3.2. Криогенное строение крупнообломочных грунтов

Первую попытку классифицирования криогенных текстур предпринял, как нам известно, финский ученый Р. Коkkonen [158], выделивший массивную, слоистую и пористую криогенные текстуры. Е.М. Катасонов [55, 56] создал серию морфологических классификаций для различных генетических типов грунтов: элювиальных, делювиальных и аллювиальных. Для грубообломочных пород он выделил четыре вида криотекстур: контактно-массивный, пленочно-массивный, порово-массивный и базально-массивный [24]. В классификаци криогенных текстур Э.Д. Ершова [42], отражавшей особенности их формирования, связанные как с условиями накопления и преобразования осадков, так и с характером их промерзания, криогенные текстуры крупнообломочных пород были отнесены к проблематичным.

Таким образом, мы видим, что криогенным текстурам крупнообломочных грунтов практически во всех существующих классификациях уделено достаточно скромное место. Этого явно не достаточно для изучения закономерностей изменений физических и физико-механических свойств крупнообломочных грунтов КОГ (крупнодисперсных грунтовых систем− КДГС). Однако методические основы, используемые при построении большинства перечисленных ранее классификаций, заслуживают того, чтобы их использовать при построении графических моделей криогеных текстур для других типов грунтов, включая скальные и крупнообломочные грунты. В первую очередь, необходимо использовать морфометрический подход (описание конфигураций толщины и частоты ледяных включений), учитывать способ промерзания (сингенетический или эпигенетический), уделять большое внимание влиянию первичного строения на геометрию криогенных текстур и морфометрию ледяных включений. Эти положения при построении общей морфогенетической классификации криогенных текстур крупнообломочных пород были основными в нашей работе. Причем крупнообломочными грунтами (КОГ), в отличие от [28] мы называем грунты, содержащие в объеме более 10 % обломков горных пород и минералов диаметром более 2 мм [139].

Исходя из особенностей структуры и структурных связей, а также с учетом их влияния на свойства КОГ соотношения содержания крупнообломочных частиц (дресвы, щебня и глыб), песчаной и глинистой составляющей, нами выделены различные петрографические типы КОГ.

В случае, если в процентном отношении грунт состоит из одной группы крупнообломочных фракций (К): глыбовый (валунный) – К_г(в) ≥ 90 %; щебенистый (галечниковый) − К_щ(гл) ≥ 90 %; дресвяный (гравийный) − К_д(гр) ≥ 90 %, то и структуры КОГ этого типа совершенно каркасные, поскольку каждый из обломков пород и минералов находится в контакте друг с другом.

При изменении содержания крупнообломочных фракций от 90 до 50 % в объеме КОГ можно уже встретить участки, сложенные песчаными или глинистыми составляющими КОГ, где непосредственных контактов межу крупнообломочными частицами нет. В связи с этим, их структуры мы относим к несовершенно-каркасным.

При изменении содержания крупнообломочных фракций в КОГ от 50 до 10 %, непосредственные контакты между обломками практически отсутствуют, и, следовательно, их структуры правомочно отнести к бескаркасному типу.

Учитывая условия промерзания КОГ и ранее выделенные классы литологических текстур песчаных и глинистых грунтов для КОГ, было выделено три класса унаследованных криогенных текстур: корковый (совершенно каркасный тип структуры КОГ), корково-массивный (КОГ с песчаной составляющей) и корково-шлировый (КОГ с глинистой составляющей) при изменении содержания крупнообломочных фракций от 10 до 90 %. (табл. 3.2.)

Таблица 3.2

Общая морфогенетическая классификация КТ крупнообломочных грунтов[91]

Условия криотекстурообразования									Наименование КТ
Наименование пород по:			Виды воды (по Е.М. Сергееву, 1978)		Характер промерза-ния		Харакктер льдо-выделения		Класс		Тип
составу	структуре
Глыбы (валу­ны), щебень (галька), дрес­ва (гравий) kv 90	Совершенно- каркасные kv > 90	Свободная (гравитацион­ная), инфильтрационная, грунтового потока		Быстрое, всесто­роннее		Инъекционный		К		БЗ
						Цементный				ЯЧ
				Любое		Инъекци­онный				КТ
		Вода в форме пара				Сублима­ционный				БК
Крупнообло­мочные песча­ные породы 10 kv< 90	Каркасные 50 kv< 90	Свободная (гравитацион­ная), инфильтрационная, грунтового потока, ка­пиллярно-подвешенная				Цементно-инъекционный		КМ		МКК
	Бескаркасные 10 kv < 50			Быстрое		Инъекционно-цемен­тный				БККМ
Крупнообло­мочные глинистые поро­ды 10 kv < 90	Каркасные 50 kv< 90	Рыхлосвязанная, капиллярно-подвешенная. капиллярная		Любое		Сегрегационный, инъек­ционный		КШ		ШКК
	Бескаркасные 10 kv < 50	Рыхлосвязанная, капиллярная		Медленное		Сегрега­ционный, цементный				БККШ

Примечание. КТ – криогенные текстуры; классы КТ: корковый – К, корково-массивный − КМ, корково- шлировый – КШ. Типы КТ: базальный – БЗ, ячеистый – ЯЧ, контактный – КТ, безконтактный – БК, массивно-контакно корковый − МКК, безконтактный, корково-массивный – БККМ, шлировый контактно-корковый − ШКК, безконтактный корково-шлировый – БККШ.

Графическое изображение криогенных текстур крупнообломочных грунтов может быть представлено в следующем виде (рис. 3.3.)

Рис. 3.3. Криогенные текстуры в элювии скальных (I), крупнообломочных грунтах без мелкодисперсной (II), с песчаной (III) и глинистой мелкодисперсной составляющими (IV)[]:

I: а, б, в – соответствено линейные горизонтально ориентированные системные, сетчато-ситемные, линейные вертикально ориентированые системные; II: а, б, в – контактные полно-корковые, порово-корковые бесконтактные, базально-корковые; III: а1, а2, б1, б2, в1, в2 – массивные бескаркасные локально-контактные полно-корковые, массивные каркасные локально-контактные, локально-корковые, массивные бескаркасные локально-контактные, локально-корковые; каркасные бесконтактные локально-корковые массивные; IV: а1, а2, б1, б2, в1, в2- линзовидные бескаркасные локально-контактные неполно-корковые, каркасные локально-контактные полно-корковые линзовидные, линзовидные каркасные локально-контактные, локально-корковые, локальные бескаркасные локально-контактные локально-корковые линзовидные бескаркасные локально-контактные локально-корковые; каркасные бесконтактные локально-корковые линзовидные.

Разновидности криотекстур выделяются по аналогии с классификацией [19] по расстоянию между корками льда ( ,мм) для слоистых между шлирами или размером ячеек, для сетчатых ( ), по мощности корочек льда h_к и по толщине шлиров льда h_ш

I. Полное наименование видов криогенных текстур крупнообломочных пород без мелкодисперсного заполнителя: РБК, НБК – равномерно-базально-корковый, неравномерно-базально-корковый; ИЯК, НЯК – изометрично-ячеисто-корковый, неизометрично-ячеисто-корковый; КЛК, КНК, КПК − контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый; БЛК, БНК – бесконтактно-локально-корковый, бесконтактно-неполно-корковый.

II. Полное наименование видов криогенных текстур крупнообломочных пород с содержанием грубодисперсной (песчаной составляющей) менее 50 %: МКТ – (КЛК, КНК, КПК) – массивно-контактный – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый), МПЛ – (КЛК, КНК, КПК) – массивно-пленочный – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый), МПР (КЛК, КНК, КПК) – массивно-поровый – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый), МБЗ (КЛК, КНК, КПК) – массивно-базальный – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый); более 50 % – БКЛК – (КТМ, ПЛМ, ПРМ, БЗМ) – бесконтактно-локально-корковый – (контактно-массивный, пленочно-массивный, порово-массивный, базально-массивный), БКНК – (КТМ, ПЛМ, ПРМ, БЗМ) – бесконтактный-неполно-корковый – (контактно-массивный, пленочно-массивный, порово-массивный, базально-массивный), БКПК – (КТМ, ПЛМ, ПРМ, БЗМ) – бесконтактный-полно-корковый – (контактно-массивный, пленочно-массивный, порово-массивный, базально-массивный).

III. Полное наименование видов криогенных текстур крупнообломочных пород с содержанием тонкодисперсной (глинистой составляющей) менее 50%: ШЛН – (КЛК, КНК, КПК) – шлирово-линзовидно – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый). ШСЛ – (КЛК, КНК, КПК) – шлирово-слоистый – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый), ШСТ – (КЛК, КНК, КПК) – шлирово-сетчатый – (контактно-локально-корковый, контактно-неполно-корковый, контактно-полно-корковый); более 50% – КЛК – (ШЛН, ШСЛ, ШСТ) – контактно-локально-корковый – (шлирово-линзовидный, шлирово-слоистый, шлирово-сетчатый), КНК – (ШЛИ, ШСЛ, ШСТ), контактно-неполно-корковый – (шлирово-линзовидный, шлирово-слоистый, шлирово-сетчатый), КПК – (ШЛН, ШСЛ, ШСТ) – контактно-полно-корковый – (шлирово-линзовидный, шлирово-слоистый, шлирово-сетчатый).

IV. Разновидность криогенных текстур крупнообломочных пород без мелкодисперсной компоненты: 1) для базально-корковых видов выделение разновидностей проблематично; 2) для остальных видов по размеру ячеек: А) крупноячеистая (глыбовые или валунные породы), среднеячеистая (щебенистые или галечниковые породы), мелкоячеистая (дресвяные или гравийные породы); Б) по расстоянию между корочками льда на крупнообломочных частицах ( мм): Б₁ – очень редкокорковые ( 200), Б₂ – редкокорковые (40 < 200), Б₃ – частокорковые (10 < 40), Б₄ – очень частокорковые (2 < 10); B – по мощности корочек льда (h_K, мм): В₁ – толстокорковые (h_K 10), В₂ – среднекорковые (5 h_K< 10), В₃ – тонкокорковые (1 h_K< 5), В₄ – микрокорковые (1 >h_K).

V. Разновидность криогенных текстур крупнообломочных пород с грубодисперсной (песчаной) составляющей: 1) контактный (лед на контактах песчинок); 2) корковый (лед обволакивает песчинки); 3) поровый (лед полностью заполняет поры в песчаной составляющей); 4) базальный (содержание льда более 50% объема песчинок, песчинки как бы плавают во льду).

VI. Разновидность криогенных текстур крупнообломочных пород с тонкодисперсной (глинистой) составляющей: Г) по расстоянию между шлирами (размерам ячеек) – _(Я), мм: 1) редколинзовидные, редкослоистые (крупносетчатые) – _(Я)> 100; 2) среднелинзовидные, среднеслоистые, (среднесетчатые) – (10 <h_Ш(Я) 100); 3) частолинзовидные, частослоистые (частосетчатые) – ( 1 <h_Ш(Я) 10); 4) микролинзовидные, микрослоистые, (микросетчатые) – (h_Ш(Я)< 1); Д) по толщине шлиров льда (h_Ш, мм): толстошлировые – h_Ш 10, cреднешлировые – 5 h_Ш<10, тонкошлировые – 1 h_Ш< 1, микрошлировые – 1 >h_Ш; h_Ш(Я) – соответственно толщина шлира(h_Ш) и размер ячеек в мм.

Лабораторная работа. Определение криогенной текстуры крупнообломочных грунтов

Цель работы: Научиться определять текстуры мерзлых грунтов.

Задание: Дать полное название криогенной текстуры крупнообломочных грунтов.

Исходные данные: Образцы (монолиты) мерзлых пород отобранные в горных выработках или специально изготовленные на основе моделирования условий промерзания.

Ход работы:

- зарисовать и сфотографировать расположение основных элементов криогенной текстуры.

- детально охарактеризовать морфометрические характеристики ледяных включений и пространственное их расположение, обратить внимание на морфометрические особенности ледяных включений в песчаной или глинистой составляющей и на крупнообломочной составляющей крупнообломочных грунтов.

Наименование криогенной текстуры крупнообломочных грунтов необходимо присваивать только после детальной характеристики криогенного строения крупнообломочной, песчаной и глинистой составляющих. Обратить внимание на литологические структуры и текстуры крупнообломочных грунтов, которые определяют условия формирования криогенного их строения.

Например. Дать полное название криогенной текстуры при мощности шлиров льда в тонкодисперсной составляющей 3 мм, расстояние между шлирами выдержано по разрезу и составляет 20 мм, шлиры (прослойки льда) горизонтально ориентированы, на корки льда мощностью 2 мм покрывают полностью, содержание крупнообломочных фракций в крупнообломочном грунте менее 30%.

Полное наименование по классификации (табл. 3.2.) будет следующее: бескаркасные полно-корковая, тонкошлировая эпигенетическая миграционно-сегрегационная криогенная текстура.

Задание:

- дать полное наименование криогенных текстур со следующими морфометрическими и видовыми параметрами: содержание крупнообломочной составляющей (щебня) менее 50%, тонкодисперсная составляющая представлена суглинком. На щебне корки льда покрываю 50% их поверхности, мощность корочек 3 мм, мощность шлиров льда в суглинке 2 мм, расстояние между ними 3 мм.

- дать полное наименование криогенных текстур со следующими морфометрическими и видовыми параметрами: содержание крупнообломочной составляющей (щебня) более 50%, тонкодисперсная составляющая представлена суглинком. Повехность щебнин покрытами полностью корками льда, мощность корочек 3 мм, мощность шлиров льда в суглинке 1 мм, расстояние между ними 2 мм.