Минерализация повторно-жильных льдов, заключенных в голоценовых толщах Западной Сибири, в целом несколько выше. Она достаточно различна во льдах жил, сформировавшихся в аллювиальных отложениях, с одной стороны и морских и лагунно-морских - с другой.
Выявлено, что встречаемость опресненных повторно-жильных льдов с величиной сухого остатка 200 мг/л и более в аллювиальных голоценовых толщах пойм близка к нулю, тогда как в лагунно-морских и морских голоценовых толщах лайд опресненные жилы отмечаются в 22% проанализированных проб, а в 16% образцах жил в толщах лайд лед оказался слабо- и среднезасоленным - общая минерализация превысила 400 мг/л. Несомненно, показатель минерализации более 200 мг/л следует считать признаком участия в формировании жил морских или губских вод. Две редкие находки мы обнаружили на о-ве Белом и на п-ове Явай [3, 4]. В толще первой террасы о-ва Белый автором опробованы голоценовые жильные льды с минерализацией от 432 до 1240.мг/л, в толще лайды п-ова Явай жилы с минерализацией до 600-640 мг/л. Однако, нередко даже в сравнительно засоленных морских голоценовых отложениях встречаются пресные и ультрапресные сингенетические повторно-жильные льды.
Объяснение этому явлению следует искать в механизме формирования сингенетических жил в субаквальном режиме - на мелководье. Ключом к решению данного вопроса может быть и сопоставление минерализации формирующихся сейчас на поймах и лайдах сингенетических ледяных жилок с составом возможных источников воды, затекающей в трещины. Из анализа полученных гидрохимических данных следует, что: 1) современные ледяные жилки, заполняющие морозобойные трещины (текущего года) на поймах и лайдах (включая морские лайды), характеризуются ультрапресным составом, их минерализация часто весьма близка и в большинстве случаев не превышает 20 мг/л; 2) минерализация воды рек и озер колеблется от 50 до 150 мг/л, она несколько повышается в устьевых частях долин, где на поймах могут встречаться соленые озера, а в реке вода может сильно засолоняться во время прилива. Соленость воды Карского моря даже близ побережья составляет 7000-16000 мг/л; 3) соленость ледяного покрова в прибрежных частях Карского моря и губ всегда меньше солености исходной воды - она практически никогда не достигает величины 1000 мг/л. Автор обычно отбирал пробы льда летом - в период разрушения ледяного покрова; возможно, на стадии образования льда осенью, его соленость несколько выше в нижней части ледяного покрова; 4) химический состав надмерзлотных вод слоя сезонного протаивания характеризуется достаточно близкими значениями минерализации - от 70 до 140 мг/д. Однако иногда, хотя и достаточно редко, на подошве слоя сезонного протаивания встречаются линзы воды с соленостью до 3500 мг/л [1, 4]. Подчеркнем, что количество водно-растворимых солей во вмещающих жилы отложениях, как правило, значительно выше, чем у льда жил; Оно, нередко достигает 0,1- 0,2% в аллювиально- и лагунно-морских грунтах и 0,3-0,5, реже до 1-2%, в морских (прибрежно-морских) грунтах, хотя как известно в иловых водах и осадках количество солей всегда меньше, чем в морской воде.
Причин, препятствующих формированию сильноминерализованных сингенетических повторно-жильных льдов, множество. Примечательно, что, несмотря на все эти причины, сингенетические повторно-жильные льды с минерализацией больше 200 мг/л встречены в некоторых разрезах позднеплейстоценовых и голоценовых грунтовых толщ. Присутствие повторно-жильных жил с такой минерализацией позволяет в ряде случаев идентифицировать генезис этих толщ как морской или лагунно-морской (указывая на некоторое участие вод моря или губ в сложении льда жил) и свидетельствует о весьма суровых климатических условиях времени накопления грунтов (иначе субаквальный рост жил был бы невозможен).
Сравнивая между собой голоценовые и позднеплейстоценовые ледяные жилы Западной Сибири, можно, прежде всего, отметить качественное сходство в распределении общей минерализации, хотя в позднеплейстоценовых жилах пик встречаемости смещен на одну градацию в сторону большего засоления. Нам думается, что это скорее косвенное отражение несколько иных климатических условий (возможно, большая суровость зим содействовала субаквальному формированию части жильного льда), чем указание на принципиально различную природную обстановку.
Не менее сложно распределение солей в подземных пластовых льдах Западной Сибири. Их минерализация весьма различна. Это связано и с разной степенью «загрязнения» пластового льда минеральными включениями, но, главным образом, с разным механизмом формирования залежей. Ледяные залежи исследованные автором в долине Ямальского Юрибея оказались по составу очень дифференцированными - в устье реки содержание сухого остатка в них колеблется от 30 до 160 мг/л, а в среднем течении - от 20 до 300 мг/л. Изучая эти пласты, автор получил данные по химсоставу, которые, наряду с особенностями залегания и составом пыльцы и микрофауны, позволили отнести некоторые пласты в среднем течении Ямальского Юрибея к погребенным морским. Информативны данные о солености позднеплейстоценовой залежи пластового льда, изученного автором в среднем течении р. Танама. Здесь разные части пласта характеризуются существенно различной минерализацией. В апикальной части пласта наблюдаются колебания по степени минерализации от 90 до 390 мг/л,. а дистальной она колеблется от 40 до 150 мг/л. Это дает основание думать, что либо пласт долгое время находился в морской воде (или из нее образовался), если он аллохтонный, либо в сложении пласта принимает участие лед, образовавшийся в результате внедрения воды из разных по степени минерализации водоносных горизонтов» если он внутригрунтовый-автохтонный (второе нам кажется менее вероятным).
Широко известна (высотой до 40 м) дислоцированная ледяная залежь Ледяная Гора (рис. 3), расположенная на широте полярного круга на Енисее.
Рис. 3. Пластовый лед в обнажении Ледяная Гора на Енисее. Фото Е.Карпова
геохимический подземный лед арктика
В. И. Соломатиным, Е. Г. Карповым и многими другими эта залежь отнесена к погребенному глетчерному типу. Между тем, распределение солей во льду нуждается в тщательном анализе и комментариях - здесь минерализация колеблется от 10-80 мг/л в верхней части залежи до 200-340 мг/л в ее средней и нижней частях. И хотя качественный состав солей здесь не морской и преобладают гидрокарбонаты и кальций, глетчерное происхождение залежи из анализа химсостава отнюдь не следует.
Особенности химического состава подземных льдов Якутии
Криогидрохимические особенности повторно-жильных льдов Якутии изучены весьма обстоятельно. Материалы, обобщенные автором позволяют считать, что основные особенности минерализации позднеплейстоценовых и голоценовых жил этого района в целом выяснены.
Минерализация голоценовых повторно-жильных льдов Северной Якутии очень незначительна, причем низкие ее значения (менее 90 мг/л) отмечены и в жилах, залегающих в толщах пойм и аласов, ив жилах на побережье - на лайдах Быковского полуострова, морского побережья у с. Амбарчик. В последних несколько заметнее роль хлоридов, однако количество их настолько мало (11 и 16% соответственно), что можно говорить лишь о косвенном влиянии близко расположенного моря на жилы, формирующиеся на лайдах (возможно, это перенос капель, брызг, несколько более соленых, туманы и т, п.), голоценовых жил столь же соленых, как на лайде п-ова Явай, нами не встречено.
Сведения о голоценовых жилах из более южных районов Якутии, приведенные в работах В. П. Волковой, Н. Н. Романовского [5, 6], указывают на крайне незначительную минерализацию льда; В аласных и в аллювиальных толщах р. Хромы она не превышает 10-20 мг/л и относится к гидрокарбонатному классу. Повторно-жильные льды в делювии, которые также, вероятно, частично имеют голоценовый возраст, на склонах в бассейне p.p. Хрома, Тенкели также ультрапресные - 10-50 мг/л и относятся преимущественно к гидрокарбонатному классу засоления [5]. В долинах рек, пересекающих Уяндинскую впадину, голоценовые жильные льды также ультрапресные - 30-60 мг/л и по составу - гидрокарбонатно-натриевые.
Следует остановить внимание и на минерализации позднеплейстоценовых жил Центральной Якутии - здесь отмечены необычные величины засоления ПЖЛ: среднее содержание сухого остатка в позднеплейстоценовых жилах, залегающих в верхней части разреза 60-метровой террасы Мамонтовой Горы (рис. 4), превышает 200 мг/л - они опресненные, а вот жилы в пойменных толщах Алдана - пресные, минерализация их не более 120 мг/л.
Причем отдельные образцы льда жил на террасе, слабосоленые - минерализация достигает 470 мг/л. Вероятно, здесь следует говорить о континентальном типе засоления, особенно резко проявляющемся для жил, формирующихся в условиях болотных массивов. Тем более, что на специфичность такого засоления указывает большое количество закисного железа (до 17,7 мг/л) высокая общая жесткость воды из жил (3,7-3,8 мг-экв./л), у самых минерализованных частей жил рН не превышает 5, в них весьма значительно содержание органического вещества. Содержание фтора в ПЖЛ достигает 18 мг/л, хотя обычное содержание его в жильных льдах не более 0,1 мг/л. Всё это указывает на заболоченность полигонального массива и на резкоконтинентальный климат, способствовавший формированию континентального типа засоления и вмещающих пород, и жил.
Рис. 4. Повторно-жильные льды в позднеплейстоценовой вкладке в верхней части обнажения Мамонтова Гора на Алдане. Фото А.Журно
В голоценовых жилах севера Якутии преобладает лед с минерализацией 0,02-0,10 г/л, такие значения встречаются в 80% образцов, что практически идентично распределению голоценовых жилах Западной Сибири, хотя в составе отдельных компонентов (хлориды и катионы натрия). Встречаемость значений менее 0,01 г/л в Северной Якутии существенно чаще.
Заметно разнообразнее минерализация позднеплейстоценовых жил в едомных толщах Северной Якутии. По данным автора, общий диапазон в содержании сухого остатка - 60-478 мг/л. Различно среднее содержание воднорастворимых солей в едомах, расположенных на побережье и вдали от него. Так, в ПЖЛ прибрежной едомы Быковского полуострова среднее содержание сухого остатка превышает 200 мг/л, причем ни в одном образце не отмечена его величина, менее 140 мг/л, а в ПЖЛ «внутренних» едом минерализация заметно меньше - они все пресные: едома Плахинского яра - 110 мг/л, Дуванского Яра - 120 мг/л, Зеленого Мыса - 110 мг/л, Усть-Омолонского Яра - 130 мг/л, низовий Омолона - 120 мг/л. Еще меньше минерализация ПЖЛ едом междуречий - здесь лед жил чаще ультрапресный: в Куларской котловине в среднем 70 мг/л, в центре Омолоно-Анюйской едомы (верховья реки Тимкинской) - 50-60 мг/л (в каждом из упомянутых выше разрезов едом проанализировано от 30 до 50 образцов жильного льда). Отличительной чертой всех сингенетических жил в едомах является доминирование гидрокарбонатов, составляющих часто более половины от общего содержания солей, причем это характерно и для более, и для менее минерализованных льдов. Из остальных компонентов обращает на себя внимание кальций, во многих случаях превышающий 25% от общего содержания солей; в толщах едом из внутренних районов междуречий заметны сульфаты, содержание которых, нередко достигает 25%.
Этими данные дополняют систематизированные ранее в 1979 г. О. В. Гриненко (устное сообщение) и в 1981 г. А. А. Архангеловвым (устное сообщение) сведения по минерализации ПЖЛ в разрезах, располагающихся в низовьях р. Колымы, по которым также обособляются толщи, в которых повторно-жильные льды в едомных толщах имеют минерализацию менее 100 м/л, к ним относится разрез Станчиковского Яра, большая часть разрезов, расположенных в среднем течении р. Чукочья и вблизи озер Мавринское и Якутское, основная часть комплекса Молотковский Камень и обнажение в долине р. Алазеи. Выделяются те едомные толщи в которых ПЖЛ характеризуются минерализацией от 100 до 200 мг/л, достигающей в отдельных горизонтах 250-400 мг/л. К ним относятся ПЖЛ Антохинского Яра, обнажений в устье р. Чукочья, р. Крестовка. Особенно большие значения минерализации отмечены в нижних частях обнажений. В скважинах пробуренных под урез озера Якутское и под урез реки Чукочья близ устья, встречены среднесоленые жильные льды, минерализация их здесь достигает 2400-3400 мг/л. Значение 3073 мг/л отмечено в нижней части погребенной ледяной жилы обнажения Морское в устье р. Чукочьей: 1330 мг/л и 514 мг/л - в погребенной ледяной жиле в устье р. Крестовка. Почти во всех случаях засоление хлоридно-натриевого и хлоридно-гидрокарбонатно-натриевого типа, кроме ПЖЛ с минерализацией 1330 мг/л, где засоление сульфатно-гидрокарбонатное.
В приморской части Якутии выполнены гидрохимические исследования К. А. Кондратьевой (устное сообщение) ПЖЛ в обнажении Мус-Хая в низовьях Яны. Сухой остаток в жилах составляет 60-160 мг/л (однако в одном из образцов из средней части разреза- до 400 мг/л).
Результаты работ В. П. Волковой и Н. Н. Романовского в Уяндинской впадине [6] в долинах рр.Уяндина и Селеннях на Яно-Индигирской низменности [5, 6] показали, что химический состав позднеплейстоценовых ПЖЛ (рис. 5) здесь достаточно однороден: минерализация жил в аллювии Уяндинской впадины колеблется от 30 до 100 мг/л; лед жил всегда гидрокарбонатный.
Рис. 5. Повторно-жильные льды в долине р. Селеннях (левый приток р.Индигирки), Якутия. Фото А.Загуляева
Такие же ультрапресные ПЖЛ в аллювии р.Хромы - минерализация жил от 20 до 100 мг/л. По мнению В. П. Волковой и Н. Н. Романовского [5, 6], результаты проведенного ими анализа химического состава ПЖЛ показывают, что в формировании жил участвуют поверхностные воды, имеющие меньшую минерализацию и более однообразный состав, чем воды;слоя сезонного оттаивания [5].
Пресные и ультрапресные жилы, залегающие в толщах аллювиальных террас Лены (рис. 6), изучены Н. П. Анисимовой [7] - здесь минерализация жил изменяется от 28 до 90 мг/л, засоление также преимущественно гидрокарбонатное. Несколько более высокая концентрация солей отмечается здесь иногда в верхних оплавленных частях жил. Н. П. Анисимова связывает это с миграцией легкорастворимых солей из сезонноталого слоя, минерализация отдельных частей которого может заметно увеличиваться в процессе промерзания. Согласно ее исследованиям, более засоленным окалывается слой, промерзший в последнюю очередь, в нем в большей степени увеличивается содержание ионов гидрокарбоната и натрия [7].