Морены горных ледников и месторождения полезных ископаемых

Ледниковая группа отложений очень многообразна. В нее входит ряд генетических типов, прямо или косвенно связанных с деятельностью льда и с теми климатическими условиями, которые сопутствуют ледникам. Именно поэтому генетические типы этой группы рассматриваются совместно. К ним принадлежат: 1) морены, отложенные собственно льдом; 2) флювиогляциаль-ные осадки талых ледниковых вод; 3) лимногляциальные осадки ледниковых озер; 4) солифлюкционные образования; 5) морские ледниковые осадки. С ледниковым комплексом связаны некоторые лёссовые накопления; в нем могут принимать участие и болотные осадки, а также некоторые виды своеобразных отложений, которые с генетической точки зрения все еще не расшифрованы вполне убедительно, например озовые и камовые накопления.
В подавляющей части ледниковые отложения являются продуктами механической осадочной дифференциации. При этом осуществлена она большей частью далеко не в совершенной степени. Поэтому осадки, связанные с ледниками, обычно обломочные, плохо сортированные (или совсем не сортированные), а часто и грубообломочные. Тонкозернистые осадки, если и присутствуют, как, например, в озерно-ледниковых отложениях, то парагенетически они всегда тесно связаны с относительно грубым обломочным материалом.

Морены

Моренами называют отложения льда. В общем это слабо сортированный или не сортированный обломочный материал, лишенный слоистости и представляющий скопления разного размера валунов и глыб в песчано-глинистой основной массе. Если, однако, подойти к строению морен более внимательно, то в них можно обнаружить закономерности, связанные с особенностями переноса материала льдом и сгружения при таянии. При стаивании внизу оказывается морена, материал которой лед переносит внутри, а сверху то, что двигалось вместе с ледником на его поверхности. Бывают и обратные соотношения: под ледником часто движутся мощные подледные потоки и нередко они промывают нижнюю часть морены, которая оказывается поэтому состоящей из скоплений крупных валунов.

Морены, отложенные двигавшимся ледником, отличаются тем, что располагаются на сглаженной, отполированной поверхности со шрамами. Характерные для морен (но не обязательные!) штрихованные и гладкие поверхности некоторых валунов образуются в результате того, что лед движется не монолитной массой, а вся его толща разделяется на ряд пластин, движущихся одна относительно другой с различной скоростью — нижние медленнее, чем верхние.
По механическому составу морены очень разнообразны. В зависимости от размера преобладающего материала различают морены каменистые, песчаные, супесчаные (песчано-алевритовые), суглинистые и глинистые (Рухина, 1960). Одна и та же морена может на разных участках иметь разный состав.
В глинистых фракциях морен преобладают гидрослюды.
Если ледник пересекал песчаные породы, морена песчанистая, глинистые породы — глинистая. Текстура у морен обычно беспорядочная. Мощность морен меняется в больших пределах: на Русской плите она не превосходит 50 м, обычно же 5—20 м. Такая же мощность у морен горных ледников как четвертичных, так и современных.
В общем морены являются характерным генетическим типом отложений, но тем не менее они могут напоминать и совсем другие по своему происхождению породы, например пролювиальные и даже тектонические брекчии. Поэтому для правильной диагностики морен необходимо не только тщательно исследовать сами породы, но и выяснить их парагенетические связи с другими отложениями.
Друмлины иногда имеют ядро из коренных пород, поверх которого располагаются сортированные пески с гравием или ленточные глины. Все это облекается чехлом из морены. Озы образованы слоистыми галечными, гравийными и песчаными накоп-лениями, и их рассматривают как осадки подледниковых потоков. Камы слагаются песчаными и галечными осадками, часто обладающими хорошо выраженной слоистостью — горизонтальной, линзовидной и косой. Их рассматривают обычно как образованные талыми водами, протекавшими под ледником, прекратившим свое поступательное движение. Возможно, что в ряде случаев они близки по происхождению к озам.

Флювиогляциальные отложения. Флювиогляциальными называют отложения талых ледниковых вод, аккумулирующих материал в отличие от озов и камов уже за пределами самого ледника. Наиболее характерное выражение эти накопления получают в так называемых зандровых равнинах.
Талые воды вытекают из под ледника реками и бесчисленными ручейками, они нагружены обломочным материалом, валунами, гальками, песком и глинистыми частицами. Эти потоки, прорываясь  через конечноморенные  накопления,  растекаются   по прилежащей равнине и отлагают здесь переносимый ими материал.

Зандровые равнины располагаются непосредственно у внешнего края бывшего ледникового покрова и примыкают к его конечным моренам. Геоморфологический анализ позволяет установить, что эти равнины состоят из очень плоских и обширных конусов выноса. Высшие точки зандрового конуса находятся обычно около места прорыва ледниковых вод через вал конечной морены. Отсюда по радиусам расходятся неглубокие ложбины — русла, по которым стекала вода; по мере накопления осадков положение русел менялось.
Сложены зандровые равнины около конечных морен грубыми накоплениями — галечниками с валунами, гравием, дальше преимущественно песками, обычно с линзами гравия и галечников, либо с включениями отдельных галек. Еще дальше от ледника пески становятся более однородными, но все еще плохо сортированными. Для них обычна грубая косая слоистость и линзовидное строение. Иногда, впрочем, зандровые пески обладают довольно хорошей сортировкой по крупности.
Некоторые исследователи относят к флювиогляциальным продуктам также и покровные суглинки, имеющие в основном алеврито-глинистый состав.
Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения. Когда талые ледниковые воды встречали на своем пути препятствие, они оказывались на более или менее длительное время запруженными и образовывали обширные приледниковые озера. Такими препятствиями служили конечно-моренные гряды, оставленные отступающим ледником, гряды, сложенные коренными породами, а также поднятия тектонического происхождения.
Размеры таких озер достигали обычно десятков, а иногда и сотен километров вдоль ледника, причем по мере отступания ледника отступало и озеро, поэтому общая протяженность отложений его достигала иногда нескольких сотен километров.
Наиболее характерным осадком ледниковых озер являются ленточные глины. Название они получили за глинистый состав и тонкую горизонтальную слоистость. Происхождение их связано с изменениями условий осадконакопления в разное время года. Весной, когда ледники усиленно таяли, стекавшая в озера вода несла обильный и относительно более грубый материал. В результате осаждался сравнительно крупнозернистый «летний слой». Зимой, когда таяние льда приостанавливалось, в озере шло осаждение тонкого осадка «зимнего слоя». Таким образом, годичный цикл осадконакопления давал одну «ленту», состоящую из двух слоев: летнего и зимнего.
Общая мощность ленточных глин колеблется в разных районах в больших пределах и может достигать 40—50 м, обычная мощность 2—15 м. В обнажениях мощностью 5—10 м удается насчитать до 500—1000 годичных лент (пар слоев).
Отложения подпорных бассейнов. В Западно-Сибирской низменности реки имеют сток на север. В эпохи оледенения, когда на севере располагался ледниковый покров, реки были подпружены и образовывали обширные озера с характерными осадками (Фениксова и др., 1967). Это преимущественно пески, алевриты, суглинки и реже глины. Все они плохо сортированы, содержат отдельные гальки и гравий, мощность чередующихся слоев от 0,5 до 4,0 м, общая мощность этих отложений для эпохи макси-мального— самарского — оледенения достигает 100 м. Мощность меняется в зависимости от рельефа подстилающих пород. Подобного типа накопления могут встречаться и в других районах развития ледникового комплекса.

Солифлюкционные образования

Солифлюкционные отложения были рассмотрены в гл. V. Напомним, что солифлюкционными могут быть разные по диалогическому составу образования. Происхождение их связано с тем, что в областях устойчивой (вечной) мерзлоты в летнее время в оттаявшем верхнем слое создаются своеобразные условия увлажнения. Пропитанные водой песчано-глинистые грунты начинают медленно скользить по мерзлому слою, давая накопления несортированного и лишенного слоистости материала. В других случаях просачивающаяся сверху вода вымывает из грунта все тонкие частицы, благодаря чему на месте остаются лишь более грубозернистые осадки, а на поверхности могут появляться просадочные формы рельефа. Здесь солифлюкционные процессы смыкаются с суффозией. Возможно, что с солифлюкционными процессами связано образование некоторых россыпных месторождений.
К солифлюкционным образованиям можно относить различного рода текстуры, нередко возникающие в областях развития вечной мерзлоты и также связанные с просачиванием и периодическим замерзанием вод в рыхлых грунтах. Это «мерзлотные клинья», вспучивания и выпирания слоев и другие образования, описанные за последние годы под названием «геокриологических текстур» многими исследователями (Попов, 1967 и др.). Подобные текстуры, когда они встречаются в ископаемом состоянии, как, например, среди четвертичных отложений центральных районов Русской плиты, служат дополнительным основанием для суждения о ледниковой природе заключающих их пород.
Морские ледниковые отложения. Ледники, спускающиеся в море, дают своеобразный комплекс морских осадков, среди которых различают морские морены, айсберговые накопления, морские ледовые отложения, а также морские ленточные глины (Лисицын, 1958).
Морские морены образуются на дне в результате стаивания ледника, двигавшегося на некотором протяжении по мелкому морскому дну. Поскольку такая морена при своем формировании постоянно подвергается воздействию волн и течений, она обычно более сортирована, чем наземные морены. В ней может наблюдаться грубая неправильная слоистость.
Айоберговые осадки представляют собой разнообразный по механическому составу материал, погруженный на дно в районах особенно энергичного таяния плавающих ледяных гор. При этом на дне осаждается весь песчаный и более грубый материал, вытаявший из льда, а тонкие частицы разносятся течениями на большое расстояние. Если айсберги постоянно попадают на одну и ту же мель, то на дне могут образоваться бугры из глыб и валунов. Такие накопления даже по форме напоминают моренные образования на суше, отличаясь от них относительно малой ролью глинистых частиц. Этим они ближе стоят к осадкам озов и камов. В отличие от последних для них характерно присутствие остатков морских организмов.
Морские ледовые накопления распространены шире морских морен и сложены материалом, который попадает на дно из плавающих льдов. Находясь у берега в виде берегового припая, эти льды захватывают гальки, валуны и песок береговой полосы и разносят их далеко в море. К этим отложениям может примешиваться материал, выносимый речными льдами.
Морские ленточные глины не имеют отчетливой ленточной текстуры, как озерные, так как в соленой морской воде глинистые частички быстрее падают на дно, чем в пресной, а потому и различия между зимними и летними слоями оказываются в морских условиях не такими резкими. Характерной чертой морских ленточных, глин является и наличие в них остатков морских организмов.

Покровные суглинки

Рассмотренные выше группы отложений принадлежат к ледниковому комплексу. Однако существуют еще осадки, образовавшиеся одновременно с ледниковыми, но генетическая связь их с ледниками оценивается по-разному. Сюда принадлежат широко распространенные в периферических частях подвергавшихся оледенению областей (и за их пределами) покровные суглинки.
По механическому составу это преимущественно алеврито-глинистые осадки, нередко со значительной примесью мелких песчаных частиц, состоящих из кварца с подчиненным количеством полевых шпатов, слюд и других минералов.
Покровные суглинки по мнению одних исследователей представляют собой осадки разливов ледниковых вод, по мнению других это осадки межледниковых эпох, по мнению третьих — эоловые накопления.
Геологическое распространение ледниковых отложений. Ледниковые отложения были особенно широко распространены в Северном полушарии в четвертичное время. Они подробно рассматриваются в курсах четвертичной геологии.
В более древних отложениях ледниковый комплекс особенно известен среди каменноугольных и пермских толщ палеозойского материка Гондваны. Его изучали многие ученые. В Южной Африке и в Австралии сейчас достоверно доказано наличие собственно ледниковых морен (так называемых тиллитов) и разнообразных ледниково-морских, флювиогляциальных и озерно-ледниковых отложений. Однако несомненно, что на материках Гондваны имеются ледниковые отложения —морены, ленточные глины и морские ледниковые осадки.

На территории СССР ледниковые отложения более древние, чем четвертичные, предполагаются в ряде мест на Урале, в Казахстане, в Сибири. Имеются указания на мореноподобные образования в протерозойских отложениях Енисейского кряжа и в некоторых других районах (А. М. Чумаков, 1969 и др.). Но так как ни в одном из районов еще не выявлен характерный для ледникового комплекса парагенез отложений, считать эти указания за достоверные пока преждевременно.
Полезные ископаемые в ледниковом комплексе. Ледниковые отложения вообще бедны полезными ископаемыми. Вызвано это двумя причинами: 1) в ледниковые эпохи господствует физическое выветривание, при котором продукты, для выделения и по-следующей концентрации которых требуются химические процессы, не образуются; 2) механическая дифференциация, с которой также связано образование ряда полезных ископаемых, осуществляется в ледниковых отложениях обычно лишь в весьма не-совершенной степени.
Тем не менее в ледниковых отложениях бывают некоторые виды полезных ископаемых. Ленточные глины нередко служат кирпичным, а в последнее время и керамзитовым сырьем. Этой же цели служат иногда и некоторые разности моренных суглинков. Во флювиогляциальных отложениях иногда встречаются россыпи, а сами пески и галечники иногда используются в качестве строительных материалов. Возможно, что некоторые россыпные месторождения связаны с солифлюкционными образованиями.