62

Криосфера Земли, 2007, т. XI, № 1, с. 62–71 http://www.izdatgeo.ru

УДК 551.345

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

А.Ю. Деревягин, В.В. Куницкий*, Х. Мейер**

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический ф�т,119992, Москва, Воробьевы горы, Россия, dereviag@online.ru

* Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН,677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 1, Россия, kunitsky@mpi.ysn.ru

** Институт полярных и морских исследований им. А. Вегенера,14473, Потсдам, Телеграфенберг А�43, Германия, hmeyer@awi�potsdam.de

Приводятся новые данные по распространению, криогенному строению и изотопному составу (δ18Ои δD) песчано-ледяных жил в плейстоценовых песчаных отложениях (возраст более 50 тыс. лет назад)на побережье и островах моря Лаптевых. Мощные толщи песков подстилают отложения верхнеплейсто-ценового ледового комплекса и содержат несколько ярусов песчано-ледяных жил. В изученных разрезахописаны переходы от песчано-ледяных жил к повторно-жильным льдам и зоны контакта песчано-ледя-ных жил с вышележащими повторно-жильными льдами ледового комплекса. Наиболее легким изотоп-ным составом (средние значения δ18О от –34,3 до –36,0 ‰ и δD от –258,2 до –280,8 ‰) характеризуютсядревние полигонально-жильные системы, развитые в средневерхнечетвертичных отложениях о. Боль-шой Ляховский. Песчано-ледяные жилы в верхнеплейстоценовых песках мыса Мамонтов Клык (Анаба-ро-Оленекское междуречье) имеют более тяжелый изотопный состав (средние значения δ18О от –28,5 до–31,7 ‰ и δD от –222,4 до –245,4 ‰). Изотопный состав песчано-ледяных жил указывает на холодные исухие климатические условия периода их формирования. Сравнительный анализ изотопного состава изу-ченных песчано-ледяных жил и повторно-жильных льдов показывает их сходство. Приводятся данныеоб условиях формирования и изотопном составе современных песчано-ледяных жил на Земле Бунге.

Песчано�ледяные жилы, повторно�жильные льды, криогенное строение, изотопный состав, палео�климатические условия

COMPOSITE WEDGES IN THE NORTH OF YAKUTIA

A.Yu. Dereviagin, V.V. Kunitsky*, H. Meyer**

Lomonosov Moscow State University, Department of Geology,119992, Moscow, Vorobyovy Gory, Russia, dereviag@online.ru

* Melnikov Permafrost Institute SB RAS,677010, Yakutsk, Merzlotnaya str., 1, Russia, kunitsky@mpi.ysn.ru

**Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research,14473, Telegrafenberg A�43, Potsdam, Germany, hmeyer@awi�potsdam.de

New data on spreading, cryogenic structure and isotopic composition (δ18О и δD) of composite wedges inthe Pleistocene (age more than 50 000 yrs BP) sand deposits in the Laptev Sea region have been presented.Thick sand deposits underlay Late Pleistocene ice complex and contain several stages of composite wedges. Thetransitions from composite wedges to polygonal ice wedges and contacts between composite wedges and under-lying ice complex wedges are described in profiles. The lightest isotopic composition has been determined forthe Middle Pleistocene composite wedges and ice wedges at Bolshoy Lyakhovsky Island (mean values δ18Оvary from –34,3 to –36,0 ‰ and δD from –258,2 to –280,8 ‰). The Late Pleistocene composite ice wedges atCape Mamontov Klyk (Anabar-Olenyek interfluve) are characterized by a heavier isotopic composition (δ18Оfrom –28,5 to –31,7 ‰ and δD from –222,4 to –245,4 ‰). The isotopic compositions of composite wedgesindicate cold and dry climatic conditions of the period of their formation. The analysis of isotopic parameters ofice wedges and of composite wedges clearly shows their similarity. Recent formation conditions of compositewedges as well as their isotopic composition have been presented for Zemlya Bunge.

Composite wedges, polygonal ice wedges, cryogenic strucure, isotopic composition, paleoclimatic conditions

ВВЕДЕНИЕ

Песчано-ледяные жилы (ПЛЖ) относятся кполигонально-жильным криогенным структурам.Фактические данные об этих жилах весьма огра-ничены. Т. Певе, Т. Берг и Р. Блек находят песчано-ледяные жилы (composite wedges) в Антарктиде наЗемле Виктории [P�w�, 1959; Black, Berg, 1964;

Berg, Black, 1966]. В 1960 г. Е.Г. Катасонова вскры-вает на водоразделах Центральной Якутии жилыльда, наполовину состоящие из супеси [Катасо�нов, 1962]. О возможном развитии ПЛЖ в дельтеЛены и на Земле Бунге пишет Н.Н. Романовский[1977]. Это подтверждается в дальнейшем иссле-

© А.Ю. Деревягин, В.В. Куницкий, Х. Мейер, 2007

63

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

дованиями В.В. Куницкого [1989], который отме-чает широкое распространение ПЛЖ в дельтеЛены в разрезах песков, подстилающих отложенияледового комплекса, называя эти криогенныеструктуры “полосатиками”. Позднее он привелописание “полосатиков” в разрезе четвертичныхотложений о. Бол. Ляховский [Куницкий, 1998].Первые данные об изотопном составе (δ18O, δD)древних песчано-ледяных жил о. Бол. Ляховскийбыли получены в ходе совместной российско-гер-манской экспедиции в 1999 г. [Meyer et al., 2002].

На Канадском севере ископаемые песчано-ледяные жилы и жильные льды в песчаных отло-жениях позднего плейстоцена имеются в дельтер. Макензи [Mackay, Mattews, 1983; Murton et al.,2000]. В работе Дж.Р. Маккея и Дж.В. Матьюзаприводится изотопно-кислородный состав льда-цемента песчаных отложений, вмещающих такиеструктуры.

Полигонально-жильные структуры с песчано-ледяным заполнителем морозобойных трещин яв-ляются переходным звеном от первично-песча-ных жил к повторно-жильным льдам (ПЖЛ) и на-ходятся в тесной парагенетической связи с ними.По существующим в настоящее время представле-ниям песчано-ледяные жилы формируются вкрайне суровых климатических условиях. Местанаходок таких жил тяготеют к территории, распо-ложенной по периферии ледниковых щитов плей-стоцена, где были суровые геокриологические ус-ловия, господствовали стоковые ветры, приводив-шие к дефляции, переносу песчаного и гравийногоматериала и засыпанию его в морозобойные тре-щины [Романовский, 1977, 1993].

Образуются ПЛЖ в том случае, когда в однигоды морозобойные трещины заполняются водой,замерзающей и образующей жилки конжеляцион-ного льда, в другие годы – песком. Вещественныйсостав вертикально ориентированных жилок обло-мочного материала в ПЛЖ соответствует составувмещающих отложений.

Заполнение трещин песком [Романовский,1977] отмечается при глубоком типе оттаивания,когда естественная влажность пород в сезонно-талом слое (СТС) W < 1/3(Wп – Wн), а заполне-ние трещин водой, переходящей в лед при сред-нем и мелком типе оттаивания происходит, когдаW > 1/3(Wп – Wн), где Wп – полная влагоемкостьпород (%); Wн – влагоемкость незамерзшей воды(%). Периодические изменения влажности пород вСТС, при которых в одни годы морозобойные тре-щины заполняются песком, в другие – талыми вода-ми, приводят к образованию песчано-ледяных жил.

В настоящей работе представлены результатысовместных российско-германских исследований1999–2005 гг., касающиеся распространения, стро-ения, изотопного состава и условий формированияпесчано-ледяных жил на крайнем севере Якутии.

Определения содержания стабильных изото-пов кислорода и водорода осуществлялись в лабо-ратории Института полярных и морских исследо-ваний им. А. Вегенера в Потсдаме. Оценка значе-ний δ18О и δD приводится в промилле (‰) поотношению к “стандарту средней океаническойводы” (SMOW). “Избыток дейтерия” рассчиты-вался по формуле dexc = δD – 8δ18O [Dansgaard,1964]. Отметим, что 14С-датирование органичес-ких включений проводилось AMS-методом в лабо-ратории Лейбница в Киле (Германия).

РАЙОН РАБОТ

Исследования песчано-ледяных жил совмест-ной российско-германской экспедицией прово-дились в дельте Лены, на Новосибирских о-вах ина севере Анабаро-Оленекского междуречья(рис. 1). Основное внимание в настоящей статьеуделено результатам работ последней экспедиции2003–2005 гг. на участке мыс Мамонтов Клык(73°35′ с.ш., 117°10′ в.д.). Здесь в пределах примор-ской низменности Анабаро-Оленекского между-речья мощные ПЛЖ были обнаружены и опробо-ваны в толще песков, подстилающих отложенияледового комплекса [Meyer, Dereviagin, 2004].

Исследуемая часть Анабаро-Оленекскогомеждуречья с мысом Мамонтов Клык представля-ет собой пологий ступенчатый склон северногоподножия кряжа Прончищева. Территория отно-сится к зоне субарктической тундры и характери-зуется суровым континентальным арктическимклиматом с холодной продолжительной зимой и

Рис. 1. Расположение участков исследования иопробования песчано�ледяных жил:1 – м. Мамонтов Клык; 2 – дельта Лены; 3 – о. Столбовой;4 – о. Бол. Ляховский; 5 – о. Котельный; 6 – Земля Бунге.

64

А.Ю. ДЕРЕВЯГИН И ДР.

коротким дождливым летом. Среднегодовая тем-пература воздуха составляет –14,0…–14,5 °С. Чис-ло дней с отрицательной температурой воздуха бо-лее 254, а среднезимняя температура воздуха при-мерно равна –22 °С. Средняя температура летнегопериода не более 10 °С. Среднегодовая суммаосадков составляет 230–270 мм, из них до 75 %выпадает в летний период. Снежный покров уста-навливается в конце сентября и разрушается вконце июня. Высота снежного покрова в среднемне более 20–30 см. Снежники, формирующиесяв депрессиях рельефа, встречаются до серединыавгуста.

Данные о геокриологических условиях и крио-генном строении пород северной части Анабаро-Оленекского междуречья крайне немногочислен-ны. О.Г. Боярский и К.Л. Митт, проводившие в1959 г. маршрутные исследования в этом районе,отметили широкое распространение мощных син-генетических ПЖЛ в оторфованных иловатых су-песях [Боярский, Митт, 1961]. Район относится кзоне сплошного распространения многолетне-мерзлых пород, мощность которых оценивается в400–600 м [Геокриология СССР, 1989]. Среднегодо-вая температура пород составляет около –12 °С.Мощность СТС изменяется от 0,2 до 0,5 м.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

На участке мыс Мамонтов Клык разрез чет-вертичных отложений был вскрыт естественнымиобнажениями и буровыми скважинами. Нижняячасть разреза песчаная, с мощными песчано-ледя-ными жилами, уходящими своей нижней частьюпод уровень моря (комплекс 1). Ширина ПЛЖ,вскрытых естественными обнажениями на берегуморя Лаптевых, варьирует от 1,0–1,5 до 4–5 м, а ихвидимая мощность достигает 2,5–3,0 м (см. фото-графию на обложке).

Кровля песчаных отложений неровная, сту-пенчатая, имеет общий наклон с юга от подножийкряжа Прончищева на север к морю Лаптевых. Нанекоторых участках берегового обнажения кровляпесков поднимается до абсолютных отметок 12–15 м (мыс Мамонтов Клык), опускаясь на другихниже уровня моря (долина р. Нучча-Джеилях).

По данным летних полевых работ 2003 г. изимних буровых работ 2005 г., общая мощностьпесчаных отложений около 50 м. Естественные об-нажения и скважина С-1 глубиной 60,8 м, располо-женная на абсолютной отметке 27 м, вскрыли впесках несколько ярусов песчано-ледяных жил винтервале глубин от +10 до –14 м (ниже уровняморя). Головы ПЛЖ, за исключением верхнегояруса, оплавлены и срезаны перекрывающими ихслоями. В песчаной толще отмечены также фраг-менты первично-песчаных жил. В субаквальной

части разреза песчаная толща с фрагментамиПЛЖ достигает мощности около 47 м и подстила-ется толщей предположительно морских отложе-ний, представленных суглинками, глинами, алев-ритами и песками.

Выше по разрезу пески перекрываются пач-кой переслаивающихся алевритов, песков и торфа(комплекс 2). Мощность этой пачки невыдержан-на и на отдельных участках берегового обнажениядостигает 3–5 м. Криогенное строение характери-зуется наличием небольших ярусных (“висячих”)ПЖЛ, приуроченных к торфяным прослоям, узкиехвосты которых иногда внедряются в нижележа-щие ПЛЖ. В ряде случаев здесь отмечаются пере-ходы в пределах одной жилы от повторно-жиль-ных льдов к песчано-ледяным жилам. Так, опро-бованная жила IW-10 содержит три фрагментаПЛЖ и два фрагмента ПЖЛ.

Разрез венчает 15–20-метровая толща отло-жений ледового комплекса, представленного неяс-нослоистыми темно-серыми оторфованными алев-ритами, с мощными непрерывными по вертикалиПЖЛ (комплекс 3). В верхней части разреза отме-чаются внедрения в ледовый комплекс молодыхголоценовых ПЖЛ. Сквозные повторно-жильныельды ледового комплекса пронизывают весь раз-рез берегового обнажения, проходят через пачкупереслаивающихся алевритов и торфа, разрезаяпрослои торфа на отдельные линзы. Повторно-жильные льды выклиниваются на границе с ниже-лежащими песками, а в некоторых случаях прони-кают и ниже в пески, уходя своими хвостами подуровень моря. Жилы ледового комплекса заметнорасширяются снизу вверх, достигая уже в комп-лексе 2 ширины 3–5 м. Внедрение повторно-жиль-ных льдов в песчано-ледяные жилы создает слож-ные ледяные системы пересекающихся ПЛЖ иПЖЛ (рис. 2).

Песчано-ледяные жилы отмечены в этом рай-оне впервые, поэтому более подробно остановим-ся на их описании и особенностях разреза. От уре-за воды береговое обнажение вскрывает толщусерых, желто-серых, буровато-серых тонко- и мел-козернистых пылеватых песков. В песках просле-живается горизонтальная (местами косая) слоис-тость за счет их различного гранулометрическогосостава. Верхние 1,5–2,0 метра разреза песков со-держат нитевидные корни растений. Контакт пес-ков с вышележащими отложениями, которыевключают линзы и прослои торфа, нечеткий и не-ровный. Наблюдается постепенный переход оттонкозернистых песков к вышележащим серымалевритам, сопровождающийся увеличением вразрезе растительных остатков, включением сна-чала мелких, а затем более крупных линз и просло-ев торфа, появлением фрагментов криотурбиро-ванных погребенных почв.

65

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

Нижняя часть разреза песков, также содер-жащая ПЛЖ, вскрытая буровыми скважинами,представлена пачкой буровато-серых среднезерни-стых, реже мелкозернистых песков с косой, а мес-тами горизонтальной слоистостью. Слоистостьобусловлена разной зернистостью отдельных про-слоев, а также наличием прослоев с органикой.Между отмеченными ярусами ПЛЖ здесь встре-чаются отдельные песчаные прослои с линзовид-ной и базальной криогенной текстурой.

Возраст верхней части разреза песков (около1,5–2,0 м над уровнем моря) может быть охарак-теризован двумя полученными методом IRSL(infrared stimulated luminescence) датами – 35,1и 56,2 тыс. лет [Magens et al., 2005]. Перекры-вающие пески прослои и линзы торфа имеютсерию 14С-датировок: более 44 520 лет (KIA-25085), 45 870 +2470/–1890 лет (KIA-25037),43 510 +1010/–900 лет (KIA-25088). Вскрытыескважинами морские отложения, подстилающиетолщу пресноводных песков, датированные IRSL-

методом, имеют возраст около 110 тыс. лет (уст�ное сообщение Д.Ю. Большиянова, ААНИИ). Та-ким образом, толща песков с ПЛЖ на участке мысМамонтов Клык формировалась в верхнем плей-стоцене, в муруктинское (зырянское) время, при-мерно 50–100 тыс. лет назад.

Строение песчано-ледяных жил характеризу-ется ритмичным чередованием вертикально (иног-да субвертикально) ориентированных неровныхтонких клиньев (элементарных жилок) льда и пес-ка. Ширина жилок льда изменяется от 1 до 15 мм,при среднем значении 6–8 мм. Ширина прослоевпеска несколько меньше и в среднем составляетоколо 1–3 мм. В горизонтальном срезе (вид жилысверху) прослои песка имеют плетенчатую струк-туру, извилистые границы (рис. 3). Своеобразныенатечные формы, хорошо наблюдаемые в горизон-тальном и вертикальном сечениях ПЛЖ, свиде-тельствуют не только об эоловом, но и о водном за-полнении морозобойных трещин. Содержащийся вжилах лед то более чистый и прозрачный, то более

Рис. 2. Участок берегового обнажения на мысе Мамонтов Клык:контакт верхнеплейстоценовых повторно-жильных льдов и песчано-ледяной жилы (центральная часть фотографии).

66

А.Ю. ДЕРЕВЯГИН И ДР.

загрязненный минеральными частицами вмещаю-щих отложений (серым, серо-желтым пылеватымпеском) и мелкими (до 1 мм) пузырьками воздуха.Боковые контакты с вмещающими песчано-ледя-ные жилы песками четкие, неровные. ВмещающиеПЛЖ пески имеют массивную криогенную тексту-ру и нередко характеризуются очень высокимсодержанием льда-цемента. Весовая влажностьльдистых песков достигает 25–30 %. При оттаива-нии пески имеют текучую консистенцию.

Сравнивая разрезы с ПЛЖ на участке мысМамонтов Клык и исследованные ранее в 1999–2002 гг. разрезы на Новосибирских о-вах и в дель-те Лены, можно заметить, что они имеют сходноекриогенное строение. Вместе с тем в изученныхразрезах, содержащих ПЛЖ, можно отметить рядособенностей, касающихся возраста, состава ивлажности вмещающих отложений, размеровПЛЖ, ширины ледяных и минеральных прослоев,контактов и переходов в ПЖЛ.

На о. Столбовой песчано-ледяная жилавскрыта в желто-коричневых пылеватых тонкозер-нистых песках (при оттаивании имеющих текучуюконсистенцию) с включениями веточек и корнейтрав. Абсолютный возраст растительных остатковболее 52 250 лет (KIA-26282). Отложения пере-крыты ледовым комплексом. Ширина опробован-ной жилы составляет 1,0–1,2 м, видимая мощностьоколо 2 м, голова жилы оплавлена. Ширина ледя-ных жилок варьирует от 5 до 7 мм, ширина мине-ральных прослоев составляет 7–10 мм.

На южном берегу о. Котельный ПЛЖ вскры-та на высоте 2,5–3,5 м над уровнем моря в тол-ще льдистых гравелистых песков, подстилающихледовый комплекс. Абсолютный возраст расти-тельных остатков и мха в перекрывающих пес-ки отложениях ледового комплекса составляет45 960 + 2460/–1880 лет (KIA-25741) и 52 790 ++ 4110/–2710 лет (KIA-25743). Ширина жилыоколо 1 м, видимая мощность 1,5 м. Голова жилыоплавлена и имеет округлую форму. Ширина эле-ментарных ледяных жилок около 5 мм, ширинаминеральных прослоев составляет 7–10 мм. Ледхарактеризуется включением крупных (диаметром1–2 мм) пузырьков воздуха. Минеральные про-жилки включают мелкий плохо окатанный гравий.

Обнажениями на южном берегу о. Бол. Ля-ховский вскрыто несколько ярусов ПЛЖ в отло-жениях среднего и верхнего плейстоцена [Куниц�кий, 1998; Meyer et al., 2002]. Вмещающие ПЛЖотложения представлены здесь серо-желтыми пы-леватыми тонкозернистыми песками с редкойгалькой и серыми, серо-коричневыми алевритамис корнями трав. Характерной чертой криогенногостроения являются частые фрагменты ПЛЖ,включенные в ПЖЛ, – переходы в горизонталь-ном и вертикальном профиле одной жилы отПЖЛ к ПЛЖ. В некоторых случаях ПЖЛ как бы“вырастают” из песчано-ледяных жил. В верти-кальном профиле жилы происходит замещениепесчаных прослоев (элементарных жилок) на ле-дяные. Для отдельных разрезов о. Бол. Ляховский,содержащих ПЛЖ, характерно также наличие хо-рошо сохранившихся (без следов таяния) головжильных льдов с ростками ПЛЖ.

В дельте Лены песчано-ледяные жилы уста-новлены как в разрезах III надпойменной террасы(обрывы островов Харданг-Сисэ, Курунгнах-Сисэи др.), так и в пределах I надпойменной (голоце-новой) террасы [Куницкий, 1989]. Здесь также от-мечаются случаи перехода от ПЛЖ к ПЖЛ в пре-делах одной жилы (острова Самойловский, Хар-данг-Сисэ).

На Земле Бунге, около полярной станции“Земля Бунге”, на высокой песчаной террасе (11 мнад уровнем моря) были опробованы современныепесчано-ледяные жилы. Сухая поверхность терра-сы практически лишена растительности и разбитасетью полигонов, диаметр которых достигает 18–20 м. Глубина полигональных канав около 20–30 см. Мощность сезонноталого слоя (по даннымна конец августа) составляла 50 см. Вскрытаяшурфом, заложенным по морозобойной трещине,ПЛЖ имела в верхней части современный ледя-ной росток и несколько ледяных и песчаных жи-лок шириной около 10 мм. Следует отметить высо-кую весовую влажность песков, вмещающихПЛЖ, достигающую 20–30 %.

Рис. 3. Керн скважины С�1, содержащий фрагментпесчано�ледяной жилы (фото В.В. Куницкого).

67

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

Приведенные данные показывают широкоераспространение песчаных отложений с ПЛЖ вразрезах четвертичных отложений на крайнем се-вере Якутии. Особенности криогенного строенияотложений, включающих ПЛЖ, свидетельствуюто субаэральных условиях их формирования. Вомногих случаях песчано-ледяные жилы образуют сповторно-жильными льдами единую полигональ-ную систему. Наблюдаются переходы от ПЛЖ кПЖЛ как в горизонтальном, так и в вертикальномпрофиле одной жилы. Следует также отметить,что формирование ПЛЖ происходит и в настоя-щее время. Районами современного развитияПЛЖ являются некоторые участки дельты Лены иЗемля Бунге.

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫХ ЖИЛ.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В большинстве изученных разрезов ПЛЖ об-разуют с ПЖЛ единые полигонально-жильные си-стемы, характеризующиеся взаимными перехода-ми от ПЛЖ к ПЖЛ. В некоторых случаях ПЛЖконтактируют с внедряющимися в них сверхумощными клиньями ПЖЛ ледового комплекса.Поэтому целесообразно рассматривать изотопныйсостав (δ18O, δD) как ПЛЖ, так и ПЖЛ (таблица).Данные изотопного анализа подтверждают пред-ставления о весьма суровых климатических усло-виях формирования ПЛЖ. Этот вывод основыва-ется на существенно более низких значениях δ18Oи δD ПЛЖ по сравнению со льдом современных(голоценовых) полигонально-жильных структур иотносится к температурам зимнего периода.

Наиболее легкий изотопный состав установ-лен для ПЛЖ в отложениях среднего–верхнегоплейстоцена о. Бол. Ляховский. Значения δ18O внекоторых случаях опускаются здесь до –35,3 ‰,при средних значениях от –33,8 до –34,6 ‰ (см.таблицу, рис. 4). Однако в большинстве случаевлед ПЖЛ, образующий здесь с ПЛЖ единые по-лигонально-жильные системы, характеризуетсяеще более низкими значениями изотопного соста-ва (до –36,2…–37,3 ‰). Отметим, что это самыенизкие значения изотопного состава, полученныедля ПЖЛ на севере Якутии. Зафиксированныеранее минимальные значения δ18O в верхне-плейстоценовых ПЖЛ не опускались ниже–34,5…–34,9 ‰ [Васильчук, 1992]. Расположенныевыше по разрезу верхнеплейстоценовые ПЛЖ иПЖЛ характеризуются более тяжелым изотопнымсоставом (средние значения δ18O от –30,5 до–31,3 ‰). Приведенные данные отражают наибо-лее холодные климатические условия формирова-ния ПЛЖ и ПЖЛ в конце среднего плейстоцена.В верхнем плейстоцене формирование ПЛЖ иПЖЛ ледового комплекса происходило при при-

мерно одинаковых зимних температурах. Средниезначения изотопного состава верхнеплейстоцено-вых (докаргинских) ПЛЖ, охарактеризованные понескольким районам их развития, показывают егосходство на островах Бол. Ляховский, Котельныйи Столбовой и мысе Мамонтов Клык (см. таблицу,рис. 4). Вариации средних значений δ18O ПЛЖсоставляют от –28,5 до –31,7 ‰, для ПЖЛ в этихже отложениях достигают –29,2…–32,0 ‰. Сход-ство изотопного состава льда ПЛЖ и ПЖЛ указы-вает на общность происхождения питавших их вод,формировавшихся преимущественно за счет таянияснега и ледников. Это согласуется с пресноводнымгенезисом вмещающих эти льды отложений.

Переход от ПЛЖ к ПЖЛ в разрезе одной жи-лы может сопровождаться как утяжелением изо-топного состава, так и его более негативным соста-вом. На о. Бол. Ляховский из пяти опробованныхсмешанных (ПЛЖ + ПЖЛ) полигонально-жиль-ных структур в трех случаях переход от ПЖЛ кПЛЖ сопровождался утяжелением изотопногосостава в среднем на 1,3–1,5 ‰ для δ18O (в табли-це – R-6, R-7, R-8). На участке мыс МамонтовКлык опробованная ПЖЛ + ПЛЖ система такжепоказала незначительное утяжеление изотопногосостава при переходе от ПЖЛ к ПЛЖ в среднемна 0,9 ‰ для δ18O (в таблице – MAK-IW-10).

В случае контакта ПЖЛ ледового комплексаc нижележащими ПЛЖ на участке мыс МамонтовКлык также можно отметить как случаи незначи-

Рис. 4. Диаграмма соотношения δδδδδ18O–δδδδδD (‰) впесчано�ледяных жилах района исследований от�носительно глобальной линии метеорных вод(GMWL):1 – о. Бол. Ляховский; 2 – м. Мамонтов Клык; 3 – о. Котель-ный; 4 – о. Столбовой; 5 – Земля Бунге.

68

А.Ю. ДЕРЕВЯГИН И ДР.

Изо

топн

ый

сост

ав п

есча

но�л

едан

ых

жил

(П

ЛЖ

) по

втор

но�ж

ильн

ых

льдо

в (П

ЖЛ

)в

песк

ах и

отл

ожен

иях

ледо

вого

ком

плек

са (

ПЖ

Л (

ЛК

))

№п/п

котсачУ

яинавоборпо.лоеГскедни

ылиж

ремо

Натос

ыВ

.рудан

м,яром

адьлпи

Тов-ло

K-зарбо

воц

δ81

‰,О

δ‰,

Dd

cxe‰,

.дерс.ни

м.ска

м.дерс

.ним

.скам

.дерс.ни

м.ска

м

1.ло

Б.О

йиксвохяЛ

Q2

Q–

303

+71-R

3)?(

ЖЛ

П03

4,13–

3,23–

6,92–

3,542–

5,552–

3,922–

8,54,2

0,21

2Q

2Q

–3

71-R

7Ж

ЛП

518,33

–8,43

–3,23

–5,562

–2,372

–1,252

–7,4

7,21,7

3Q

2Q

–3

71-R

7Л

ЖП

327,03

–7,23

–0,72

–2,932

–6,852

–2,802

–2,6

4,23,8

4Q

2Q

–3

6-R

5,6Ж

ЛП

76,43

–3,53

–4,33

–8,372

–0,772

–6,762

–2,3

0,1–

4,5

5Q

2Q

–3

6-R

5,6Л

ЖП

110,63

–3,73

–1,43

–8,082

–3,982

–6,662

–4,7

6,24,9

6Q

2Q

–3

7-R

5,6Ж

ЛП

63,43

–6,43

–1,43

–2,852

–1,362

–4,352

–5,61

2,011,91

7Q

2Q

–3

7-R

5,6Л

ЖП

426,53

–2,63

–8,43

–6,872

–1,482

–5,172

–9,5

7,43,7

8Q

38-

R4,51

ЖЛ

П8

5,03–

0,13–

8,92–

3,922–

3,732–

1,122–

4,412,7

4,12

9Q

38-

R4,51

)K

Л(Л

ЖП

010,23

–7,23

–3,03

–1,642

–6,152

–8,232

–3,01

6,80,51

01Q

35-2-

ZT

8,61Ж

ЛП

63,13

–4,23

–9,92

–2,232

–6,342

–3,622

–5,81

5,116,42

11Q

35-2-

ZT

8,61Л

ЖП

45,03

–9,03

–0,03

–4,532

–7,932

–3,132

–5,8

5,73,01

21йовоблот

С.О

Q3

2-WI-оtS

3Ж

ЛП

55,92

–6,92

–5,92

–0,432

–1,332

–1,232

–9,2

2,35,3

31й

ыньлетоK.

ОQ

32-

WI-SY

K3

ЖЛ

П6

5,92–

0,13–

2,62–

9,042–

9,922–

4,802–

5,19,5

0,8

41вотно

маМ.

Мк

ылK

Q3

82-WI-

KA

M5,1

ЖЛ

П91

7,13–

9,13–

3,13–

4,542–

9,642–

9,242–

1,81,7

2,01

51Q

382-

WI-K

AM

5,1)

KЛ(

ЛЖ

П36

9,03–

7,13–

5,92–

7,932–

1,642–

6,922–

5,72,6

0,9

61Q

31-

WI-K

AM

3Ж

ЛП

25,82

–6,82

–4,82

–4,222

–4,222

–4,222

–5,5

8,41,6

71Q

31-

WI-K

AM

3)

KЛ(

ЛЖ

П4

2,92–

0,03–

7,82–

4,822–

4,632–

9,322–

1,56,3

0,6

81Q

32-

WI-K

AM

3Ж

ЛП

810,03

–6,03

–0,92

–1,732

–9,932

–7,822

–7,2

6,10,5

91Q

301-

WI-K

AM

01Ж

ЛП

316,92

–0,23

–2,72

–4,232

–8,052

–7,312

–4,4

3,26,5

02Q

301-

WI-K

AM

01Л

ЖП

65,03

–9,43

–4,82

–5,832

–2,272

–6,222

–4,5

4,47,6

12егну

Бял

меЗ

Q4

59-nuB

3Ж

ЛП

36,71

–2,02

–1,61

–3,931

–3,851

–8,921

–4,1

1,1–

5,3

69

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

тельного утяжеления изотопного состава, так и егооблегчение в среднем на 0,7–0,8 ‰ для δ18O(в таблице – MAK-IW-1, MAK-IW-28). Эти при-меры показывают, что температурные колебания(зафиксированные в изотопном составе ПЛЖ иПЖЛ) не являются определяющим фактором дляформирования того или иного типа жил. Это со-гласуется с ранее полученным выводом о том, чтообразование различных типов жил – песчано-ле-дяных (грунтово-ледяных) или ледяных – опреде-ляется главным образом составом грунтов и ихувлажненностью в СТС [Black, Berg, 1964; Дани�лова, 1968; Романовский, 1977].

Изотопный состав ПЛЖ и ПЖЛ в смешан-ных жилах характеризуется значительным раз-бросом значений. Вариации значений δ18O льда вПЛЖ на о. Бол. Ляховский достигают 2,5–2,7 ‰,в ПЖЛ до 5,7 ‰ (по дейтерию до 50 ‰) (см. таб-лицу). На участке мыс Мамонтов Клык разбросзначений изотопного состава δ18O еще больше: дляПЛЖ он составляет 4,8 ‰, для ПЖЛ до 6,5 ‰.Чередование в горизонтальном профиле одной

жилы песчано-ледяных образований и повторно-жильных льдов, резкие скачки изотопного составаотражают нестабильные ландшафтные и гидро-логические условия формирования смешанных(ПЛЖ + ПЖЛ) систем жильных льдов. Следуетотметить также сходство изотопного состава сме-шанной жилы MAK-IW-10 и примыкающего к нейпласта (линзы) массивного льда. Средние значе-ния изотопного состава льда: δ18O = –28,4 ‰,δD = –223,4 ‰. Лед по особенностям своего стро-ения не является повторно-жильным и можетбыть интерпретирован как погребенный лед прес-новодного водоема.

Изменение условий подземного льдообразо-вания на последнем этапе формирования песчанойтолщи нашло отражение и в изотопном составетекстурных льдов. На рис. 5 приведен изотопныйпрофиль льда-цемента из разреза песков на участ-ке мыс Мамонтов Клык. Лед-цемент в песках надПЛЖ значительно изотопически тяжелее, чемво вмещающих их отложениях, а величина dexcснижается до отрицательных значений. Так, δ18O

Рис. 5. Изотопный состав (а) и избыток дейтерия (б) льда�цемента верхней части разреза песков научастке мыс Мамонтов Клык:1 – песок; 2 – песок, алеврит с прослоями и линзами торфа; 3 – оторфованные алевриты (ледовый комплекс); 4 – ПЖЛ;5 – ПЛЖ.

70

А.Ю. ДЕРЕВЯГИН И ДР.

мерзлого песка над головой ПЛЖ (около 4 мнад уровнем моря) достигает –24 ‰, а на границес перекрывающим пески комплексом 2 (на высо-те около 6 м над уровнем моря) повышается до–16…–19 ‰ (см. рис. 5). Это может быть связано сувеличением доли дождевых вод в составе льда ииспарительным фракционированием, что нашлоотражение в существенном понижении значенийdexc. Характерно, что выше по разрезу (около 10 мнад уровнем моря) в зоне формирования смешан-ных ПЖЛ и ПЛЖ изотопный состав текстурныхльдов вмещающих эти системы отложений сновастановится существенно легче (–26 ‰), а значе-ния dexc повышаются до 10–15 ‰.

Прекращение роста ПЛЖ, вероятно, связанос изменением ландшафтных и гидрологическихусловий, приведших к зарастанию песков, на чтоуказывает обилие корней растений в верхней час-ти разреза песков и увеличение влажности породСТС. За этим последовало заболачивание террито-рии, развитие процессов торфообразования, уве-личение в составе отложений пылеватых фракций.В зоне перехода от перекрывающих ПЛЖ песковк оторфованным пескам и алевритам (комплекс 2)формируются смешанные (ПЛЖ + ПЖЛ) полиго-нально-жильные структуры. Головы этих жил за-легают ниже прослоев торфа, к которым они при-урочены, а их хвосты иногда достигают уровнялежащих ниже в песках ПЛЖ.

На основе имеющихся датировок для верхнейчасти разреза можно сделать вывод, что форми-рование мощных сингенетических ПЛЖ закон-чилось около 50 тыс. лет назад. Условия для фор-мирования небольших смешанных жил (ПЖЛ +ПЛЖ) сохранялись примерно до 30–35 тыс. летназад – начала накопления на участке мыс Мамон-тов Клык толщи льдистых алевритов с мощнымисингенетическими ПЖЛ (ледового комплекса).

Наиболее тяжелый изотопный состав имеютсовременные ПЛЖ. Так, песчано-ледяные жилы,формирующиеся в настоящее время на Земле Бун-ге, тяжелее (для δ18O) на 12–18 ‰ (см. таблицу,рис. 5), чем опробованные древние ПЛЖ среднегои верхнего плейстоцена. Следует отметить, чтоформирование ПЛЖ на Земле Бунге происходитв своеобразных климатических и ландшафтныхусловиях. Основная часть поверхности лишена ра-стительного покрова и представляет собой раз-веваемые пески полярной пустыни. Между тем уподошвы слоя сезонного оттаивания пески переув-лажнены и имеют текучую консистенцию. Холод-ные зимы (среднезимняя температура воздуха со-ставляет –23 °С, а среднегодовая температура воз-духа равна –14,8 °С) отличаются малоснежностью.Годовая сумма осадков не превышает 130–140 мм,из них до 80 % приходится на летний период, ког-да осадки выпадают в виде моросящих дождей имелкого снега. Для района характерно большое

количество дней с ветрами (до 300), в результатечего происходит существенное перераспределениемаломощного снежного покрова. Результаты изо-топного анализа показывают, что в питании совре-менных растущих ПЛЖ могут участвовать нетолько талые снеговые, но дождевые воды. На этоуказывает тяжелый изотопный состав льда и низ-кие значения dexc, свойственные летним осадкам.

ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показали, чтошироко распространенные в береговой зоне и наостровах моря Лаптевых многолетнемерзлые пес-чаные отложения содержат полигонально-жиль-ные структуры с песчано-ледяным заполнителем –песчано-ледяные жилы. Ширина ПЛЖ достигает4–5 м. Возраст вмещающих отложений более50 тыс. лет.

2. Многоярусное расположение ПЛЖ в разре-зах, частые переходы в пределах одной полигональ-но-жильной системы от ПЛЖ к ПЖЛ свидетель-ствуют о многократных сменах гидрологическогорежима мелководного, периодически осушающего-ся пресноводного бассейна и фациальных условийосадконакопления песчаных отложений.

3. Толща песков с песчано-ледяными жилами,как правило, перекрывается отложениями ледово-го комплекса, возраст которых в районе мыса Ма-монтов Клык составляет 30–35 тыс. лет. Переходот песчаной толщи к отложениям ледового комп-лекса сопровождается увеличением содержанияпылеватых частиц, органических включений, про-слоев и линз торфа, возраст которых около 40–46 тыс. лет. Мощные сингенетические ледяныежилы ледового комплекса внедряются в нижеле-жащую песчаную толщу на глубину до 5–6 м, не-редко расщепляя ПЛЖ.

4. Изотопный состав ПЛЖ весьма близок кизотопному составу ПЖЛ ледового комплекса, чтоуказывает на генетическое сходство источников ихпитания. Характеристики изотопного составаПЛЖ подтверждают существующие представле-ния о сухих и холодных климатических условияхпериода их формирования. Среднезимние темпе-ратуры воздуха периода формирования ПЛЖ всреднем–верхнем плейстоцене по приближеннойформуле Ю.К. Васильчука [1992] могли бытьниже современных на 15 °С и более, а верхнемплейстоцене – на 10–12 °С.

5. Современное образование ПЛЖ в песча-ных отложениях (Земля Бунге, Новосибирскиео-ва) происходит в условиях сурового (среднезим-няя температура воздуха около –23 °С) и сухого(годовое количество осадков 130–140 мм) клима-та. Относительно высокие значения δ18O и δD, ве-роятно, связаны с процессами изотопного фракцио-нирования в результате интенсивного испарения.

71

ПЕСЧАНО�ЛЕДЯНЫЕ ЖИЛЫ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ ЯКУТИИ

Литература

Боярский О.Г., Митт К.Л. Новые данные об ископаемыхльдах в тундре Анабаро-Оленекского междуречья // Мерз-лотные исслед., 1961, вып. I, с. 154–161.Васильчук Ю.К. Изотопно-кислородный состав подземныхльдов (опыт палеогеокриологических реконструкций). М.,1992, т. 1, 420 с.; т. 2, 264 с.Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М., Недра, 1989,с. 150–160.Данилова Н.С. Об образовании ледяных и песчаных жил впределах единой системы морозобойных трещин (дельтаЛены) // Мерзлотные исслед., 1968, вып. VIII, с. 227–233.Катасонов Е.М. Криогенные текстуры, ледяные и земляныежилы как генетические признаки многолетнемерзлых чет-вертичных отложений // Вопросы криологии при изуче-нии четвертичных отложений. М., Изд-во АН СССР, 1962,с. 37–44.Куницкий В.В. Криолитология низовья Лены. Якутск, Ин-тмерзлотоведения СО АН СССР, 1989, 162 с.Куницкий В.В. Ледовый комплекс и криопланационныетеррасы острова Большого Ляховского // Проблемы гео-криологии. Якутск, Кн. изд-во, 1998, с. 60–72.Романовский Н.Н. Формирование полигонально-жильныхструктур. Новосибирск, Наука, 1977, 216 с.Романовский Н.Н. Основы криолитогенеза литосферы. М.,Изд-во МГУ, 1993, 335 с.Berg T.E., Black R.F. Preliminary measurements of growth ofnon-sorted polygons, Victoria Land, Antarctica // Amer. Geo-phys. Union Antarctic Res. Ser., 1966, vol. 8, p. 61–108.

Black T.E., Berg R.F. Glacier fluctuations recognized bypatterned ground, Victoria Land // Proc. of the First Intern.Symp. on Antarctic Geology, North Holland, Amsterdam, 1964,p. 107–122.Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus, 1964,No. 16, p. 436–468.Mackay J.R., Mattews J.V. Pleistocene ice and sand wedges,Hooper Islands, Northwest Territories // Can. J. Earth Sci.,1983, No. 20, p. 1087–1097.Magens D., Meyer H., Schirrmeister L. et al. Structure andcomposition of Late Quaternary permafrost sequences at CapeMamontov Klyk, Northern Siberia, and the palaeoenvironmen-tal and palaeoclimate implications // Second European Conf.on Permafrost (June 12–16, 2005): Abstr., Potsdam, Germany,2005, p. 110.Meyer H., Dereviagin A. Ice wedges of cape MamontovyKlyk // Rep. on Polar Res., 2004, vol. 489, p. 112–132.Meyer H., Dereviagin A.Yu, Siegert Ch., Hubberten H.�W.Hydrogen and oxygen isotopes in ground ice – A valuable toolfor paleoclimatic studies on Big Lyakhovsky Island, NorthSiberia // Permafrost and Periglacial Processes, 2002, No. 13,p. 91–105.Murton J.B., Worsley P., Gozdzik J. Sand veins and wedgesin cold Aeolian environments // Quatern. Sci. Rev., 2000,No. 19, p. 899–922.P�w� T.L. Sand-wedge polygons (tessellations) in the McMur-do Sound Region, Antarctica – a progress report // Amer. J.Sci., 1959, No. 257, p. 545–552.

Поступила в редакцию19 апреля 2006 г.