Псевдовулканические отложения отложения грязевых вулканов Грязевой вулканизм тесно

Псевдовулканические отложения (отложения грязевых вулканов) Грязевой вулканизм тесно связан с молодыми тектоническими движениями. Грязевые вулканы расположены в пределах альпийских геосинклинальных зон, в областях широкого развития отложений мезозоя и кайнозоя. Они приурочены обычно к разрывным нарушениям антиклинальных складок и генетически тесно связаны с нефтегазоносными структурами.

Грязевые вулканы представляют собой крупные холмы плоскоконической формы высотой до 400 м и более с диаметром основания от 100 м до 4 км. На вершине их располагаются кратеры воронкообразной формы, переходящие в жерловые каналы глубиной до 10— 12 км, соединяющие очаги вулканов с земной поверхностью. В периоды извержений через кратеры происходит выброс грязевулканическои брекчии, газов и минерализованных вод, нередко с примесью нефти.

В промежутках между крупными извержениями в кратерном поле вулканов функционируют многочисленные паразитические аппараты — грязевые сопки (сальзы), грифоны, — связанные преимущественно с апофизами вулканического жерла и выделяющие газ, воду и илистую грязь.

П. П. Авдусин твердые выносы грязевых вулканов разделил на три разновидности: тектоногенную брекчию (автокластиты), сопочную брекчию и сопочные пелиты (илы).

Криогенные отложения Общее мерзлотоведение (геокриология) изучает мерзлую зону литосферы, или криолитозону, и слагающие ее толщи мерзлых горных пород. Геокриология представляет собой научное направление геологии, рассматривающее процессы и результаты воздействия криогенеза на литосферу Земли. Криогенез — это комплекс процессов и явлений, происходящих в верхних горизонтах литосферы, как в сформировавшихся породах различного состава и возраста, так и в накапливающихся осадках, вызванных их промерзанием и протаиванием, охлаждением и нагреванием, изменением давления.

«Мерзлыми породами, грунтами, почвами называются породы, грунты, почвы, имеющие отрицательную или нулевую температуру, в которых хотя бы часть воды перешла в кристаллическое состояние» . (Н. И. Толстихин и Н. А. Цытович)

По длительности существования мерзлого состояния пород принято (Сумгин и др. , 1940) подразделять родовое понятие «мерзлые породы» на три видовых понятия: 1 - кратковременномерзлые породы (часы, сутки), 2 - сезонномерзлые породы (месяцы), 3 - многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Карта распространения многолетнемерзлых пород (ММП) в СССР (К. А. Кондратьева, 1976): 1 — зона редкоостровного, островного и массивно-островного распространения ММП со среднегодовыми температурами (t ср) от +3 до -1 гр. С и мощностью мерзлой толщи (М) от 0 до 100 м; 2— 5 —зона сплошного распространения ММП: 2 — t ср. от — 1 до — 3°, М от 50 до 300 м; 3 — t сp от — 3 до — 5°, М от 100 до 400 м; 4—t ср от — 5 до — 9°, М от 200 до 600 м: 5— t ср ниже — 9°С, М от 400 до 900 м и более; 6 —граница зон ММП; 7 —южная граница криолитозоны

Многолетнемерзлые толщи, верхняя поверхность которых совпадает с нижней поверхностью слоя летнего протаивания, называются «сливающимися многолетнемерзлыми толщами» ; если же их верхняя поверхность находится глубже подошвы слоя сезонного протаивания или промерзания, они называются «несливающимися многолетнемерзлыми толщами» . Наблюдаются также залегания двух и более слоев многолетнемерзлых пород друг над другом, разделенных талыми прослоями. В этом случае употребляют термины «слоистые или многослойные мерзлые толщи» . Участки протаивания называют «таликами» . При этом различают «сквозные талики» и «несквозные» , или «ложные» , талики.

Схема вертикального разреза мерзлых толщ при движении с юга на север: 1 — слой сезонного промерзания (а) и протаивания (б); 2 — современные сливающиеся мерзлые толщи; 3 — современные несливающиеся мерзлые толщи; 4 — древние сливающиеся и несливающиеся мерзлые толщи; 5 — сквозные талики; 6 — несквозные или «ложные» , талики; 7 — современная южная граница мерзлых пород

Соотношение площадей мерзлых толщ и таликов в южной и северной частях области распространения мерзлых пород. Мерзлые толщи заштрихованы.

Карта криогенных областей Земли (Баранов, 1959): — 1 область многолетнемерзлых горных пород и ледяных покровов; 2 — зона систематического сезонного промерзания почвы; 3 — зона кратковременного несистематического промерзания почвы.

Схема перехода слоя сезонного промерзания пород в многолетнемерзлую толщу со слоем их сезонного протаивания при движении с юга на север: 1 — слой сезонного промерзания; 2 — слои сезонного оттаивания; 3 -слой сезонных колебаний положительных температур пород; 4 — слой сезонных колебаний отрицательной температуры пород.

Мерзлотные процессы и явления ПУЧЕНИЕ, ПЯТНА-МЕДАЛЬОНЫ И КРИОТУРБАЦИИ Пятна-медальоны представляют собой круглые пятна лишенного растительности грунта, окаймляемые бордюром из дернины или щебенисто-дресвяного материала. Обычно они занимают центральную часть мелкополигональных форм с диаметром от 1 — 1, 2 м до 30— 40 см. В разрезе отложений СТС пятнам-медальонам соответствуют нарушения слоистости, называемые криотурбациями, или инволюциями. Форма криотурбации разнообразна, но имеется ряд общих черт: наличие линз и слоев, неравномерно обогащенных органическим материалом пли ожелезненных и поэтому различающихся по цвету; ориентировка таких слоев, создающая в разрезе ячеистые формы, размеры которых близки по вертикали и горизонтали и обычно не превышают 1— 1, 2 м

Схема выпучивания (вымораживания) столба из сезонноталого слоя, сложенного влажными дисперсными отложениями: 1 — промерзшая часть СТС; 2 — талая часть СТС; 3 — многолетнемерзлая порода; 4 — вода или разжиженный грунт в полости; 5 — лед или сильнольдистый грунт в полости; 6 — талый грунт, заполняющий полость; 7 — граница многолетнемерзлых пород; 8 — граница промерзших пород СТС. I—V — стадии выпучивания столба в годовом цикле (пояснения в тексте); VI — обрушение столба, выпученного из пород СТС в течение ряда лет

Солифлюкция

Полигонально жильные структуры

Термокарст образует многочисленные термокарстовые формы рельефа, таберированные и таберальные отложения. Развитие термокарста включает протаивание высокольдистых отложений и мономинеральных подземных льдов, сопровождающееся осадками поверхности и возникновением отрицательных форм мезо- и микрорельефа. Главенствующим является озерный термокарст, при развитии которого просадочные формы заполняются водой, образуя термокарстовые озера. Термокарстовые просадки, сопровождающиеся стоком воды, приводят к возникновению термоденудационного микрорельефа: термоцирков, термокаров, байджарахов, бугристозападинных форм.

Криогенное строение Лед, распределенный в мерзлой породе в виде различных по величине, в целом относительно небольших, но видимых глазом линз, пропластков, слоев, зерен и включений другой формы, а также заполняющий поры в породе (лед-цемент), определяет ее криогенную текстуру (криотекстуру). Такой подземный лед называется текстурообразующим. Под криотекстурой понимается совокупность признаков сложения мерзлых пород, обусловленная ориентировкой, относительным расположением и распределением (равномерным, неравномерным, ритмичным и т. д. ) различных по форме и размерам ледяных шлиров и льда-цемента. Криогенная структура (криоструктура) — строение мерзлой горной породы, обусловленное взаимным расположением, величиной и формой минеральных частиц и их агрегатов, характером поверхности этих частиц агрегатов, а также наличием и характером связей между ними, в первую очередь видом льда-цемента.

Криогенная структура мерзлых пород В зависимости от заполнения пор льдом различают (Шуйский, 1957) следующие виды льда-цемента: контактный, находящийся в местах контакта частиц скелета; пленочный, обволакивающий поверхность частиц, оставляя часть пор не заполненными; поровый, заполняющий поры целиком, и базальный, образующий основную массу породы и разобщающий частицы минерального скелета.

В зависимости от формы и кристаллографической ориентировки зерен различают структуры (Шуйский, 1957): 1) аллотриоморфнозернистую (неправильнозернистую) — кристаллы льда неправильные, деформированные под действием окружающих их других зерен; кристаллографическая ориентировка беспорядочная; 2) панидиоморфнозернистую (призматическую) — кристаллы имеют правильную форму и упорядоченную линейную ориентировку; 3) гипидиоморфнозернистую, занимающую промежуточное положение между двумя первыми. Кристаллы льда или пластинчатые (сплющенные по главной оси) или столбчатые (вытянутые по главной оси). По размерам кристаллов льда в шлирах структуры могут быть крупно-, средне-, мелкозернистые, по соотношению их друг с другом — равномерно- и неравномернозернистые.

Криогенная текстура мерзлых пород Криогенные текстуры пород с жесткими связями различного происхождения и состава обусловлены главным образом характером распределения пустот: трещин, пор, каверн и т. д. Ледяные тела только наследуют положение пустот, в силу чего криотекстуры пород с жесткими связями являются унаследованными. Можно выделять криотекстуры: 1) трещинные (в зоне экзогенной трещиноватости магматических и метаморфических пород); 2) трещинно-жильные (в разрывных нарушениях, приуроченных к породам различного происхождения); 3) пластово-трещинные и трещиннопластовые (в эффузивных и осадочных сильно метаморфизованных породах); 4) карстово-трещиннопластовые (в карбонатных породах); 5) массивные порово-

Криотекстуры рыхлых отложений В целом криотекстуры рыхлых отложений можно разделить на две большие группы: массивные и шлировые. Группа массивных криотекстур объединяет: массивную (с контактным и пленочным льдом-цементом), поровомассивную и базальную (базально-массивную) криотекстуры. В группы шлировых входит большое число разнообразных криотекстур.

По особенностям залегания слоев и линз льда могут выделяться горизонтальные, наклонные, косые и другие криотекстуры, а по форме шлиров— волнистые, плойчатые и др. Таких разновидностей может быть много. По степени выраженности рисунка можно выделять криотекстуры полно и неполно выраженные. Криотекстуры по толщине ледяных шлиров (по Б. И. Втюрину) могут быть разделены на микрошлировые (до 0, 1 см), тонкошлировые (0, 1— 0, 5 см), среднешлировые (0, 5— 2 см), толстошлировые (>2 см).

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОБЛАСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД Надмерзлотные воды, т. е. воды, находящиеся в талых слоях, перекрывающих многолетнемерзлые толщи. Среди них выделяются воды: а) сезонноталого слоя (СТС) и б) несквозных таликов (радиационно-тепловых, подрусловых, подозерных и др. ). Воды сквозных таликов, ограниченных мерзлыми породами по боковым поверхностям. Среди них выделяются воды инфильтрационных, напорно-фильтрационных, грунтовофильтрационных сквозных таликов и воды, имеющие застойный характер.

Подмерзлотные воды — воды первого от подошвы мерзлой толщи водоносного горизонта, комплекса или трещиноватой зоны. Эти воды делятся на собственно подмерзлотные, контактирующие и некантактирующие, т. е. находящиеся с мерзлой толщей в определенном взаимодействии, и неконтактирующие глубинные, влияние которых на мерзлую толщу из-за большой глубины их залегания никак не проявляется. Межмерзлотные воды — воды в немерзлых и талых слоях, ограниченных сверху и снизу многолетнемерзлыми породами. Они имеют связь с другими категориями подземных вод. К ним относятся также соленые воды и рассолы в различных по составу породах, имеющие отрицательную температуру — криопэги. Внутримерзлотные воды — воды, заключенные в слоях и линзах, ограниченных со всех сторон мерзлыми породами. Они не имеют водообмена с другими категориями подземных вод.

СИНКРИОГЕННЫЕ И ЭПИКРИОГЕННЫЕ ПОРОДЫ И ОТЛОЖЕНИЯ Синкриогенные отложения образуются в процессе одновременного накопления осадков и перехода в многолетнемерзлое состояние. Эпикриогенными называются породы, промерзшие после их накопления.

Дисперсные эпикриогенные отложения подразделяются на два типа, отличающиеся по условиям своего промерзания и криогенному строению. Первый тип — асинхронно эпикриогенный — объединяет дисперсные отложения кайнозойского возраста, разнообразного состава (от глин до валунно-галечниковых накоплений) и генезиса. Они неоднократно промерзали и протаивали, главным образом под влиянием периодических изменений температур в субаэральных условиях. Криогенное строение разнообразное, но высокая льдистость характерна только для приповерхностных горизонтов. Второй тип — синхронно эпикриогенный — включает дисперсные бассейновые отложения: морские, ледово- и ледниково-морские, крупных озер и лагун, преимущественно средне- и позднеплейстоценового возраста. Они промерзали однократно в результате регрессии Полярного бассейна или осушения озер и их перехода в субаэральные условия.

Эпикриогенные скальные и полускальные породы объединяют изверженные, метаморфические, осадочные породы докайнозойского возраста. Доминирующее значение они приобретают в строении мерзлых толщ орогенных областей, древних платформ и щитов. Их криогенное строение унаследованное, существенно меняется в зависимости от гидрогеологических и геоморфологических условий.

Группа субаэральных синкриогенных отложений наиболее широко распространена. Она включает отложения, переходящие в многолетнемерзлое состояние в условиях контакта поверхности осадконакопления с воздушной средой. При этом способ поступления минерального и органического веществ на поверхность осадконакопления различный: водный, гравитационный и ветровой.

Группа субаквальных синкриогенных отложений включает промерзающие осадки разнообразных категорий озер, ряд фаций руслового аллювия, прибрежно-морские, лайдовые и др.

Схема формирования субаквальных синкриогенных отложений (по Е. М. Катасонову, 1962) в мелководных озерах при низкотемпературном (А) и высокотемпературном (Б) типах промерзания: 1 — дисперсные отложения ложа водоема; 2 — донные осадки первой (более древней) генерации; 3 — донные осадки второй (молодой) генерации; 4 — оторфованные отложения сезонноталого слоя; 5 — границы слоев; 6 — положение границы многолетнемерзлых пород; 7 — неполно выраженные трещинные криотекстуры парасинкриогенных отложений; 8 — криотекстуры синкриогенных мерзлых отложений (ломаные крупные прослои и линзы льда повторяют конфигурацию фронта промерзания), 9 — положение уровня воды в водоеме на разных стадиях его развития

Синкриогенные субгляциальные отложения, представляют собой главным образом «изначально мерзлые морены» . Они образуются в основании «холодных» ледников и ледниковых покровов, ниже которых существуют субгляциальные мерзлые толщи.

ТАБЕРАЛЬНЫЕ И ТАБЕРИРОВАННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Многолетнее протаивание дисперсных льдистых отложений ведет к их таберированию, т. е. преобразованиям, обусловленным утратой ледяной составляющей, осадкам при оттаивании, новым условиям их залегания, особенностям строения и состава. По степени преобразования исходных многолетнемерзлых пород целесообразно выделить таберальные и таберированные отложения.

Таберальные отложения (табериты, по Т. Н. Каплиной) представляют собой протаявшие и просевшие высокольдистые отложения, преимущественно относящиеся к северному и полярному типам синкриогенных отложений, содержащих мощные повторно-жильные льды, а также к синхронно эпикриогенным дисперсным отложениям. В основном протаивание таких отложений происходит по варианту озерного термокарста.

Таберированные отложения — это протаявшие многолетнемерзлые отложения преимущественно с невысокой первоначальной льдистостью за счет текстурообразующего льда, небольших по размерам повторно -жильных и реже других видов льдов. Они объединяют самые разнообразные по составу и генезису породы как эпикриогенные, так и синкриогенные преимущественно южного типа. Важнейшими характерными чертами таберированных отложений являются: сохранение первоначальных условий залегания протаявших отложений, их исходной слоистости, распределение биогенной составляющей и других особенностей, позволяющих установить их первичную генетическую и фациальную принадлежность.

Схема строения субмаринной криолитозоны Арктического шельфа: — субаэральная криолитозона; II — субаэральная криолитозона морского побережья; III — континентально погруженная криолитозона шельфа; IV — -Океаническая криолитозона; 1 — многолетнемерзлые породы; 2 — охлажденные породы. Границы: 3 — многолетнемерзлых пород; 4 — слоя сезонного оттаивания; 5 — охлажденных пород.

Классификационные признаки подразделения мерзлых толщ по геолого географической обстановке и составу пород По основным геолого структурным элементам земной коры. а) мерзлые толщи платформенных областей со слабым проявлением неотектоники. Эти области разделяются на континентальные и шельфовые, расположенные в пределах континентальной отмели. б) мерзлые толщи областей материкового горообразования. Эти области по интенсивности процессов горообразования разделяются на области со слабым проявлением процессов горообразования, области горообразования средней интенсивности и области с весьма интенсивными горообразовательными процессами; в) мерзлые породы области современных геосинклиналей.

По геоморфологическим признакам. а) многолетнемерзлые породы в пределах аккумулятивных равнин; б) многолетнемерзлые породы в пределах денудационных равнин; в) многолетнемерзлые породы в пределах гор и нагорий.

Подразделение мерзлых толщ по их генезису, составу и возрасту производится в соответствии с общепринятыми геологическими классификациями.

Классификационные признаки подразделения мерзлых толщ по характеру теплообмена 1) По широте местности могут быть выделены южный, сред ний и северный типы мерзлых толщ. 2) По континентальности климата необходимо выделять типы мерзлых толщ, свойственные морскому (с амплитудами темпера тур воздуха до 11°), континентальному (с амплитудами от 11 до 17°) и резко континентальному (амплитуды больше 17°) климату. 3) По среднегодовым температурам почв и грунтов целесообразно подразделять мерзлые толщи на 5 мерзлотно температурных зон, каждая из которых характеризуется определенным комплексом мерзлотных условий: первая зона со средними годовыми температурами пород от 0 до — 1°, вторая — от — 1 до — 3°, третья — от 3 до— 5°, четвертая — от — 5 до — 10° и пятая ниже — 10°. 4) По длине периода колебания температур на поверхности земли выделяются следующие градации мерзлых толщ горных пород: а Голоеновые, Среди них целесообразно выделить мерзлые толщи короткопериодные, существующие в мерзлом состоянии десятки лет; сред непериодные — сотни лет и длиннопериодные — тысячи лет; б –поздненеоплейстоценовые и т. д.

5. По соотношению средних и экстремальных температур пород 6. По величине теплового потока снизу 7. По величине льдистости 8. По характеру влияния конвективного теплообмена на формирование мерзлых толщ

Классификационные признаки подразделения мерзлых толщ по особенностям строения и частным их характеристикам

По характеру распространения мерзлые толщи под разделяются на следующие разновидности: а) мерзлые толщи сплошного распространения, в которых сквозные талики развиты только под крупными реками; б) мерзлые толщи прерывистого распространения с островами: талых пород, возникновение которых может быть обусловлено как отепляющим влиянием поверхностных вод, так и другими особенностями теплообмена на поверхности земли. По площади мерзлые породы занимают более 50%; в)мерзлые толщи прерывистого распространения, представляющие собой крупные массивы, развитые на общем фоне талых или немерзлых отложений. Площадь, занимаемая мерзлыми породами, составляет менее 50%; г) мерзлые толщи островного распространения, развитые локально. Их образование или сохранение возможно при сочетании ряда благоприятных факторов и условий. По площади они занимают не более нескольких процентов.

По характеру строения мерзлые толщи по вертикали а) непрерывные или сплошные мерзлые толщи, без талых прослоев; б) прерывистые (слоистые) мерзлые толщи, где в разрезе наблюдается чередование многолетнемерзлых горных пород и талых слоев или тел другой формы.