Состав и строение мерзлых пород Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород

Органо-минеральный и химический состав мерзлых пород и их дисперсность к настоящему времени изучены недостаточно. Наибольшее внимание уделялось исследованию в основном лишь льда (как минерала и как горной породы), слагающего крупные скопления и залежи. Однако при сезонном и много­летнем промерзанииь - протаивании происходит преобразование не только льда, но и минерального, химического и органиче­ского состава самого скелета породы.

Специфичными для области распространения мерзлых пород оказываются химические процессы, которые протекают в ха­рактерной для криолитозоны кисло-нейтральной и восстанови­тельной средах с повышенным содержанием углекислого газа, растворенной углекислоты и фульвокислот. Здесь широко раз­виты процессы коагуляции и пептизации, обусловливающие рас­пространенность коллоидных и пылеватых частиц. Пептизация – дробление горных пород (фракций) на более мелкую фракцию.

В минеральной части мерзлых пород обычно выделяют: пер­вичные нерастворимые в воде, вторичные нерастворимые в воде, вторичные растворимые в воде минералы, органические и орга-но-минеральные соединения. Основной особенностью состава мерзлых пород является появление нового породообразующего минерала — льда, строение которого определяется условиями сформирования мерзлой породы, ее генезисом. Лед может нахо­диться в порах и образовывать прослои, линзы и криогенные конгломераты или значительные его скопления — мономине­ральную породу в виде клиновидножильных, инъекционных и других видов подземного льда.

Первичные минералы и их агрегаты, образующиеся в ре­зультате физического выветривания изверженных и метаморфи­ческие пород в криолитозоне, существенно отличаются от мине­ралов вне этой зоны. Это проявляется прежде всего в повышен­ном содержании слабостойких к выветриванию минералов. Среди вторичных нерастворимых в воде минералов, формирующихся обычно в криолитозоне в результате разрушения и преоб­разования в основном слоистых и ленточных силикатов и поле­вых шпатов, преобладают монтмориллонит, гидрослюды, бей-деллит.

Вторичные растворимые в воде минералы в мерзлых породах представлены соединениями гидрокарбоната кальция и магния, сернокислого кальция и натрия, а также хлористого натрия. Легкорастворимые соли (хлориды и сульфаты) находятся толь­ко в растворе, а труднорастворимые (карбонаты) - чаще всего в твердом состоянии.

Органическое вещество в криолитозоне может находиться в виде слаборазложившихся растительных и животных остатков и продуктов их разложе- ния - гумуса. Мигрируя в почвах, про­дукты разложения образуют специфические для северных почв-горизонты. При этом для хорошо дренируемых почв в криоли­тозоне характерны процессы оподзоливания, тиальферризации и иллювиального гумусирования.

Большое распространение в тундровых районах криолитозоны имеют глеевые почвы, формирующиеся в слабодре­нируемых породах. Небольшая водопроницаемость глини­стых и суглинистых пород при близком залегании кровли многолетнемерзлых пород приводит к слабой дифференциации почвы на горизонте. Под торфянистой подстилкой следует глеевый горизонт, который постепенно переходит в породу. Иногда под торфянистой подстилкой выделяют несплошной грубогумусовый аккумулятивный горизонт. На границе с кровлей много­летнемерзлых пород часто отмечается повышенное содержание Ре и гумуса.

В криолитозоне широко распространены торфяные породы, образующиеся при отмирании и разложении болотной расти­тельности в условиях избыточного увлажнения, недостатка кислорода и низких температур.

Дисперсность органо-минерального скелета мерзлых пород, как и их минеральный состав, в криолитозоне имеет свои спе­цифические особенности. В горных районах интенсивно проте­кают процессы физического криогенного выветривания (крио-элювиирования), в результате которых происходит дробление скальных пород до размеров крупнообломочных, песчаных и пылеватых фракций. Отложения равнинных низменных терри­торий в отличие от горных практически не содержат крупно­обломочного материала. Однако в их мелкодисперсной фракции также преобладают пылеватые частицы. Для горных районов характерна слабая сортировка осадочного материала, а при пе­реходе из одного генетического типа в другой (из элювия в де­лювий и аллювий) он становится все более неоднородным.

Органо-минеральная часть мерзлых пород обычно сцементи­рована льдом, в результате чего образуются льдосодержащие глинистые и песчаные породы, галечники, льдобрекчии и льдоконгломераты. Поры, образуемые минеральным скелетов этих пород, оказываются полностью или частично заполнены льдом. Поэтому для мерзлых пород одновременно с пористостью важное значение имеют пустотность, а также степень заполне­ния их льдом и незамерзшей водой.

Для аллювиальных отложений криолитозоны характерна четко выраженная сортировка материала: в русле реки - об­ломочные и крупнозернистые отложения, на прирусловой отме­ли - более дисперсные, на пойме преобладают пылеватые и глинистые отложения.

Дисперсность морских и озерных отложений в криолитозо­не обусловлена особенностями их седиментогенеза. Основное значение в распределении крупнообломочного материала в по­родах морского генезиса имеют транспортировка его речным льдом и айсберговый разнос. Ореолы его рассеивания чрезвы­чайно велики. Поэтому глубоководные микрофракции донных морских осадков криолитозоны нередко включают гравий, галь­ку и валуны.