V.7. ВЛИЯНИЕ РЕГРЕССИЙ И ТРАНСГРЕССИЙ НА КРИОГЕННОЕ СТРОЕНИЕ И МОЩНОСТИ КРИОЛИТОЗОНЫ
Регрессии и трансгрессии в наибольшей степени оказывают влияние на формирование криолитозоны низменных равнин и межгорных депрессий, ограниченных Арктическим бассейном. Причинами регрессий и трансгрессий Арктического бассейна большинство исследователей считают гляциоэвста-тические колебания уровня Мирового океана. Регрессии связаны с консервацией воды гидросферы Земли в ледниковых щитах в периоды оледенений, что сопровождается планетарным
8* 227
понижением уровня Океана и осушением мелководной части шельфа. Трансгрессии вызываются деградацией ледниковых щитов в связи с сокращением их питания и (или) потеплением климата и поступлением талой воды в Океан. Его уровень повышается, что приводит к затоплению низменных равнин арктического побережья (гл. VIII). Региональные трансгрессии и регрессии бывают обусловлены новейшими тектоническими движениями. Кроме того, регрессии моря и связанное с этим формирование морских террас бывают вызваны гляциоизостатически-ми поднятиями суши, освободившейся из-под ледниковой нагрузки. Такое явление характерно для времени общей трансгрессии Мирового океана, но появляется в регионах, покрывавшихся мощными ледниковыми покровами.
В период регрессии из-под уровня моря выходит прибрежная мелководная часть шельфа, что сопровождается следующими процессами криогенеза.
1. На освобождающихся из-под уровня моря поверхностях
в геологическом смысле скачкообразно устанавливается темпе
ратурный режим пород, характерный для прибрежных участков
суши. Температура донных пород (tA) в прибрежной части мо
ря азональна и за исключением полосы припая обычно не бы
вает ниже —1,7...—1,8°С, т. е. температуры замерзания мор
ской воды нормальной солености, а в ряде мест tA имеет поло
жительные температуры, близкие к нулю (гл. VIII). Поэтому
скачок в понижении температур (Д/Р) в целом увеличивается
к северу в связи с зональным понижением tcp пород морского
Арктического побережья. Так, вблизи дельты р. Яны, где tcp
пород —7 ...—8°С, a tA вне полосы припая — 0 ... +1°С, Atp
составляет 6—8°С. На о-вах Анжу Atp достигает 13—14°С.
Здесь /Ср снижается до —15°, a tA=—1,7...—1,8°С. Таким обра
зом, при регрессии Арктического бассейна выходящие из-под
уровня моря отложения промерзают при резком скачкообраз
ном понижении температуры на поверхности земли, на которую
в дальнейшем могут накладываться ритмические колебания
разного периода и амплитуды. Возрастание А/р к северу обус
ловливает зональное увеличение темпа промерзания выходящих
из-под уровня моря отложений.
2. Поверхность дна, выходящая из-под уровня моря, обыч
но бывает неровной. Наряду с валами, барами, отмелями и дру
гими положительными формами микрорельефа на лайдах и
низких морских террасах присутствуют и отрицательные фор
мы: озера, заливы и другие залитые водой понижения. Много
летнее промерзание отложений начинается с положительных
форм рельефа при сохранении многочисленных таликов под де
прессиями. Поверхность промерзания бывает неровной, а мощ
ности ММП существенно неодинаковыми. Постепенно депрес
сии заполняются осадками, промерзающими с боков по пара-
сингенетическому типу. Под остаточными водоемами талики пе
реходят из сквозных в несквозные и постепенно исчезают.
228
Таким образом, промерзание комплекса прибрежно-морских и субаэральных отложений происходит преимущественно при наличии открытых систем, где условия для инъекционного льдообразования ограничены. Вместе с тем здесь возможно сегрегационное льдообразование, захоронение морских льдин, что приводит к формированию высокольдистых синхронно эпи-криогенных отложений (см. IV.4).
3. В верхней части разреза освобождающиеся из-под уров
ня моря отложения насыщены морскими водами. При много
летнем промерзании образуются линзы внутримерзлотных крио-
пэгов и льдистые засоленные породы, сочетающиеся с линзами
синкриогенных субаэральных отложений. Линзы криопэгов, на
пример, вскрыты скважинами (В. Т. Трофимов) на глубине в
несколько метров на северном побережье Ямала в голоценовых
морских песках. Они обладали криогенным напором до 4 м,
температурой около —6°С, хлоридно-натриево-магниевым со
ставом и минерализацией порядка 84 г/л. Аналогичные по со
ставу, а также хлоридно-натриевые воды с минерализацией до
ПО—120 г/л часто вскрываются скважинами на морских лай
дах и террасах побережья Карского моря. Линзы таких вод
приурочены не только к голоценовым, но и к плейстоценовым
морским отложениям на глубинах от первых десятков до 100—
150 м. Воды в линзах часто гидравлически связаны с подмерз-
лотными водами и относятся к межмерзлотным. При понижении
температур и промерзании пород эти воды могут быть отжаты
вниз. В толще мерзлых засоленных глинистых пород встреча
ются линзы и слои слабоминерализованных пластовых льдов
различного генезиса. Под мерзлыми толщами широко распро
странены охлажденные ниже 0° засоленные глинистые отложе
ния, а также горизонты и линзы криопэгов, по составу близких
к морским.
Таким образом, формирующаяся при регрессиях моря крио-литозона имеет трех- или двухъярусное строение. Верхний ярус — это синхронно эпикриогенные отложения с линзами парасингенетических и сингенетических. Подстилаются они эпи-криогенными мерзлыми породами различного генезиса, состава и возраста — это второй ярус. Все эти породы могут содержать линзы криогалинных вод. Нижний ярус — охлажденные породы, включающие линзы или горизонты подмерзлотных криогалинных вод.
4. Мощности криолитозоны в полосе регрессирующего моря
обычно меньше, чем на прилежащих частях суши. Они увели
чиваются от молодых элементов рельефа к более древним, про
мерзающим более длительное время (см. V.4 и VIII).
При трансгрессиях Арктических морей происходит комплекс процессов, характеристики которых приведены ниже.
1. Низкие элементы рельефа прибрежной зоны постепенно погружаются под море при незначительной волновой переработке отложений верхних частей разреза. Более высокие элементы
229
рельефа подвергаются термоабразионной переработке, слагающие их отложения могут быть частично или полностью разрушены, перемыты, перенесены и переотложены (см. III.8). В период последней позднеплейстоцен-раннеголоценовой трансгрессии Мирового океана темп повышения уровня моря был выше темпа возможного термоабразионного разрушения берегов, сложенных дисперсными породами (Арэ, 1980). Поэтому высокольдистые отложения только локально абрадировались морем в береговых уступах. На огромных площадях арктического шельфа они затапливались и подвергались переработке уже под уровнем моря.
2. При погружении под море температура ММП в геологи
ческом смысле скачкообразно повышается. При погружении до
глубины порядка 2—3 м на поверхности дна устанавливается
tA от —1,7...—1,8 до 0... +1°С. Положительные температуры
существуют в диапазоне глубин от 2—3 до 6—8 м и характер
ны для прибрежной полосы, находящейся к востоку от таких
крупных рек, как Лена (см. VIII). Скачок температур при
трансгрессии зонально увеличивается к северу в связи с пони
жением /Ср на прибрежных участках суши. В погрузившихся
под море мерзлых толщах начинаются деградационные процес
сы: повышение температуры и оттаивание субаэральной мерз
лой толщи как сверху, так и снизу за счет потока геотермиче
ского тепла. Со стороны верхней поверхности происходят раст
ворение солеными водами мономинеральных и текстурообразу-
ющдх подземных льдов и трансформация мерзлых пород в ох
лажденные.
При наличии хорошо водопроницаемых пород (песков, галечников, трещиноватых скальных и др.) под деградирующими мерзлыми тонкодисперсными отложениями как в пределах акватории, так и в прибрежной части суши формируются под-мерзлотные горизонты криогалинных вод. На многих арктических островах в скважинах, пробуренных недалеко от берега ниже мерзлых пород мощностью 100—200 м, вскрываются отрицательно температурные воды морского происхождения без следов криогенного метаморфизма с соленостью, увеличивающейся с глубиной. Комплекс признаков свидетельствует об их образовании в период трансгрессии моря, деградации ММП и замещения опресненных талых вод морскими.
3. Частичная деградация криогенных водоупоров снизу
обусловливает в закрытых многолетним глубоким промерзани
ем горизонтах артезианских вод падение пластовых давлений
вследствие перехода подземных льдов в воду. При протаива-
нии мерзлых толщ восстанавливаются связь артезианских и
морских вод и нормальные пластовые давления.
4. На затопленной части шельфа в местах интенсивной вол
новой деятельности и течений до глубин около 30 м происхо
дит размыв донных отложений. Здесь мерзлые породы залега
ют вблизи морского дна. В депрессиях, в местах с малыми
230
скоростями движения морских вод происходит аккумуляция охлажденных прибрежно-морских осадков с высокой минерализацией поровых растворов. Затопление подозерных таликов морскими водами с отрицательной температурой может, видимо, вызывать различные процессы. В случае, когда талики сложены высокопроницаемыми отложениями, пресные воды в них постепенно замещаются солеными морскими. Если с поверхности в таких таликах залегают глинистые отложения, а ниже во-донасыщенные пески, то возможно промерзание пород под отрицательно температурным «штампом», создаваемым морской водой через глинистую, слабопроницаемую «прокладку». Американскими исследователями обнаружены в прибрежной части шельфа формы, напоминающие булгунняхи, образующиеся при промерзании несквозных подводных таликов. Вопросы распространения реликтовых субаэральных мерзлых толщ, деградирующих под влиянием морской трансгрессии, рассмотрены ниже при анализе шельфовой криолитозоны (см. VIII).
V.8. ОЛЕДЕНЕНИЯ И ДЕГЛЯЦИАЦИЯ,