Наличие подземного льда в низовьях р. Енисея отмечалось в литературе еще И.А. Лопатиным [1897]. Он дал описания ряда обнажений, в которых наблюдались выходы пластов льда мощностью до 4 м , считая их погребенными снежниками или льдинами. Впоследствии Г.Е. Рябухин [1939] и В.Н. Сакс [1940] указывали на наличие погребенных льдов в верхних горизонтах четвертичных отложений на водоразделе близ пос. Усть-Порт. Погребенные льды - это промерзшие на большую глубину озера, погребенные снежники или мерзлотные бугры. Появление основной массы ископаемых льдов В.Н. Сакс относит к эпохе последнего оледенения. В.М. Пономарев в 1952 г . пришел к выводу, что образование пластов льда, имеющих главным образом снежное происхождение, нужно относить к более позднему времени, чем зырянское.

Исследования Института мерзлотоведения им. В.И. Обручева АН СССР в начале 60-х годов показали полную несостоятельность снежно-ледниковой гипотезы происхождения ископаемого льда. На смену пришла теория жильного льдообразования. Считалось, что основная масса крупных ледяных тел представлена жильным льдом, а остальная часть их - преимущественно термокарстово-пещерным и инъекционным (современным) льдом [Шумский, 1960].

В настоящее время крупным пластовым залежам подземного льда придается все большее значение в криогенном строении толщи многолетнемерзлых пород. Широкое развитие пластовых залежей льда отмечается различными исследователями в разных районах Севера. Так, крупные пластовые залежи подземного льда обнаружены на Чукотке [Втюрин, 1963; Гасанов, 1964]. Время образования ледяных пластов Б.И. Втюрин относит к первому верхнечетвертичному оледенению, а генезис их он впервые определил как инъекционный.

Инъекционные льды имеют широкое распространение в верхнеплейстоценовых морских отложениях казанцевской свиты на Ямале [Дубиков, Корейша, 1964] и Гыдане. Вероятнее всего, инъекционные льды вскрыты в осадках санчуговской свиты скважинами НИИГА на левобережье Енисея и в бассейне р. Б. Хеты. Электроразведочные работы на трассе газопровода Тазовское - Игарка позволили оконтурить участки сильно льдистых пород среднеплейстоценового возраста и ископаемых, видимо инъекционных льдов, залегающих на небольшой глубине от поверхности наиболее высокой морской террасы.

Наши исследования в низовьях р. Енисея летом 1964 г . позволили собрать новый материал об особенностях строения и условиях залегания пластов льда, что дает возможность отнести их по генезису к инъекционным (рис. 1). Пласты льда, в большинстве случаев горизонтально направленные и достигающие видимой мощности до 1- 4 м , залегают на различной глубине от поверхности, перекрыты и подстилаются различными в литологическом отношении осадками. Кратко охарактеризуем эти образования.

В обнажении правого берега Енисея в 10- 15 км ниже пос. Усть-Порт неоднократно встречаются пласты льда. Весьма ценным является то обстоятельство, что в этом разрезе были вскрыты как перекрывающие ледяной пласт, так и подстилающие его породы. Видимая мощность ледяного тела (рис. 2) достигает 1,5 м . Вмещающие его породы представлены в основании суглинком тяжелым или средним, темно-серым, неслоистым, сильно опесчаненным, с гравием, галькой и валунами, мерзлым, с отдельными вертикально или косо направленными шлирами льда. В кровле ледяного пласта вскрывается песок, очень сильно пылеватый, темно-серый, мерзлый, с большим количеством линзочек льда, образующих сетчатую текстуру. В верхнем по течению краю расчистки мощность слоя песка увеличивается от 0,3-0,4 до 1- 1,5 м параллельно с уменьшением мощности ледяного тела. Здесь увеличивается содержание льда и создается впечатление, что куски породы как бы вкраплены в лед.

По контакту с ледяным телом прослеживается небольшой мощности прослой менее льдистого суглинка, выклинивающийся в нижнем по течению краю расчистки, где мощность ледяного тела максимальная. Выше по разрезу вскрывается 3-3,5-метровая пачка песков, на которых лежит суглинок, аналогичный вскрывающемуся в основании ледяного тела. Строение пласта льда двухслойное, выдерживающееся по простиранию на всю длину ледяного тела. В верхней части пласта лед белый, с розоватым оттенком, матовый, с многочисленными пузырьками воздуха. В нижней части слоя лед более прозрачный, с отдельными веточками. На контакте с нижележащим слоем льда наблюдается тонкая пленка грунта.

Мощность верхнего слоя льда сокращается от 1,3 м в нижнем по течению реки краю расчистки до 0,6 м в верхнем (по течению) краю расчистки. Нижний слой льда примерно сохраняет свою мощность (0,2- 0,3 м ) на всем протяжении пласта. Лед здесь более чистый и темный по сравнению с вышележащим слоем, почти прозрачный, с незначительным включением пузырьков воздуха. Весьма интересной деталью является наличие в этом слое на контакте с перекрывающим слоем льда валуна, достигающего 0,1- 0,2 м в диаметре.

Следует отметить также, что данный ледяной пласт, как и многие другие, не прослеживается на значительное расстояние по простиранию, выклиниваясь в расположенных рядом разрезах. Расчистка, сделанная недалеко от вышеописываемой залежи льда, вскрыла совершенно аналогичный разрез слагающих его пород, однако на контакте слоя песка с нижележащими валунными суглинками ледяной пласт отсутствовал. В слое песка, лежащем непосредственно на валунных суглинках, отмечается несколько повышенное содержание льда по сравнению с вышележащими песками, но это вполне естественно, если учесть, что при промерзании песков валунные суглинки являлись хорошим водоупором.

При наличии в ледяных пластах валунов и весьма значительных по объему скоплений грунта, о чем будет сказано ниже, а также принимая во внимание особенности перекрывающих пласты льда осадков, можно сделать заключение, что данные ледяные залежи не являются погребенными озерами или снежниками. Трудно допустить, чтобы крупные куски породы или валуны могли содержаться во взвешенном состоянии в замерзающих озерах.

По этой же причине маловероятен сегрегационный генезис пластов льда. Видимо, любой снежник или озерный лед должен был растаять в период накопления довольно мощной пачки перекрывающих их песков. Данные ледяные тела не представляют собой повторножильный лед, поскольку в них отсутствует такой характерный признак, как вертикальная полосчатость и некоторые другие признаки.

В ледяном пласте четко прослеживаются лишь горизонтально направленные слои льда, и это еще раз указывает, что данный пласт не является ледяной жилой.

Весьма вероятно предполагать инъекционный генезис вышеописанного ледяного пласта. Подтверждением этому может служить четко выраженная слоистость во льду, что указывает на неоднократность проявления инъекций. Повторной инъекцией легко объясняется наличие в ледяном пласте валуна. Прерывистость ледяных тел по простиранию также свидетельствует в пользу высказанного предположения.

При наличии благоприятных условий, в частности, водоупора, каким были валунные суглинки, неравномерное промерзание залегающих выше водонасыщенных песков приводило к созданию отдельных замкнутых таликов, к инъекциям и формированию ледяных пластов на контакте двух различных в литологическом отношении пачек осадков.

В 4- 5 км ниже пос. Усть-Порт пласт льда вскрыт на глубине 24- 25 м от бровки склона. Видимая мощность ледяного тела здесь достигает 3- 4 м , а по простиранию пласт льда прослеживается на расстоянии до 20- 30 м . В расчистке ледяного тела отмечается слой песка мощностью до 0,4 м , однако здесь он непосредственно не контактирует с пластом льда. Отдельные прослои льда мощностью 1- 2 см образуют в песке слоисто-сетчатую текстуру (объемная льдистость 10-15%).

Ниже по разрезу вскрывается суглинок с сетчато-слоистой текстурой в верхней части слоя. Мощность ледяных шлиров здесь достигает 2- 3 см (объемная льдистость 15-20%). Далее в суглинке резко увеличивается количество и мощность ледяных шлиров, появляются отдельные прослои чистого льда (до 4- 5 см мощностью), текстура суглинка становится базальной (объемная льдистость 60-70%).

В нижней части слоя и на контакте с ледяным телом объем льда уже превышает объем грунта. Здесь удобнее употреблять термин «ледо-грунт», так как куски грунта часто «плавают» во льду. Базальная текстура в общем сохраняется, однако линзы и прослои чистого льда часто достигают мощности 0,1- 0,2 м .

Верхний контакт ледяного тела с залегающим поверх него слоем суглинка довольно ровный. Нижняя часть залежи льда скрыта под осыпью. Сам лед большей частью темный, чистый, прозрачный, местами белый, матовый. Вода, полученная от таяния льда, по химическому составу хлоридно-гидрокарбонатная, магниево-кальциево-натриевая. Минерализация 22 мг/л. Образец на анализ был взят на глубине 1 м от кровли ледяного пласта.

Анализируя особенности строения ледяного тела и характер взаимоотношения с перекрывающими его породами, можно также предполагать инъекционный генезис этой залежи льда. Основанием для этого может служить наличие во вскрывающихся поверх основной залежи льда отложениях нескольких меньшей мощности ледяных пластов, что свидетельствует о неоднократных инъекциях небольших порций воды, помимо главного, наиболее мощного внедрения, при промерзании которого возник ледяной пласт видимой мощностью 3,5 м . Весьма характерна также текстура суглинка, перекрывающего этот пласт и включающего ледяные пласты меньшей мощности. Вероятно, любые (по мощности) инъекции вызывали внедрение воды во вмещающие породы, в результате чего куски суглинка оказались как бы вкрапленными в лед. За исключением той сравнительно небольшой зоны, ледяные пласты во всех исследованных нами разрезах залегают без нарушений первоначальной слоистости пород.

Весьма интересно строение залежи льда, вскрытой в обнажении правого берега Енисея примерно в 5 км выше пос. Караул. Здесь в обрыве высотой 40- 45 м , сложенным почти целиком валунными суглинками, на высоте 12- 14 м и над урезом воды в расчистке сверху вниз вскрываются:

1. Суглинок тяжелый или средний, буровато-серый, неслоистый, опесчаненный, с гравием, галькой и валунами, мореноподобный; мерзлый (ледяные шлиры направлены вертикально или почти вертикально, иногда заходя в нижележащий слой, объемная льдистость 20-30%); мощн. = 3 м .

2. Ледо-грунт; песок разнозернистый, серый, с большой примесью пылеватых частиц, в верхней части с горизонтальной (наклонной) слоистостью за счет наличия прослоев более светлого промытого песка чередуется с прослоями льда (мощностью до 3- 4 см , чаще 1- 1,5 см ); прослои песка имеют примерно ту же мощность и в них наблюдается микролинзовидная (чешуйчатая) текстура с размером ячей до 1- 2 мм (объемная льдистость 50-60%). В правой части расчистки в этом слое наблюдаются более крупные внедрения льда - прослои чистого льда, достигающие 0,2- 0,4 м мощности, расклинивают слой, но прослеживаются лишь на расстояние в 0,8 м от края расчистки; на контакте с нижележащим слоем находится валун (до 0,5 м в диаметре) мощн. = 1- 1,5 м .

3. Лед чистый, прозрачный, темный, иногда белый, с многочисленными небольшими пятнами, линзочками, вкраплениями (до 2- 3 см в диаметре) песка разнозернистого, сильно пылеватого; в правой нижней части расчистки под валуном лед слоистый за счет включения линз (1-2 х 20- 30 см ) песка, горизонтально направленных (объемная льдистость - 90%), мощн.= 1,1 м .

4. Песок мелко- и тонкозернистый, серый, мерзлый; текстура песка аналогична слою 2 - чешуйчатая (очень много мелких вкраплений линзочек песка); прослоев льда меньше, они развиты лишь в верхней части слоя на контакте со слоем 3 (объемная льдистость – 40-50%). Видимая мощн. = 0,5 м .

Как видно на рис. 3, наиболее мощный (1- 1,5 м ) пласт льда прослеживается в нижней части расчистки (под валуном). Выше в песке (над валуном) находятся еще две линзы чистого льда мощностью 0,4 и 0,2 м , вскрытые на 0,8 м по простиранию, т.е. в данном разрезе наблюдается многоярусное строение пластовых залежей льда.

Выше мы приводили факты, свидетельствующие против происхождения ледяных пластов за счет погребенных снежников, озер, ледников. Совершенно очевидно, что описываемые льды не повторно-жильные. В данном случае ясно видно, что сегрегационный генезис этой залежи льда также исключается, ибо при любом типе промерзания, при промерзании сверху или снизу в случае замкнутого талика, невозможно себе представить такое положение, когда над слоем воды располагается слой талого песка с включенным в него валуном, каким-то образом удерживаемым от падения. Отсюда следует, что до того как сформировался данный пласт льда, в верхней части которого сейчас наблюдается валун, вышележащий слой песка должен был промерзнуть, и в него вмерз валун. Только после этого могла произойти и произошла инъекция более значительная, по сравнению с ранними инъекциями (зафиксированными в виде вышележащих пластов льда), которая прошла на контакте с валуном. Силы сцепления валуна с мерзлым песком оказались достаточными для того, чтобы валун удержался над замерзающей водой и не выпал из песка. Таким образом, ледяные пласты в этом разрезе - вторичное образование для вмещающих его пород, что указывает на эпигенетический тип промерзания этих отложений.

Суммируя изложенные выше данные, можно более или менее обоснованно говорить о том, что широко распространенные в морских и гляциально-морских отложениях низовьев р. Енисея залежи ископаемого льда в большинстве случаев имеют инъекционный генезис. Об этом свидетельствуют следующие факты:

1. многоярусное и многослойное строение ледяных пластов; 2. включения валунов и кусков породы в ледяных телах; 3. наличие в кровле пластов зоны сильно насыщенных льдом пород; 4. не выдержанное по простиранию распространение ледяного пласта, приуроченного к определенному горизонту; 5. благоприятные литолого-фациальные условия для возникновения именно этого типа подземных льдов (приуроченность ледяных пластов к контакту двух различных пачек: сверху - хорошо водопроницаемые пески; снизу - водонепроницаемые суглинки).

Весьма важен вопрос о времени формирования ледяных тел и вмещающих их многолетнемерзлых пород. С большей уверенностью можно датировать возраст мерзлых толщ и ледяных пластов концом среднего плейстоцена. Промерзание пород и образование инъекционных льдов совпадало по времени с началом выхода из-под уровня моря отложений высокой террасы. В этом случае формировались эпигенетически мерзлые толщи, и по мере промерзания водонасыщенных горизонтов на различной глубине от поверхности создавались замкнутые талики, в которых происходило перераспределение воды. За счет внедрения части воды при ее замерзании образовывались довольно значительные по размерам ледяные тела, имеющие чаще всего горизонтальное напластование.

Весьма вероятным является и другое решение вопроса о возрасте пластовых тел. Во всяком случае, литолого-фациальные особенности вмещающих пласты пород позволяют нам сделать этот вывод. Во всех исследованных разрезах перекрывающие ледяные пласты отложения представлены песками или очень сильно опесчаненными супесчано-суглинистыми осадками. Это прибрежные отложения или осадки неглубокого бассейна. Условия для многолетнего промерзания в эпоху максимального оледенения были оптимальными, что подтверждается наличием следов существования мерзлых толщ в отложениях этого возраста в более южных районах низменности [Шмелев, 1964]. При смещении береговой линии, отступании моря и осушении территории сразу же возникали условия, благоприятные для формирования многолетнемерзлых пород и ледяных пластов. Циклы морской седиментации и накопления мерзлых толщ могли неоднократно повторяться, причем накопившиеся к началу трансгрессивной фазы многолетнемерзлые отложения, возможно, не успевали протаивать на полную мощность, по крайней мере? процесс протаивания не затрагивал горизонты, содержащие ледяные пласты. Этому могли препятствовать накопившиеся к тому времени и продолжающие накапливаться осадки. Отсюда вытекает, что ледяные пласты синхронны по времени образования вмещающим их осадкам, а возраст многолетнемерзлых пород и инъекционных льдов, заключенных в них, на севере Западно-Сибирской низменности среднеплейстоценовый.

При вытаивании ледяных пластов, подобных вышеописанным, на склонах образуются цирки и большие конусы выноса в нижней части обрыва. Вытаиванием именно этого типа льда можно объяснить образование некоторых озер на водораздельных участках. Они отличаются значительными размерами (до 2 км и более в длину, например, оз. М. Лодочное на Таз-Хетском междуречье), часто представляя собой как бы цепь нескольких отдельных соединенных между собой озер. Расположены они в довольно глубоких замкнутых котловинах на поверхности морской террасы и имеют крутые, часто обрывистые берега. Промеры глубин в восточной части оз. М. Лодочное составили около 6- 7 м . Эти озера, несомненно, имеют и гораздо большие глубины. Береговая линия озер неровная. В них часто наблюдаются острова различных размеров и очертаний. По ряду особенностей, прежде всего морфологических, эти озера резко отличаются от других термокарстовых озер, образовавшихся в результате вытаивания повторно-жильного или сегрегационного льда. Образование крупных озер на месте неглубоко залегающих пластов инъекционного льда можно связывать с климатическим оптимумом голоцена.

ЛИТЕРАТУРА

Втюрин Б.И. Материалы исследования инъекционных льдов. Сб. Многолетнемерзлые горные породы различных районов СССР, М., Изд-во АН СССР, 1963.

Гасанов Ш.Ш. Подземные льды Чукотского полуострова. Сб. Вечная мерзлота Чукотки. Тр. СВКНИ, вып. 10, Магадан, 1964.

Дубиков Г.И., Корейша М.М. Ископаемый - инъекционный лед на полуострове Ямал. Изв. АН СССР, серия геогр., 1964, № 5.

Лопатин И.А. Дневник Туруханской экспедиции 1866 г. Зап. РГО, 1897, т. 28, № 2, СПб.

Рябухин Г.Е. О некоторых проявлениях вечной мерзлоты в районе Усть-Порта. Проблемы Арктики, 1939, № 6.

Сакс В.Н. Некоторые данные о вечной мерзлоте в низовьях Енисея. Проблемы Арктики, 1940, № 1.

Шмелев Л.М. Следы криогенных процессов в четвертичных отложениях Западной Сибири и их палеогеографическое значение. Тезисы докл. к Всес. совещ. по изуч. четвертичного периода (сентябрь, 1964 г.) Новосибирск, 1964.

Шуйский П.А. К вопросу о происхождении жильного подземного льда. Тр. Ин-та мерзлотоведения, 1960, т. XVI.

Ссылка на статью: 

Шмелев Л.М. Происхождение пластовых залежей подземного льда в низовьях р. Енисея // Известия АН СССР. Сер. географ., 1967, № 2, с. 108-115.