Эпигенетический способ промерзания и эпикриогенный тип толщ горных пород.

В настоящее время толщи многолетнемерзлых пород по условиям их промерзания подразделяются на два основных типа: эпикриогенные и синкриогенные. В определенных условиях (локально) может быть выделен третий тип — диакриогенные многолетне-мерзлые породы. В природной обстановке мерзлые толщи пород представляют собой различные их комбинации как в плане, так и по разрезу, и тогда их называют поликриогенными (полигенетическими).

Эпикриогенные мерзлые толщи формируются при промерзании (обычно сверху вниз) литифицированных пород, в которых комплекс диагенетических физико-химических процессов в основном уже завершился. По особенностям криогенного строения они разделяются на эпикриогенные коренные дочетвертичные породы (с жесткими связями, монолитные и др.) и эпикриогенные неоген-четвертичные породы рыхлого чехла.

Синкриогенные породы формируются при одновременности (синхронности в геологическом смысле) процессов осадконакопления и промерзания. Поэтому мерзлыми породами данного типа могут быть только рыхлые толщи четвертичных отложений. Их накопление и промерзание происходит снизу вверх. Для начала развития процесса сингенетического промерзания необходимо, чтобы в основании накапливающихся серий уже залегали мерзлые толщи, промерзшие эпигенетически.

Диакриогеные толщи формируются при промерзании сверху, снизу и с боков переувлажненных нелитифицированных пород — свежеотложенных осадков и илов, комплекс диагенетических физико-химических процессов в которых только начался или далек от своего завершения,"прервавшись процессом промерзания

Строение эпикриогенных толщ горных пород. Все горные территории криолитозоны — это области преимущественного развития эпикриогенных толщ скальных и полускальных пород. Криогенное строение толщ эпигенетически промерзших коренных пород определяется их составом, сложением, обводненностью и трещиноватостью к началу промерзания, средней температурой на поверхности, колебаниями климатических условий, неотектонической и гляциальной обстановкой и др. Криогенные текстуры, являясь унаследованными, определяются характером первичных пустот в породах и особенностями их промерзания.

В эпикриогенных коренных породах установлена наибольшая глубина залегания подошвы толщ с отрицательными температурами, достигающая 1000—1500 м и более. По условиям формирования криогенного строении в них выделяются сверху вниз две или три зону. Приповерхностная зона сильно трещиноватых пород — зона достаточно активно проявляющегося криогенного выветривания, по глубине соответствующая слою годовых колебаний отрицательной температуры, где происходят слабо выраженные фазовые переходы воды, обусловливающие расширение и сокращение объема льда в трещинах. Ниже могут располагаться промерзшие породы древней коры выветривания, которые подстилаются малольдистыми, часто морозными породами, зона распространения которых по вертикали достигает сотен метров. Наконец, в основании эпикриогенных многолетнемерзлых толщ, развитых в трещиноватых коренных породах, могут залегать толщи с солеными отрицательнотемпературными водами — криопэгами.

Криогенное строение толщ эпигенетически промерзших рыхлых отложений в значительней степени определяется их литогенетическим типом, влажностью пород перед промерзанием, наличием или отсутствием водоносных горизонтов, степенью литификации пород и ландшафтно-климатической обстановкой, изменяющейся в соответствии с развитием природной среды в кайнозое. Эпигенетически промерзают мощные толщи бассейновых отложений: морских, ледово-морских, лагунных и озерных, характеризующихся преимущественно тонкодисперсным составом (глины, суглинки, супеси). По такому же типу промерзают ледниковые накопления глыбово-валунно-щебнисто-мелкоземистого состава, а также русловые аллювиальные пески, галечники, частично эоловые накопления, торфяники, древние коры выветривания.

Наиболее типичное криогенное строение имеют толщи бассейновых отложений. Они могут промерзать по типу «закрытой» или «открытой» системы в зависимости от наличия или отсутствия водоносных горизонтов, обеспечивающих подток влаги при промерзании извне.

Отложения грубодисперсного состава — пески, галечники — в условиях «закрытой» системы промерзают с отжатием влаги от фронта промерзания («поршневой эффект»). Поэтому льдистость мерзлых толщ в целом невысокая (до 10—20%).

Преобладающий тип криогенной текстуры массивный и корковый. Наличие глинистых прослоев, являющихся водоупорами, обусловливает возникновение криогенных напоров подземных вод, вследствие чего образуются сильно льдонасыщенные породы с базальной криогенной текстурой, а также пластовые и линзовидные заложи льда. К такому же эффекту приводит промерзание толщ грубодисперсных отложений по типу «открытой» системы, когда имеется подток напорных или безнапорных подземных вод. В этом случае также возникают пласты и горизонты сильно льдонасыщенных отложений_, пластовые и линзовидные залежи подземного льда, обычно содержащее примесь грунтовых частиц вмещающих пород.

С эпикриогенными толщами связано формирование эпигенетических ледяных жил, расположенных в приповерхностной части. Протяженность их по вертикали обычно не превышает 3—5 м, хотя известны жилы мощностью 6—8 м, а теоретически возможны до 12—15 м. Ширина по верху обычно не более 1,5—2 м. Лед внутри жил обладает четкой вертикальной полосчатостью, обусловленной послойным расположением пузырьков воздуха и органоминеральных примесей.

В самой верхней части эпикриогенных толщ под слоем сезонного оттаивания во многих случаях выделяется так называемый переходный слой повышенной льдистости мощностью 1-3м.Степень льдонасыщенности слоя может достигать 70—80%, криотекстура в основном слоистая, часто поясковая. Образование слоя связывается с переходом в вечномерзлое состояние нижней части водонасыщенного сезонноталого слоя либо с миграцией влаги из него в верхнюю часть мерзлой толщи.