мерзлые толщи отсутствуют.

Новейший этап атлейстоцена — голоцен, начавшийся при­мерно 10 тыс. лет назад, ознаменовался быстрым (примерно» за 1000 лет) разрушением оледенения моря «и суши, началом деградации мерзлых пород «великой криогенной области» и морской трансгрессией Полярного бассейна. Происходило бы­строе отступание к северу южной границы ММП. Темп отсту­пания был максимальным в Европе и уменьшался к востоку. Наиболее северного положения эта граница достигла в период голоценового климатического оптимума (от 8—8,5 до 4,5 тыс. лет назад). Вблизи этой границы протаивание разных по ге­незису, составу и условиям залегания пород было неодинако­вым. Наиболее глубоко протаивали хорошо фильтрующие пес­чаные, гравийно-галечные, трещиноватые скальные и другие породы. В тех же районах глинистые отложения часто сохра­нялись в многолетнемерзлом состоянии. На низменностях, в том числе и приморских, сложенных высокольдистыми отло­жениями, началось интенсивное образование термокарстовых озер. На северо-востоке Европы, в Западной Сибири и части Восточной Сибири мощные плейстоценовые мерзлые толщи не успели оттаять полностью, образовав полосу реликтовых мерз­лых толщ. На территории шельфа началась активная деграда­ция ММП: переход мерзлых пород в охлажденные вследствие замещения пресных льдов криогалинными водами, т. е. разру­шение криогенных водоупоров, уменьшение мощности криоли­тозоны и образование реликтовых мерзлых толщ. Все это обус­ловило улучшение водообмена артезианских и трещинных вод ниже мерзлых толщ (МТ) под акваторией прибрежных морей Полярного бассейна.

Примерно 4,5 тыс. лет назад началось верхнеплейстоцено­вое похолодание и новообразование ММП. На севере, где мощ­ность протаявшего за голоценовый оптимум слоя была невели­ка (десятки метров), произошло смыкание реликтовых плей­стоценовых и новообразовавшихся голоценовых ММП. На их контакте и сейчас сохранились иногда не промерзшие пол-

14 ■ ■ .


ностью линзы талых водоносных пород, а отдельные массивы промерзли только частично. Южнее, где многолетнее оттаива­ние составляло 150—200 м, а мощность вновь образовавшихся мерзлых пород была меньше, сформировались двухслойные ММП. Реликтовый плейстоцено<вый горизонт двухслойных ММП продолжает деградировать и в настоящее время.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.