Наиболее распространенный вид подземных льдов — лед, образующий мелкие включения в горной породе и как бы пронизывающий или пропитывающий ее. Размеры и форма этих включений, их распределение в пространстве зависят от состава, строения горных пород, влажности перед промерзанием и способов промерзания. Вследствие разнообразия их состава и строения возникают характерные системы ледяных включений, образующих криогенную текстуру. В разделе геологии, изучающем осадочные горные породы (литологии), под текстурой понимается их слоистость. Криогенная текстура определяется величиной, формой и взаимным расположением ледяных образований. Выделяют два основных типа криогенной текстуры: массивную, когда лед цементирует грунтовые частицы, и шлировую, когда лед образует прослойки-шлиры.
Основные типы (I—II), подтипы (IIа, IIб) и виды (1—18) криогенных текстур
Массивная криогенная текстура характерна главным образом для толщ песчаного и более крупнозернистого состава, а также для обезвоженных перед промерзанием глин и алевритов. В зависимости от соотношения обломков горных пород и льда-цемента среди массивных криогенных текстур различают контактную, пленочную, поровую, корковую, порфировую и базальную. Контактной называется такая криотекстура, когда лед-цемент присутствует только в местах наибольшего сближения обломков, зерен пород. В случае пленочной криотекстуры лед-цемент тонкой и более или менее ровной пленкой обволакивает всю поверхность обломочных зерен. Когда лед заполняет пространство между обломочными зернами (поры), криотекстура называется поровой, когда же покрывает в виде корок крупные обломки — корковой. Наконец, базальной называется криотекстура, когда лед-цемент преобладает над горной породой и ее отдельные куски и обломки как бы «плавают» в нем.
Шлировая криогенная текстура характеризуется наличием прослойков льда. Она включает два главных подтипа: слоистый и сетчатый. Каждый из них в свою очередь подразделяется на виды. Слоистые криогенные текстуры чаще всего строго соответствуют изначальной слоистости горных пород, т. е. являются унаследованными, но нередко ледяные прослойки секут ее. В этом случае говорят о наложенной криогенной текстуре. Сетчатые криотекстуры чаще бывают наложенными и не соответствуют изначальной слоистости горных пород. Но нередки случаи, когда и сетчатые криогенные текстуры наследуют первичную слоистость. Между главными типами, подтипами и видами криогенных текстур выделяются переходные разновидности: массивно-шлировые, слоисто-сетчатые и т. д.
Определенным типам отложений, формировавшимся под воздействием какого-то главного геологического агента, и имеющим более или менее однородный состав, свойственны определенные типы и виды криогенных структур. На этом основан метод современной криолитологии — мерзлотно-фациальный анализ, предложенный Е. М. Катасоновым.
Морские шельфовые глины и суглинки промерзают эпигенетическим способом сверху при активной миграции влаги и шлировом льдовыделении. Их криогенное строение отличается сложностью, криотекстуры — разнообразием. В них преобладают наложенные сетчатые — ячеистые, решетчатые и блоковые криотекстуры, а в приповерхностных частях — слоисто-сетчатые и линзовидные. Характерная черта толщ глинистых шельфовых отложений — общие закономерности их криогенного строения, что установлено для севера европейской части СССР, Западной Сибири, прибрежных низменностей Чукотки. Именно на основе изучения морских толщ глинисто-суглинистого состава выявлен эпигенетический тип криогенного строения мерзлых отложений, для которого характерны закономерное убывание общей льдистости с глубиной, разреживание сети ледяных шлиров и увеличение расстояния между ними при одновременном их утолщении до определенной глубины.
Максимальной льдонасыщенностью характеризуются верхние горизонты морских отложений до глубины 5—10, реже 15 м от дневной поверхности. Количество льда здесь достигает 30—50% объема горных пород. Криогенная текстура тонкошлировая сетчатая (ячеистая, чешуйчатая, плетенчатая), слоисто-сетчатая, реже линзовидная. Толщина ледяных шлиров от долей до нескольких миллиметров, иногда до 1—2 см. Ниже до глубины примерно 20 м льдистость отложений уменьшается до 20— 30% за счет сокращения количества ледяных прослойков, однако толщина их увеличивается до 2—3, реже 5—7 см, расстояние между ними возрастает от 5—10 до 20—30 и даже 50—70 см. Криогенная текстура в основном сетчатая. Нижний горизонт льдистых отложений, расположенный на глубинах 20—40 м, характеризуется крупнорешетчатой, в основании неполнорешетчатой криотекстурой. Наконец, на глубинах 40—60 м, а иногда до 100 м и более в однородных толщах глин и суглинков на фоне массивной криотекстуры встречаются тонкие ломаные прослойки льда, приуроченные к трещинам уплотнения, общая льдистость пород колеблется от 20 до 10%. Между ледяными шлирами глины и суглинки уплотнены, обезвожены и характеризуются малольдистой криогенной текстурой.
Толщи морских отложений, содержавшие до промерзания водоносные слои, характеризуются наличием нескольких льдистых горизонтов преимущественно со слоистыми и слоисто-сетчатыми криотекстурами иногда очень высокой степени льдонасыщения вплоть до многометровых пластовых залежей льда. Крупные залежи льда пластовой и линзовидной формы очень характерны для криогенного строения морских отложений. Они представляют собой сложное образование, происхождение и условия формирования.
Озерные отложения промерзают двумя способами. Глубоководные глины и суглинки, так же как и морские, промерзают эпигенетическим способом сверху после завершения процесса накопления и известного уплотнения. Их криогенное строение и криогенные текстуры аналогичны таковым в морских толщах. Прибрежные озерные отложения и отложения мелеющих и зарастающих озер промерзают снизу и с боков. В этом случае формируются очень своеобразные наклонные сетчатые или решетчатые (блоковые) криогенные текстуры, а также высокольдистые базальные, до неузнаваемости меняющие первоначальный облик горной породы.
Своеобразной разновидностью озерных отложений криолитозоны являются «ленточные» глины и алевриты. Это горизонтально слоистые породы, состоящие из ритмичного чередования парных прослоев — лент, нижнюю часть которых составляет обычно более песчанистый и светлый прослой, а верхнюю — более темный и глинистый. Промерзая в донных условиях, ленточные глины и алевриты как бы пронизываются ледяным каркасом, своего рода арматурой, приобретая совершенно иной облик, нежели талые ленточно-слоистые горные породы. Горизонтально ориентированные прослойки льда в них соответствуют так называемым поверхностям напластования, т. е. первичной слоистости отложений, а вертикальные — трещинам усыхания (уплотнения), образующимся в процессе обезвоживания (обычного — диагенетического и криогенного) донных влагонасыщенных глинисто-алевритовых грунтов. Иногда озерные отложения, в том числе и ленточнослоистые, настолько насыщаются льдом, что отдельные их блоки как бы «плавают» во льду, который становится основной составляющей по существу новой горной породы, меняющей свой состав, строение и свойства, что осознано далеко не всеми геологами, имеющими дело, как правило, с немерзлыми толщами.
Речные отложения подразделяются обычно на две пачки: нижнюю песчаную или песчано-галечную (русловую) и верхнюю супесчаноилистую (пойменную). Русловые пески и галечники хорошо промыты, сортированы, обладают косой слоистостью. Если при их промерзании не было дополнительного подтока воды, то льдистость их обычно невысокая, лед лишь в различной степени заполняет пустоты между частицами грунта и цементирует их. Нередко промерзание русловых отложений сопровождается дополнительным подтоком подземных вод, постоянно циркулирующих под дном речных долин. В этом случае пески и галечники насыщаются льдом, который нередко становится преобладающей частью горной породы. Это уже не песок или галька со Льдом, а лед с песком или галькой. Пойменные илистые алевриты или супеси обладают горизонтальной и волнистой слоистостью, нередко в них видны слойки мелких растительных остатков. Промерзают они синхронно, одновременно с их накоплением на ежегодно или периодически заливаемой пойме. Поверхность ее поднимается (наращивается) вследствие как накопления органоминерального осадка, так и образования ледяных прослойков. В результате пойменные иловато-глинистые отложения, становясь мерзлыми, превращаются в своеобразную горную породу, состоящую из горизонтальных или горизонтально-волнистых чередований, переслаиваний тонких (0,5—1,0 см) ледяных, минеральных и торфянистых прослойков.
Для отложений пойм, дельт северных рек, низкотемпературных районов криолитозоны характерны «поисковые» криотекстуры, когда на фоне преобладающих тонких ледяных прослойков выделяются более толстые. Они в целом соответствуют положению подошвы оттаивающего летом слоя — параллельно дневной поверхности — и потому отражают ее неровности. Близкое пойменным криогенное строение имеют отложения низменных, периодически затопляемых, побережий арктических морей.
Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990