Льды, которые образовались на поверхности суши или в условиях водоемов, а затем были захоронены наносами и оказались под землей, называются погребенными. Такие льды могут иметь самое разнообразное происхождение: ледниковое, снежное, морское, речное, озерное и т. д.
Ледниковые льды переходят в погребенное состояние у края ледников и ледниковых покровов при условии, что на их поверхности накопится достаточно большой слой обломков горных пород, предохраняющий их от таяния. Толщина его обязательно должна быть больше, чем глубина слоя летнего оттаивания грунтов, если речь идет о криолитозоне. За ее пределами остатки ледников вообще не могут сохраняться. Непременное условие перехода ледников в погребенное состояние — непрерывность существования мерзлых толщ со времени захоронения. Поэтому в южных районах современной криолитозоны возможность сохранения льда древних ледников практически исключается.
Линзы захороненного льда наблюдаются у края крупнейшего современного антарктического ледникового покрова. Здесь от его основной части отчленяются глыбы, прекращающие движение. По наблюдениям многих советских и зарубежных исследователей, побывавших в Антарктиде, глыбы льда выражены в рельефе в виде гряд и валов, прикрытых плащом вытаявших изо льда обломков горных пород, т. е. морены. Обычно плащ моренного материала, покрывающий ледяное ядро гряды или вала, имеет толщину всего 10—20 см и не превышает одного метра! Ледяное ядро сохраняется только в самых молодых валах и грядах, тех, что расположены непосредственно по краю ледникового покрова. Они имеют наибольшую высоту и отличаются резкими контурами. Гряды и валы, расположенные за ними, т. е. несколько дальше от края ледника, и имеющие меньшую высоту и расплывчатые контуры, не имеют ледяного ядра, оно в них вытаяло.
Все это позволяет специалистам утверждать, что ледяные ядра представляют собой весьма кратковременное явление даже в очень суровых климатических условиях близ края антарктического ледникового покрова. Ледяные ядра в каменных грядах вытаивают, несмотря на то, что они, хотя и оказываются за пределами основного ледникового покрова, все равно находятся в области низкотемпературной криолитозоны. Даже в наиболее хорошо прогреваемых антарктических «оазисах», т. е. свободных ото льда участках скальных и рыхлых горных пород, на глубине не более 1,6 м от дневной поверхности залегают вечномерзлые толщи. Естественно предположить, что в случае полного растаивания и исчезновения антарктического ледникового покрова захороненные когда-то у его края под тонким плащом моренных накоплений глыбы льда также растают даже в условиях распространения мерзлых грунтов. Этому, безусловно, будет способствовать то обстоятельство, что ледяные глыбы покрыты чехлом легководопроницаемых обломочных накоплений. Факт наличия у края современных ледниковых покровов скоплений обломков горных пород в виде сплошного плаща, валов, гряд, холмов однозначно говорит о том, что вытаивание ледникового льда происходит даже в непосредственной близости от этих покровов и будет происходить со все возрастающей степенью интенсивности по мере удаления от области оледенения.
В погребенное состояние переходят обычно придонные части ледников, обогащенные обломками горных пород, так называемые слои мореносодержащего льда. Здесь отмечаются как вязкопластические, складчатые, так и хрупкие (сколовые, надвиговые) деформации. Строение льда часто осложнено трещинами, которые могут быть заполнены относительно чистым льдом снежно-водного происхождения, аналогичным жильному льду в толщах мерзлых горных пород.
Мореносодержащий лед ледниковых покровов по наблюдениям в Антарктиде, Гренландии и других регионах состоит из чередующихся слоев (лент) следующих различных типов: молочно-белого, обогащенного пузырьками воздуха; грязного, обогащенного минеральными частицами, более крупными обломками горных пород, и стекловидного («хрустального») льда, лишенного минеральных примесей и почти не содержащего пузырьков воздуха. В «грязные» прослои включены частицы размером от менее 0,01 мм до валунов. Наблюдается внедрение расщепляющихся лент хрустального льда в прослои молочно-белого. Чередование прослоек различного льда очень сложное, меняется их толщина, соотношение между собой, характер контактов и т. д. Прослойки льда всех типов обычно не выдержаны в горизонтальном направлении и выклиниваются, объединяются или, наоборот, разъединяются. Полоски льда одного типа часто переходят в другие. Все это в целом создает картину чередования плоских линз, объединяющихся в более крупные прослои.
В ледниках преобладают прослойки молочно-белого льда, в мореносодержащих толщах они приурочены к верхней части разреза. Пузырьки воздуха и ледяные кристаллы в них вытянуты в направлении движения льда. Размеры кристаллов мелкие, преобладают 0,5—1,5 см в поперечнике. В лентах «хрустального» льда размеры кристаллов наиболее крупные и достигают 10—15 см в поперечнике при средней величине 2—5 см. В мореносодержащих прослоях количество примесей колеблется от 1—2 до 15—25%. При их малом содержании лед в прослоях прозрачный, пузырьки воздуха сферические, иногда слегка вытянутые в направлении движения льда. Минеральные включения располагаются разобщенно или собраны в сгустки, вытянутые в направлении движения, также ориентированы оси частиц удлиненной формы. Здесь, как и в хрустальных лентах, кристаллы льда крупные и достигают 15 см в поперечнике. Судя по форме и размерам кристаллов, небольшое количество моренного материала не оказывает существенного влияния на характер движения льда, который движется и деформируется здесь так же, как и в основной массе ледникового покрова, под воздействием вязкопластического течения. При большом содержании минеральных примесей структура льда испытывает значительные изменения: резко уменьшаются размеры кристаллов, для них характерна хорошо заметная вытянутость в направлении общего движения льда.
Толщина погребенных подземных льдов у края ледникового покрова Восточной Антарктиды, по данным Н. Ф. Григорьева, составляет всего от 0,5 до 4 м и редко более. Они, как уже говорилось, прослеживаются в узкой полосе шириной около 50—200 м, вытянутой вдоль края ледника, и отсутствуют на большем удалении от него. Таким образом, можно утверждать, как это делает, например, Б. И. Втюрин, что в принципе возможность сохранения погребенных частей ледниковых покровов после их полной деградации геологически длительное время маловероятна.
Об этом говорят все наблюдения у краев как горных, долинных, так и покровных ледников.
Своеобразные реликты горных ледников, засыпанных обломками скальных пород, — одна из двух существующих разновидностей каменных ледников, или каменных глетчеров, которые подразделяются на два подвида:
- представляющие собой засыпанные каменными обломками остатки горных ледников, в этом случае в результате погребения осыпями и вытаявшими изо льда щебнем, дресвой, глыбами наземный лед ледников становится подземным;
- представляющие собой мощные, толщиной до нескольких десятков метров, потоки каменных обломков, сцементированных льдом, в этом случае подземный лед возникает как изначально внутригрунтовый.
Зимой в пустоты между камнями набивается снег, весной в них просачивается талая, а летом дождевая вода. Зимой вода замерзает, а летом оттаивает частично, лишь до глубины, ниже которой средняя годовая температура постоянно отрицательна. Иными словами, образование каменных глетчеров возможно лишь в тех районах, где существуют постоянно мерзлые зоны земной коры.
Принципиальное отличие подземных льдов каменных глетчеров от всех тех, которые мы рассматривали раньше, состоит в том, что они подвижны. Каменные глетчеры — это движущиеся ледокаменные реки. Для того чтобы скопления камней и льда пришли в движение, необходимо выполнение двух условий. Во-первых, они должны иметь достаточно большую толщину (не менее нескольких десятков метров), во-вторых — обладать достаточно высокой степенью насыщения льдом (примерно наполовину). Аналогично настоящим ледникам одни каменные глетчеры разрастаются, наступают, другие стоят на месте, в то же время двигаясь, как лента транспортера, третьи сокращаются в своих размерах, отступают.
Наступление каменных глетчеров выглядит впечатляюще. Огромные серые стены сыплющихся камней и глыб надвигаются на поросшие зеленой травой горные пастбища, озера, иногда даже дороги. Признаки движения видны и на поверхности самих каменных глетчеров, на которой прослеживаются серповидные валы, обращенные выпуклой стороной к их краю. Образование таких форм — следствие того, что центральная часть каменных глетчеров аналогично обычным ледникам движется быстрее, чем периферийные. Они отстают из-за меньшей массы и большей площади соприкосновения со скальным ложем, а значит, и трения об него.
Снежники, накапливающиеся у подножия достаточно крутых склонов, также могут быть перекрыты сползшими, стекшими или обвалившимися сверху грунтами и засыпаны эоловой пылью. Еще в поверхностных условиях они пропитываются водой и в нижней своей части превращаются в крупнозернистые агрегаты, т. е. фирн — переходное звено между снегом и льдом. Перейдя в погребенное состояние, снег и фирн превращаются в лед. Он отличается от всех других видов подземного льда тем, что обычно бывает рыхлым или слабоуплотненным, сахаровидным, насыщенным пузырьками воздуха (пузырчатым), вследствие чего преобладает молочно-белый цвет. Если захороненный снежник вскрывается обрывом реки или озера вдоль склона, у которого был погребен, он имеет вид горизонтально ориентированной залежи пластовой или линзовидной формы, если поперек, то форма его залегания линзовидная крутонаклонная. Только в том случае, когда удается проследить форму залегания залежи в двух перпендикулярных направлениях, сравнительно легко можно установить ее истинную природу. В иных случаях сделать это весьма трудно, что часто приводит исследователей к неверным выводам относительно происхождения залежей.
Морские, озерные и речные льды могут при определенных условиях переходить в погребенное состояние. Выброшенные на берег льдины заносятся донными наносами, а также обвалами, осыпями, оплывинами со склонов. Если у берега неглубоко залегают мерзлые толщи, то со временем захороненные льдины смерзаются с ними и сохраняются в них геологически длительное время. Тот же процесс происходит и на берегах крупных сибирских рек, особенно в местах ледяных заторов, где образуются большие скопления выброшенных на берег льдин. Они не каждое лето успевают растаять полностью и постепенно могут заноситься речными и склоновыми отложениями.
Лед неглубоких, промерзающих зимой до дна озер на поймах рек и прибрежных низменных лайдах, где мерзлота залегает очень неглубоко от поверхности, также может быть погребен быстро накапливающимися отложениями и перейти в постоянно мерзлое состояние.
Характерное образование северных водоемов — донный лед, наблюдаемый в реках, озерах и морях. На возможность его захоронения речными наносами впервые обратил внимание И. А. Лопатин при исследованиях в низовьях р. Енисея, тонкая наблюдательность которого позволила ему подметить многие явления, связанные с формированием мерзлых толщ. И не случайно имя его многократно упоминалось выше. Побывавший вслед за И. А. Лопатиным в том же районе нижнего течения р. Енисея известный исследователь Л. А. Ячевский отмечал, что в реках идет интенсивный процесс образования донного льда, поскольку при ясном небе «вследствие сильного лучеиспускания» дно рек переохлаждается до температуры ниже 0° С и потому на нем начинает наращиваться лед. Он образуется в результате кристаллизации переохлажденной воды на твердых телах, а также посредством примерзания к твердым предметам взвешенных в водном потоке кристаллов внутриводного льда. Особенно часто донный лед нарастает на валуны в руслах рек. Специально занимаясь изучением донного льда, В. Я. Альтберг приводит случаи, когда в декабре на таких отнюдь не северных реках, как Волга и Ока, всплывший донный лед поднял на поверхность лежавшие до того на дне обрывки якорных цепей, куски ила, а также проложенные по дну кабели.
Образование донного льда из переохлажденной воды еще больше, чем для рек, характерно для северных морей. Моряки не раз наблюдали поднятые льдом со дна якорные цепи, тяжелые ящики с инструментами с затонувших кораблей, крупные камни. В связи с этим природным явлением происходили курьезные, а иногда и печальные случаи, когда вместе с донным льдом всплывали якоря и корабли неожиданно для команды пускались в плавание. Полагают, что донный лед в морях активно образуется на глубинах до 20—30 м. Есть основания считать, что он всплывает далеко не всегда и в определенных условиях может переходить в погребенное состояние, будучи захоронен отлагающимися на дне осадками. Этому способствует низкая, близкая 0° С температура придонных вод пресных водоемов, а в арктических морях на большей их площади температура придонных соленых вод постоянно отрицательная (она достигает —1,8° С). Вполне вероятно, что часть залежей подземного льда пластовой и линзовидной формы, особенно небольшой толщины, в речных и мелководных морских отложениях представляет собой перешедшие в погребенное состояние скопления донного льда. Подземные льды этого вида обычно прозрачные, стекловидные, могут содержать песчано-глинистые прослои, крупные каменные обломки, иногда характеризуются некоторой засоленностью морского типа, хотя со временем, как известно, соленые морские льды распресняются.
Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990