Криолитогенез

КРИОЛИТОГЕНЕЗ (от греч. kryos — холод, мороз, лёд, lithos — камень и genesis — рождение, возникновение, происхождение * а. cryolitho- genesis; н. Kryolithogenese, Kryolithogenesis; ф. cryolithogenese; и. criolitogenesis) — совокупность процессов образования многолетнемёрзлых льдистых горных пород в условиях криолитозоны. При криолитогенезе многократно повторяющиеся циклы охлаждения — нагревания и промерзания — оттаивания ведут к физическому выветриванию, дроблению исходных пород и первичных минералов, коагуляции коллоидной и агрегированию глинистой составляющей дисперсных пород. Результатом этого является формирование пылеватых отложений.

Для зоны криолитогенеза характерны: отрицательные температуры воздуха, низкие положительные (в таликах) и отрицательные температуры пород; различные условия увлажнения поверхности, меняющиеся от холодных избыточно-влажных до холодных аридных; слабощелочная или слабокислая реакция среды осадконакопления; слабые физико-химические изменения первичных минералов исходных коренных пород; преобладание монтмориллонита и гидрослюд в глинистой фракции дисперсных отложений; слабое разложение органических составляющих почв и осадков. Промерзание горной породы (отложений) приводит к формированию их криогенного строения: криотекстур, мономинеральных залежей подземного льда и криогенных явлений (повторно-жильных льдов, изначально-грунтовых жил, пятен медальонов и др.). Протаивание мёрзлых отложений при льдистости, меньшей их полной влагоёмкости, сопровождается образованием посткриогенных текстур, существенно меняющих водно-физические свойства отложений, псевдоморфоз по повторно-жильным льдам, осадкам при оттаивании, а при более высокой льдистости — коренным преобразованием исходных отложений. Последние включают полное нарушение исходных особенностей пород (условий залегания, слоистости, состава, физико-механических свойств и т.д.) и образование таберальных (термокарстовых) отложений, присущих только криолитозоне (современной или древней).

По соотношению времени накопления осадков и их промерзания различают синкриогенные и эпикриогенные отложения. Синкриогенными могут быть любые отложения субаэральной криолитозоны, прибрежно-морские и ледниковые (изначально-мёрзлые морены). Синкриогенные континентальные отложения подразделяются на субаэральные и субаквальные. При образовании первых осадконакопление происходит на поверхности, а в состояние многолетнемёрзлой породы переходит нижняя часть сезонно-талого слоя, обычно сильно увлажнённая даже в аридных условиях. Это определяет высокую льдистость и слоистые типы криотекстур синкриогенных отложений. Их криогенное строение меняется не только в зависимости от генезиса осадков, но и в соответствии с мерзлотной (геокриологической) зональностью. Льдистость пород повышается с понижением температур отложений. Субаквальные синкриогенные отложения формируются при промерзании гидрогенных таликов. Период между временем их накопления и промерзания бывает различным, и осадки претерпевают неодинаковый диагенез. Степень их литификации увеличивается сверху вниз. Положение фронта промерзания повторяет границы талика и обычно не совпадает с направлением слоистости. Поэтому для них характерны неправильные косые линзовидно-слоистые криотекстуры с ломаными ледяными шлирами, общее положение которых в целом совпадает с положением фронта промерзания, секущим осадочную слоистость. Эпикриогенные породы объединяют отложения разнообразного возраста, происхождения и криогенного строения. Многолетнее промерзание выступает по отношению к ним как фактор выветривания, а в отношении осадочных несцементированных отложений и как фактор их криогенной литификации, включающий формирование льдоцементационных связей, криотекстур, изменения состава солей и поровых растворов.

Криолитогенез влияет на условия формирования месторождений россыпных и нерудных полезных ископаемых. Например, процессы солифлюкции обусловливают значительный перенос к тальвегам долин тяжёлых минералов (золота), высвобождающихся при выветривании исходных пород, без дифференциации по их плотности на склонах. В днищах речных русел происходит перемыв склоновых отложений и концентрирование тяжёлых минералов в русловых фациях аллювия. Обычно интенсивное формирование пылеватой фракции дисперсных отложений при их криогенезе существенно ухудшает строительные свойства песков, галечников и гравия. В то же время образование аллювия под действием наледей создаёт специфические месторождения чистого гравийно-галечного материала. Криолитогенез существенно влияет на физико-механические свойства многих полезных ископаемых, например каменного угля, который под действием многократного промерзания — оттаивания часто теряет механическую прочность. Извлечённые на поверхность куски угля быстро выветриваются.