VI.1. ОСНОВНЫЕ ГЕОСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАТФОРМ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Мерзлая зона литосферы включает в себя обширные области платформ: в Евразии — Восточно-Европейской, Запад­но-Сибирской и Среднесибирской; в Америке — Северо-Амери-канской. Основными составляющими платформ являются пли­ты и щиты. Чехол платформ представляет собой субгоризон­тально залегающие толщи осадочных и вулканогенных пород фанерозоя. По структурным признакам чехлы разделяются на антиклинории, синклинории и краевые прогибы. В свою оче­редь эти геоструктуры осложнены складчатостью платформен­ного типа с небольшими углами падения на крыльях, обычно не превышающими первые градусы. Разделены платформенные антиклинальные и синклинальные структуры антиклинальными валообразными поднятиями, разломными зонами, иногда вытя­нутыми впадинами, обычно асимметричного строения. Такое же строение у предгорных краевых прогибов, которые пред­ставляют собой системы глубоких впадин и разделяющих их поднятий. Длинные оси впадин обычно протягиваются субпа­раллельно сопредельным горно-складчатым сооружениям, отде­ленным от платформ системами региональных разломов.

При высоких тепловых потоках (более 40 мВт/м²) над вы­ступами фундамента мощность криолитозоны сокращается, а при малых (30—15 мВт/м²), напротив, увеличивается. Первая особенность характерна для Западно-Сибирской платформы, значительной части Вилюйской синеклизы и Верхоянского кра­евого прогиба. Здесь над поднятиями мощность ММП состав­ляет 180—240 м, а в синклинальных структурах (впадинах) достигает 500—600 м. Для осадочного чехла платформ в струк­турах высоких порядков прослеживается изменение конфигура­ции подошвы мерзлой толщи в зависимости от условий залега­ния пород; поднятие подошвы над антиклинальными и опуска­ние — над синклинальными структурами (см. V.3). Эта зако­номерность также проявляется заметно при высоких фоновых значениях тепловых потоков.

Мощность платформенного чехла изменяется от нескольких

245

сотен до 6—10 тыс. м. Сам чехол неоднороден и состоит часто» из нескольких структурных этажей, представленных породами разного возраста, состава и характера дислоцированное™, С позиции криогенеза литосферы существенно, что в чехле платформ залегают породы палеозоя и раннего мезозоя, физи­ческие свойства которых зависят от состава, но не меняются в огромном возрастном диапазоне от кембрия до триаса, а так­же осадочные отложения мезокайнозоя. Свойства последних за­висят не только от состава, но и от возраста (см. V.2). В чех­ле платформ представлены скальные и полускальные породы с кристаллическими связями и дисперсные отложения. Смена состояния пород с кристаллическими связями не ведет к корен­ному изменению их свойств, особенно механических. Напро­тив, многократное промерзание—протаивание приводит к крио­генному разрушению — дезинтеграции породы, что увеличива­ет их проницаемость и водоносность в талом и льдистость в мерзлом состоянии (см. III.4). Промерзание дисперсных пород сопровождается появлением льдоцементационных связей, что способствует коренному изменению их свойств. Протаивание мерзлых дисперсных отложений приводит к резкой потере их прочности.

Щиты, как и основания платформ, сложены изверженными и метаморфическими породами различного состава. Породы щитов разбиты системами дизъюнктивных нарушений различ­ного возраста, как «залеченных» в результате последующей вулканической деятельности и гидротермальных процессов, так и омоложенных новейшими вертикальными тектоническими дви­жениями блокового типа. Последние играют огромную роль в формировании и резко неравномерном распределении пустотно-сти трещинно-жильного типа в кристаллических массивах щи­тов. Омоложенные разломы имеют большое гидрогеологическое и геокриологическое значение. Высокая трещинно-жильная пус-тотность омоложенных дизъюнктивных нарушений обусловли­вает распределение водоносных таликов и наледей, а также высокольдистых пород в многолетнемерзлых массивах. Моно­литные кристаллические породы щитов преобразованы экзоген­ной трещиноватостью, максимальной у поверхности и постепен­но убывающей с глубиной. Мощность зоны экзогенной тре-щиноватости на щитах, не подвергавшихся оледенению и ак­тивным новейшим воздыманиям, составляет около 200 м (на­пример, на Анабарском щите Сибирской платформы). На щи­тах, подвергавшихся ледниковой экзарации в плейстоцене (Скандинавском, Канадском), зона экзогенной трещиноватости в целом сокращена до 60—80 м. Вместе с тем на участках ло­кальных опусканий и в других депрессиях рельефа в централь­ной части щитов сохраняется не только первоначальная боль­шая мощность трещиноватой зоны, но и древние коры выветри­вания. Под влиянием неоднократно повторявшегося промерза­ния—протаивания при колебаниях нижней границы ММП на

246

определенных уровнях в зоне экзогенной трещиноватости суще­ствуют горизонты криогенной дезинтеграции. Эти горизонты нарушают тенденцию уменьшения с глубиной трещиноватости пород, характерную для массивов щитов, не подвергавшихся криогенезу. Породы щитов вне омоложенных разрывных нару­шений и ниже зоны экзогенной трещиноватости не содержат гравитационной воды, а при понижении температуры ниже 0°С переходят в морозное состояние.

Мощность криолитозоны на платформах варьирует в настоя­щее время от первых метров до 1500 м. Поэтому на основной части плит криолитозона меньше мощности пород платформен­ного чехла и в вертикальном разрезе обычно многоярусна.

Состав и возраст пород, слагающих платформенный чехол, обусловливают их теплофизические свойства (см. V.2), влаж­ность и теплоты фазовых превращений, в свою очередь опре­деляющие их тепловую инерционность при охлаждении — на­гревании, промерзании—протаивании. Наименее инерционны породы с жесткими кристаллическими связями, низкой пустот-ностью и влажностью, наиболее характерные для Тунгусской и Ангаро-Ленской синеклиз, южного Алданского и северного Ана-барского склонов Вилюйской синеклизы Сибирской платфор­мы. Большую инерционность имеют породы мезозоя, обладаю­щие значительной пористостью (до 10—12%) и влажностью (в центральной части Вилюйской синеклизы и Верхоянского крае­вого прогиба). Наконец, максимальной трещиноватостью обла­дают отложения верхнего кайнозоя, слагающие большую часть криолитозоны Западно-Сибирской низменности.

Малоинерционные толщи ММП во всех случаях имеют ква­зистационарное температурное поле. К породам средней инер­ционности часто приурочены нестационарные и деградирующие снизу мерзлые толщи большой мощности (Вилюйская синекли-за). Наконец, с высокоинерционными породами связаны ре­ликтовые мерзлые толщи южной геокриологической зоны За­падной Сибири и аградирующая криолитозона морских террас на ее севере.

На щитах криолитозона по составу пород одноярусна, но для нее характерно неравномерное распределение криогенного строения и льдистости, обусловленное описанными выше осо­бенностями трещинной пустотности. До нижней поверхности зо­ны экзогенной трещиноватости для подвергавшихся криогенезу щитов характерно наличие ММП, а ниже — сочетание моно­литных блоков морозных пород, оконтуренных льдистыми мерзлыми породами дизъюнктивов. Мерзлые толщи (криолито­зона) щитов в силу высокой плотности, малой трещиноватости и льдистости обладают низкой инерционностью. В их пределах не встречены нестационарные мерзлые толщи.