Данные о морфологии, составе, возрасте и механизме образования залежей льда, их взаимоотношениях с отложениями - основа развития палеогеографических представлений об истории Западной Сибири. В последние годы штоки, лакколиты льда и гляциодислокации толщ, в том числе на ключевом участке Ямала - мысе Марре-Сале, однозначно связывают с воздействием наземных или шельфовых ледников [Астахов, 1976; Гатауллин, 1990]. Основанные на материалах 1960-1990-х годов геокриологические представления об инъекционном генезисе залежей льда с деформацией толщ [Баулин и др., 1967; Дубиков, 2002] и тектонической природе инъекций [Крицук и Дубровин, 2006; Кузин, 2005] не принимаются во внимание.

Исследования 2008 г. в районе Марре-Сале (рис. 1а) позволили получить уникальные данные о строении и составе штоков льда, обосновать механизм многократных инъекций воды. В обнажении высотой 18-30 м на протяжении 4 км выходят позднечетвертичные морские глины с линзами песков, голоценовые озерные суглинки, супеси, торф и эоловые пески. По латерали они характеризуются изменчивой мощностью, складчатыми и разрывными деформациями, пестрым криогенным строением. В разные годы в обнажениях и скважинах выделены повторно-жильные льды, мощные пластовые залежи слоистого льда и льды сложной формы, в виде штоков и лакколитов [Баулин и др., 1967; Дубиков, 2002; Каневский и др., 2005; Крицук и Дубровин, 2006; Кузин, 2005; Мельников, Спесивцев, 2000]. Отступание берегов осложняет анализ соотношений разновидностей типов льда и отложений в обнажениях.

В береговом уступе в 0.3-0.6 км южнее станции Марре-Сале на протяжении 300 м был вскрыт наклонно-волнистый пласт льда с многочисленными штоками и лакколитами в его кровле. В термоцирке шириной 18-25 м детально изучен разрез с жильными льдами и фрагмент залежи с ледяным лакколитом (рис. 16). В нижней части разрез сложен прибрежно-морскими глинами с прослойками песков с линзовидной, сетчатой и слоистой криотекстурой. Выше залегают лайдовые пески с массивной криотекстурой и озерные супеси, пески с линзовидной и поисковой криотекстурами. Они содержат прослои автохтонной растительности (10930 ± 105 лет, СОАН-7597). Озерные отложения размыты и перекрыты эоловыми, склоновыми песками с линзами торфа (3410 ± 60, СОАН-7595, и 6465 ± 100 лет, СОАН-7596).

Озерные пески и супеси включают сингенетические ледяные жилы с размытой кровлей, осложненные резким перегибом на глубине 2.5 м. Лед имеет минерализацию 17.85-44.53 мг/л и гидрокарбонатно-натриевый состав, сходный с атмосферными осадками. Слоистость, поисковые криотекстуры озерных отложений слабо изогнуты около ледяных жил и запрокинуты с образованием лежачих складок вблизи ледяного лакколита.

Ледяной лакколит образован слоистым льдом, прорывает озерные, лайдовые отложения и сверху размыт. Внизу он непрерывно связан с горизонтальной и наклонно-волнистой залежью льда (1.5-2 м), которая залегает на глубине 6-10 м, на границе песков и глин. В 2003 г. эта залежь льда вскрыта в морских глинах на глубине 20 м (рис. 1в) [Стрелецкая и др., 2006], что указывает на ее резкие перегибы по латерали. Вертикальная часть лакколита узкая (3-5 м), с частым и четким переслаиванием чистого льда и с минеральными примесями. Слойки параллельны контурам лакколита, симметричны относительно его вертикальной оси, на периферии они утончаются и выклиниваются. Верхнее расширение лакколита (до 10 м) подчеркнуто наклонной веерной слоистостью. На его горизонтальном срезе ясно выражено концентрическое строение за счет чередования прослоев льда разного цвета.

Для всех частей лакколита характерна выклинивающаяся, пересекающаяся и микроскладчатая слоистость, образованная прозрачным и темным льдом с разными примесями - глин, песков, гидроксидов железа, иногда с вытянутыми вверх пузырьками воздуха. Вверху лед имеет гидрокарбонатно-натриевый состав и минерализацию 81-53 мг/л, внизу 391-133 мг/л и хлоридно-гидрокарбонатно-натриевый состав. Превышение содержания натрия над хлором в 1.3-3.3 раза и отсутствие сульфатов указывают на первичный гидрокарбонатно-натриевый состав вод таликов [Анисимова, 1981].

Характерной особенностью парагенезиса штоков, лакколитов и повторно-жильных льдов является их шахматное расположение. Штоки внедряются снизу в блоки пород полигонально-жильных систем. На инъекции воды снизу, из подстилающих отложений, в трещину в мерзлой толще указывают: разрыв, изгиб вверх слоистости и поясковых криотекстур озерных отложений, увеличение льдистости вблизи лакколита, включения нижележащих глин во льду. Изменения солевого состава снизу вверх и от середины к краям лакколита [Стрелецкая и др., 2006] связаны с плавлением шлиров льда и смещением растворов. На многократные инъекции воды и разрывы мерзлых пород в одном месте указывают: слоистое, концентрическое в плане и вертикальное в разрезе строение лакколита; пересечения прослоек льда с примесями песка и глин, захваченных водой из подстилающих толщ.

Известно, что гидролакколиты формируются при промерзании замкнутых таликов. Криогидростатический разрыв возникает, когда давление, растущее за счет снижения температуры и объема талика, превышает прочность вышележащих мерзлых отложений [Баулин и др., 1967; Дубиков, 2002; Крицук и Дубровин, 2006].

Анализ разреза Марре-Сале позволил уточнить механизм повторно-инъекционного льдообразования за счет промерзания замкнутого талика. Верхняя часть талика была сложена песками над слабопроницаемыми глинами и разбита по латерали на изолированные водонасыщенные очаги за счет более глубокого промерзания пород под жилами. За счет миграции влаги выделялись шлиры льда, повторяющие неровности мерзлой кровли талика. При достижении критического давления в очаге талика в мерзлой покрышке на равном удалении от ледяных жил возникал разрыв, в который снизу внедрялась вода с минеральными примесями. Нарушение термобарического равновесия сопровождалось таянием мерзлых стенок трещины, миграцией влаги к фронту промерзания, опреснением внедрившейся воды и ее замерзанием в трещине. Дальнейшее охлаждение толщ вызывало понижение мерзлой кровли, рост давления, повторный разрыв и инъекцию вверх в том же месте, что продолжалось до обезвоживания и промерзания талика.

Строение и размеры штоков определялись количеством воды в талике. Для образования прослоя льда толщиной 0.5-5 см, высотой 5 м на одну инъекцию нужно от 1 до 5 л воды. Так как в инъекцию вытесняется 10% воды, необходимый ее объем мог содержать очаг талого песка мощностью 0.5 м, диаметром 15-30 м [Gorelik, 2008], что соответствует размерам полигонов между ледяными жилами.

Исследования 2008 г. в районе Марре-Сале позволили установить, что ледяные штоки и лакколиты внедрялись в многолетнемерзлую толщу во время роста ледяных жил за счет повторных инъекций воды снизу из таликов. Талики промерзали в период суббореального похолодания в голоцене. Уточнена модель повторно-инъекционного механизма внутригрунтового формирования ледяных штоков и лакколитов в слое годовых колебаний температур. Залежи льда, осложненные штоками и лакколитами, являются показателем разновременного промерзания локальных частей таликов и свидетельствуют об отсутствии шельфовых и наземных ледников на Ямале в сартанское и голоценовое время.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. Новосибирск: Наука, 1981. 152 с.

Астахов В.И. Геологические доказательства центра плейстоценового оледенения на Карском шельфе // ДАН. 1976. Т. 231. № 5. С. 1178-1181.

Баулин В.В., Белопухова Е.Б., Дубиков Г.И. и др. Геокриологические условия Западно-Сибирской низменности. М.: Наука, 1967. 214 с.

Гатауллин В.Н. В кн.: Геокриологические исследования в арктических районах. Тюмень: ИПОС СО АН СССР, 1990. В. 1. С. 3-11.

Дубиков Г.И. Состав и криогенное строение мерзлых толщ Западной Сибири. М.: Геос, 2002. 246 с.

Каневский М.З., Стрелецкая И.Д., Васильев А.А. Закономерности формирования криогенного строения четвертичных отложений Западного Ямала (на примере района Марре-Сале) // Криосфера Земли. 2005. Т. 9. № 3. С. 16-27.

Крицук Л.И., Дубровин В.А. В кн.: Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений. Тюмень, 2006. С. 247-251.

Кузин И.Л. Геоморфология Западно-Сибирской равнины. СПб.: Изд-во Гос. поляр. академии, 2005. 176 с.

Мельников В.П., Спесивцев В.И. Криогенные образования в литосфере Земли. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 343 с.

Стрелецкая И.Д., Каневский М.З., Васильев А.А. Пластовые льды в дислоцированных четвертичных отложениях Западного Ямала // Криосфера Земли. 2006. Т. 10. № 2. С. 68-78.

Gorelik J.B. IX International Conference on Permafrost (NICOP). Alaska ; Fairbanks , 2008. V. 1. P. 535-541.