Разновидности ледников и их свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разновидности ледников и их свойства

Общая оценка ледников

ледник осадкообразование переносное

Ледники - это естественные массы кристаллического льда (вверху - фирна), находящиеся на поверхности Земли в результате накопления и последующего преобразования твердых атмосферных осадков (снега). Необходимым условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твердых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных частях гор. В преобразовании снега в фирн, а затем в лед большое значение имеют давление и сублимация возгонка), под которой понимается испарение льда и новая кристаллизация водяного пара. При сублимации высвобождается тепло, способствующее сплавлению отдельных кристаллов. С течением времени фирн постепенно превращается в глетчерный лед. Зарождаются ледники выше снеговой границы, где располагаются их области питания (аккумуляции). Но при движении ледники выходят ниже снеговой границы в область абляции (лат. "абляцио" - отнятие, снос), где происходит постепенное уменьшение массы ледника путем таяния, испарения и механического разрушения. Эту зону иногда называют областью стока или областью разгрузки. В зависимости от изменяющихся во времени соотношений аккумуляции и абляции происходит осцилляция (лат. "осцилляцио" - колебание) края ледника. В случае существенного усиления питания и превышения его над таянием, край ледника продвигается вперед - ледник наступает, при обратном соотношении ледник отступает. При длительно сохраняющемся соотношении питания и абляции край ледника занимает стационарное положение. Современные ледники покрывают площадь свыше 16 млн. км, или около 11% суши.

Условиями образования ледника являются: обилие атмосферных осадков, выпадающих при температуре ниже 0° С, накапливающихся выше так называемой снеговой линии (полосы, в пред. которой среднегодовое количество твердых осадков равно их убыли). Отрицательная температура сохраняет в пределах Северного и Южного полюсов, на Западном Кавказе (>2700 м.), в Гималаях (> 5500 м. ). При похолодании и увеличении влажности граница этой температуры перемещается вниз, при потеплении и уменьшении влажности - вверх.

Накапливающийся в течении многих тысяч лет лед превращается в зернистый - фирн, затем под давлением - в голубой прозрачный или глетчерный лед.

Характерной особенностью ледника является способность его перемещаться, что связано с пластичностью льда.

Наибольшая пластичность льда в нижней части ледника, который может как - бы выползать из - под вышележащей толщи и течь подобно пластичному веществу, независимо от рельефа местности. Скорость движения ледников от нескольких см. до 20 м. в сутки (ледники Гренландии - V = 5-20 м. в сутки). Средняя часть поверхности ледника перемещается быстрее, чем краевая. При расширении долины ледник, как река, стремится растечься по ней. Поэтому в нем появляются продольные трещины, а при увеличении уклона ложа и поперечные.

Различают 3 типа ледников: горный (альпийский), плоскогорный (скандинавский) и покровный (гренландский). Площадь под ледниками - 16 млн. км2 (10 %).

Ледники выполняют большую разрушительную, переносную и созидательную работу. Двигаясь по земной поверхности они дробят, крошат встречающиеся на пути обломки скал, истирают, бороздят и полируют поверхности горных пород, выпахивают рыхлые отложения, оставляя после себя вытянутые в направлении движения волны выпахивания. Захваченные ледниками обломки усиливают их разрушительную деятельность. Обработанные ледниками скалы - бараные лбы, а группа бараных лбов - курчавые скалы (Кольский полуостров, Финляндия).

Спускающиеся с гор ледники преобразуют эрозийные горные долины в ледниковые или троговые («троги» - от лат. «корыто») с крутыми отполированными склонами и плоским дном. Троги широко развиты в районах древнего и современного оледенения. Дно их - волнисто - бугристое, глассенные выступы твердых пород - ричели. Отложения ледника называются мореной. Морены движущиеся, разделяются на долины - внутренние, срединные и боковые, а отложенные - на конечные и основные .

Донные - состоят из продуктов постледникового выветривания и обломков пород ложа основания и состоят из крупных обломков, пылеватых и глинистых частиц.

Внутренние - слагаются из обломков, попавших в ледник извне и при таянии снега проникшего внутрь его.

Боковые - состоят из обломков осыпней, обвалов и бортов долины.

Срединные - образуются при слиянии боковых морен двух ледников. По числу этих морен можно определить число слившихся ледников.

Конечные - это валы обломочного материала (валуны, галька, щебень и т. д.), образовывающихся перед ледником и обращенные крутыми склонами в сторону ледника, пологими - в сторону движения ледника. Валы показывают границы движения ледника. Если ледник, отступая, останавливается несколько раз, то образуется несколько валов. У быстроотступающих ледников срединные, боковые, донные и внутренние морены объединяются в основную морену, образуются боковые валы.

Среди ледниковых отложений наиболее часто встречаются моренные глины и суглинки, а также валунные суглинки с крупными обломками. Морены не слоисты, залегают в виде карманов, валов, холмов и др. Мощность морен четвертичного определения 2 - 35 м., более ранних (PR и MZ) - до 180 м., которые метаморфизированы и называются тиллитами.

Отложения ледниковых водных потоков называют флювиогляциальными. Весь размытый материал выносится за пределы ледника, образуя обширные зандровые поля из песчано - глинистых и песчаных отложений.

Водно-ледниковые потоки образуют также холмообразные гряды, располагаясь рядами, высотой 50 м., ширина у основания 50 - 200 м. Сложены галечником, гравием, песком (Финляндия, Швеция).

Холмы, хаотично разбросанные по долине и приуроченные к краевым частям ледника, называются камами, которые сформировались на последнем этапе существования ледника (из поверхностных котловин озерного типа).

ТИПЫ ЛЕДНИКОВ

Антарктида занимает площадь около 15 млн. км² , из них около 13,2 млн. км² покрыто льдом. Ледяной покров образует огромное плато высотой до 4000 м. По данным сейсмических исследований, подледный рельеф отличается большой сложностью, наличием хребтов и обширных низменностей, опущенных на десятки и сотни метров ниже уровня Мирового океана. Мощность Антарктического ледяного покрова изменяется от нескольких сотен метров около гор или у края материка до 4000 м и более в центральных частях и особенно в пределах низменных равнин (Берда, Шмидта и др.). За исключением немногих окаймляющих гористых местностей, ледник покрывает весь материк, заполняет берег и распространяется в моря, образуя огромные массы так называемого шельфового льда, частично лежащего на шельфе, частично находящегося на плаву.

Хорошо известный шельфовый ледник Росса занимает половину моря Росса и обрывается уступом, высота которого над морем около 60 м, местами больше. Его ширина с севера на юг около 800 км. В отдельных местах окраинных зон Антарктиды, там, где рельеф расчленен, ледниковый покров распадается на отдельные выводные потоки, движущиеся или в скалистых, или в ледяных склонах. От краев выводных и шельфовых ледников откалываются огромные ледяные глыбы - айсберги, некоторые из них достигают 50-100 км². Учитывая, что надводная часть айсберга составляет 1/7-1/10 часть его высоты, можно представить себе грандиозность и опасность для пароходства этих оторвавшихся глыб, выносимых ветрами и морскими течениями в просторы океана, далеко за пределы полярных морей.

Гренландский ледник

Гренландия занимает немногим более 2 млн. км², из которых около 80% покрыты материковым ледником. Центральная часть ледникового плато (области питания) характеризуется абсолютными высотами около 3000 м, к краевым частям высота снижается до тысячи и нескольких сотен метров. Максимальная мощность ледникового покрова Гренландии по сейсмическим данным около 3400 м, средняя - около 1500 м. В гористых окраинах Гренландии наблюдаются долинные выводные ледники, некоторые из них, наиболее мощные, выходят в море на различные расстояния, находясь на плаву. Выступы и гребни гор известны под эскимосским названием"нунатаки".

Горные ледники различны по условиям питания и стока. Большое распространение имеют горные ледники альпийского типа. Общий характер и динамика такого ледника представляются в следующем виде. В верхней склоновой части гор выше снеговой границы располагаются области питания (фирновые бассейны). Они представлены циркообразными котловинами, часто это расширенные водосборные бассейны, ранее выработанные водными потоками. Областями их стока или разгрузки являются горные долины. Горные долинные ледники бывают простыми, обособленными друг от друга, каждый с четко выраженной областью питания и собственной областью стока. Но в ряде случаев наблюдаются сложные ледники, выходящие из различных областей питания, сливающиеся друг с другом в области стока, образуя единый поток, представляющий настоящую реку льда с притоками, заполняющую на многие километры горную долину.

Примером такого сложного ледяного потока является ледник Федченко на Памире протяженностью около 75 км и с большой мощностью льда. Из-за многочисленных притоков такие ледники в плане напоминают ветвистое дерево.

Местами при обилии выпадающего снега область питания образуется в различных седловинах, на выровненных участках гор, или в результате слияния циркообразных областей питания различных склонов. В этих условиях сток льда может происходить по долинам разных (противоположных) склонов хребта. Такие ледники иногда называют переметными. На склонах долин или выше ледниковых цирков наблюдаются кресловидные углубления, называемые карами, лед в них не имеет стока (или очень незначительный). В условиях дегляциации их называют реликтовыми илиостаточными . И наконец, висячие ледники расположены в относительно неглубоких западинах на крутых горных склонах.

К промежуточному типу относятся так называемые предгорные и плоскогорные ледники. Предгорные ледники получили название по расположению у подножья гор. Они образуются в результате слияния многочисленных горных ледников, выходящих на предгорную равнину, растекающихся в стороны и вперед и образующих крупный ледниковый шлейф, покрывающий большие пространства.

Таким образом, здесь сочетаются горные ледники в высоких горах и покровные в предгорьях. Типичным примером является крупнейший ледник Маляспина на Тихоокеанском побережье Аляски, площадь которого около 3800 км. Иное сочетание наблюдается в Скандинавском или плоскогорном типе ледника. Такие плоскогорные ледники располагаются на выровненных слабо расчлененных водораздельных поверхностях древних горных сооружений (ледник Юстедаль в Норвегии площадью около 950 км). Сток льда осуществляется в долины. Следовательно, здесь мы имеем единую область питания и разделенные каналы стока. Другими примерами являются ледяные покровы или ледяные шапки, покрывающие значительные площади Шпицбергена и Исландии, откуда они выступают через краевые депрессии в форме лопастей или долинных языков. В какой-то степени сходные условия наблюдаются в пределах некоторых вулканических конусов, покрытых сплошными шапкообразными ледниками, спускающимися во все стороны короткими языками по ложбинам горных склонов.

ДВИЖЕНИЕ ЛЕДНИКОВ

Важное значение имеет пластическое или вязкопластическое течение льда, которое обычно наблюдается в нижней части ледника. Такое движение возможно при значительной мощности льда, создающей нагрузку на его нижние слои, и достаточной его чистоте. При пластическом течение периодически накапливаются горизонтальные напряжения, превышающие упругость льда, в результате возникают горизонтальные срывы, вдоль которых вышележащие слойки льда проскальзывают по нижележащим . Такие послойно-дифференцированные пластические течения местами сопровождаются скачкообразным изменением скорости движения. На контакте ледника с ложем (неоднородным по рельефу и составу горных пород) возникают глыбовые скольжения. Этому способствует наличие обломочного материала в нижней части движущегося ледника, что увеличивает внутреннее трение льда и приводит к понижению его пластичности. Верхняя хрупкая часть ледника разбита многочисленными трещинами (уходящими иногда на значительную глубину) на глыбы различного размера и пассивно перемещается вместе с подстилающей частью льда.

В краевых частях ледников, где мощность льда и пластичность его уменьшаются, возникают наклонные поверхности сколов, по которым происходит смещение блоков и пластин льда, образующих систему чешуйчатых надвигов. Как отмечает Ю.А. Лаврушин, такие надвиговые чешуи развиты на долинных ледниках Шпицбергена и в выводных ледниках юго-западной части Гренландии.

Скорость движения ледников различна и зависит от времени года и от того, в каком районе находится ледник. Например, горные ледники Альп перемещаются со скоростью от 0,1-0,4 до 1,0 м/сут.

Вместе с тем некоторые из них временами увеличивают скорость до 10 м/сут. Скорость выводных ледников Гренландии, спускающихся в фиорды, может достигать 25-30 м/сут, тогда как во внутренних районах, вдали от фиордов она составляет несколько миллиметров в сутки. На фоне средних значений иногда возникает быстрое увеличение скорости движения ледников. Примером тому является ледник Медвежий на Западном Памире, который в 1963 г. стал двигаться со скоростью до 50 м/сут, блокировал течение р. Абдукагора, в результате образовалось подпрудное озеро. В последующем вода прорвала ледяную плотину и, двигаясь с огромной скоростью, уничтожала все на своем пути. Активизация ледника отмечалась и в 1988-1989 гг.

Характерна также неодинаковая скорость движения отдельных частей ледников. Реперные наблюдения в горных ледниках показывают, что скорость движения в их центральной части большая, в то время как в бортовых и придонных частях она уменьшается (в результате трения). Неравномерность движения ледника вызывает определенные напряжения и возникновение диагональных трещин . У верхнего конца горного ледника образуется большая краевая трещина. В переходной зоне от области питания к области стока на повышенном пороге склона накапливаются растягивающие напряжения, под действием которых возникают поперечные трещины, образующиеся также при пересечении неровностей и выступов подледного ложа.

ЛЕДНИКОВОЕ РАЗРУШЕНИЕ И ОСАДКООБРАЗОВАНИЕ

При движении ледников осуществляется ряд взаимосвязанных геологических процессов: 1) разрушение горных пород подледного ложа с образованием различного по форме и размеру обломочного материала (от тонких песчаных частиц до крупных валунов) ; 2) перенос обломков пород на поверхности и внутри ледников, а также вмерзших в придонные части льда или перемещаемых волочением по дну; 3) аккумуляция обломочного материала, имеющая место, как в процессе движения ледника, так и при дегляциации. Весь комплекс указанных процессов и их результаты можно наблюдать в горных ледниках, особенно там, где ледники ранее протягивались на многие километры далее современных границ. В современных покровных ледниках исследования процессов касаются в большинстве случаев только их краевых частей. Однако о геологической деятельности покровных ледников можно судить по четвертичным (антропогеновым) оледенениям, неоднократно покрывавшим обширные пространства Европы и Северной Америки за последние 800 тыс. лет.

Разрушительная работа ледников называется экзарацией (от лат. "экзарацио" - выпахивание) Особенно интенсивно она проявляется при больших мощностях льда, создающих огромное давление на подледное ложе. Происходит захват и выламывание различных блоков горных пород, их дробление, истачивание.

Ледники, насыщенные обломочным материалом, вмерзшим в придонные части льда, при движении по скальным породам оставляют на их поверхности различные штрихи, царапины, борозды - ледниковые шрамы, которые ориентированы по направлению движения ледника. На дне ледниковых долин, но особенно в пределах прежних четвертичных центров покровных оледенений (скандинавском и др.), встречаются скальные асимметричные выступы, пологий и оглаженный, исштрихованный склон которых расположен с той стороны, откуда двигался ледник, а крутой шероховатый и зазубренный - с противоположной стороны. Такие формы называют "бараньи лбы", а сочетание нескольких выступов - "курчавые скалы". Их формирование связано с выпахивающей деятельностью ледника при неоднородности состава и физико-механических свойств пород. В Скандинавии и прилежащих районах европейской части СССР развиты крупные пологосклонные понижения, образованные ледниковым выпахиванием, многие из которых заняты озерами.

С деятельностью ледников связано образование цирков в вершинной части гор и специфических форм ледниковых долин-отрогов (нем. "трог" - корыто), развивающихся в большинстве случаев по эрозионным горным долинам. Ледники, двигаясь по этим долинам, производят интенсивную экзарацию их боротовых частей и ложа. В результате долина расширяется, углубляется и принимает U-образную форму с плоским дном. Продольный профиль троговой долины обычно характеризуется значительной неровностью, наличием поперечных скальных выступов, называемых ригелями, и ванн ледникового выпахивания , что связано с различной сопротивляемостью горных пород ледниковой экзарации.

ПЕРЕНОСНАЯ И АККУМУЛЯТИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ

Весь разнородный обломочный материал - от тонких глинистых частиц до крупных валунов и глыб, как переносимый ледниками и своем движении, так и отложенный, называют мореной (гляциальными отложениями). Следовательно, существует два типа морен - движущиеся и отложенные.

Движущиеся морены имеют различное расположение. В горных ледниках выделяются: 1) поверхностные морены - боковые по краям долинного ледника, образующиеся за счет выветривания и гравитационных процессов со склонов гор (осыпей, оползней, обвалов), и срединные, возникающие в результате объединения боковых морен при слиянии ледников; 2) внутренние морены могут образовываться как в областях питания, так и в результате проникновения обломочного материала по трещинам; 3) донные морены образуются за счет экзарации и захвата продуктов выветривания. В материковых ледниках главное значение имеют донные движущиеся морены и внутренние, возникающие в результате выдавливания обломочного материала по трещинам, образующимся при пересечении ледником возвышенностей рельефа.

Отложенные морены. Среди отложенных выделяются три типа морен: 1) основная (донная), 2) абляционная, 3) конечная (краевая).

Основные морены - наиболее широко распространенные ледниковые отложения. В центральных частях материковых оледенений преобладают экзарация и насыщение льда обломочным материалом. Лед движется от центра по радиальным направлениям в области абляции, где, помимо экзарации и переноса, создаются условия для подледной аккумуляции и образования основной морены. Обломочный материал, насыщающий лед, уменьшает его пластичность и постепенно отслаивается, образуя основную (донную) морену.

Изучая основные морены четвертичных отложений в европейской части СССР, можно видеть, что они сложены главным образом неслоистыми валунными глинами, суглинками, иногда супесями, с ориентировкой валунов длинной осью параллельно направлению движения льда. Основная морена, образующаяся под толщей движущегося ледника, отличается монолитностью и плотностью отложенного материала. Местами основная морена имеет чешуйчатое строение, обусловленное перемещением донной морены по внутренним сколам при чешуйчато-надвиговом типе движения льда. Местами чешуйчато-надвиговые блоки сложены не только валунными суглинками, но и затянутыми в морену подледными коренными породами, изогнутыми в складки и нарушенными разрывами.

Иногда при движении ледника и образовании основных морен происходит выдавливание ледниками подстилающих глинистых, супесчаных и других пород, образующих купола, деформированные в складки, называемые диапировыми (греч. "диапиро" - протыкаю). Все указанные деформации называются гляциодислокациями (лат. "гляциес" - лед и франц. "дислокацией" - перемещение). К этому же типу относятся и отторженцы глыб и валунов горных пород, перенесенных льдом на различные расстояния от их коренного залегания. Примером тому являются глыбы и валуны гранитов, гнейсов и других пород, которые разносились на значительные пространства Восточно-Европейской платформы из Скандинавии - центра четвертичных оледенений. Такие глыбы и валуны, перенесенные льдом на большие расстояния, называются эрратическими (лат. "эрра-тикус" - блуждающий). Местами в четвертичных основных моренах наблюдаются крупные отторженцы - громадные блоки коренных пород.

Учитывая различия в формировании основных морен, Ю.А. Лаврушин предложил классификацию их динамических фаций, среди которых: 1) группа фаций монолитных морен обстановок пластического течения льда; 2) группа фаций чешуйчатых морен обстановок движения льда по внутренним сколам; 3) фация крупных отторженцев (гляциошарьяжей или гляциопокровов). С основными моренами четвертичных оледенений связаны различные формы рельефа. Широко развит холмисто-западинный и холмисто-увалистый моренный рельеф, где холмы различных очертаний и размеров разделяются западинными формами, местами сильно заболоченными или занятыми озерами. Встречаются и довольно обширные слабо волнистые моренные равнины. К особому виду относятся так называемые друмлинные поля (ирл. "друмлин" - холм), которые известны в Ленинградской области, Эстонии, Латвии, местами в Литовской ССР. Друмлины представляют собой продолговатые овальные холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника. Их длина от сотен метров до 1-2 км, ширина 100-200 м (иногда до 500 м), высота 15-30 м (иногда до 50 м). Указанные соотношения изменяются от места к месту. Иногда это сильно вытянутые формы, в других случаях - округлые. Часть друмлин слагается целиком моренами, в других наблюдается ядро из коренных скальных пород. Они представляют собой подледниковые образования в условиях значительного динамического воздействия движущегося льда.

Абляционная морена чаще образуется ближе к периферической части ледника в стадии его деградации. При таянии ледника имеющийся внутри него и на поверхности обломочный материал осаждается, накладываясь на основную морену. Обычно это рыхлые осадки, в которых наблюдается увеличение песчаного и грубообломочного материала, что связано с влиянием движущихся ледниковых вод, перемывающих, захватывающих и уносящих то или иное количество более мелких частиц.

Конечные (краевые) морены. При длительном стационарном положении края ледника наблюдается динамическое равновесие между поступающим льдом и его таянием. В этих условиях у края ледяного покрова будет накапливаться приносимый ледниками обломочный материал, формируя конечную, или краевую, морену. В образовании конечных морен Ю.А. Лаврушин выделяет участки таких процессов, как: 1) сваливание в краевой части ледника обломочного материала, поднимающегося по внутренним сколам; в результате этого и усиления абляции образуется насыпная морена ;2) напор края льда на уже образовавшиеся отложения и породы подледного ложа (бульдозерный эффект). Образуются напорные морены, которым свойственны различного вида гляциодислокации; 3) латеральное (лат. "латералис" - бок, сторона) - боковое выжимание или выдавливание насыщенного водой обломочного материала; 4) абляция. Сложное проявление различных процессов в краевой части ледника вызывает значительные неоднородности в строении и составе конечных морен. Особенно большой сложностью отличаются напорные морены, состоящие из чередующихся нарушенных ледниковых морен, водно-ледниковых отложений и коренных пород ледникового ложа.

Конечные морены в рельефе представляют слабо изогнутые валообразные или грядообразные возвышенности, которые очертаниями в плане повторяют форму края ледникового потока, ледниковой лопасти или отдельных ледников. В европейской части СССР и в Западной Европе хорошо выражены валообразные гряды конечных морен большой протяженности. Они достигают в длину десятков, а местами и сотен километров. Большой протяженностью отличаются гряды конечных морен - Клинско-Дмитровская, Рижская и др. Наличие нескольких гряд конечных морен, отчетливо выраженных в рельефе, соответствует наиболее стационарным положениям края ледника в процессе его отступания, т. е. длительным остановкам, сопровождающимся привносом обломочного материала к фронту ледника.

Конечные морены горных ледников пересекают троговые долины и образуют валообразные перемычки, отражающие очертания края ледника. Иногда они имеют форму серповидных гряд (обращенных вогнутой стороной вверх по долине), которые местами продолжаются вдоль склонов долины в виде менее заметных боковых морен. Местами конечные морены подпруживают сток рек, образуя озера. По данным А. Холмса, озеро Гарда обязано своим происхождением конечным моренам, запрудившим внешние долины Альп.

Литература

1. Додонов А.Е. Антропоген южного Таджикистана. М., 1986.

Лессовые породы СССР. Т. I, II. М., 1986.

2. Обручев В.А. Пески и лёсс. Избранные работы по географии Азии. М.,1951.Т. 3.

3. Рейнек Г.Э., Сингх И.Б. Обстановки терригенного осадконакопления. М., 1981.

4. Федорович Б.А. Динамика и закономерности рельефообразования пустынь. М.,1983.

5. Шанцер Е.В. Генетические типы четвертичных отложений// Четвертичная система. Полутом 1. М., 1982.

Размещено на Allbest