Сингенетичность и циклитность едомных толщ севера Якутии

Васильчук Юрий Кириллович ORCID: 0000-0001-5847-5568 доктор геолого-минералогических наук профессор, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ), географический факультет, кафедра геохимии ландшафтов и географии почв 119991, Россия, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1, оф. 2009 Vasil'chuk Yurij Kirillovich Doctor of Geology and Mineralogy Professor, Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography, Department of Landscape Geochemistry and Soil Geography 119991, Russia, Moscow, Leninskie Gory str., 1, of. 2009 vasilch_geo@mail.ru Другие публикации этого автора

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №18-05-60272 Арктика, полевые исследования) и РНФ (грант №19-17-00126, радиоуглеродные определения)

Введение

Предметом исследования являются становление теории сингенетического формирования полигонально-жильных структур и циклиты в строении едомных толщ российской севера Якутии: гетероциклитного полигонально-жильного комплекса в супесчаных отложениях Зеленого Мыса; гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Станчиковского Яра; гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Батагайской едомы.

Исторический экскурс. Здесь хотелось бы отметить, что разнообразие жил и их взаимоотношения с вмещающими мёрзлыми породами в Прибайкалье и Забайкалье столь интересно, что сама

Идея сингенетического накопления мерзлых пород возникла у И.Лопатина ^[1], Р.И. Аболина ^[2] (особо отметим – ранее, чем у Э. де К. Леффингвела ^[3] и Некипелова в 1916 г. в близком к современному пониманию виде при изучении повторно-жильных льдов Прибайкалья и Забайкалья.

Р.И. Аболин ^[2], объяснял образование многолетнемёрзлых толщ путем нарастания торфяного покрова и накопления осадков в долинах: “Теперь, что же касается тех ледяных прослоев и гнёзд, которые образуются при замерзании почвы из насыщающей эту почву воды, то, как мы видели, в наиболее типичном виде они встречаются в болотных, вообще торфянистых почвах. Если теперь мы примем во внимание, что на поверхности болота происходит постоянное накопление свежей органической массы, вызывающей все новое и новое повышение поверхности, то естественно, что горизонт предельного летнего оттаивания также будет из года в год повышаться. Вместе с этим соответственные ледяные прослои и гнёзда будут переходить из однолетних образований в категорию ископаемого каменного льда. Ледяные прослои в минеральной почве сохранятся более продолжительное время только при условии отложения на поверхности новых слоёв наноса, благодаря чему также повысится и горизонт предельного оттаивания грунта. Точно также и заполняющие трещины штоки льда в состоянии сохраниться неопределённо долгое время лишь при условии прикрытия их слоем какого-нибудь дурного проводника тепла. Условия сохранения в последнем случае более благоприятны лишь в том смысле, что трещины, например, образовавшиеся зимой от мороза, нередко заходят уже и в горизонт постоянно мёрзлого грунта и, как мы видели раньше, обычно расширяются под дерновым пластом. Последний в таких случаях, в особенности если он сильно торфянист и находится в постоянно влажном состоянии, является хорошим защитником припрятавшегося под ним ледяного образования против расплавляющего действия солнечных лучей. Если, как это обычно бывает на самом деле, при этом постепенно увеличивается торфянистый характер покрывающего дернового пласта и непрерывно продолжается накопление органической массы, то здесь мы имеем все данные к тому, чтобы и такая ледяная жила перешла в качестве равноправного члена в число современных наносов” ^{[2, с. 101-102]}.

Процесс погребения осадков, перекрывающих мерзлые слои, геолог Некипелов объясняет следующим образом: “Постоянное нахождение мерзлоты в речных долинах и на равнинах, отсутствие её на крутых склонах, а также приуроченность к рыхлому материалу, происшедшему вследствие накопления, все это вместе взятое наводит на мысль об ином способе происхождения постоянной мерзлоты. Мне кажется, что мерзлота нарастала постепенно снизу вверх, при заполнении речных долин и горных склонов рыхлым материалом. Происходить это могло так: в продолжении зимы почва промерзла настолько, что за короткий летний промежуток не успевала оттаивать, и нижние её горизонты оставались мерзлыми и на следующий год.

В то же время сверху почва продолжала нарастать, покрываясь частью новым наносным материалом, частью растительным перегноем и, таким образом, нижний мерзлый слой делается еще более защищённым от протаивания, а над ним в следующую зиму намерзал второй и также, не успевший протаять за лето, оставался в условиях постоянной мерзлоты. Такое нарастание мерзлоты должно происходить все время пока продолжается накопление материала...” (“Геологическое описание местности в районе железной дороги от ст. Керак до ст.Чалдонка, составленное геологом Некипеловым, с. 29” – цит. по фундаментальной монографии А.В.Львова ^{[4, с. 628]}.

Одно из самых ранних исследований повторно-жильных льдов в южной части криолитозоны выполнено А.В.Львовым в его фундаментальном труде по Забайкалью (4): “Зимой во время суровых морозов, особенно при малом количестве снега, земля трескается на большую глубину, что способствует промораживанию более глубоких, горизонтов почвы. На эти явления обратили в своё время внимание Миддендорф, Майзель, Врангель и другие путешественники по Якутской области, связывая самое происхождение вечной мерзлоты с такими глубокими трещинами почвы. Такие трещины наблюдаются в Забайкалье и в районах Зап.-Амурской ж.д.; при измерении некоторых трещин на ст. Перевальной (в “грязной выемке”) и близ ст. Зубарево глубина их доходила от 3-х до 6,8 и более метров. Если в такие трещины весной при таянии снегов попадает вода, то последняя, замерзая, образует ледяные жилы, заполняющие бывшие трещины” (4, с. 90).

Э. де К. Леффингвелл в 1915 г. ^[3] писал: «Мерзлый грунт сжимается во время холодных арктических зим, и образуются трещины, которые разделяют поверхность грунта на полигональные блоки. Весною эти морозные трещины заполняются поверхностной водой, которая немедленно замерзает. При летнем повышении температуры мерзлый грунт расширяется. Поскольку ледяные жилы более тверды, чем местная формация, приспособление идет в последней. В результате происходит выпучивание заключенных блоков либо целиком, либо локально, по контакту со льдом (рис. 1).

Во время следующей зимней волны холодов на том же месте появляется новая трещина, благодаря чему образуется постоянно растущий клин грунтового льда. Таким образом, тундра оказывается подстилаемой сетью ледяных клиньев, заключающих массивы первоначальной формации».

Рис. 1. Схема формирования ледяных жил и образования деформаций вмещающих отложений в болотных (а) и песчано-илистых (б) оторфованных отложениях северной Аляски. По E. de K. Leffingwell ^[3]: 1 – суглинок; 2 – песок; 3 – супесь; 4 – торф; 5 – повторно-жильный лёд

Г.Штехе ^[5] высказал мнение, что ледяные клинья Новосибирских островов постепенно росли вверх. В начале 30-х годов В.Зёргель объяснил особенности формы наблюдавшихся им псевдоморфоз по вытаявшим ледяным жилам одновременным с развитием жил повышением поверхности почвы вследствие отложения лесса ^{[6, 7]}.

Г.Гальвиц - немецкий и австрийский геолог, первоначально специалист по девону и карбону, в 1949 г. опубликовал блестящую статью по развитию ледяных жил, основываясь на собственном опыте по изучению псевдоморфоз Добиса, Трота, Халле и др. в Тюрингии ^[8].

Основываясь на наблюдениях Е. де К. Леффингвела ^[3] Г.Гальвиц писал: ледяные жилы возникают при повторных разрывах морозобойных трещин. Леффингвелл описывает этот процесс в мерзлых грунтах тундры под действием сурового холода. Морозобойное растрескивание происходит с громкими хлопками и сотрясениями поверхности. Можно наблюдать с поверхности 8-10-ти сантиметровые протяженные по латерали трещины, которые ниже летнего сезонно-талого слоя составляют около 5 мм в ширину, внедряясь в ледяные жилообразные массы. Объяснением этого процесса является то, что при снижении температуры лед сжимается. Вследствие этого возникают напряжения при растяжении, которые приводят к образованию линейных разрывов, т.е. морозобойных трещин.

Г.Гальвиц рассмотрел схемы формирования ледяных клиньев при разном сочетании глубины проникновения морозобойных трещин и изменения уровня земной поверхности. Длительное внедрение трещин на одинаковую глубину приводит к формированию жил, имеющих во фронтальном сечении форму тупого клина близкую к прямоугольнику (рис. 2, а). При уменьшении глубины внедрения морозобойных трещин формируются жилы, имеющие во фронтальном сечении форму острого клина (рис. 2, б). При неравномерном уменьшении глубины растрескивания сначала увеличивающейся, а затем уменьшающейся может сформироваться более сложный клин (рис. 3).

Рис. 2. Формирование ледяных клиньев: а – при проникновении морозобойных трещин на одинаковую глубину; б – при проникновении морозобойных трещин на разную глубину. По H.Gallwitz ^[8]

Рис. 3. Формирование ледяного клина при неравномерном уменьшении глубины растрескивания. По H.Gallwitz ^[8]

Г.Гальвиц ^[8] разделил жилы следующим образом:

1. Эпигенетические ледяные жилы. Они возникли в сформированном осадке при стационарном положении поверхности. Он выделил: А) эпигенетические ненарушенные - цельные ледяные жилы, их сохранность объясняется тем, что они не утрачивают формы при заполнении тонкозернистым материалом. Б. Эпигенетические деформированные нарушенные клинья, с деформациями стенок за счет смещения вмещающего материала.

2. Сингенетические ледяные жилы. Среди которых он выделил: А. Сингенетические ненарушенные цельные. Б. Сингенетические нарушенные ледяные жилы в которых преобладают крупнозернистые осадки, причем нарушенные сингенетические жилы преобладают.

Он также рассмотрел два сценария изменения положения земной поверхности при сингенетическом формировании клиньев: при однократном повышении земной поверхности (рис. 4, а) и – при постоянном повышении земной поверхности (4, б), т.е. по сути он отразил два типа цикличности в формировании сингенетических жил.

Рис. 4. Формирование ледяных клиньев: а – при однократном повышении земной поверхности; б – при постоянном повышении земной поверхности. По H.Gallwitz ^[8]

В заключение Г.Гальвиц приводит принципиально новые выводы: а. Формы ледяных жил обусловлены различными условиями роста. б. Меняющаяся глубина мерзлых пород и поднятие поверхности в результате седиментации обуславливают формы жил. в. При постоянном уровне поверхности возникают эпигенетические ледяные жилы, которые позволяют делать выводы о длительности холодного периода в силу ширины, о глубине мерзлого грунта в силу длины и о ходе холодного периода по выпуклости и вогнутости стенок. г. Сингенетические ледяные жилы возникают при одновременном осадконакоплении на поверхности. Они растут в высоту с осадком и оставляют узкие, длинные формы.

Таким образом, можно констатировать, что Г.Гальвиц никогда не видевший ледяных жил ни эпигенетических, ни сингенетических интуитивно, опираясь, только на свои наблюдения форм псевдоморфоз, предсказал развитие теории сингенеза при образовании полигонально-жильных структур.

Подчеркнем, что конец 40-х, начало 50-х годов XX века - время активного развития теории сингенеза и изучения повторно-жильных льдов.

Таким образом, можно констатировать, что Г.Гальвиц никогда не видевший ледяных жил ни эпигенетических, ни сингенетических интуитивно, опираясь, только на свои наблюдения форм псевдоморфоз, предсказал развитие теории сингенеза при образовании полигонально-жильных структур.

Подчеркнем, что конец 40-х, начало 50-х годов XX века - время активного развития теории сингенеза и изучения повторно-жильных льдов.

В 1952 г. вышла работа Б.Н.Достовалова о физических условиях образования морозобойных трещин и развития повторно-жильных льдов в рыхлых породах

Б.Н. Достовалов ^[9] предложил способ приближенного определения возраста трещинных льдов: а) В районе озера Абалах (центральная Якутия) в шурфе глубиной 10,5 м была обнаружена жила льда шириной около трех метров, уходящая вглубь. Скважины в этом же районе показали мощность, по-видимому, одновозрастного льда до 18 м. Полагая глубину растрескивания равной 5 м = 500 см и среднюю толщину элементарной жилки 0,5 см, число годовых циклов по Б.Н.Достовалову равно 2160. Таким образом, при этих данных период времени, в течение которого развивалась данная жила, не меньше, а скорее больше 2160 лет.

б) На Новосибирских островах наблюдаются льды с вертикальной полосчатостью в виде клиньев и жил высотой 30 - 40 м и шириной около 15 м. Полагая среднюю глубину элементарной жилки 5 м и среднюю ее ширину 1 см, число годовых циклов составляет 12 000 ^[9].

Б.Н. Достовалов надеялся, что исследования структур трещинных льдов приведут к более точным определениям глубин и толщин элементарных жилок, что, в свою очередь, несомненно позволит уточнить и определения возраста трещинных льдов ^[9].

Одновременно вышла статья П.А. Шумского ^[10]. В ней установлены условия и форма залегания ископаемых льдов в виде решетки вертикальных жил, выработан критерий для визуального определения повторно-жильного льда, возможности отличать его от других видов подземных льдов, критерий этот заключается в вертикальной слоистости, создаваемой прослойками грунта или пузырьками воздуха, которая согласно П. А. Шумскому ^[10] является достаточным доказательством принадлежности льда к повторно-жильному типу.

Однако, полезно отметить, что в 1952 г. П.А.Шумский еще сомневался в сингенетичности ряда мощных ледяных жил. Он писал ^[10]: "Как видно из приведенного описания, в структуре изученных нами жил нет никаких данных, которые позволяли бы говорить о росте их одновременно с накоплением осадков в пойме. Такой сингенетический рост, очевидно, должен был бы сказаться в наличии рядом, на одном и том же уровне частей элементарных жил – слоев, формировавшихся на разных глубинах под поверхностью и поэтому обладающих разной мощностью, размером кристаллов, кристаллографической ориентировкой, степенью развития оптических аномалий и т. д. и т. п. Никаких признаков подобного смещения верхушек слоев в вертикальном направлении обнаружено не было. По-видимому, рост жил ископаемого льда происходил сверху вниз при неизменном положении земной поверхности, то есть после отложения всей толщи осадков. Следовательно, при таком эпигенетическом типе роста, жилы, по-видимому, способны проникать на глубину до 20–25 м, на которой наблюдались нижние концы жил в буровых скважинах и обнажениях в районе Лено-Амгинского междуречья. Это, конечно, не значит, что в других условиях, например, при интенсивном промерзании толщи осадков одновременно с их накоплением, развитие ледяных жил не происходит сингенетически, в процессе накопления осадков в пойме, благодаря чему рост жил в вертикальном направлении был бы ограничен только мощностью данной толщи осадков, как предполагают Г.Гальвиц..., А. И. Попов... и Б. Н. Достовалов. Будущие исследования в Приморской низменности северной Якутии должны установить, связано ли исключительно сильное развитие ископаемых льдов этого района с сингенетическим или с эпигенетическим ростом повторных ледяных жил".

В 1950 г. в Институте мерзлотоведения Академии Наук СССР были организованы обстоятельные полевые исследования, направленные на решение проблемы подземных льдов в центральной Якутии. В частности, на Лено-Амгинское междуречье был направлен геофизический отряд, в составе которого П.А.Шумский при участии студента- практиканта Б. И. Втюрина (впоследствии профссора-криолитолога) занимались изучением условий залегания и строения ледяных тел в шурфах, состава, текстуры и структуры льдов, а Р. И. Коркина проводила геофизические работы.

Работы, по структурно-текстурному исследованию, начавшиеся несколько раньше геофизических, очень скоро привели к заключению, что подземные льды, принимавшиеся прежними исследователями за фирновые (и П.А. Шумский вначале тоже так считал), являются жильными, образовавшимися в морозобойных трещинах в грунтах. Основанием для такого заключения в поле, по данным изучения льда с лупой и поляроидами, послужил определенно первичный характер вертикальной «полосчатости» или «трещиноватости» ископаемого льда, как называли слоистость сторонники фирновой и погребенной ледниковой ^[11] гипотез. Слои льда в исследованном шурфе экспедиции 1940 г. в Абалахе залегали в виде узкого, несколько расширяющегося кверху веера: в середине вертикально, а по бокам с падением внутрь не более 75^о. Как заключили П.А. Шумский и Б.И. Втюрин, вскрытое шурфом на глубину 10,5 м ледяное тело не могло быть ничем иным, кроме как вертикальной жилой ^[10].

Очень важное, если не решающее значение для становления теории сингенеза, имели работы А.И. Попова ^{[12, 13]}

А.И. Попов ^[12] предположил, что формирование повторно-жильного льда происходит на речных поймах. Одновременность накопления пойменных осадков и роста повторно-жильного льда подтверждается изгибом слоев вмещающих осадков на контакте с повторно-жильным льдом. А.И. Попов отметил, что если бы жилы льда росли в уже отложенной толще осадков, проникая все глубже и сверху все более расширяясь, наибольший изгиб слоев вмещающих осадков наблюдался бы в верхних горизонтах толщи, так как здесь отжатие их должно быть наибольшим. А тогда, с глубиной степень изгиба слоев должна бы постепенно уменьшаться (рис. 5,а). В толщах которые предположительно относились к сингенетическим наблюдалась иная картина: в разрезах на несколько десятков метров по вертикали отмечалась смена изгиба слоев вмещающих осадков у контакта со льдом. Сверху вниз фиксируется то постепенное, то более резкое изменение от сильно изогнутых слоев до почти горизонтальных, а затем еще ниже - вновь слои сильно изогнуты, еще ниже опять слабо изогнутые, почти перпендикулярные к боковой поверхности жилы (рис. 5,б). А.И. Попов заключает, что это является свидетельством того, что каждый слой формировался уже при наличии льда рядом и лишь затем в разной степени деформировался. При этом, взаимоотношение между льдом и грунтом менялось по мере наслаивания осадков, а это могло происходить лишь в том случае, если одновременно нарастал и лед.

Рис. 5. Изменение изгиба слоев вмещающей породы при постепенном углублении ледяной жилы в мерзлый грунт (а) и обычно наблюдающееся изменение изгиба слоев вмещающей породы у контакта с мощными ледяными жилами. По А.И. Попову ^{[12, 13]}

На это же указывает и фациальные изменения в горизонтальном направлении: торфянистые линзы постепенно выклиниваются от середины «грунтовых» столбов в сторону ледяных жил (рис. 2).

Рис. 6. Изгиб торфяных линз между ледяными жилами. По А.И. Попову ^{[12, 13]}

А.И. Попов ^{[12, 13]} подметил, что оторфованные линзы во вмещающих жилы отложениях часто располагаются в несколько ярусов и чередуются с минеральными слоями. Каждая оторфованная линза фиксирует положение располагавшегося в прошлом на поверхности пойменной террасы внутриполигонального болотца. Такая многоярусность, указывает, на то, что лед и осадки нарастали одновременно.

А.И. Попов подчеркивает: "Прежде всего надо отметить одно необходимое условие, которое обеспечивает параллельное накопление льда и осадков. Таковым является сопутствующий этому процессу мерзлотный режим. Значение последнего самое первостепенное, так как только в условиях мерзлоты может идти этот процесс. Роль мерзлотного фактора в данном случае проявляется в том, что по мере накопления осадков и последовательного повышения поверхности поймы происходит постепенное поднятие и верхней поверхности мерзлоты, которая как бы нарастает вместе с осадками" ^[12]. Это суждение А.И. Попова корреспондирует с выше упомянутыми взглядами И.Лопатина ^[1], Р.И. Аболина ^[2] и Некипелова [см. 4] высказанными в конце 19-начале 20 вв.

Согласно классической модели сингенетического накопления осадков, предложенной и развитой А.И.Поповым ^[12] и Е.М.Катасоновым ^{[14, 15]} процесс промерзания осуществляется «пачками», что принято объяснять соотношением осадконакопления и цикличного изменения глубины протаивания деятельного слоя за ряд лет. При этом мощность приращения снизу синкриогенной пачки объясняется соотношением ...«изменения глубины протаивания, т.е. его цикличности за ряд лет и скорости накопления осадков. Чем больше амплитуды цикличности, тем продолжительнее каждый цикл и чем больше скорость накопления осадков, тем крупнее будут «пачки», переходящие в вечномерзлое состояние» ^{[16, с.224]}. Там же А.И.Попов, рассматривая процесс сингенетического формирования мощных ледяных жил, заключает... «образование полигонально-жильного льда происходит в период, когда поверхность террасы переживает пойменную стадию и на ней происходит накопление осадков. С прекращением пойменного режима и накопления осадков останавливается и рост льда» (16, с.98). Еще ранее в своей классической работе, посвященной особенностям криолитогенеза аллювиальных равнин, А.И.Попов ^[12] упоминал ...«об одновременности накопления пойменных осадков и трещинно-полигонального льда» и далее: ...«Одинаковый фациальный состав пойменных осадков, выдержанный иногда на десятки метров по вертикали, доказывает, что формирование всей толщи происходило при неизменном (или мало изменяющимся) пойменном режиме, что каждый слой в свое время был отложен в половодье на полигональной поверхности поймы и что последняя перемещалась все выше и выше.» ^{[12, с.34]}.

Однако, такое монотонное накопление встречается сравнительно редко и разрезы с равномерно расположенными по высоте зубчиками и плечиками, указывающими на монотонное сингенетическое повторно-жильное формирование, встречаются в небольшом числе случаев.

Впервые мысль о не столь уж однородном режиме осадконакопления в период формирования мощных сингенетических повторно-жильных льдов возникла у нас при анализе строения обнажения едомы в разрезе Зеленый Мыс ^[17] в 1983 г. (рис. 7).

Гетероциклитный полигонально-жильный комплекс Зеленый Мыс. Плейстоценовый мезоциклитный полигонально-жильный комплекс Зеленый Мыс располагается низовьях р.Колымы. Он был многократно исследован автором в период с 1983 по 1999 гг. ^{[17, 19]}, в результате чего удалось наблюдать различное вскрытие ледяных жил (см. рис. 7, 8). В этом жильном комплексе, впервые изученном автором ранней зимой 1983 г., и удачно отретушированном снегом явно выделились три мезоцикла, датированные по радиоуглероду от 37 до 13,6 тыс. лет ^[17].

Рис. 7. Три оторфованные линзы в разрезе едомы Зеленый Мыс. Фото Ю.К. Васильчука, 1983 г.

Рис. 8. Гетероциклитный полигонально-жильный комплекс в разрезе едомы Зеленый Мыс. Фото Ю.К. Васильчука, 1987 г.

Вследствие очень удачного и полного вскрытия разреза в сентябре, а также весьма контрастной картины, подчеркнутой рано установившимся снежным покровом, были очень явно видны три яруса (см. рис. 7) в строении вмещающей жилы толщи ^[17]. Более темные прослои в строении разреза были представлены сильно оторфованными – коричневыми супесями с вертикально стоящими корешками трав и мхами.

Одной из важных черт этих обогащенных органикой (кстати, здесь же встречены и скопления мамонтовых костей) прослоев было наличие грунтовых жил, образующих как бы гребенку грунтовых жил с зубьями 1,5 – 1,7 м в высоту и 0,3 – 0,4 м в ширину. В верхней части верхнего аласа у Дуванного переката зубья такой гребенки были несколько меньших размеров 0,5 – 0,6 м в высоту и 0,1 – 0,2 м в ширину, и они отходили вниз от подошвы голоценового торфяника, перекрывающего озерную (озерно-таберальную) голоценовую толщу (параллельно грунтовым жилам здесь также залегают ледяные жилы, высотой около 4 м). Таким образом можно считать, что такая «гребенка» (сформировавшаяся, как мы полагаем в результате растрескивания на стадии оттаивангия деятельного слоя из-за возникающих объемно-градиентных напряжений при таянии льда) - морфологический признак, демонстрирующий общность черт развития аласа и отдельного субаквально-субаэрального цикла в толще едомы, т.е. едому, в ряде случаев можно рассматривать как серию последовательно формировавшихся аласных толщ. Также зубчатое строение нижней части торфяных слоев отмечено в едомной толще в разрезе позднеплейстоценовой террасы Быковского полуострова, включающей мощные ярусные сингенетические повторно-жильные льды. Интересно, что в этом разрезе отмечено от 3 до 5 горизонтов, представленных переслаивающимися песками, супесями, слоями с комочками торфа, глин ^[18].

Особое внимание автора привлекли слои, представленные крупным и мелким гравием, часто гравием насыщены и горизонты песков или глин. Интересно, что встречено два слоя торфа подстилающего гравийные толщи, в грунтовых-торфяных жилах отходящих вниз от подошвы этих двух торфяных слоев отмечается повышенное содержание гравия. В этом разрезе отмечено от 3 до 5 горизонтов, представленных переслаивающимися песками, супесями, слоями с комочками торфа, глин ^[18].

Повторно-жильные льды, залегающие в тонкодисперсных едомных позднеплейстоценовых толщах, как правило имеют значительно менее выраженную циклитность, по сравнению с жилами в песках. Связано это прежде всего с тем, что пески накапливаются обычно быстро, поэтому скорость вертикального роста жил велика. Это ведет к лучшей выраженности ярусности в строении жильного комплекса. При заметно более медленном накоплении тонкодисперсных грунтов, чаще формируются монолитные (иногда называемые транзитными) ледяные жилы из-за медленного прироста вверх а отчасти и из-за выдавливания льда жил.

Из оторфованных линз в разрезе едомы Зеленый Мыс (см. рис. 7 и 8) получены радиоуглеродные датировки органического материала 28 600 ± 1500 (ГИН-3574) на глубине 12 м (из линзы 1) и 37 600 ± 800 (ГИН-3576) на глубине 23,7 м (из линзы 3), т.е. трехчленная слоистая толща мощностью примерно 12 м накопилась за 9 тыс. лет. В среднем можно говорить о том, что один субаквально-субаэральный мезоцикл в едоме Зеленого Мыса состоящий из субаквальной супеси и субаэрального оторфованного горизонта мощностью 4 м накопился за 3 тыс. лет.

Гетероциклитный полигонально-жильный комплекс Станчиковский Яр располагается в долине р.Малый Анюй, близ пос. Анюйск. Этот разрез одной из первых детально исследовала Г.С.Константинова ^[20] и пришла к выводу, что повторно-жильные льды залегают циклитно. Вместе с тем она отметила, что помимо основной системы мощных повторно-жильных льдов внутри ее существуют мелкие системы небольших погребенных на разных глубинах ледяных жил.

Т.П. Кузнецова позднее посетившая разрез отметила, что в основном он сложен мощными повторно-жильными льдами, имеющих вертикальное протяжение около 15-30 м. Но вот более мелкие генерации ледяных жил, по мнению Т.П.Кузнецовой ^[21], располагаются в несколько ярусов. Она также заметила, что наблюдаются локальные участки, где существует двухъярусность и в системе мощных повторно-жильных льдов в разрезе Станчиковского яра ^[21].

В разрезе верхнего по течению фрагмента едомы Станчиковского яра Т.Н. Каплина и О.В. Лахтина ^[22] зафиксировали три яруса ледяных жил.

С.В.Губин и О.Г.Занина ^{[23, 24]} зафиксировали три уровня погребенных почв в разрезе (рис. 9) и датировали их по радиоуглероду от 27700± 300 лет (ГИН-10874) - верхний (располагающийся наклонно на высоте 37-40 м над урезом реки) до 37400 ± 1200 лет (ГИН-12870) - нижний (располагающийся на высоте около 20-22 м над урезом реки). В этом случае трехчленная слоистая толща мощностью примерно 15 м накопилась за 10 тыс. лет. В среднем можно говорить о том что один субаквально-субаэральный мезоцикл в едоме Станчиковского яра мощностью 5 м накапливался за 3,3 тыс. лет

Рис. 9. Три яруса органического материала в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Станчиковского Яра. Фото О.Г. Заниной

Автором, посетившим совместно с Н.А.Буданцевой и С.А. Зимовым разрез Станчиковского Яра в 2018 г. зафиксировано не менее трех ярусов криоциклитов ^[25], представленных жилами, сложенными серым (реже желтовато-серым) вертикальнослоистым льдом (рис. 10, 11). Нижний детально исследованный ярус ледяных жил залегал на высоте +10 м, а верхний на высоте +21 м над урезом реки.

Рис. 10. Жилы верхнего яруса в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Станчиковского Яра. Фото Ю.К.Васильчука

Рис. 11. Жилы среднего яруса в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Станчиковского Яра. Фото Ю.К.Васильчука

Вместе с тем надо еще раз отметить, что повторно-жильные льды подвергаются существенным пластическим деформациям, отмеченным еще Е. де К. Леффингвелом ^[3] и поэтому в сложении мощных позднеплейстоценовых жил признаки многоярусности в большинстве случаев "стерты" в процессе медленных пластических деформаций из-за длительной ползучести льда ^{[26, 27]}.

Гораздо отчетливее мезоциличность в полигонально-жильных структурах выражена там где, при изменении режима аккумуляции формировались небольшие жилки. Один из таких ярких случаев встречен нами в публикации Н.А. Шполянской ^[28], которая привела очень выразительную фотографию на которой отчетливо видны два яруса - мезоцикла ледяных жил в едоме в низовьях Колымы (рис. 12).

Рис. 12. Два яруса ледяных жил в едоме в низовьях Колымы. Из Н.А. Шполянской ^[28]

Одним из наиболее интересных с позиции циклитности полигонально-жильных структур является сравнительно недавно открытый и уже очень детально изученный разрез Батагайской едомы (рис. 13-15) ^{[29, 30]}.

В толще Батагайской едомы отмечаются по меньшей мере три крупных макроцикла, два верхних фациально замещающих друг друга, первый - имеющий мощность от 20-25 до 40-50 м. эта едомная толща сложена преимущественно очень узкими ледяными жилами шириной до 1,5 м, разделенными 2-3 метровой ширины полигонами. В этой толще иногда можно выделить несколько ярусов узких ледяных жил, залегающих друг над другом (рис. 16). Едомную толщу фациально замещает песчаная слоистая толща мощностью до 20-30 м, которая в виде узких перьев на несколько десятков метров внедряется сбоку в едомную толщу. В этой песчаной, предположительно озерного генезиса, толще фиксируются очень узкие жилы шириной до 1 м. Третий макроцикл, встреченный в основании 70-100-метровой Батагайской толщи представлен горизонтально-слоистыми илистыми песками (мощность толщи от 5 до 15 м и более) с очень редкими ледяными жилками шириной до 0.5 м. Контакт с перекрывающим едомной толщей и этой древней, видимо таберальной толщей, очень четко фиксируется изменением состава пород, т.е. увеличением опесчаненности таберальной толщи, а главное льдистостью. Макрольдистость едомной толщи достигает 60-70%, а таберальной толщи не превышает 30% (рис. 17).

Рис. 13. Мезоциклы в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса в супесчаных отложениях Батагайской едомы. Фото К.Орлински

Рис. 14. Жилы верхнего яруса в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса в супесчаных отложениях Батагайской едомы. Из Yu. Vasil'chuk, J. Vasil'chuk ^[29]

Рис. 15. Жилы нижнего яруса в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса в супесчаных отложениях Батагайской едомы. Из Yu. Vasil'chuk, J. Vasil'chuk ^[30]

Рис. 16. Два мезоцикла узких ледяных жил в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса в супесчаных отложениях Батагайской едомы. Фото Дж. Васильчук, 2019 г.

Рис. 17. Два макроцикла ледяных жил в разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса Батагайской едомы: вверху едомная толща с частыми ледяными жилами, внизу - древняя таберальная толща с редкими ледяными жилами. Фото Ю. Васильчука, 2019 г.

Узкие ледяные жилы с полигонами, из разделяющими – это довольно редко встречающееся явление. Однако такие комплексы описаны в полигональном комплексе Воронцовского Яра (рис. 18) и узкие жилы Каретовской едомы в разрезе Плахинского Яра.

Рис. 18. Повторно-жильные льды в разрезе полигонально-жильного комплекса Воронцовского Яра. Фото А.П. Тыртикова

Мы уже подчеркивали, что цикличность особенно хорошо выражена там, где на разных глубинах залегают узкие ПЖЛ. Скорее всего это связано с высокой скоростью накопления осадков, когда широкие жилы не успевают формироваться. Такое мезоциклитное строение отмечено в разрезе на о.Большой Ляховский (рис. 19), в долине р.Белянка (приток р.Лены в среднем течении (рис. 20) и в едоме в верховьях Колымы (рис. 21).

Рис. 19. Узкие повторно-жильные льды двух ярусов разрезе гетероциклитного полигонально-жильного комплекса о. Большой Ляховский. Фото В.Е. Тумского

Рис. 20. Двухъярусная едома на р.Белянка, правый приток Лены, чуть ниже Алдана. Фото Н.А. Решетникова

Рис. 21. Едома в верховьях р.Колымы. Фото Л.Комарова

А.Э.Басилян с соавторами ^[31] исследовал циклическое строение едомы в разрезе Сопливая гора на р. Яне (рис. 22). Едомная толща, формирующая 40-метровую террасу, представляет собой переслаивание разнофациальных осадков с развитыми в них сингенетическими повторно-жильными льдами, достигающими в ширину более 3 м. Часть повторно-жильных льдов пронизывают всю толщу, некоторые из них на разных уровнях прекратили свой рост и были захоронены. В целом, в толще наблюдается закономерное изменение литологического состава отложений вверх по разрезу.

Грубые конгломераты-галечники и косослоистые пески руслового аллювия сменяют пойменные песчаные алевриты с криотурбациями, которые перекрывает пачка покровных тонких супесей с оторфованными горизонтами. А.Э.Басиляном с соавторами ^[31] выделяются две пачки субаквальных (А, В) и пачка субаэральных (С) отложений (рис. 22). На основании детальных наблюдений литологического состава в этих пачках были выделены седиментационные циклы, к границам которых приурочены горизонты, обогащенные органикой, и изменения криогенных текстур. По всему разрезу выделено и прослежено 10 седиментационных циклов ^[28]. Подчеркнем, что А.Э.Басилян с соавторами ^[31] выделяют их именно как седиментационные циклы, что автору видится правильным, но почему-то причиной их образования они считают климатические изменения, но тогда эти циклы не следовало называть седиментационными.

Эти десять седиментационных циклов располагаются на высоте от 3 до 33 м, т.е. система залегающих ярусно друг над другом 10 узких жилок, иногда вложенных друг в друга, а иногда разделенных, залегающих одна над другой, имеет общую мощность около 30 м, т.е. один мезоцикл составляет около 3 м. Время накопления этой толщи определяется примерно в 30 тыс. лет, судя по уран-ториевой датировке в основании толщи - около 71,4 тыс. лет и времени вреза в нее отложений второй террасы - около 40 тыс. лет ^[31]. Таким образом один мезоцикл в разрезе Сопливая гора, на р. Яне мощностью в 3 м формировался около 3 тыс. лет.

Рис. 22. Многоярусная едома в разрезе Сопливая гора, на р. Яне. Фото с сайта Arctic Journal

Циклитно построенные полигонально-жильные структуры в долине р. Вилюй изучены Н.С. Даниловой ^[32]. В 20 метровом обнажении второй надпойменной террасы в 10 км ниже г.Верхневилюйска Н.С. Данилова встретила на глубине более 2 м погребенную жилу на боковом контакте с которой и над жилой расположены слои выдавленных в процессе роста жилы перекрывающих пород. Изогнутый контур ледяной жилы и припаивание отдельных слоев вмещающих пород к выступам льда по заключению Н.С. Даниловой ^[32] являются признаками их сингенеза.

А в обнажении пятой надпойменной террасы левого берега р. Вилюя выше устья р. Тыалычимы Н.С. Даниловой ^[32] изучены мощные циклитно построенные едомные толщи с переслаиванием 3-5 оторфованный прослоев и разделяющих их минеральных отложений. Здесь едомная толща мощностью около 30 м представлена темно-серыми песками, супесями и суглинками, послойно заторфованными с очень хорошо выраженными вогнуто-слоистыми криогенными текстурами. Повторно-жильные льды, пронизывающие почти всю толщу аллювия, являются сингенетическими, о чем кроме их большой мощности подтверждается и степенью изгиба слоев вмещающих пород вблизи контакта с жилами, и мезоциклитной ярусностью, с хорошо выраженными плечиками в строении транзитных жил.

В 2019 г. в долине р. Вилюй выполняли исследования А.А.Галанин и С.Д. Балыкова, ими встречены мощные едомные толщи в 5 км и в 30 км ниже г. Верхневилюйска. В первом случае это массивные ледяные жилы, как правило, пронизывающие всю толщу едомы (но иногда это более молодые жилы начавшие свое развитие позднее и заканчивающиеся на относительно небольшой глубине (рис. 23, а), а во втором - это типичная мезоциклитная едома с тремя ярусами сравнительно узких ледяных жил (рис. 23, б).

Рис. 23. Едомные толщи в долине р. Вилюй: а – 5 км ниже г.Верхневилюйска, б – узкие повторно-жильные льды трех ярусов в 30 км ниже г. Верхневилюйска. Фото С.Д. Балыковой

Выводы

1. Установлена длительность формирования мезоциклов в едомных толщах севера Якутии:

а. Один субаквально-субаэральный мезоцикл в едоме Зеленого Мыса состоящий из субаквальной супеси и субаэрального оторфованного горизонта мощностью 4 м накапливался за 3 тыс. лет.

б. Один субаквально-субаэральный мезоцикл в едоме Станчиковского яра мощностью 5 м накапливался за 3,3 тыс. лет

в. Один мезоцикл в разрезе Сопливая гора, на р. Яне мощностью в 3 м формировался около 3 тыс. лет

2. Количество макроциклов в разрезах обычно не превышает 2-3. Их вертикальный масштаб измеряется десятками метров, и их периодичность обычно измеряется многими десятками и сотнями тысяч лет. В разрезе Батагайском разрезе выделено 3 макроцикла, мощностью с среднем 7, 10 и 40 м, время формирования каждого макроцикла здесь варьировало от 15-20 до 40 тыс. лет и более.