Помимо вертикально ориентированных скоплений подземного льда — ледяных жил существуют горизонтально ориентированные скопления пластовой или линзовидной формы. Толщина таких пластов достигает 30—40 м, протяженность в горизонтальном направлении — нескольких сотен метров, изредка первых километров. Чаще пласты и линзы имеют толщину в несколько метров, а протяженность в несколько десятков метров. Они залегают на разных глубинах от дневной поверхности, от 3—5 до 100 м и более. По составу и строению льда можно выделить три типа залежей пластовых льдов, сложенных: 1) чистым, прозрачным, стекловидным льдом, содержащим иногда отдельные куски и гнезда окружающих его отложений; 2) горизонтально-слоистым льдом, содержащим прослойки минерального грунта (глинистые, пылеватые, песчаные частицы); 3) льдом и минеральными примесями, смятыми в простые или сложные складки, ориентированные вверх прямо или наклонно, иногда почти горизонтально.
Вопрос о происхождении пластовых залежей льда имеет свою историю. Раньше считали, что они распространены в мерзлых толщах Севера практически повсеместно. Расцвет этих представлений соответствует времени господства гипотезы ледникового происхождения крупных скоплений льда всех типов на севере Азии и Северной Америки, т. е. с конца прошлого до середины нынешнего столетия. После того как была доказана связь образования крупных ледяных жил с процессами морозобойного растрескивания мерзлых грунтов, пришло иное увлечение. Ученые стали считать, что все сколько-нибудь крупные скопления льда под землей — это исключительно ледяные жилы. Если в береговых обрывах они имели вид пластовых залежей, то объяснялось это особенностями среза ледяных жил в различных плоскостях и направлениях. Мы уже знаем, что такие явления действительно имеют место в природе. Со временем стало ясно, что существуют как крупные вертикальные ледяные жилы, так и крупные в целом горизонтально ориентированные пластовые залежи подземного льда. Стало также очевидно, что они имеют совершенно различное происхождение. Выявляется даже географическая дифференциация областей скопления крупных залежей пластового и жильного льда.
Если крупные жилы преимущественно распространены на приморских низменностях Северо-Востока СССР и в Центральной Якутии, то крупные пластовые залежи — на севере Западной Сибири, Печорской низменности и прибрежных низменностях Чукотки. Иными словами, жилы сконцентрированы там, где низменности сложены преимущественно дельтово-лайдовыми, речными и другими типами в целом пресноводных или слабо осолоненных отложений Залежи пластовых льдов приурочены к районам, где наиболее широко развиты толщи морских и озерных глин, суглинков, песков. Можно даже утверждать, что пластовые залежи подземного льда представляют собой одну из самых характерных черт криогенного строения мерзлых морских и озерных отложений.
После того как сам факт широкого распространения ледяных пластов под землей стал очевиден, разгорелась дискуссия о их происхождении. Ряд ученых, преимущественно немерзлотоведов, возрождает вновь ледниковую гипотезу, теперь только в отношении не жильных, а пластовых залежей льда. Они считают их остатками былых ледниковых покровов, захороненными глыбами «мертвого» льда, а отложения, в которых они залегают, ледниковыми (моренными). Другие ученые, преимущественно мерзлотоведы, утверждают, что пласты и линзы льда возникают под землей в процессе промерзания отложений, что это внутригрунтовые образования, своего рода ледяные бугры пучения, но расположенные на большой глубине от поверхности и потому не выраженные в рельефе местности.
Что же собой представляют подземные пласты льда? Почему так важно выяснить их природу? Этот вопрос действительно очень важный как с научной, так и с практической точки зрения. Если встать на точку зрения ледникового происхождения пластов льда, то их можно считать тогда самым надежным, пожалуй, самым безусловным доказательством древнего оледенения того или иного района. Если пластовые льды возникают в процессе промерзания отложений, то вероятнее всего, что они свойственны мощным толщам преимущественно глинистых отложений бассейнового — морского, озерного, лагунного — происхождения. Следовательно, в зависимости от того или иного решения вопроса происхождения пластовых льдов решаются более крупные геологические проблемы: покрывались те или иные регионы в относительно недалеком геологическом прошлом ледниками или водами ледовитых полярных морей, озер, лагун? Спор этот не только чисто теоретический.
С отложениями, в которых залегают пластовые льды, связаны многие виды полезных ископаемых, в частности строительные материалы, столь необходимые при освоении Севера, к ним приурочены ценные россыпные месторождения. В каком направлении вести их поиски, во многом определяется тем, каково происхождение содержащих их отложений. От этого зависят не только поиски полезных ископаемых в самих мерзлых горных породах. Если толщи глин с пластовыми льдами морские, то они первоначально залегали более или менее горизонтально. Видимые теперь изменения в условиях их залегания обусловлены поднятиями и опусканиями участков земной коры. Анализируя их, можно выявить новейшие геолого-тектонические структуры: купола и впадины. Они нередко наследуют более древние, с частью которых связаны месторождения нефти и газа. На этом основан один из методов поисков нефтегазовых структур. Если же отложения с пластовыми льдами ледниковые, то условия их залегания чаще всего не могут быть использованы для выявления новейших, а следовательно, и древних тектонических структур, в том числе и нефтегазоносных.
Пластовые залежи подземного льда, как уже говорилось, очень широко распространены на севере Западной Сибири. Это один из главных районов, по поводу которого идет острая полемика о том, подвергался он в недавнем геологическом прошлом мощным покровным оледенениям или затапливался водами Северного Ледовитого океана. Краеугольный камень научной дискуссии — вопрос о происхождении отложений с пластовыми льдами и, конечно, самих льдов. Можно сказать, что пластовые льды стали главным аргументом, определяющим ту или иную точку зрения исследователей. Содержащие их отложения имеют толщину до 400 м и сложены в основном глинами и суглинками (смесью глинистых, пылеватых и песчаных частиц). Как те, так и другие плохо сортированы и содержат каменные обломки в виде гравия, гальки, валунов и даже глыб. Считается, что это характерно лишь для. Ледниковых накоплений. Однако изучение донных осадков холодноводных ледовитых морей, особенно широко развернувшееся в последние годы, выявило, что они также обогащены крупными каменными обломками и содержат гравий, щебень, гальку, валуны, а иногда и глыбы. Они активно разносятся плавучими льдами по акватории таких морей, как Карское, Баренцево, и даже такого «южного» моря, как Белое.
Исследования А. П. Лисицына и других «морских» геологов наглядно показали, что плавучий лед — мощный фактор разноса крупных каменных обломков. Каждый кубический метр льда в зависимости от его плотности и плотности морской воды может переносить от 100 до 300 кг обломков горных пород на большие расстояния. Вспомним, что общая площадь, которую занимают плавучие морские льды в Мировом океане, составляет примерно 26 млн. км2 — 7% его акватории. Масса же их достигает астрономической цифры в 5∙1013 т, к которой надо добавить еще массу айсбергов — 8∙1012 т. Легко представить себе потенциальные возможности морских и айсберговых льдов в деле транспортировки обломков горных пород. Следует при этом заметить, что айсберговый лед, который в наибольшей степени насыщен каменными обломками и в большом количестве поставляет их на морское дно, имеет и максимальную площадь распространения — 64 млн. км2 (19% площади Мирового океана).
В качестве примера, показывающего транспортные возможности плавучего льда, можно привести следующий. В мае 1961 г. американская полярная экспедиция обнаружила в Северном Ледовитом океане очередной ледяной плавучий остров, по-видимому, оторвавшийся, как и его собратья, от шельфового ледника острова Элсмира — самого северного в системе Канадского Арктического архипелага. Остров был назван Арлис-2. На нем находились обломки скал высотой до 15 м и валуны до 3 м в поперечнике. Обычно дрейф ледяных островов в Арктике продолжается порядка 10—12 лет. Пути его сложны и охватывают моря вдоль северного побережья Северной Америки и частично северо-восточные моря СССР. Затем через центральную часть арктического бассейна они выносятся в конце концов в Гренландское море, где и тают окончательно. По пути дрейфа и вытаивают скальные глыбы и валуны, которые обогащают крупными обломками донные морские илы, придавая им облик ледово-морских отложений.
Глины и суглинки с пластовыми льдами содержат помимо валунов и других каменных обломков раковины морских моллюсков, фораминифер, створки морских остракод. Однако сторонники их ледникового происхождения считают, что центр предполагаемого покровного древнего оледенения находился якобы в котловине Карского моря и оттуда ледники двигались на юг, вверх, на Западно-Сибирскую равнину, вползая даже на возвышенность Сибирские Увалы, абсолютная высота которой достигает 285 м. По пути они захватывали со дна Карского моря его донные грунты с раковинами морских организмов и переносили те и другие в более южные районы. Чтобы перенести грунты со дна Карского моря на поверхность Сибирских Увалов, ледник должен был подняться на высоту 500—600 м! По каким законам физики и механики он должен был двигаться в условиях равнинных территорий против уклона со дна моря на сушу, а не сползать в котловину Северного Ледовитого океана, остается неясным. Однако это обстоятельство нисколько не смущает сторонников ледниковой гипотезы происхождения пластовых льдов и содержащих их отложений.
Возникает еще один закономерный вопрос: откуда брали ледники валуны и глыбы скальных горных пород, размер которых достигает 3—5 м в поперечнике? Со дна Карского моря? Изучение состава каменных обломков ясно показало, что в западных районах севера Западной Сибири они перенесены с Урала, а в восточных со Среднесибирского плоскогорья, и в частности с плато Путоран. В последнем случае это хорошо узнаваемые темноцветные плотные магматические горные породы — базальты, которые в виде пластов бронируют поверхность Средне-сибирского плоскогорья и называются траппами. Следовательно, если и были покровные ледники на севере Западно-Сибирской низменности, то двигаться они должны были из так называемых центров оледенения в горах Урала и на плато Путоран, но никак не со дна Карского моря.
Как же объяснить с точки зрения ледниковой концепции факт совместного нахождения остатков морских организмов, источником которых могло быть только дно Карского моря, и валунов с Уральских гор в одних районах и со Среднесибирского плоскогорья в других? Попытки в этом отношении предпринимаются, но выглядят они малоубедительно, а порой фантастично. Например, предполагается, что сначала ледники перенесли валуны с гор на дно Карского моря, двигаясь по уклону дневной поверхности сверху вниз, а затем со дна Карского моря на Западно-Сибирскую равнину, двигаясь вспять и захватывая с собой попутно валуны и морские раковины. Что и говорить, архисложные и маловероятные допущения, согласно которым ледники, как челноки, двигались в противоположных направлениях (то на север, то на юг). Однако и эти предположения не в состоянии объяснить строго закономерную картину распределения среднесибирских и уральских валунов в пространстве на севере Западной Сибири.
Одно из главных оснований для всех этих сверхсложных допущений и построений — подземные залежи пластовых льдов. Если они действительно захороненные остатки былых ледников, то это безусловное свидетельство ледникового происхождения содержащих их отложений и былого покровного оледенения огромных территорий на севере Западной Сибири, да и не только ее, поскольку аналогичные по всем признакам пласты и линзы подземного льда имеются на территории Печорской низменности и прибрежных равнин Чукотки. Тогда надо верить всем вышеизложенным построениям и допущениям, несмотря на их сверхсложность и маловероятность. Обратимся непосредственно к подземным льдам.
Как мы уже знаем, в природе можно выделить несколько разновидностей пластовых залежей подземного льда по его составу и строению. Залежи чистого, прозрачного, стекловидного льда. Можно как в бездонную морскую пучину глядеть в темную глубину этих льдов. И кажется, что в этой глубине светятся звезды ночного неба, играют блики заполярных сполохов. Такие льды мало кто считает ледниковыми. Их происхождение обычно связывается с внедрением подземных вод под напором в толщи промерзающих или уже мерзлых отложений. Однако в таком способе образования залежей чистого прозрачного льда настораживает одно обстоятельство: их границы с мерзлыми горными породами часто ровные, они не несут на себе никаких следов внедрений крупных водных масс, нет изгибов слоев выше ледяных залежей и каких-либо других деформаций.
Пластовые и линзовидные залежи чистого льда толщиной 1,5—2,5 м характерны, например, для горизонтально- и волнисто-слоистых пылеватых песков с прослоями намывного торфа, которые слагают частично речные террасы близ устьевых частей рек. Происхождение отложений в данном случае устанавливается достаточно определенно и надежно — это пойменные или скорее дельтово-пойменные накопления. Значит, пласты льда образовались во время их промерзания. Остается установить, когда оно происходило: одновременно с накоплением отложений или после его завершения. Благодаря некоторым наблюдениям это тоже удалось сделать достаточно определенно. Дело в том, что пласты и линзы льда, залегающие в нижней части видимого разреза террасы, секутся вертикальными ледяными жилами протяженностью от 8 до 12 м, пронизывающими всю видимую часть разреза террасы почти сверху донизу (тонкая нижняя часть ледяной жилы сечет пласт льда).
Довольно несложные сопоставления позволяют установить, в какой последовательности происходило образование пластовых и жильных льдов? Совершенно ясно, что к тому времени, когда поверхность речной поймы или дельты была разбита серией морозобойных трещин на полигоны и началось формирование вертикальных ледяных жил, горизонтальные пласты льда уже существовали. Они образовались, следовательно, синхронно процессу поименно-дельтового осадконакопления. Можно предположить, что это был лед, возникший в основании слоя летнего оттаивания на кровле мерзлых горных пород, сильно обводненного летом и осенью. Однако толщина этого слоя на заболоченных поймах и дельтах не превышает, как правило, 0,4—0,5 м, а толщина линзовидных пластов льда в 2—3 раза больше. Предположение о внедрении снизу водных масс в промерзшую уже сверху часть отложений отпадает, так как вертикальные ледяные жилы, секущие пласты льда, росли в мерзлых толщах. Вполне возможно также, что пластово-линзовидные залежи представляют собой захороненный лед небольших водоемов. Поймы и дельты рек криолитозоны сильно заболочены, изобилуют многочисленными озерами и озерками, зимой промерзающими до дна. К моменту весеннего половодья эти водоемы представляют собой все еще не оттаявшие «ледоемы». При определенных условиях они могут быть погребены постоянно накапливающимися сверху отложениями.
Весьма широко распространены подземные залежи пластовой и линзовидной формы, которые слагает слоистый лед. Они приурочены главным образом к толщам глинистого состава. Слоистость обусловлена наличием тонких горизонтальных прослоек льда, обогащенного глинистыми, пылеватыми частицами. Происхождение глинистых толщ с залежами льда подобного типа устанавливается достаточно надежно и мало кем оспаривается. Это либо морские глины с остатками морских организмов, либо озерные или лагунные отложения также глинистого состава, содержащие остатки пресноводной и солоноватоводной фауны и флоры. Образование пластовых залежей подземного горизонтально-слоистого льда связано, вероятнее всего, с подтягиванием воды снизу при промерзании достаточно мощных глинистых толщ сверху (эпигенетическим способом). При этом на определенных уровнях создавались условия для длительного, устойчивого послойного льдовыделения, что приводило в конечном итоге к возникновению слоистых залежей подземного льда. Частично залежи этого типа представляют собой захороненный донный лед водоемов, о котором будет подробнее рассказано ниже.
Наиболее сложно построенные и трудно объяснимые в отношении происхождения — крупные ледяные залежи пластовой и линзовидной формы, в которых лед в различной, иногда очень высокой степени деформирован, перемят, собран в складки, раздроблен. Именно этот тип подземных льдин наиболее часто рассматривается как имеющий «несомненно ледниковое происхождение», как захороненные остатки былых, предполагаемых ледниковых щитов, якобы покрывавших равнины Севера в недавнем геологическом прошлом. Сторонники этих представлений считают, что смятый в складки, раздробленный подземный лед сохраняет в себе следы пластических и разрывных деформаций, свойственных движущемуся льду ледников. И они действительно свойственны этим подвижным скоплениям льда. Известно, что ледники движутся двумя способами — вязкопластическое течение и скольжение по твердому ложу и внутренним ослабленным поверхностям (разрывам, сколам). Поэтому в них возникают и два главных вида деформаций: пластические (пликативные) и разрывные (дизъюнктивные). Пластические деформации представляют собой складки, структуры выжимания (гляциодиапиры). Разрывные — это сколы, надвиги, сдвиги, сбросы. Особенно характерны для движущихся ледников так называемые «чешуйчатые надвиги», когда пластины льда в виде наклонных чешуй надвигаются друг на друга. Этот процесс наиболее интенсивен у края ледников, где они наползают на собственные накопления. В вертикальном разрезе ледники в своей краевой части имеют вид веера, раскрытого в сторону от них. Из достоверного факта дислоцированности ледникового льда делается отнюдь из него не следующий вывод о том, что залежи подземного деформированного льда имеют ледниковое происхождение. Несмотря на внешнее сходство, происхождение их совершенно различное.
Помимо ледниковых дислокаций, как уже говорилось, существуют криогенные (мерзлотные) дислокации, обусловленные напряжениями, возникающими при промерзании отложений, изменении температур и давления в мерзлых толщах.
Дислокации — нарушения форм залегания горных пород.
Криогенные дислокации образуются также при внедрении вновь возникающих подземных льдов на больших глубинах в уже мерзлые вышележащие толщи и содержащиеся в них подземные льды. Порой сочетание неоднократных внедрений одних подземных льдов в другие создает столь причудливую, неоднородную картину, что она выглядит сложнее картины структур, созданных ледниками. Начнем наш обзор с рассмотрения относительно простых и наиболее достоверных примеров криогенных дислокаций.
Давно известны и не вызывают дискуссий криогенные дислокации мерзлых горных пород в крупных буграх пучения, выраженных в рельефе местности в виде куполов на плоской поверхности. Внутри куполов находится ледяное ядро, которое возникло вследствие напорного или безнапорного перемещения туда влаги. Но сама по себе возможность дислоцирования льда под землей в мерзлых толщах силами, в них развивающимися, очевидна. При этом возникают крупные, высотой до нескольких десятков и протяженностью до нескольких сотен метров складки. Сложнее объяснить случаи, когда криогенные дислокации мерзлых толщ не выражены в рельефе местности в виде бугров пучения, но факт их существования также достоверен. Зафиксирована крутая, почти вертикально ориентированная, так называемая антиклинальная структура, образованная локальным внедрением подземного льда близ поверхности низкой прибрежно-морской террасы высотой около 30—40 м на западном побережье п-ова Ямал. Терраса сложена горизонтально-слоистыми глинами и алевритами водного бассейнового происхождения, не имеющими включений крупнообломочного каменного материала и даже отдаленно не напоминающими ледниковые морены. Ясно, что ледяная структура не имеет к предполагаемым на севере Западной Сибири ледникам никакого отношения. Она образовалась при внедрении подземных льдов в вышележащие, уже бывшие к этому времени мерзлыми и уплотненными водные отложения. Важно подчеркнуть, что при внедрении в мерзлую толщу подземный лед пластически деформировался, т. е. изгибался, образовав почти вертикально стоящую антиклинальную складчатую структуру.
Существуют представления, что возникновение подобных структур связано с внедрением в промерзшие сверху толщи крупных объемов водной или водно-грунтовой массы снизу из еще талых слоев и замерзанием ее в ограниченном пространстве. Эти представления не в состоянии объяснить послойное распределение минеральных примесей и включений во льду. И действительно, трудно себе представить с этих позиций, почему изогнутые ледяные прослои с примесью глинистых, пылеватых, песчаных и более крупных частиц чередуются с прослоями чистого льда, что очень часто наблюдается в природе. Если в промерзшие уже верхние части толщ горных пород внедрялась вода в виде единого крупного объема с содержанием примеси грунтовых частиц, то они осели бы на дно, особенно крупные, пока вода не успела еще замерзнуть. Внутреннее строение структуры свидетельствует о том, что внедрение водных масс с примесью грунтовых частиц (темные полосы льда) происходило не единовременно, а последовательно, порциально, с послойной дифференциацией минеральных примесей.
Данный пример наглядно показывает, что пластические и, в частности, складчатые деформации льда происходят в подземных условиях и обусловлены силами, возникающими в толщах горных пород при их промерзании. Значит, они не могут рассматриваться как феномен, свойственный исключительно движущемуся леднику. И еще одна немаловажная деталь строения рассматриваемой ледяной структуры. Внутри ее видна местами мелкая плойчатая или гофрированная складчатость. Сторонники ледникового происхождения дислоцированных подземных пластов льда утверждают, что это уж исключительно ледниковое образование, возникающее при движении льда. Оказывается, нет. Тот факт, что она обнаружена в складке, выросшей в подземных условиях, неопровержимо свидетельствует о возможности внутригрунтового образования мелких плойчатых смятий льда.
Складчатое дислоцирование подземных льдов происходит на разных стадиях промерзания содержащих их отложений. Особенно многочисленны дислоцированные ледяные залежи в областях распространения морских, прибрежно-морских и лагунно-морских накоплений. Это и естественно. На заключительных стадиях их формирования, когда выходит из-под уровня бассейна поверхность его дна, она изобилует многочисленными крупными и мелкими водоемами (лагунами, озерами), соединенными речками, ручьями. Все это создает очень сложную, пеструю мерзлотную ситуацию. Заболоченные пространства между озерами и лагунами начинают промерзать тогда, когда под водоемами существуют еще талые зоны. Затем происходит их постепенное и поочередное заполнение отложениями озерно-лагунных котловин, промерзание сверху, снизу и с боков. Возникают замкнутые системы — котлы талых грунтов и подземных вод среди массивов мерзлых горных пород. Они сжаты со всех сторон и находятся под воздействием постепенно все возрастающего гидростатического давления. Поэтому естественно, что промерзая в этих условиях, отложения и возникающие в них льды на участках развития больших давлений дислоцируются с различной степенью выраженности. Вернемся к анализу строения самих пластовых залежей льда и рассмотрим наиболее сложно построенные и дислоцированные, поскольку вокруг вопроса именно их происхождения ведется жаркая научная полемика последних лет.
Одна из наиболее сложно построенных пластовых залежей подземного льда, генезис которой поддается выяснению с большим трудом, известна в литературе под названием «Ледяная гора». Она находится на севере Западной Сибири, на правом берегу р. Енисей, почти точно в том месте, где его пересекает Северный полярный круг. Здесь могучий Енисей делает крутую излучину, его русло меняет свое главное северное направление и резко поворачивает сначала на запад, потом на восток, а затем он вновь свободно и широко течет на север к г. Игарке. В том месте, где р. Енисей круто поворачивает на запад, расположен огромный полукруглый амфитеатр с крутыми обрывистыми стенками. В их основании и на дне амфитеатра вытаивает подземный лед. Подобные формы рельефа получили в специальной литературе наименование «термоцирков», поскольку местность здесь разрушается под тепловым (термическим) воздействием, образуя циркоподобную форму рельефа (в плане это скорее подкова). Поперечник ее составляет несколько сотен метров, высота обрывов постоянно обваливающихся стенок 25—30 м. Со дна цирка на берег р. Енисея выносится поток жидкого месива, напоминающего расплавленную лаву, вытекающую из жерла вулкана. В «месиво» включены стволы обрушившихся сверху деревьев, куски дерна, торфа и т. д. Местные жители, часто плавающие мимо этого места, видели, что оно очень похоже на грязевой вулкан.
Обнажение «Ледяная гора» на р. Енисее приобрело большую известность среди мерзлотоведов и геологов, изучающих мерзлые рыхлые отложения Севера. Исследованию этого обнажения посвящено много работ сотрудников Игарской мерзлотной станции Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева АН СССР (Н. Ф. Григорьева, Е. Г. Карпова, Т. П. Кузнецовой, О. А. Казанского и др.). Объект «Ледяная гора» — уникальный, он быстро тает (поэтому на рисунке помечена дата, когда он сделан) и скоро, по-видимому, совсем исчезнет, как это уже неоднократно бывало с известными природными обнажениями подземных льдов. Так исчез, например, известнейший естественный геологический разрез с крупными вертикальными ледяными жилами на р. Яне в Северной Якутии — обнажение «Мус-Хая», а также многие другие. Но вернемся к «Ледяной горе». В чем ее уникальность, сложность и значение?
На дне термоцирка и в нижней части обрывов его стенок вытаивает ледяная залежь толщиной порядка 30—40 м! Площадь ее, по подсчетам Е. Г. Карпова, около 66 тыс. м2, а общий объем льда составляет не менее 1 млн. м3! Строение льда сложное, лед неоднородный. На дне термоцирка это плотный, прозрачный, стекловидный лед. Он содержит в виде равномерно рассеянных примесей и взвесей, а также прослоев гранулированный глинистый грунт, имеющий вид комочков-гранул. В прослоях, обогащенных гранулированной глиной, встречаются слабо сглаженная дресва, щебень, а также окатанный гравий и галька. Чередование в разрезе чистого и загрязненного льда создает у некоторых исследователей впечатление, что это остатки придонной части былых ледников, для которой действительно характерно чередование прослоев относительно чистого прозрачного льда — голубые и хрустальные ленты — и льды грязного, обогащенного значительной примесью минеральных глинисто-песчанистых частиц и более крупными каменными обломками, так называемого мореносодержащего льда.
Помимо этого типа льда на дне термоцирка и в его боковых стенках вскрываются сложные ледяные купола и отдельные антиклинальные структуры, которые в поперечном разрезе имеют конфигурацию вертикально ориентированных складок, что хорошо видно на приводимой фотографии. Купола как бы прорываются через основную залежь льда, расположенную на дне термоцирка. В них чередуются прослои относительно чистого, прозрачного, стекловидного льда, молочно-белого, насыщенного пузырьками воздуха, и грязного льда серого цвета, содержащего частицы глины, песка, включения гравия, гальки, а также изредка небольшие глыбы слабо сглаженных скальных горных пород и окатанные валуны до 1 м в поперечнике. Наличие во льду единичных неокатанных каменных глыб и окатанных валунов оказывает наиболее сильное эмоциональное воздействие на исследователей, даже тех, которые в других случаях сомневаются в ледниковой природе залежей дислоцированного льда. Достаточно крупные валуны, глыбы в сочетании с дислоцированностью льда — какие еще нужны доказательства того, казалось бы, совершенно очевидного факта, что это остатки былого ледника? У сторонников ледниковой гипотезы имеются и дополнительные аргументы. Пластовая залежь льда подстилается метровым слоем темно-серого плотного суглинка с галькой и валунами. Считают, что это и есть придонные отложения ледника, его основная морена. Она залегает на сизовато-сером мелкозернистом, хорошо промытом и слабо заиленном песке неизвестного происхождения.
Ледяная залежь постепенно переходит в разнозернистый косослоистый песок, местами песчано-гравийно-галечную смесь. Их происхождение также как будто ясно — это отложения талых ледниковых вод, так называемые водно-ледниковые, или флювиогляциальные, отложения. Над ними залегают суглинки с валунами. Они считаются основной донной мореной ледника, которой якобы и была погребена глыба отделившегося от него «мертвого» льда.
Казалось бы, воздвигнуто крепкое здание надежной системы доказательств ледникового происхождения залежи «Ледяная гора» на р. Енисее, которое зиждется на прочном и мощном фундаменте. Поэтому «сдаются» в данном случае многие приверженцы концепции первичного внутриземного происхождения крупных залежей подземного льда на севере Западной Сибири.
Рассмотрим же по порядку строение этой залежи и систему доказательств ее ледникового происхождения. Начнем с наиболее весомого в прямом и переносном смысле аргумента — валунов во льду. П. А. Шуйский описывал нахождение отдельных галек и валунов в совершенно прозрачном льду современных бугров пучения. Они вмерзают в него своей верхней частью и поднимаются при последующем наращивании льда с подстилающего его обычно валунно-галечного слоя. Значит, лед может перемещать снизу вверх крупные каменные обломки. Например, В. Г. Чувардинский, проводивший исследования на побережье Белого моря, наблюдал, как крупные глыбы и валуны «выжимаются» сквозь покров сидящего на морском дне льда толщиной I—1,5 м по трещинам. В конечном итоге валуны и глыбы, так же как и щебень, пройдя сквозь толщу ледового покрова вверх, оказываются на его поверхности.
В современных руслах рек и ручьев в Забайкалье широко распространены наледи, образующиеся при замерзании периодически изливающихся зимой речных вод. В наледный лед внедряются льды иного состава и строения, залегающие в виде пластов. В них часто бывают включены, в свою очередь, линзы валунно-галечного материала, который слагает дно русел и ручьев. Наледи и пласты внедрившегося в них льда представляют собой современные сезонные образования. Как же в них попадают галька и валуны? Наблюдавшие это явление С. А. Санников и А. В. Соколов вслед за П. А. Шумским так объясняют способ их попадания в пластовый лед. Когда его подошва лежит на речном дне, каменные обломки примерзают к ней. Затем возрастает напор вод из талой русловой зоны, находящейся подо льдом, ледяная толща приподнимается и при дальнейшем промерзании происходит формирование прослоя чистого льда.
В результате в ледяных покровах на поверхности современного дна рек чередуются прослои чистого прозрачного кристаллического льда и льда, обогащенного крупными каменными обломками размером до валунов. Возникает практически полное внешнее подобие чередования чистых прозрачных (голубых или хрустальных) лент и лент грязного мореносодержащего льда, что характерно для придонных слоев ледников. Несмотря на внешнее морфологическое сходство, способы образования льда на дне современных речных долин и в ледниках, естественно, совершенно различные. Таким образом, сам по себе факт наличия в подземных пластовых залежах льда прослоев, обогащенных каменными обломками, абсолютно ничего не доказывает и не решает спорных вопросов. Валуны попадают в наземные ледники и подземные льды различными способами.
Теперь рассмотрим вопрос о дислоцированности льда. Дислокации в обнажении «Ледяная гора» — это разного масштаба купола, т. е. антиклинальные структуры, обусловленные внедрением льда снизу вверх, что хорошо видно и в мелком, и в крупном масштабах. С пластическим же течением ледников, как известно, связаны преимущественно горизонтально направленные «лежачие» складки. Правда, в ледниках также бывают вертикально ориентированные куполовидные структуры выжимания льда под нагрузкой вышележащих толщ (гляциодиапиры), но они редки, и в данном случае нет никакого правдоподобного объяснения, почему именно они перешли в захороненное состояние в районе «Ледяной горы». Кроме того, возникает вопрос: почему нет лежачих горизонтальных или наклонных складок течения, столь характерных для движущихся ледников?
В термоцирке «Ледяной горы» выделяется основной купол, своего рода крупное сводовое поднятие, осложненное серией более мелких куполов — антиклинальных структур меньшего ранга. Именно с ними связаны наиболее сложные и крутые дислокации. Эти дислокации нельзя отнести к динамическим, связанным с движением ледников.
Говорят также об изменении (метаморфизме) первичного строения кристаллов льда как доказательстве их преобразования в процессе движения ледников, данный процесс называют динамометаморфизмом. Но не менее существен до конца далеко еще не познанный криогенный метаморфизм льда, связанный с изменением его кристаллического строения под воздействием меняющихся давлений, температур и т. д.
Рассмотрим дополнительные «доказательства» ледникового происхождения ледяной залежи — состав и строение перекрывающих ее отложений. Непосредственно надо льдом главного купола залегают песчано-гравелисто-галечные смеси, которые считаются водно-ледниковыми накоплениями, отложенными потоками талых ледниковых вод. И это было бы естественно, если бы залежь была захороненной частью ледника. Близ края горных ледников и ледниковых покровов по их поверхности постоянно блуждают многочисленные потоки. Но они всегда более или менее глубоко врезаны в лед, образуют на его поверхности русла. Даже в таких суровых условиях, как у края антарктического ледникового покрова, водотоки, по наблюдениям С. А. Евтеева, образуют густую сеть и врезаны в лед в среднем на глубину 1,5—2 м, а наиболее крупные из них — на глубину 4—5 м. В руслах водотоков отлагается песок с галькой почти без примеси более мелких частиц. У края ледников, находящихся не в столь суровых условиях, как антарктический, глубина вреза водотоков в лед больше. Нередко они «пропиливают» узкие глубокие каньоны с вертикальными стенками, уходящие в толщу льда и иногда достигающие его ложа.
На поверхности льда в обнажении «Ледяная гора» пески и песчано-гравийно-галечные смеси несомненно водные, отлагавшиеся в условиях активной гидродинамической среды. Если это отложения потоков талых вод на поверхности ледника, то потоки должны быть достаточно мощными, бурными и, конечно же, могли «пропилить» себе глубокие русла в ледяных берегах. Но следов таких русел на поверхности льда нет! Песчано-гравийно-галечниковые отложения облегают лед плащеобразно, укрывая его, как одеялом. Слои во льду и перекрывающих отложениях имеют одно направление, не образуя видимых границ между собой. В этом случае говорят о «согласном» залегании слоев горных пород и их постепенном переходе друг в друга. Следовательно, речь не может идти о захоронении ледниковых глыб, тогда непременно видны были бы следы их размыва водными потоками, которых нет.
При внимательном изучении отложений оказалось, что к галечникам и гравелистым пескам приурочены многочисленные остатки древесины в виде оглаженной щепы, обломков веток, мелких стволов, вероятно кустарников, корней. Возраст древесных остатков, определенный радиоуглеродным методом, превышает 37 тыс. лет. Совершенно очевидно, что деревья и кустарники в пределах ледниковых покровов и даже у их края, тем более в полярных широтах, не растут. Их обломки не могли выноситься талыми водами из пределов ледяной пустыни. После выяснения всех этих фактов стало ясно, что перекрывающие лед отложения не водноледниковые, а речные или прибрежно-морские. В результате микрофаунистического анализа в них были обнаружены раковины фораминифер, простейших морских организмов. Из двух возможных вариантов — речного или прибрежно-морского — справедливым оказался последний. Следовательно, если и предположить захоронение ледниковой глыбы, то нужно признать, что оно происходило в прибрежной зоне моря. Это очень проблематично и маловероятно с позиций теплофизики и гидродинамики. Но даже если все-таки допустить эту возможность, то видны были бы следы размыва водами моря поверхности ледяной глыбы, а их нет. Лед как бы соединяется с песками и галечниками в единое целое, захватывая нижнюю часть этих отложений.
Оставались еще такие аргументы, якобы подтверждающие ледниковую концепцию, как толщи валунных и безвалунных суглинков поверх ледяной залежи и песчано-галечных накоплений. Возможно, они ледниковые морены? Но это уже не меняет сути дела, поскольку между ними и ледяной залежью существуют прибрежно-морские отложения. И, следовательно, это морены более позднего оледенения, а не того, которое, как полагают, оставило ледяную глыбу. Но и это не так. Валунные суглинки над ледяной залежью по многим признакам представляют собой водные бассейновые накопления с тонкой горизонтальной или волнистой слоистостью. В этих накоплениях Е. И. Поляковой обнаружена морская и солоноватоводная микрофлора диатомовых водорослей, а Г. Н. Недешевой — раковины фораминифер, живущих исключительно в соленых морских водах. Местами суглинки с валунами совсем недавно были переотложены: в них видны современные деревья с корой и ветками, кустарники, трава. В этом случае говорить об их древнем ледниковом происхождении тем более не приходится.
Один из решающих аргументов при определении происхождения суглинков — их криогенное строение, и. в первую очередь распределение ледяных прослойков по вертикальному разрезу. Предположение о захоронении ледниковой глыбы исходит из допущения, что и сам лед, и перекрывающие его ледниковые отложения (морены) были изначально мерзлыми. В противном случае лед не сохранился бы. Другими словами, авторы ледниковой гипотезы исходят из допущения, что вся толща льдосодержащих отложений и самого льда — остаток (реликт), находящийся с ледниковых времен в неизменном мерзлом состоянии. Однако и эта позиция не выдерживает критики. Толща суглинков надо льдом обладает всеми признаками изначально талых бассейновых отложений, промерзших сверху эпигенетическим способом. В них отчетливо прослеживается разреживающаяся книзу решетка ледяных шлиров, а в самую нижнюю часть толщи проникают лишь вертикальные прожилки льда. Закономерности криогенного строения суглинков ясно показывают, что они отлагались в талом состоянии, а затем промерзали сверху. Причем, промерзание началось только после того, как полностью завершился процесс накопления суглинков, поскольку вся сложенная ими толща сверху донизу пронизана единой системой ледяных шлиров.
Что же осталось от казавшегося монументальным и прочным здания ледниковой концепции? Ее конструкции разваливаются одна за другой. Рушится таким образом и само представление о существовании ледниковых покровов на севере Западной Сибири. При этом намеренно подробно был рассмотрен вопрос о происхождении одного из самых, казалось бы, надежных «реликтов» былых предполагаемых ледниковых покровов, имеющихся в современном научном арсенале. На примере «Ледяной горы» шаг за шагом можно проследить процесс возникновения одного из сложных природных феноменов. Этот пример показывает также, в чем состоит одна из главных задач геокриологии и криолитологии, как и геологии в целом, — в расшифровке «немых» следов, оставленных нам прошедшими геологическими эпохами и соответствующими им природными обстановками. Рассмотрим происхождение одной из менее сложно построенных и дислоцированных залежей подземного льда пластового типа. Видно внедрение чистого белого льда и ледогрунта темного цвета в толщу слоистых прибрежно-морских песков и алевритов. Лед и ледогрунт сминают, дислоцируют перекрывающие их горизонтальные слои водных отложений в крутые складки, изогнутые в виде дуги вверх и слегка наклоненные. Первичное внутригрунтовое, мерзлотное происхождение внедрений льда и ледогрунта устанавливается в данном случае сравнительно легко и весьма надежно, хотя они также принимаются некоторыми исследователями за ледниковые динамические дислокации. Во-первых, грунтовая составляющая подземного льда представляет собой морской осадок, который содержит раковины морских моллюсков и фораминифер. Во-вторых, не вызывает сомнений водное бассейновое происхождение перекрывающих ледяные внедрения горизонтально-слоистых песков и алевритов. Накопление их происходило в прибрежной мелководной зоне моря, благодаря чему они содержат остатки раковин соответствующих морских организмов (фораминифер). Совершенно очевидно, что первоначально морские отложения залегали горизонтально, а затем были подняты вверх и изогнуты в складку. Произойти это могло только в результате внедрения водно-грунтовой массы снизу. В случае захоронения песками и алевритами ледяной глыбы на морском дне изогнутые параллельные слои поверх нее не могли бы образоваться. Водонасыщенные пески, а тем более алевриты стекали бы по скользкой поверхности тающего льда, поскольку угол наклона изогнутых слоев на крыльях складки превышает 45°. Водонасыщенные тонкие пески и алевриты не могут иметь такой угол естественного откоса, он составляет в них не более 17°. Все эти факты бесспорны и очевидны.
Мы приходим к однозначному выводу, что залежи дислоцированного подземного льда пластовой или линзовидной формы на равнинах Севера представляют собой внутригрунтовые криогенные образования, возникающие при избыточном выделении льда в толщах мерзлых или промерзающих горных пород. Может быть задан закономерный вопрос: а разве не существуют в природе действительно захороненные, реликтовые остатки ледников? Ответ может быть только один — существуют. Но в этом случае и лед, и перекрывающие его отложения представляют собой очень тесно взаимосвязанные образования, сохраняющие все время своего существования изначально мерзлое состояние и признаки формирования в условиях ледников. Случаи эти крайне редки. Чаще всего засыпаются обломками горных пород остатки ледников в горах. У их отступающего края под грудами поступающих с крутых склонов и вытаивающих изо льда щебня, дресвы, глыб и в самом деле погребаются прекратившие свое движение глыбы «мертвого» льда. Но они не сохраняются, как правило, долго в геологическом масштабе времени. Как только край ледника отступит на более или менее значительное расстояние вверх по долине, ледниковые ядра под толщами обломков горных пород вытаивают. Благодаря этому создается характерный холмисто-западинный рельеф, представляющий собой беспорядочное сочетание остаточных холмов и западин, образовавшихся на месте вытаявших захороненных ледяных глыб.
Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990