Развитие учения о криогенезе литосферы Земли

КРИОГЕНЕЗА ЛИТОСФЕРЫ

Рекомендовано Государственным ко­митетом Российской Федерации по высшему образованию в качестве учебного пособия для студентов выс­ших учебных заведений, обучаю­щихся по направлениям «Геология», «География», специальностям «Гео­графия», «Гидрогеология и инженер­ная геология»

ИЗДАТЕЛЬСТВО

московского

УНИВЕРСИТЕТА 1993

ББК 26.222.8

Р 69 УДК 551.340

Рецензенты:

кафедра гидрогеологии Санкт-Петербургского горного института, доктор геолого-минералогических наук, профессор, действительный член РАЕН В. В. Баулин

Научный редактор кандидат геолого-минералогических
наук О. М. Лисицына,

Р69 Романовский Н. Н.Основы криогенеза литосферы: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГУ, 1993. — 336 с. ISBN 5—211—02379—X

В учебном пособии в соответствии с вузовской программой изло­жены современные представления о зональных, высотнопоясных и ре­гиональных закономерностях образования криолитозоны: мощности,, строения, температурном режиме, сезонном промерзании и протаива-нии пород. Современное состояние и эволюция криолитозоны рас­сматриваются как результат процессов, происходящих в верхней час­ти литосферы под влиянием изменения климата, оледенений, регрес­сий и трансгрессий моря, изменения свойств пород.

Для студентов мерзлотоведов, гидрогеологов, инженеров-геологов.

1804080000(4309000000)-095 077(02)-93

ISBN 5—211—02379—X © Издательство Московского

университета, 1993

ПРЕДИСЛОВИЕ

На верхние горизонты литосферы оказывают глубо­кое и разнообразное влияние процессы промерзания и протаи-вания, охлаждения и нагревания, объединяемые понятием криогенез. Они проявляются на обширных территориях севера Евразии и Северной Америки, в «оазисах» Антарктиды и в вы­соких горах умеренных и низких широт, а также на дне Аркти­ческого бассейна и под ледниковыми покровами. Законы про­явления и эволюции криогенеза литосферы и его геологические последствия сложны, многообразны и находятся еще в процес­се активного познания. Большой шаг в исследованиях в этой области сделай в последние десятилетия: были изучены зако­ны формирования и особенности строения современной (суб-аэральной) криолитозоны континентов, начато изучение субгля-циальной и субмаринной (шельфовой) криолитозоны, установ­лены этапы ее эволюции в позднем кайнозое. В настоящей ра­боте излагаются современные представления о закономерно­стях и геологических результатах криогенеза верхних горизон­тов литосферы, в позднем кайнозое и в настоящее время в раз­личных широтно-зональных, высотно-поясных и региональных условиях под воздействием динамики климата и различных гео­логических событий (оледенений-дегляциаций, трансгрессий и регрессий арктических морей и др.).

Книга написана в соответствии с программой курса «Осно­вы криогенеза литосферы» для студентов специальности «Гид­рогеология, инженерная геология и геокриология» геологиче­ского факультета МГУ. Это второй курс из цикла геокриологи­ческих дисциплин, который базируется на знаниях, получен­ных студентами при изучении курсов «Общая геокриология», а также «Общая геология», «Общая гидрогеология», «Грунтове­дение» и др. Курс «Основы криогенеза литосферы» разработан автором и читается с 1989 г.

Настоящая работа предназначается для преподавателей университетов и для студентов, обучающихся по специальности «Гидрогеология и инженерная геология», а также для студен­тов геологоразведочных, нефтяных, горных, строительных и других вузов. Она будет полезна для специалистов в области нефтяной и газовой геологии, горняков, изыскателей и проек­тировщиков, географов различных направлений, а также для представителей всех специальностей, занимающихся экологи-

3

ей и охраной природной среды северных и восточных регионов России и Арктического бассейна.

Автор искренне благодарит научного редактора книги О. М. Лисицыну за большую помощь, а также 3. И. Баташо­ву, М. И. Заболотскую и Н. В. Гордееву за оформление ру­кописи работы и неизменную товарищескую поддержку.

SUMMARY

The book deals with the influence of cryogenesis (a complex process of heating — cooling, freez­ing — thawing and accompanying phenomena) on earth surface and upper horizons transformation for the late Cenozoic period, and for the present time. The book summarize the notions of geoc-ryological zonality, altitudinal zonality and "sec-torality" in formation of soil thermal regime, frozen strata and taliks distribution, season fre­ezing and thawing, depending on geographical location of the territory and recent natural con­ditions. The book also gives an analyses of zonal and regional regularities in periglacial processes and phenomena distribution as well as formation of cryogenic composition for different syngene-tic, epigenetic and taber soils and epigenetic fro­zen rocks. The influence of geothermal, geostruc-tural, geomorphological and hydro geological con­ditions, glaciation and deglaciation, Arctic seas transgressions and regressions on thickness, and composition of permafrost zone and its interaction with natural gas hydrates is analysed.

The book describes major peculiarities of pryoli-tozone of platforms, mountain areas and Arctic submarine cryolitezone in connection with Pleis­tocene and Holocene paleogeography. The peculia­rities of lithosphere cryogenesis are analysed mainly for Northern Eurasia and partly for North America.

The book is intended for students and professio­nal Geocryologists, Engineering Geologists, Hyd-rogeologists, Geographers and Geoecologists as well as Geologists dealing with oil and gas, Mi­ners, Construction Workers and those dealing wtih Northern and Eastern parts of Russia and Northern part of North America.

Глава I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КРИОГЕНЕЗЕ

ЛИТОСФЕРЫ

1.1. ПОНЯТИЕ О КРИОГЕНЕЗЕ ЛИТОСФЕРЫ

Геокриология представляет собой научное направле­ние геологии, рассматривающее процессы и результаты воздей­ствия криогенеза на литосферу Земли. Криогенез — это ком­плекс процессов и явлений, происходящих в верхних горизон­тах литосферы, как в сформировавшихся породах различного состава и возраста, так и в накапливающихся осадках, вызван­ных их промерзанием и протаиванием, охлаждением и нагрева­нием, изменением давления. Этот комплекс процессов вклю­чает в себя: фазовые превращения вода^лед^пар, (вода + + газ) =^гидраты газов=^ (газ + лед); образование и разруше­ние кристаллогидратов ролей; миграцию газов и флюидов, из­менения их состава, свойств, строения, состояния и распреде­ления в литосфере. Криогенез объединяет комплекс криоген­ных процессов (криогенные пучение и растрескивание, соли-флюкцию, термокарстовые просадки и др.), которые служат причиной формирования криогенных явлений (образований) и криогенного микрорельефа. В результате криогенеза в масси­вах.пород формируется и эволюционирует их криогенное строе­ние, включая криотекстуру, криоструктуру и мономинеральные залежи льда. При этом происходят физические и химико-мине­ральные изменения самих пород, меняется термодинамическое состояние криогенной системы в целом и ее составляющих (мерзлых, охлажденных и морозных пород, криогенных явле­ний и др.).

Основной причиной криогенеза являются термодинамиче­ские изменения на поверхности Земли. Криогенез субаэраль-ных частей литосферы обусловлен главным образом динамикой теплообмена между атмосферой и литосферой, сопутствующи­ми колебаниями температур на поверхности и в толще пород. Под ледниками меняются температура и давление; под водое­мами (морями, озерами) — давление (глубина), соленость и температура воды. Все изменения, обусловливающие криогенез литосферы, имеют внешние причины. Таким образом, криоге­нез является сложным экзогенным геологическим процессом, который связан с циклами охлаждения—нагревания, промер-

5

зания—протаивания различной продолжительности: кратковре­менными, длящимися минуты и часы, сезонными и многолетни­ми. Период последних изменяется от нескольких лет до не­скольких сотен тысяч лет. Кратковременные (высокочастот­ные) колебания вызывают криогенез самых верхних слоев Земли мощностью в первые сантиметры. Эта разновидность криогенеза отличается высокой интенсивностью воздействия, но малой глубиной проникновения, как, например, криогенное выветривание в высокогорье умеренных и низких широт. Крио­генез, связанный с многолетними колебаниями температур, за­хватывает литосферу на глубину от нескольких метров до 2— 3 тыс. м, вызывая образование и эволюцию мощных мерзлых толщ. Последние характерны для платформ в высоких широ­тах и высокогорья орогенных областей умеренных и высоких широт.

В последние десятилетия в «криогенез» стали включать криогенные (или субкриогенные) процессы, происходящие в по­ложительном диапазоне температур при больших давлениях, Эти процессы представляют собой фазовые превращения (газ +вода) ^гидраты газа и сопровождаются выделением и поглощением энергии, изменением состояния и свойств пород, фиксацией, высвобождением газов и флюидов, изменением давления, минерализации подземных вод. Сфера распростране­ния субкриогенных процессов — океаническое дно, арктиче­ский шельф, нефтегазоносные области с мощными мерзлыми толщами, сформировавшимися в плейстоцене. В этих областях образование гидратов подземных газов, их эволюция и взаи­модействие с мерзлотой связаны с длиннопериодными коле­баниями климата.

В географическом аспекте сфера проявления криогенеза весьма обширна. Она включает территории, занятые охлаж­денными породами под. океаном и мерзлыми — под ледника­ми, а также многолетнемерзлыми, сезонно- и кратковременно промерзающими породами на континентах. В настоящей работе рассматривается преимущественно многолетний криогенез ли­тосферы, характерный для высоких широт и высокогорья кон­тинентов, для дна арктических морей и ложа ледников.

Многолетний криогенез литосферы и обусловленное им фор­мирование многолетней криолитозоны, криогенных процессов и явлений в земной коре — явление геоисторическое, характер­ное для всех холодных этапов истории развития Земли (Ершов, 1990). Нами рассматриваются закономерности позднекайно-зойского этапа криогенеза, в процессе которого возникла, эво­люционировала и сформировалась современная криолитозона Земли.

Процессы криогенеза в субаэральных условиях зависят от температурного режима верхних горизонтов горных пород, их состояния, сезонного промерзания и протаивания. Поэтому в работе (гл. II) рассмотрены основные зональные, высотно-по-

ясные, секториальные и региональные закономерности форми­рования перечисленных показателей и составляющих геокрио­логических условий в зависимости от комплекса природных условий (климата, состава отложений, рельефа и др.).

Криогенез объединяет криогенные процессы и явления, раз­витие которых определяет экзогенную динамику, многие черты строения верхних горизонтов пород и микрорельеф территории криолитозоны (гл. III). Одним из важнейших следствий крио-генеза является многолетнее промерзание горных пород и осадков, формирование их главных отличительных особенно­стей, таких, как криогенное строение, т. е. наличие подземных льдов и их распределение в массивах (гл. IV).

Результатом криогенеза литосферы является формирование криолитозоны, представляющей собой толщи пород, находя­щихся в многолетнемерзлом, охлажденном и морозном состоя­ниях. В нефтегазоносных структурах криолитозона может со­четаться и взаимодействовать с зоной гидратообразования (ЗГО) природных газов. Формирование криолитозоны и ЗГО зависит от условий и динамики многолетнего промерзания, от широкого комплекса природных факторов и условий (геострук­турных, гидрогеологических, геотермических, геоморфологиче­ских), а также от оледенений и дегляциации, трансгрессий и регрессий моря.

Криогенез литосферы неодинаково протекает и приводит к различным геологическим результатам в разных зональных и региональных условиях. Эти условия, а следовательно, и ре­зультаты криогенеза существенно неодинаковы в платформен­ных структурах (гл. VI), в орогенных областях (гл. VII) и на арктическом шельфе (гл. VIII).

Формирование криолитозоны представляет собой длитель­ный геологический процесс. На разных этапах и фазах процес­сы криогенеза литосферы различались по интенсивности и на­правлению развития, по масштабам и геологическим резуль­татам. Понять и проанализировать современное строение и со­стояние криолитозоны можно, только представляя основные этапы ее формирования в позднем кайнозое. История разви­тия и динамика криолитозоны связаны и обусловлены общим ходом природного процесса в этот период развития Земли.

В настоящей книге использованы главным образом мате­риалы по зональным, поясным и региональным закономерно­стям проявления криогенеза и формирования геокриологиче­ских условий.

РАЗВИТИЕ УЧЕНИЯ О КРИОГЕНЕЗЕ ЛИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

Учение о криогенезе литосферы Земли является син­тетическим научным направлением в геокриологии, рассматри­вающим общие, зональные, высотио-поясные, региональные и

геоисторические закономерности проявления процессов крио-генеза и их геологические результаты. По существу, геологи­ческими результатами криогенеза являются криогенные явле­ния и криогенный микрорельеф, подземные льды, породы и осадки, подвергшиеся криогенным изменениям, находящиеся в многолетнемерзлом или талом состоянии в массивах, а также сама криолитозона, включая ее геотермические параметры, раз­нообразные многолетнемерзлые, охлажденные и морозные по­роды, их соотношение по площади и в разрезах, зону гидрато-образования и др.

На первом этапе развития геокриологии основопо­ложники этого научного направления изучали раздельно зо­нальные закономерности распространения «вечной мерзлоты», ее температур и мощности, с одной стороны, и отдельные крио­генные процессы и явления — с другой. Вечная мерзлота рас­сматривалась М. И. Сумгиным как «геофизическое» явление, представляющее собой результат холодного климата и являю­щееся частью температурного поля Земли, где породы имеют отрицательные температуры. Такого же представления сейчас придерживаются многие американские исследователи, выделяю­щие мерзлоту только по температурному признаку. М. И. Сум­гиным (1927) была составлена первая карта распространения «вечной мерзлоты» на территорию СССР, на которой выделя­лись зоны, различающиеся по таким показателям, как распро­странение по площади мерзлых пород, их температуры на глубине 10—15 м и мощности мерзлоты. Позднее им опубли­кованы две схематические карты разделения мерзлоты по признаку ее географического распространения и температуре мерзлых пород (Общее мерзлотоведение, 1940). Карты отра­жали зональную природу «вечной мерзлоты», т. е. возрастание с юга на север занятых ею площадей, увеличение ее мощно­стей, понижение среднегодовых температур пород. На них не находили отражения состав, строение и льдистость пород, криогенные процессы и явления. М. И. Сумгин не отрицал не­обходимости изучения и отображения на картах этих харак­теристик геокриологических условий, но считал пока невоз­можным это сделать из-за скудности сведений.

В 1946 г. В. Ф. Тумель предложил усовершенствованный вариант мерзлотной карты, составленный на основании наблю­дений 3000 пунктов. На карте были показаны изолинии темпе­ратур пород и мощности мерзлоты в определенных градациях. При этом изолинии температур и границы зон с разной мощ­ностью не совпадают полностью между собой. Это свидетель­ствует об учете автором различий в геотермических градиен­тах и других факторов, влияющих на связи между температу­рами и мощностями мерзлых толщ. Помимо мерзлотной зо­нальности влияние высотной поясности нашло отражение при проведении геокриологических границ в горных регионах.

В этот же период С. Г. Пархоменко (1937) создал «Схема-

8

тическую карту регионов вечной мерзлоты и глубокого промер­зания в Евразии». На ней была сделана попытка помимо рас­пространения мерзлоты наметить ее региональные различия на низменностях (плоскогорьях) и в горных областях, показать контуры «поддонной мерзлоты арктических морей», выделить регионы деградации и аградации мерзлоты, наличия подзем­ных льдов. Это была первая попытка учета региональных осо­бенностей «вечной мерзлоты» и ее динамики. Вместе с тем кар­та была лишена конкретных данных о температурах и мощно­стях мерзлоты, а контуры геоморфологических провинций на­мечены крайне приближенно.

Важной чертой исследований на этом этапе явилось изуче­ние механизмов, форм проявления и распространения ряда мерзлотных явлений (бугров пучения, термокарста, наледей, гидролакколитов), а также изучение влияния мерзлоты на подземные воды, изложенные в работах Н. И. Толстихина, А. И. Ефимова, В. М. Пономарева и др.

В 1954 г. В. А. Кудрявцевым была опубликована моногра­фия «Температуры верхних горизонтов вечномерзлой толщи в пределах СССР», положившая начало второму этапу развития общей и региональной геокриологии. Им была созда­на карта температурного районирования области вечной мерз­лоты, базирующаяся на новых принципах. Во-первых, она со­четала региональный, зональный и высотно-поясной подходы в районировании «вечной мерзлоты». Во-вторых, на ней были показаны среднегодовые температуры на поверхности пород (£пп), полученные расчетным способом. В. А. Кудрявцевым бы­ли установлены и использованы функциональные связи между среднегодовыми температурами и амплитудами колебаний тем­ператур воздуха, мощностью и плотностью снега, растительны­ми покровами, с одной стороны, и t_nn — с другой. Им учтены законы изменения природных условий по широте, долготе и вы­соте местности. Расчетные температуры сравнивались с натур­ными температурами пород на глубине нулевых годовых ко­лебаний (/_Ср). Была разработана методика интерполяции t_nn% полученных для пунктов метеостанций, с учетом рельефа мест­ности. По существу впервые было показано наличие двух ти­пов высотной поясности — морского и континентального. Для учета влияния многолетней динамики климата на /_пп данные по среднегодовым температурам рассчитывались как средне­взвешенные за период с 1901 по 1950 г. Изолиния /_Пп=0° рас­сматривалась как геофизическая южная граница мерзлых по­род за первое столетие XX в. В. А. Кудрявцевым были зало­жены основы учета влияния региональных условий на геокрио­логические путем выделения крупных территориальных единиц по триединому принципу: геоструктурному, геоморфологиче­скому и структурно-гидрогеологическому. Он выделял: 1. Плат­формы — равнины, плоскогорья и плато — артезианские бас­сейны платформенного типа; 2. Щиты • — плоскогорья, плато —

^ 9

гидрогеологические массивы; 3. Горно-складчатые области — горные области — гидрогеологические горно-складчатые обла­сти как сочетание гидрогеологических массивов, межгорных артезианских бассейнов и т. д. Впервые был дан анализ влия­ния региональных факторов на распространение мерзлоты и таликов, на мощности мерзлых толщ и их строение.

В 50-х — начале 60-х годов начались активные исследова­ния механизмов криогенных процесов и явлений: морозобойно-го растрескивания (Б. Н. Достовалов), роста повторно-жиль­ных льдов (Б. Н. Достовалов, А. И. Попов), термокарста (В. А. Кудрявцев, С. П. Качурин) и др. В это же время сфор­мировалось криолитологическое направление. Началось иссле­дование криогенного строения эпигенетически промерзших по­род (А. И. Попов, В. А. Кудрявцев, В. Н. Усов, Т. Н. Жестко-ва, В. В. Баулин, Г. И. Дубиков и др.) и сингенетически про­мерзающих отложений (Е. М. Катасонов, А. И. Попов, Н. Н. Романовский, Г. Ф. Гравис и др.). В. А. Кудрявцевым были заложены основы теории развития мерзлых толщ в свя­зи с динамикой климата. Развитие расчетных методов позволи­ло начать анализ влияния параметров теплообмена, состава и свойств пород на мощности мерзлых толщ. В это же время сформулированы современные представления об истории раз­вития мерзлоты в Евразии (И. Я. Баранов, В. В. Баулин, А. А. Шарбатян и др.). Начались исследования физико-хими­ческих преобразований в горных породах при криогенезе (Н. А. Тютюнов и Др.)- При систематизации геокриологиче­ских понятий и терминов впервые было определено понятие «криогенез» (Основные понятия..., 1956) как «совокупность процессов физического, химического и минералогического из­менения и преобразования почвы ш горных пород, коры вывет­ривания, а также гидросферы при отрицательной температу­ре».

Результирующими работами этого этапа можно считать две «Геокриологические карты СССР», составленные И. Я. Ба­рановым в 1956 и 1968 гг. в масштабах 1:10 000 000 и 1:5000 000. В них автор попытался синтезировать и отразить представления о криолитозоне Земли как результате комплек­са сложных и многообразных криогенных процессов, развиваю­щихся во времени на различном геологическом субстрате и со­провождающихся разнообразными криогенными явлениями, на­ходящими отражение в строении мерзлых толщ и криогенном микрорельефе. Впервые на этих картах был в обобщенном ви­де показан состав пород криолитозоны, эпи- и синкриогенные отложения, комплексы криогенных явлений и криогенного (посткриогенного) микрорельефа. Кроме того, на картах бы­ли отражены основные параметры современной криолитозоны: мощности, среднегодовые температуры пород, типичные глу­бины сезонного промерзания и оттаивания как для мерзлой, так и для таловой области. Выделена была криолитозона на арк-

10

тическом шельфе. На Западно-Сибирской низменности на кар­те масштаба 1:5000 000 уже показаны реликтовые (двухслой­ные) мерзлые толщи. И. Я. Барановым (1960, 1965) были рас­смотрены теоретические вопросы строения криолитозоны как комплексного экзогенного явления, свойственного литосфере континента в высоких и умеренных широтах.

Третий этап — этап развития представлений о криоге-незе литосферы. В 60-х годах начали широко проводиться ком­плексные мелкомасштабные мерзлотно-гидрогеологические и инженерно-геологические съемки, охватившие многие районы Западной, Средней и Восточной Сибири. Постановка этих ис­следований и полученные результаты дали качественно новый фактический материал и мощный стимул для развития регио­нальной и общей геокриологии, учения о криогенных процессах и явлениях, криолитологии и гидрогеологии мерзлой зоны ли­тосферы. Данные собирались комплексно для больших террито­рий, что стимулировало их сопряженный анализ, поиски взаи­мосвязи различных составляющих криолитозоны, региональ­ный, зональный и геоисторический подходы к их рассмотрению, практическое (гидрогеологическое, инженерно-геологическое и экологическое) использование получаемых результатов. Ре­зультаты съемочных, научных и методических работ позволи­ли выявить новые закономерности влияния зональных, высотно-поясных и региональных условий на криогенное строение мерз­лых толщ, мощности и строение криолитозоны. Были получены основные представления о криолитозоне крупных регионов, об особенностях процессов криогенеза и их геологических резуль­татах в разных зональных и региональных условиях на плат­формах и плитах — Восточно-Европейской и Западно-Сибир­ской (В. В. Баулин, Е. Б. Белопухова, Г. И. Дубиков, В. Т. Тро­фимов, Н. Г. Оберман и др.), Сибирской (Н. С. Данилова,

A. И. Ефимов, Н. Н. Романовский, К. А. Кондратьева, С. М. Фо-
тиев, Н. С. Шевелева, А. Б. Чижов и др.) и в горно-складча-
тых областях Урала (Н. Г. Оберман), Сибири и Дальнего Во­
стока (И. А. Некрасов, П. Н. Луговой, Н. Н. Романовский,

B. Е. Афанасенко, К. А. Кондратьева, О. М. Лисицына*
О. Н. Толстихин и др.), Памира и Тянь-Шаня (А. П. Горбу­
нов) и т. д. Результаты этих исследований были положены в
основу представлений о криогенных процессах и явлениях,
включая их физическую сущность, комплекс природных усло­
вий, в которых они могут развиваться, криолитологическое,.
палеомерзлотное и инженерно-геокриологическое значение.
К их числу относятся исследования: криогенного растрескива­
ния и формирования полигонально-жильных структур»
(Н. Н. Романовский, С. Е. Гречищев, R. Berg, T. Bleck и др.),
термокарста (Ю. Л. Шур, Г. М. Фельдман и Др.)> инъекцион­
ных бугров пучения (R. Mackay), пучения пород в сезоннота-
лом и сезонномерзлом слоях (В. Н. Невечеря, Л. М. Чистоти-
нов и др.), солифлюкции (Г. Ф. Гравис, Л. А. Жигарев и др.),

11

курумов (А. И. Тюрин, Н. Н. Романовский, С. М. Говорушко), каменных глетчеров (А. П. Горбунов, С. М. Титков и др.) и т. д. Необходимо отметить обобщающую работу Т. Л. Уошбор-на «Мир холода» (1988), посвященную анализу современных представлений главным образом зарубежных исследователей о криогенных процессах и явлениях, т. е. по существу рассмат­ривающую проблему криогенеза.

В этот же период широко развернулись исследования крио-литогенеза как зонального типа литогенеза. Криолитологиче-ские особенности ряда генетических типов синкриогенных от­ложений были изучены Е. М. Катасоновым, Г. Ф. Грависом, Н. Н. Романовским, Т. Н. Каплиной, В. Н. Конищевым, А. И. Тюриным, Ф. А. Каплянской, В. Ф. Тарноградским и др. Обобщающие работы по криолитогенезу были изданы А. И. По­повым (1967), А. И. Поповым, Г. Э. Розенбаум, Н. В. Тумель (1985), И. Д. Даниловым (1978), В. Н. Конищевым (1981), Ш. Ш. Гасановым (1981), Э. Д. Ершовым (1982). В моногра­фиях этих авторов, несмотря на различие их подходов к проб­леме, изложены основные представления о природе и особен­ностях проявления процесса криогенеза при осадочном породо-образовании.

На третьем этапе был проведен ряд крупных исследований по проблеме образования подземных льдов, их строения, свойств и приуроченности к определенным типам отложений (П. А. Шумский, Б. И. Втюрин, В. И. Соломатин, М. М. Корей-ша, Р. Маккей, X. Френч и др.).

Важную роль в формировании представлений о криогене-зе литосферы сыграли работы по гидрогеологии криолитозоны. Начатые А. В. Львовым, Н. И. Толстихиным, И. Я. Барановым, А. И. Ефимовым, П. Ф. Швецовым, А. И. Калабиным, они бы­ли продолжены в 60—80-х годах О. Н. Толстихиным, Н. Н. Ро­мановским, С. М. Фотиевым, С. Е. Суходольским, Н. П. Аниси-мовой, В. Е. Афанасенко, В. П. Волковой и др. В результате были разработаны важные представления о преобразовании гидрогеологических структур и подземных вод в них криогене-зом, об особенностях формирования и естественной защищенно­сти подземных вод в криогидрогеологических структурах, нале-деобразовании как специфическом проявлении разгрузки под­земных вод в мерзлой зоне.

История формирования криолитозоны являлась (начиная с 50-х годов) предметом исследований многих геокриологов, па­леогеографов, геологов-четвертичников и гляциологов. Выра­ботанные ими современные представления об истории криоге­неза литосферы рассмотрены ниже (1.3).

Картографическим обобщением региональных, зональных и палеогеографических закономерностей формирования криолито­зоны явилось составление под руководством В. А. Кудрявцева «Геокриологической карты СССР» масштаба 1:2 500 000 (Об­щее мерзлотоведение, 1978). Эта карта построена на основе

12

использования результатов мелкомасштабных мерзлотно-гидро-геологических съемок в большинстве регионов криолитозоны, которые рассматриваются как «ключевые участки». Получен­ные закономерности распространены на территории (зоны, ре­гионы) со сходными природными условиями. На карте показа­ны строение и мощности криолитозоны, диапазоны среднегодо­вых температур пород, характерных для определенных ланд­шафтных таксонов, состав пород по формациям и генетиче­ским комплексам с отражением их криогенного строения и льдистости, типы таликов, криогенные процессы и явления с учетом их зональной и региональной природы образования, распространения и эволюции при палеогеографических измене­ниях. Важной работой, обобщающей современные знания по региональной геокриологии, является пятитомная монография «Геокриология CGCP» (1988—1989).

Одновременно с формированием современных представле­ний о криолитозоне развивается направление, рассматриваю­щее условия и результаты образования гидратов природных газов в верхней части литосферы нефтегазоносных структур субарктической части Евразии и Северной Америки, а также арктического шельфа. В СССР это направление начали раз­вивать Н. В. Черский, Ю. Ф. Макагон, В. П. Царев, С. П. Ни­китин, в Канаде — А. Джадж, Д. Хантер и др. Влияние гид­ратов газов на гидрогеологические условия начал изучать Г. Д. Гинсбург. Впервые наличие взаимодействия мерзлых толщ и залежей гидратов газов установлено Н. Н. Романов­ским. Особое значение имели геотермические исследования в криолитозоне В. Т. Балобаева и его сотрудников, позволяющие получить важные сведения о теплопотоках и тепловых свойст­вах пород в массивах.

В результате перечисленных выше геокриологических и дру­гих смежных исследований, направленных на познание воздей­ствия комплекса криогенных процессов на верхнюю часть зем­ной коры на севере Евразии, Северной Америки, на арктиче­ском шельфе, на свободных ото льда участках Антарктиды, в высокогорных регионах умеренных и низких широт, начала формироваться единая концепция криогенеза литосферы. Дли ее дальнейшей разработки и реализации результатов в прак­тике народнохозяйственного освоения и охраны природы тер­ритории криолитозоны в настоящее время в Российской Акаде­мии наук создан Совет по проблеме «Криогенез литосферы и проблемы освоения Крайнего Севера».