Механическое (компрессионное) уплотнение рыхлых и слабо-сцементированных пористых осадков под тяжестью льда
В процессе уплотнения мощность толщ сокращается. В результате все наслоения, лежащие выше уплотняющихся горизонтов, оседают. В местах развития мощных нелитифицированных осадочных напластований амплитуда компрессионных гляциотектонических движений может быть довольно значительной. Её можно вычислить, используя данные о мощности ледяного покрова и величине уплотнения пород при сжатий. Современные панцирные ледники Гренландии и Антарктиды имеют толщину 3–4 км. Вероятно, такую же толщину могли иметь ледники в геологическом прошлом. Следовательно, давление ледника на ложе можно принять равным 300–400 кгс/см2. Уплотнение глинистых пород под воздействием механической нагрузки показано на рис. 37.
Допустим, что ложе ледника образовано слаболитифицированными отложениями мощностью 2 км или более, в разрезе которых доля уплотняющихся пород (глина, глинистый алевролит, глинистый песчаник, торф) составляет 50 %. Верхние горизонты таких отложений имеют пористость примерно 45 %, нижние горизонты на глубинах около 2 км — 19 %. Тогда средняя пористость пород в разрезе составит 32 %. После приложения дополнительной сжимающей нагрузки, равной 400 кгс/см2, верхние горизонты уплотняются до 21 %, нижние — до 17 %. Средняя пористость станет равной 19 %. В результате воздействия тяжести льда средняя пористость уплотняющихся глинистых пород, торфа и других отложений сократится на 13 %, следовательно, мощность двухкилометровой толщи уменьшится на 130 м. Понятно, что на такую же глубину прогнётся земная поверхность. Амплитуда компрессионного прогибания осадочных наслоений сверху вниз по разрезу быстро уменьшается и полностью затухает на глубинах чуть больше 2 км. В породах, залегающих глубже, пористость под воздействием тяжести льда практически не изменяется.
Достоверных материалов, которыми можно было бы иллюстрировать структурно- и рельефообразующее значение компрессионных гляциотектонических движений, в современной геологической литературе пока нет. Этой теме до сих пор, видимо, не придавалось большого значения. Однако совершенно ясно, в местах развития мощных нелитифицированных пород значение этих движений может быть весьма существенным. В частности, нам кажется вполне вероятным, что именно этими движениями в основном созданы котловины всех мелководных морских бассейнов, составляющих современный шельф Северо-Американского и Евразиатского континентов (Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское моря, Гудзонов залив, заливы Фокс, Бутия и др.). Этот шельф в предчетвертичное время почти не был затоплен морем. Здесь располагались предельно низкие материковые седиментационные равнины. Моря, заливы и проливы, которые мы видим теперь, возникли лишь после того, как распространённые здесь мощные субгоризонтальные осадочные чехлы подверглись воздействию тяжести четвертичного ледяного панциря. Его толщина была, по-видимому, подобна толщине современных панцирей Гренландии и Антарктиды.
Рисунок 37. Уплотнение глин при сжатии
(Ломтадзе, 1955). 1 — кембрийскне глины; 2 — каолин.
Допустим, что ложе ледника образовано слаболитифицированными отложениями мощностью 2 км или более, в разрезе которых доля уплотняющихся пород (глина, глинистый алевролит, глинистый песчаник, торф) составляет 50 %. Верхние горизонты таких отложений имеют пористость примерно 45 %, нижние горизонты на глубинах около 2 км — 19 %. Тогда средняя пористость пород в разрезе составит 32 %. После приложения дополнительной сжимающей нагрузки, равной 400 кгс/см2, верхние горизонты уплотняются до 21 %, нижние — до 17 %. Средняя пористость станет равной 19 %. В результате воздействия тяжести льда средняя пористость уплотняющихся глинистых пород, торфа и других отложений сократится на 13 %, следовательно, мощность двухкилометровой толщи уменьшится на 130 м. Понятно, что на такую же глубину прогнётся земная поверхность. Амплитуда компрессионного прогибания осадочных наслоений сверху вниз по разрезу быстро уменьшается и полностью затухает на глубинах чуть больше 2 км. В породах, залегающих глубже, пористость под воздействием тяжести льда практически не изменяется.
Достоверных материалов, которыми можно было бы иллюстрировать структурно- и рельефообразующее значение компрессионных гляциотектонических движений, в современной геологической литературе пока нет. Этой теме до сих пор, видимо, не придавалось большого значения. Однако совершенно ясно, в местах развития мощных нелитифицированных пород значение этих движений может быть весьма существенным. В частности, нам кажется вполне вероятным, что именно этими движениями в основном созданы котловины всех мелководных морских бассейнов, составляющих современный шельф Северо-Американского и Евразиатского континентов (Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское моря, Гудзонов залив, заливы Фокс, Бутия и др.). Этот шельф в предчетвертичное время почти не был затоплен морем. Здесь располагались предельно низкие материковые седиментационные равнины. Моря, заливы и проливы, которые мы видим теперь, возникли лишь после того, как распространённые здесь мощные субгоризонтальные осадочные чехлы подверглись воздействию тяжести четвертичного ледяного панциря. Его толщина была, по-видимому, подобна толщине современных панцирей Гренландии и Антарктиды.
Информация:
— Следующая статья | В. А. Дедеев, П. К. Куликов: «Происхождение структур земной коры»