Геологическая деятельность ледников

Ледники играют значительную роль в истории Земли. В настоящее время они покрывают 10% поверхности суши и значительную часть мелководного полярного шельфа. Общий объем льда, содержащегося в ледниках, составляет 30 млн км³. Если растопить арктические и антарктические льды, воды Мирового океана поднимутся на 70 м. В истории Земли такие явления бывали не раз, также как и гигантские оледенения.

Образование ледников.

Ледники образуются за счет накопления снега и перехода его в лед. Непременным условием такого процесса является наличие атмосферных осадков и низкая температура в течение большей части времени года. Такая температура существует либо высоко в горах, либо в высоких и низких широтах. В горах уровень постоянной низкой температуры не выдержан и меняется в зависимости от климатических условий. Уровень, выше которого снег не успевает растаять за лето, называется снеговой линией. В полярных странах снеговая линия находится почти на уровне моря, в скандинавских странах и на Аляске — на высоте 1500 м, в Гималаях и в Тибете — на высоте от 5100 до 6000 м. На Кавказе снеговая линия проходит по высоте 2700—3000 м.

Выпадая выше снеговой линии, снег в течение года не успевает растаять и начинает накапливаться. Масса его из года в год растет.

Он уплотняется, становится зернистым. Такой снег называется фирном, а область его накопления — фирновым полем. Уплотняясь, фирн переходит в зернистый лед, называемый глетчером. Вес 1 м³ глетчерного льда составляет 900—960 кг. Глетчерный лед слагает все типы ледников.

Классификация ледников.

У ледников выделяют область питания, где происходит накопление снега и превращение его в лед, и область стока, где лед перемещается. В зависимости от соотношения областей питания и стока, от размеров и формы ледники подразделяются на три типа: горные, покровные и промежуточные.

Горные ледники развиты в высокогорных районах. Это сравнительно маломощные образования, занимающие углубления на склонах гор, а, главным образом, слагающие речные горные долины и ущелья. Такие ледники развиты в Альпах, Гималаях, на Памире, Кавказе. Площадь современного оледенения на Кавказе около 2000 км², в горах Средней Азии — 12 800 км², Альпах — 4100 км². Сравнительно недавно (10 млн лет назад) горное оледенение было развито в Саянах. Следы его в виде многочисленных морен встречаются в верховьях крупных рек. Среди горных ледников различают несколько разновидностей: каровые, висячие и долинные. Каровые и висячие ледники мелкие, маломощные, тают в первую очередь. Наиболее распространены долинные ледники. Они приурочены к межгорным долинам, обладают четко выраженными областями питания и стока. Скорость движения ледников зависит от их мощности и уклона рельефа и измеряется в широких пределах. Так, альпийские ледники движутся со скоростью 0,1—0,4 м в сутки, памирские — 2—4 м в сутки, гренландские от 4 до 38 м в сутки. Крупнейшие долинные ледники находятся в горах Средней Азии. Это ледник Иныльчек — 70 км (Тянь-Шань) и ледник им. Федченко — 77 км (Памир).

Покровные ледники образуются в полярных районах и располагаются почти на уровне моря. Эти ледники занимают огромные площади и характеризуются большой мощностью льда. Примером служат ледники Гренландии (площадь 2 млн км², объем льда 6,6 км³) и Антарктиды (площадь 14 млн км², объем льда 28 км³). Это крупнейшие ледники планеты.

Ледники промежуточного типа образуются в горах с плоской вершиной, где наблюдается смешение признаков горного (встречаются в горах) и покровного (имеют значительную мощность, развиты на плоскогорьях) ледников. Размеры их небольшие, вся площадь скандинавских ледников составляет 5000 м².

Действия, производимые ледниками. Наиболее зримую геологическую работу производят горные ледники. Двигаясь, они подобно рекам совершают разрушительную работу, перенос и накопление материала. Геологическая деятельность покровных ледников, которая по своей мощи сильнее горных, мы наблюдаем лишь по конечным обломочным продуктам.

Разрушительная работа ледника определяется, прежде всего, его массой. Небольшой ледник, мощностью 100 м, давит на 1 м² силой 100 т, мощность льда 1000 м производит давление силой 100 000 т. Производя давление, ледник при движении отрывает куски горных пород. Размер этих кусков может быть различным — от небольших до гигантских. Перемещаясь с ледником, обломки горных пород дробятся на более мелкие и одновременно действуют на коренные, находящиеся под ледником породы, усиливая его разрушительную работу. Обломки производят так называемое вспахивание (экзарацию) горных пород. В итоге коренные породы сглаживаются, на них остаются следы движения ледника — царапины, борозды, сколы. Встречая на пути скалы, ледник их сглаживает, придает асимметричную форму. Такие сглаженные скалы называются «бараньими лбами» (Карелия, Финляндия). Долина, по которой движется ледник, приобретает плоское дно и крутые отполированные склоны.

Такая долина называется трогом, форма ее корытообразная. В верховье долины, в истоке своей деятельности, ледник образует в скалах чашеобразное углубление с крутыми стенами в виде амфитеатра. Такое образование называется каром или цирком.

Транспортировка и аккумуляция материала осуществляется движущимся ледником. Перемещается огромная масса оторванных от скал горных пород. Обломочный материал, перемещаемый и отлагаемый ледником по мере его таяния, называется мореной (рис. 2.17). Таким образом, морена может быть движущейся и отложенной. Морена движущаяся подразделяется на донную, расположенную в основании (на дне) ледника, внутреннюю, заключенную в теле ледника, боковую, находящуюся в его боковых частях и срединную. Среди отложенных морен выделяют морены конечные, накопившиеся у переднего края ледника, и основные, оставшиеся после его таяния.

Рис. 2.17. Расположение моренных отложений на плане (I) и в разрезе (II):

Морены: 1 — боковая, 2 — срединная, 3 — конечная, 4 — внутренняя,.

5 — донная По составу и форме обломков моренные отложения резко отличаются от других континентальных обломочных образований. Моренные отложения — это несортированная смесь обломков самого разного размера от глинистых частиц, песка, щебня до крупных глыб и обломков скал. Окатанность обломков морены различная. Есть хорошо окатанные гальки и валуны, но вместе с ними встречаются полуокатанные и остроугольные обломки. Как правило, это крупные глыбы. Моренные отложения лишены слоистости — главного признака осадочных пород. Слоистость, выраженная чередованием слоев и слойков, характеризует отложение материала в водной среде или ветровой деятельностью. В морене нет водной среды, обломочный материал движется вместе с ледником, перетирается массой льда, перемешивается, образуя несортированную смесь обломков разного размера.

Мощность моренных отложений различна. Морены горных ледников имеют мощность первые метры, редко 10—15 и более метров. Покровные ледники образуют морены мощностью в десятки и сотни метров. Но в современных условиях мы эти морены нигде не наблюдаем, поскольку весь обломочный материал этот тип ледников выносит в море, образуя на его дне мощные толщи переотложенных обломков. Аккумулятивные формы ледниковых образований носят название друмлинов. Это овальные, отдельно расположенные холмы, сложенные моренными образованиями. Длинной осью друмлины ориентированы по направлению движения ледника, высота их 20—25 м, длина — 1—2 км, ширина — 100—200 м.

Древнее оледенение. В геологической истории Земли неоднократно возникали условия, когда большие участки континентов находились под мощным покровом льда. Возникало оледенение Земли. Доказательством таких оледенений служат древние моренные образования, называемые тиллитами. Чем древнее отложения, тем хуже в них сохраняются тиллиты, и соответственно труднее определить в них признаки оледенения и оценить его интенсивность. И лишь начиная с четвертичного периода (1 млн лет) все оледенения неплохо прослеживаются.

На основании изучения моренных отложений и ледниковых форм рельефа на территории России выделяют четыре оледенения: лихвинское, днепровское, московское и валдайское. Наиболее интенсивным было днепровское оледенение. Тогда ледники сползали с севера на юг до пятидесятой параллели, доходили до г. Москвы и южнее, до г. Киева. В целом в северном полушарии покровное оледенение захватывало до 26% всей площади суши в Евразии (против 10% в настоящее время) и около 60% в Северной Америке. Одновременно с покровным в горах развивалось горное оледенение и, в частности, в Восточном и Западном Саянах.

Одни исследователи увязывают похолодание Земли с космическими явлениями: изменением солнечной активности, изменением угла наклона земной оси. Другие связывают оледенение с явлениями, происходящими на самой Земле, например, с массовыми выбросами в атмосферу вулканического материала, препятствующего проникновению солнечного тепла. В настоящее время на климат все большее влияние оказывает человек — его техногенная деятельность.

Подземное оледенение. Этот вид оледенения приводит к появлению вечной мерзлоты. Основными условиями ее развития являются отрицательная температура значительную часть времени года и наличие свободной влаги, находящейся в виде льда. Сущность вечной мерзлоты заключается в том, что промерзающая зимой почва и подстилающие ее коренные породы не успевают в летнее время полностью оттаять и сохраняются в замершем виде многие сотни и тысячи лет. Мерзлота наблюдается летом, когда ниже слоя оттаявшей почвы следует почва, сцементированная льдом, а в коренных породах в трещинах и полостях присутствует лед. На Земле вечная мерзлота занимает до 25% ее поверхности, в России она охватывает 50% ее территории. Мощность мерзлого слоя колеблется от первых десятков метров до сотен метров. С вечной мерзлотой связаны такие явления как термокарст, солифлюкция, пучение.

Термокарст — это процесс вытаивания подземного льда, в результате которого происходит проседание поверхности земли. Образуются провалы, котловины, которые могут привести к разрушению зданий.

Солифлюкция — протаивание почвы на склоне, в результате чего рыхлый грунт, насыщенный водой, сползает, образуя террасы, натечные языки, каменные потоки — курумы.

Пучение грунтов происходит при их неравномерном оттаивании и промерзании, образуются бугры пучения.