Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Генезис и микростроение криолитогенных отложений Быковского полуострова и острова Муостах

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Генезис и микростроение криолитогенных отложений Быковского полуострова и острова Муостах"



• ••и?)

'¿'Л Российская академия наук Сибирское отделение Ордена Трудового Красного Знамени Институт мерзлотоведения

На правах рукописи

СЛАГОЛА ЕЛЕНА АДОЛЬФОВНА

ГЕНЕЗИС И МИКРОСТРОЕНИЕ КРИОЛИТОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БЫКОВСКОГО ПОЛУОСТРОВА И ОСТРОВА МУОСТАХ

04.00.07 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогнческих наук

Якутск - 1993

Работа выполнена в лаборатории криолитолопш ордена Трудового Красного Знамени Института мерзлотоведения СО РАН.

Научный руководитель -

доктор геологв-минералогических наук, профессор В.Н.Кояшцев

Официальные оппоненты -

доктор географических наук В.Р.Алексеев

кандидат ге олого-ыинералогиче ских наук В.Б.Спектор

Ведущая организация - Институт геологии ЯНЦ СО РАН

Защита состоится 21 октября 1993 г. в 'чао, на заседании Специализированного совета Д.003.48.01 при Институте мерзлотоведения СО РАН, по адресу: 677018, Якутск, Институт мерзлотоведения, конференц -зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения СО РАН.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по вышеуказанному адресу ученому секретаре специализированного совета.

л

Автореферат разослан "Т августа 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н. $//7 О.И.Алексее!

Щ.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теин. Исследования закономерностей формирования состава и ыикростроения генетически типов плейстоценовых отложений кришштозоны являются одним из важнейших направлений криолитологии. С этши исследованиям связано решение таких остро дискуссионных вопросов, как генезис отложений ледовых комплексов Приморской низменности, разногласий в представлениях о развитии палеогеографической обстановка и истории криолитозоны арктических регионов в плейстоцене. Актуальность этих проблем способствует проведению детальных криолитологических исследований,поиску диагностических признаков для расшифровки процессов криолитогенеза - механизмов и режима седиментации, источников поступления террзгенных компонентов, условий преобразования и промерзания,роли криогенных процессов в формировании состава и иикростроения осадков.'

Освоение арктических регионов, проведение научно-исследовательских, геолого-съемочных и поисковых работ на побережье и шельфе моря Лаптевых определяют практическую ценность диагностических признаков континентальных криолитоген-нйх отложений и литологических критериев для корреляции пространственно-изменчивых талых и мерзлых толщ, в отсутствие стратиграфической информации.

Ледовый комплекс Быковского полуострова и острова Муоо-тах - останцов Приморской низменности, по опубликован нш данным- разных исследователей, представлен: аллювиальными, озерными и водноледниковши отложениями, связанными с покровным континентальным оледенением территории; склоровыыи отложениями предгорных равнин и фациями субаэральных дельт, аллювием крупных водотоков; прибрежно-морсхши отложениями, вложенными в континентальную "едому"; криогенно-эоловой формацией; половодно-снежникошми и экстранивальшши образованиями; флювиогляциальными отложениями, связанными с покровным шельфовым оледенением территории. Так же разнообразны представления и немногочисленные данные о стратиграфии этих толщ.

Исследования. состава и микростроения криолитогенных от-

лозьеннй Бшсовского полуострова и острова Муостах развивает ш явленные общие закономерности формирования механического, вещественного состава, вдиоге иного строения н шщростроения пород в условиях криолитогенеза. Анализ отложений учитывал, что криогенные процессы дифференцированно воздействуют на форм&т рованне осадков в завасшости от состояния ж состава пород, условий юс увлажнения и количества циклов процврзаяня-оиьи-вашш, т.е. длительности нахоЕдения в деятельной слое, тина н скорости промерзания толщ. Цикличное промерзание-оттаиваг ние неконсолидированных осадков деятельного слоя и их сингенетическое промерзание приводят к накоплении частиц крупноалевритовой размерности, распределений шшерадов и пород пс их криогенной устойчивости, необратимым специфический преобразованиям шшростроения.

Цель исследований. - выявление кошлекса специфических щ знаков в гранулометрическом, шнералого-петрографаческоа соо-таве и ыикростроении крнолитогенных отлосений для диагностик! процессов криолитогенеза, т.е. для расшифровки генезиса, уо ловий. преобразования и роли криогенных процессов в их форци-ровании, истории промерзания-оттаивания толд.

В процессе исследований решались следущие задачи:

1) классификация изученных отложений по механическому,ве щественному составу, выделение литодинашческих признаков механизмов и решиа седиментации; терригенно-ыинералогически признаков расположения и состава пород источников сноса

2) определение генетической принадлежности, условий и те па промерзания криодитогеаных отложений в опорных разрезал Быковского полуострова и острова Муостах; лигологяческшс крг териев ддя расчленения разрезов в отсутствие страстграфкчес ких данных;

3) исследования кикростроения различных генетических п еов крЕолиюгенЕых отлоаений сш- и щитене тиче скн проыерзаз ших, в той числе пород крнотаберааьных образований; определ« низ комплекса цгкроыорфологЕчесЕИх признаков для растров; седшентационных, почвенных, раннедЕагенетических е криоге них процессов, формировавших осадки;

4) вшвленне основных закономерностей пространствен^ измененеё состава и нзкростроакия, распросгрананкя генехиче

них типов криодитогенных отлогений в останцах аккумулятивной равнины, прилегающих участках дна коря и Приморского кряяа.

Основные защищаемые положения. В составе и микростроенпи нриолитогенных отлоиэний установлены комплексы диагностичео-ких признаков для расшифровки генезиса, условий преобразования и промерзания, роли криогенных процессов, истории промерзания-оттаивания толщ:

1) литодинамические признаки - слоистость, сортирован-ность и распределение обломочных частиц по размерам на всех уровнях - в микростроении, в породах, слоях, пачках, разрезах и на площади, как свидетельства механизмов накопления -временными потоками, постоянным крупный водотоком и в водоемах; резлма гидродинамической активности среды и его изменений в зависимости от водообильности потоков, рельефа поверхности и удаленности источников сноса;

2) терригенно-мшералогические признаки - размеры, ока-танность, транзитный аркозовый и местный граувакковый соо-тав породообразущих компонентов, ассоциаций гязелнх минералов, галечного материала криолнтогенных отлоаенпй и их изменения в разрезах и на площади, как свидетельство существования и распологения двух источников сноса: дальнего - среднее, нижнее течение и дельта рЛены, местного - отроги Приморского кряяа в районе современной бухты Тикси;

3) впервые выделены диагностические микроиорфологические признаки - седииентационные, почвообразовательные, раннедиа-генетические, криогенные и посткриогенные элементы мпкро-

, строения криолитогенных отлогений, как следы условий и процессов формирования осадков, истории промерзания-оттаивания тощ;

4) признаки преобразования криогенными процессами - накопление крупноалевритовых частиц; распределение и соотношение полевых шпатов, кварца, осадочных пород, неоднородное микростроение генетических разновидностей криолитогенных оглогений, свидетельствующие о дифференцированной влиянии криогенного дробления, агрегации и сортировки на осадки, в зависимости от условий увлажнения деятельного слоя, скорости аккумуляции и промерзания;

Научная ровизна работы» Использование диагностических

лиг алогических признаков в комплексе с мерзлотно-фациальныы анализом, данными о слоистости, условиях залегания и видовом составе растительных и фаунистических с остатков позволили уточнить генезис криолитогенных отложения Быковского полуострова, острова Муостах и прилегающих участков два моря, Приморского кряжа. Выделены делювиально-пролювиальные, пой-1 менные, ложбинно-старичные, аллювиальные отложения, осадки водоемов и ©одораздельно-боАотные образования,установлены их залегание, распространение в разрезах и на площади, выявлены некоторые закономерности их пространственной изменчивости, несмотря на; недостаток стратиграфической информации, разнообразие криогенного строения, талое и мерзлое состояние толе . I. Делювиально-пролювиальные сартаяско-каргинские отложения образуют покровный шлейф, слагают верхнюю часть ледового комплекса, перекрывают неровную поверхность разновозрастных толщ и имеют аналога на водоразделе Приморского кряжа; сформированы осадками временных потоков из районов современной бухты Такси. Шлейф имеет регрессивно-ритмичное строение разрезов и пространственные изменения механического, вещественного состава и микростроения пород, как следствие мекящейся гидродинамической активности и нарастающей во вре< ыени водообильности потоков, расчлененности рельефа подсти-лащей поверхности, состава пород и удаленности источников сноса, водного режима и пониженной активности криогенного выветривания и сортировки осадков деятельного слоя.

2, Озерные, озерно-болотные, водораздельно-болотные образования каргинско-сартанского возраста локально распространены в ледовом комплексе, связаны фациальными переходами с перекрывающим шлейфом, имеют регрессивное распределение материала по крупности, местный состав обломочных компонентов и метростроение, обусловленные формированием в низкоинтенсивной среде мелеющего водоема, с субаквальными периодически пересыхающими условиями или в обстановке водораздельных болот с субаэральными переувлажненными условиями.

3.. Пойменные отложения,предположительно среднешхейстоце-нового-зырдаского возраста, образующие нижние части ледовой комплекса, залегают на неровной локбинно-грядовой поверхнос-те плиоцен-нижнеплейстоценовых толщ, отсутствуют на выступа-

пцих останцах этой поверхности и в районе Приморского кряжа, формировались постоянным водотоком с. постепенно снижащейся во времени гидродинамической активностью. Пойменные отложения включают маломощный базальный горизонт в виде ложбинно- . старичных образований, отличаются нормальным распределением крупности частиц в разрезах, транзитным составом обломочных компонентов и увеличением вверх по разрезам, особенно в районе острова Муостах, доли местного материала временных потоков, характеризуются незначительными изменениями состава и строения на изученной территории. Повышенное содержание частиц крупноалевритовой размерности, соотношение породообразующих компонентов и микростроение этих отложений связаны с существенным влиянием криогенных процессов на пойменные осадки в субаэралышх-, переувлажненных условиях деяте- -льного слоя. Пойменные и лоябинно-старичные отложения в крио-таберальных образованиях под каргинским водоемом сохраняют черты сходства: состав,, строение, реликты седиментационных почвообразовательных элементов микростроения, отличаются криогенным строением и посткряогеннши текстурами ' и . »элементами микростроения, свидетельствующими о сингенетическом промерзании, оттаивании, .проседании на мёрзлом субстрате, -вторичном эпигенетическом промерзании. . ' < . • .

4. Аллювиальные отложения, предположительно плиоцен-нижнеплейстоценового вЬзраста, подстилающие ледовый .комплекс, и его криотаберальные аналоги, формировались' крупный - постоянным водотоком с ритмично-ценящейся гидродинамической активностью за счет источников сноса, расположенных в среднем, нижнем течении и" дельте р.Лены.

Аллювиальные толщи в районе. острова Муостах включают частично размытые отложения водоемов с проточным, мелководным и периодически пересыхавши режимом; делпвиально-пролювиаль-ные отложения временных местных потоков. Делшиально-пролю-виальные и часть отложений водоемов относятся к криотабера-льным образованиям, характеризуются деформациями слоистости, остаточными седиментационными и почвенво-криогенными, посткриогенными элементами мшсростроения, свидетельствущими о сингенетическом промерзании этих осадков, оттаивании и проседании на мерзлом субстрате, вторичном или неоднократном

эпигенетической промерзании.

Полученные характеристики толщ Быковского полуострова и острова Муостах свидетельствуют о сложном полигенетическом строении останцов аккумулятивной равнины, в истории формировании которой ввдедяжтся периоды аккумуляции и термоденудации; прослеживается расширение области склоновой аккумуляции, связанной с аридизацией климата и тектоническими движениями прилегащих гор.

Апробация работы. Материалы полевых и аналитических исследований изложены в научно-техническом отчете "Изучение мерзлых четвертичных отложений дельты Лены" (ШЗ СО АН СССР, Якутск, 1985), выполненного в рамках программы "Сибирь" по теме "Закономерности развития криогенных процессов в береговой зоне водоемов в условиях вечной мерзлоты". Основные положения диссертации опубликованы в 6 статьях, в виде тезисов; доложены на Международном симпозиуме "Четвертичная стратиграфия и события Евразии и Тихоокеанского региона (Якутск, 1990), на У Всесоюзной конференции "Теоретические основы'почвенного криогенеза", на региональных и международных конференциях молодых специалистов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,пяти.глав, заключения, приложения. Объем текста /^машинописных страниц. Работа включает 45 рисунков, 7 таблиц в тексте и 8 в" приложении; список литературы включает 50 наименований.

Автор благодарна Е.М.Катасонову, Х.Г.Зигерт, Е.Г.Катасо-новой за помощь в формировании направления научных исследований; В.В.Куницкому, С.Ю.Королеву, М.С.Иванову за многократные обсуждения проблематичного материала. Минералогические исследования пород выполнили О.А.Бабий, С.В.Истомина, гранулометрический анализ - А.П.Голднрева.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I.КРАТКИЙ ГЕОЛОГОЧЕСЭДЙ ОЧЕРК РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные объекты исследований расположены в пределах Быковского полуострова и острова Муостах - останцах Приморской низменности, на прилегащих участках дна моря Лаптевых и во-

доразделе Приморского кряжа. В строении останцов аккумулятивной равнины принимает участие ледовый комплекс (ЛК), слагапций поверхность с абс.отм.15-43 м, расчлененную аласами,лагунами, термоэрозионными оврагами и понижениями.

Останцы равнины расположены в зоне сочленения северной оконечности Верхоянской складчатой системы и шельфа моря Лаптевых.В геологическом строении территории и ее обрамлении принимают участие палеозойские известняки, конгломераты, интрузии базальтов и диабазов, преобладают темноокрашенные аргиллиты, алевролиты, сланцы, песчаники - верхнепалеозойокий Верхоянский комплекс. Кайнозойские образования включают палеогеновые угленосные глинй, неогеновые железистые конгломераты с глыбами интрузивных пород, шшоцен-ниянеплейстоценовые пески, выходы которых отмечены в дельте р.Лены, по берегам Быковской протоки и бухты Тикси, на фрагментах поверхности выравнивания Приморского кряжа. Четвертичные отложения района - многолет-немерзлые и талые пески, супеси, суглинки, торфяники, слагают надводные части останцов равнины дна моря.

Следует отметить, что этот район расположен "в пределах денудационно-тектонического глыбового сооружения и характеризуется интенсивными неотектоническими движениями с палеогена до рубежй позднего плейстоцена - голоцена, определившими современный геоструктурный облик территории.

Несмотря на длительный период изучения отложений Быковского полуострова и острова Муостах, вопросы их генезиса,стратиграфического расчленения толщ, истории формирования и промерзания остаются остро дискуссионными. Большинство исследователей придерживаются представлений о континентальном происхождении и их формировании в условиях криолитозоны с позднего плиоцена: (Стрелков 1959; Иванов, Лобанов, 1961; Григорьев, 1966; Гусев, 1959; Биджиев, Леонов, 1961; Фартшев, 1980; Со-ломатин, 1974; Томирдиаро, 1982; 1984; Куницкий, 1989; Гросо-валвд, Спектор, 1990; Катасонова, Иванов, 1978).

Новые материалы о составе и строении останцов аккумулятивной равнины были получены автором в составе Северной экспедиции ИМЗ СО АН СССР в 1981-1989 гг.; включают результаты детальных криолитолигических исследований отложений из разрезов 40 береговых обнажений и 30 скважин, расположенных в пре-

делах разновысотной ыехаласвой поверхности, в термоэрозионных понижениях, в прибрежной зоне - ниже уровня моря, В строении останцов были выделены три типа разрезов, различапциеся составом и льдастоетью отложений, залеганием и мощностью Ж, строением подстилагщих толщ.

Глава 2. МЕТОДИКА. И РЕЗУЛЬТАТЫ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО, ТЕРРИГЕШО-ШНЕРАЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КРИОЛИТОГЕННЬК ОТЛОЖЕНИЙ

В главе обобщены результаты свыше 500 гранулометрических, 300 минералого-петрографичеоких анализов отложений, выполненных сотрудниками ИМЗ СО РАН и автором, дано краткое описание методов, принципов классификации и основные результаты интерпретации литодшамических, терригенно-мшералогических данных

В отложениях аккумулятивной равнины выделено 14 гранулометрических разновидностей пород, среди которых преобладав! песчанке, смешанные и алевритовые, встречаются глинистые и гравийк о-галечные.

Исследования распределения гранулометрических разновидностей позволили установить элементы ритмичности в разрезах; две тенденции изменения пород по крупности - регрессивна (увеличение крупности от подошвы к кровле) и нормальную (уменьшение крупности пород от подошвы к кровле); вертикальную I зональную дифференциации"пород по крупности, сортированности; накоплению криогенно-устойчивых частиц в "толщах.

Динамический анализ отложений показал, что криолитогеншк отложения включают?] осадки: временных, периодически действующих потоков различной интенсивности; постоянного крупного в дотока с ¡ленящейся гидродинамической активностью; водоемо с застойным и проточным ренином.

По минвралого-петрографическому составу породообразупц терригенных компонентов в отложениях аккумулятивной равнин выделены: граувакки, аркозовые граувакки, граувакковые арке зы и аркозы, характеризующиеся преобладанием полевых шпате над кварцем среди частиц более 0,1 мм, в соответствии с е криогенной устойчивостью. Акцессорные минералы образуют в пс родах роговообманковую, смешанную пироксен-роговообманковз

и пироксен-ильменитчлейкоксеновую (лимониговую) группы ассоциаций, различаются выходом тяжелой фракции.

Анализ состава гравийных, галечных, песчаных фракций,ассоциаций тяжелых минералов отложений аккумулятивной равнины показал связь аркозов с роговообманковыми, граувакк - со смешанными и пироксен-ильменит-лейкоксеновшли ассоциациями. Сопоставление их состава с коренными породами прилегающих регионов свидетельствует о наличии двух различных источников сноса: местный - отроги Приморского кряжа, поставлявший тем-ноокрашенные обломки осадочных пород Верхоянского комплекса, моноклинные пироксены, лейкоксен, лимонит, апатит; и удаленный - районы нижнего, среднего течения и дельты р.Лены, поставлявшие транзитный аркозовый, роговообманковый материал, граниты,, сидериты, угли, кремни, а также ильменит и моноклинные пироксены.

В криолитогенкнх отложениях были установлены новообразованные компоненты, характерные для субаэралышх окислительных условий - кальцит, гидроокислы'железа; переувлажненных окислительно-восстановительных - глинисто-гумусовые, -карбонатные, железо-гумусовые соединения, кальцит; переувлажненных восстановительных (пересыхавших субаквальных) - глинисто-гумусовые, -карбонатные, -железистые агрегаты, марганцовистые карбонаты, кальцит, вивианит, редко сульфиды железа (Зигерт, 1978, 1981; Герасимов, Губин, Шоба, 1992).

Глава 3. КРИОЛИТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПОРНЫХ РАЗРЕЗОВ И ГЕНЕЗИС ОСТАНЦОВ АККУМУЛЯТИВНОЙ РАВНИНЫ

В главе приведены подробные описания строения разрезов "Раздельный", "Мамонтовый", "Муостах" по горизонтам: слоио-тости, гранулометрического, минералого-петрографического состава. отложений, их криогенного строения, характера границ, мощности и другие данные. Использование установленных характеристик и признаков пород позволили установить литологичео-кие различия горизонтов, уточнить генезис и условия преобразования, промерзания криолитогенных отложений.

Установлено, что в каждом разрезе под покровными, предположительно голоценовнми (I) образованиями, сверху вниз вы-

деляются: делювиально-пролювиальные отложения горизонта Q (сартанско-каргинские), осадки пересыхавших, мелеющих и спокойных частей водоемов или водораздельно-болотные шесте с делювиальными образованиями горизонта Ш (каргинские, кар-гинско-сартанские) .образующие верхнюю часть ледового комплекса; пойменные отложения с маломощными лоябинно-старичными образованиями в основании - горизонт 1У, (предположительно средне-верхнеплейстоденовые), слагающие нижнюю толщу ледового комплекса или криотаберальные образования; аллювиальные отложения с фациальными включениями делювиально-пролювиаль-ных и осадков водоемов горизонта У (плиоцен-нижнеплейстоценовые) , эпигенетически промерзавшие и подстилающие ледовый комплекс.

Отложения горизонта Я формировались временными пересыхавшими потоками с ритмично-меняЗядамся режимом и нараставшей по вертикали водообильностью, поставлявшими терригенный материал из местных источников сноса; промерзали сингенетически в субаэральных, в основном окислительных условиях, с пониженной активностью процессов криогенного дробления и сортировки, вероятно, обусловленных быстрым накоплением и промерзанием толщи.

Осадки горизонта Ш связаны с перекрывающими постепенными фациальными переходами, формировались в низкой динамичной среде с нарастающей по вертикали деятельностью временных потоков, за счет размыва подстилающих и местных источников сноса; промерзали сингенетически в .переувлажненных субаэральных и пересыхавших субаквальных условиях, с активными процессами криогенного дробления:, агрегации и сортировки.

Отложения горизонта ЗУ формировались низкоинтенсивным постоянно действующим водотоком с пониЕащейся по вертикали гидродинамической активностью, поставлявшим терригенный транзитный материал из районов нише го течения, дельты р.Лены, с возрастающей по вертикали долей осадков временных киз-кодшшшчных потоков из местных источников; промерзали сингенетически в переувлажненных, переменных восстановительно-окислительных субаэральных условиях, с интенсивными процессами криогенного дробления, агрегации и сортировки частиц, вероятно, связанных с низкими скоростями аккумуляции и промерзания толщи.

Отложения горизонта У формировались постоянным крупным водотоком с ритмично понижающейся по вертикали гидродинамической активностью, поставлявшим транзитный материал из районов нишего, среднего течения и дельты р.Лены, на площади фатально связаны с делювиально-пролювиальными и осадками водо- . емов, накапливавшихся в аналогично меняющемся режиме седиментации, промерзали эпигенетически в условиях свободного оттока влаги и в замкнутых таликах; делювиально-пролювиалыше и осадки мелевдих водоемов криотаберальных образований отличаются посткриогенными деформациями и влиянием процессов криогенного дробления и сортировки частиц, что свидетельствует о существовании условий для сингенетического цромерзания осадков в этот период.

Глава 4. ШКРОСТРОИЖЕ КРИ0ЖГОПННЫ1 ОТШЖЕНИЙ БЫКОВСКОГО ПОЛУОСТРОВА И ОСТРОВА МУОСТАХ

В главе приведены результаты микроморфологических исследований шлифов из рыхлых оттаявших отложений с ненарушенным строением (Конищев, 1976, 1981; Коншцев, Рогов, 1985; Зи-герт, 1977, 1981; Методическое руководство ..., 1982; Морозо- • ва, 1962, 1966; Ершов и др., 1988).

Установлено, что в микростроении криолитогенных отлогений сохраняются различия седиментационных, почвенно-криогенных, раннедиагенетических, криогенных элементов микростроения, обусловленных генетической принадлежностью, условиями п длительностью преобразования в деятельном слое, типом промерзания осадков,.

Микростроение делювиально-пролшиальншс отлогений горизонта П характеризуется ясными седкментационными микротекстурами, соответствующими регрессивному решшу среды накопления осадков, послойными почв&нно-крпогешшш и согласованным с ними расположением криогенных шпсротекстур, обусловленных в основном низкой и дифференцированной по площади интенсивностью криогенных процессов в условиях слабого периодического увлажнения осадков деятельного слоя.

Микростроение осадков водоемов сохраняет признаки низкой динамичности среда накопления, интенсивных преобразований талых осадков, характеризуется послойными и повсеместными ран-

недаагенетическими, почвенно-криогенными и согласованными с ними криогенными микротекстурами, что связано с активно-стыз криогенных процессов в условиях постоянного увлажнения и периодического пересыхания водоемов.

Микростроение пойменных ложбинно-старичных отложений характеризуется неравномерной сохранность!} седиментационных элементов, соответствующих режиму накопления, повсеместным преобладанием почвенно-криогенных микротекстур и согласованных с ними криогенных элементов микростроения, свидете^ льствущих о высокой активности процессов преобразования осадков в увлажненных условиях субаэрального. деятельного слоя.

Исследования микюосгроения пород криотаберальных образований различного генезиса позволили выделить деформированные остаточные седиментационные и почвенно-криогенные элементы, соответствующие режиму их накопления и условиям преобразования в деятельном слое; посткриогенные ыикроде-формации и микротекстуры, формировавшиеся при оттаивании, проседании и консолидации осадков, криогенные элементы,не имеющие связи с вышеперечисленными, наложенные в процессе повторного эпигенетического промерзания толщ.

Полученные результаты показали, что элементы микростроения криолитогенных отложений в комплексе с другими методами могут использоваться для диагностики генезиса, условий преобразования в деятельном слое и типа промерзания осадков, расшифровки истории промерзания-оттаивания толщ.

Глава 5. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ КРИОЛИТОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В главе приведены результаты литологических корреляций разрезов криолитогенных отложений Быковского полуострова, острова Муостах, прилегающих участков дна моря, водораздела Приморского кряжа. Показано, что несмотря на пространственную изменчивость состава, разнообразие криогенного строения, талое и мерзлое состояние толщ, отсутствие стратиграфических данных, выделенные ранее литологические признаки гори-

зонтов позволяют уточнить условия залегания, распространения, определить некоторые черты формирования криолитогенных толщ.

Особенности залегания, локального распространения и соо-тава отложений горизонта I (голоценовых) связаны с процессами термоденудации, термоэрозии поверхности останцов и размывом морем берегов, с интенсивными процессами криогенного дробления, сортировки осадков на фоне низких скоростей аккумуляции и промерзания; свидетельствуют о неравномерном снижении кровли верхнеплейстоценового ледового комплекса.

Делшвиально-пролювиальные отложения горизонта П (сартан-ско-каргинские) образуют в пределах Быковского единый покровный шлейф в составе ледового комплекса, перекрывающий разнородную поверхность с амплитудой до 20 м, с регрессивным строением и феодальной зональностью осадков, низко- и высокодинамичных временных потоков; его размытые толщи сохранились на острове Муостах и водоразделе Приморского-кряжа. Строение, микростроение, состав пород шлейфа обусловлены нарастадцей по вертикали водообильностью, перемывом собственных накоплений и "выдвижением" потоков от источников сноса в районе современной бухты Тикси, расчлененностью рельефа подстилалцих, пониженным увлажнением и низкой активностью криогенных процессов в деятельном слое, свидетельствующих об аридизации климата, преобладании условий аккумуляции и быстрого сингенетического промерзания толщ, вероятно, на фоне тектонических движений в области прилегащих гор.

Строение, состав и локальное распространение отложений ме-лепцих водоемов и водораздельно-болотных образований горизонта Ш (каргинско-сартанских), связанных фациальными переходами с перекрывающим шлейфом ледового комплекса, обусловлено: низкодинамичной средой накопления в понижениях рельефа, формировавшихся при оттаивании и проседании подстилалцих . частей ледового комплекса, или термоденудавдошшш, делювиальными процессами на повышениях этой поверхности при сохранении подстилающих частей ЛК; нарастапцей по вертикали ролью временных потоков-, постепенно заполнявших понижения; повышенным увлажнением, высокой активностью криогенных процессов в деятельном слое и их преимущественно сингенетически»! промерзанием, сви-дегельствувдпх о более 1^мидиоЗ- оботановке и прерывистости процессов аккумуляции в пространстве.

14

Пойменные, ложбинно-старичнне отложения ледового комплекг са и криотаберальных образований горизонта 17 (предположительно среднеплейстоценовые) имеют неповсеместное распространение, сходное строение, состав и различия криогенного строения, микростроения в пределах останцов аккумулятивной равнины; их формирование обусловлено: деятельностью низкодинамичного постоянного водотока, поступавшего из районов нижнего течения и дельты р.Лены; нарастающей по вертикали и на удалении ролью временных потоков из местных источников; увлажненными условиями и активными криогенными процессами в деятельном слое сингенетическим промерзанием толщ; наложенными процессами локального оттаивания, проседания и "вторичного" эпигенетического промерзания в таликах и размывом части толщ.

Аллювиальные, фациально связанные с ниш делювиально-пролювиальные отложения и осадки мелевших водоемов горизонта У (плиоцен-нижнеплейстоценовые), с неровной - размытой и наклонной кровлей, слагают основание ледового комплекса останцов аккумулятивной равнины; их строение, состав, разнообразие криогенного строения и микростроения обусловлены: деятельностью постоянного крупного водотока-накоплением осадков в режиме* постепенно снижавшейся гидродинамической активности и их размывом, периодически повторявшихся по.вертикали и в пространстве; поступавшего из районов среднего, нижнего течения и дельты р.Лены; в районе острова Муостах, поступлением временных потоков из местных источников сноса и накоплением в мелеющих водоемах с аналогичными колебаниями режима; локальными условиями преобразования и сингенетического промерзания субаэральных делювиально-пролювиальных и осадков пересыхавших водоемов; неоднократным эпигенетическим промерзанием толщ в таликах и в режиме свободного оттока влаги. Эти особенности формирования свидетельствуют о существовании криолитозоны в позднем плиоцене и дифференциации сингенетического промерзания толщ в зависимости от режима и механизмов, субаэральных условий их накопления.

Результаты исследований пространственной изменчивости криолитогенных отложений Быковского полуострова,острова Му-остах и прилегающих участков выявили последовательную смену

1еханизмов, гидродинамической активности водной среды и режимов накопления по вертикали и на площади; дифференцированную роль криогенных процессов в формировании состава и мик-гостроения осадков в зависимости от условий увлажнения, типа I скорости промерзания толщ, связанные с нарастающей к концу плейстоцена арндизацией климата и, вероятно, тектоническими движениями в горной области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в работе результаты исследований состава и аикростроения криолитогенных отложений Быковского полуострова и.острова Муосгах доказывают, что установленные диагностические литологические признаки, в комплексе с другими методами анализа, могут использоваться для расшифровки генезиса, условий преобразования и промерзания осадков, роли криогенных процессов в пх формировании, истории промерзания-оттаивания толщ.

Основные защищаемые положения включают диагностические признаки процессов и условий криолитогенеза:

1) литодинаыические признаки - слоистость, сортирован-ность и. распределение обломочных частиц по размерам на всех уровнях т- в микростроении, в породах, слоях, пачках, разрезах и на* площади, как свидетельства механизмов накопления -временными потоками, постоянным крушил водотоком и в водоемах; /ре аима гидродинамической активности среды и его изменений в зависимости от водообильности потоков, рельефа поверхности и удаленности источников сноса;

2) терригенно-шшералогические признаки - размеры, окат-танность, транзитный аркозовый и местный граувакковый состав породообразующих, компонентов, ассоциаций тяжелых минералов, галечного материала криолитогенных отложений и их изменения в разрезах и на площади, как свидетельство существования и расположения двух источников сноса: дальнего средне, нижнее течение и дельта р.Лены, местного - отроги Приморского кряжа в районе современной бухты Тикси;

3) впервые выделены диагностические микроморфологические признаки - седиментационные, почвообразовательные, раннедяа-генетические криогенные и посткриогенлкз элементы микро-

16

строения криолитогенных отложений, как следы условий и процессов формирования осадков, истории промерзания-оттаивания толщ;

4) признаки преобразования криогенными процессами -накопление крупноалевритовых частиц; распределение и соотношение полззых шпатов, кварца, осадочных пород, неоднородное шщростроение генетических разновидностей криолитоген-ных отложений, свидетельствующие о дифференцированном влиянии криогенного дробления, агрегации и сортировки на осадки, в зависимости от условий увлажнения деятельного слоя, скорости аккумуляции и промерзания.

Использование диагностических диалогических признаков в комплексе с мерзлотно-фациальныы анализом, данными о слоистости, условиях залегания и видовом составе растительных и фаунистических осадков позволили уточнить генезис крио-литогенных отложений Быковского полуострова, острова Муос-тах и прилегающих участков дна моря, Приморского кряжа. Выделены делюшально-пролювиальные, пойменные, ложбинво-ста-ричные, аллювиальные отложения, осадки водоемов и водораз-дедьно-болотные образования, установлены их залегание, распространение в разрезах и на площади, выявлены некоторые . закономерности их пространственной изменчивости, несмотря на недостаток стратиграфической информации,разнообразие криогенного строения, талое и мерзлое состояние толщ.

1. Делювиально-пролювиальные сартанско-каргинские отложения образуют покровный шлейф, слагают верхнюю часть ледового комплекса, переврывают неровную поверхность разновозрастных толщ и имеют аналоги на водоразделе Прииорского кряжа; сформированы осадками временных потоков из районов современной бухты Тикси. Шлейф имеет регрессивно-ритмичное строение разрезов и пространственные изменения механического, вещественного состава и микростроения пород, как следствие меняющейся гидродинамической активности и нарастающей во времени водообильности потоков, расчлененности рельефа подстилающей поверхности, состава пород и удаленности источников сноса, водного режима и пониженной активности криогенного выветривания и сортировки осадков деятельного слоя.

2. Озерные, озерво-болотные, водораздельно-болотные об-

разования каргинско-сартанского возраста,локально распространены в ледовом комплексе, связаны фациальныии переходами с перекрывающим шлейфом, имеют регрессивное распределение материала по крупности, местный состав обломочных компонентов и микростроение, обусловленные формированием в низкоинтенсивной среде мелеющего водоема с субаквальныии периодически пересыхающими условиями, или в обстановке водораздельных болот с субаэральными переувлажненными условиями.

3. Пойменные отложения, предположительно среднеплейстоце-ново^Ь-зырянского возраста, образующие нижние' части ледового комплекса, залегают на неровной ложбинно-грядовой поверхности шшоцен-нижнеплейстоценовых толщ, отсутствуют на выступающих останцах этой поверхности и в районе Приморского кряжа, формировались постоянным водотоком с постепенно снижающейся во времени гидродинамической активностью. Пойменные отложения включают маломощный базальннй горизонт в виде ложбинно-ста-ричных образований, отличаются нормальным распределением крупности частиц в разрезах, транзитным составом обломочных компонентов и увеличешш вверх по разрезам, особенно в районе острова Иуостах, доли местного материала временных потоков, характеризуются незначительными изменениями состава и строения на изученной территории. Повышенное содержание частиц крупноалевритовой размерности, соотношение породообразующих . компонентов и микростроенив этих отложений связаны с существенным влиянием криогенных процессов на пойменные осадки в субаэральных переувлажненных условиях деятельного слоя. Пойменные и ложбинно-старичные отложения в крнотаберадьных образованиях под каргинскш водоемом сохраняют черты сходства: состав, строение, реликты седшентационных почвообразовательных элементов микростроенш, отлетаются криогенным строением и посткриогенными текстурами и элементами шшростроения, сви-детельствупцпми о сингенетическом промерзании, оттаивании,проседании на мерзлом субстрате, вторичном эпигенетическом промерзании.

4. Аллювиальные отложения, предположительно шшоцен-ниане-плейстоценового возраста, подстилающие ледовый комплекс и его криотаберальные аналоги, формировались црупным постоянным водотоком с ритмично-меняющейся гидродинамической активностью,

за счет источников сноса, расположенных в средней, нижнем течении и дельте р.Лены. Аллювиальные толщи в районе острова Мусотах включают частично размытые отложения водоемов с проточным, мелководным и периодически пересыхавшим режимом; де-лювиально-пролювиальные отложения временных местных потоков. Делювиально-продпвиальные и часть отложений водоемов относятся к криотаберальннм образованиям, характеризуются деформациями слоистости, остаточными седнментаццонгаши и почвен-но-криогенными, посткриогенными элементами микростроения,свидетельствующими о сингенетическом промерзании этих осадков, оттаивании и проседании на мерзлом субстрате, вторичном или неоднократном эпигенетическом промерзании.

Полученные характеристики толщ Быковского полуострова и острова Цуостах свидетельствуют о слоеном полигенетическом строении останцов аккумулятивной равнины, в истории формирования которой выделяются периоды аккумуляции и термоденудации; прослеживается расширение области склоновой аккумуляции, связанной с аридизацией климата и тектоническими движениями прилегающих гор.

По теме диссертации опубликованы следупцие работы:

1. Литология ледовых комплексов Быковского полуострова. //Материалы XIУ научн.конф. молодых ученых и специалистов. М.: Изд-во Моск.ун-та, 1987. Деп. й 9000-В87.

2. Петрографические особенности современных отложений береговой .зцны моря Лаптевых//Исследования мерзлых толщ и криогенных явлений. Якутск: ИМЗ СО РАН, 1988, с.11-21.

3. Особенности микростроения отложений ледовых комплексов Северной Якутиц/Деория почвенного криогенеза.Тез.докл. Пущино, 1989, с.48-49.

4. Анализ строения и состава кайнозойских отложений острова Муостах//Методические основы изучения литогенеза ледниковой формации. Тез .докл. Л.: Изд-во Ленингр.горного ин-та. Мат-лы 1У литологической школы, 1990, с.69-71.

5. Итоги криолитологических исследований ледовых комплев сов Якутии//. Четвертичная стратиграфия я события Евразии и Тихоокеанского региона, Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1990,в с.82-84J (ооавтор Х.Г.Зигерт).

19

6. Особенности микростроения отложений ледовых комплексов Северной Якутии (на примере Быковского полуострова)// Криология почв. Пущино, 1991, с.38-47.

7. О генезисе и источниках сноса кайнозойских отложений Северного 1араулаха//Гез. докл. Мат-лы У литологической школы. Сыктывкар, 1991 (в печати).