Режим и движение ледников

Режим и движение ледников. Под режимом ледников понимают особенности их снабжения и подпитки тврдыми атмосферными осадками, а также особенности перемещения и изменения их массы в результате абляции таяния, испарения или механического разрушения от латинского абляцио - отнимая, снос. Динамика ледников. Находясь под большим давлением, тврдый лд приобретает пластические свойства и начинает перемещаться.

Пластичное движение льда обычно наблюдается в нижней части ледника. Такое движение возможно только при значительной мощности льда, создающего нагрузку на его нижние слои, и достаточной чистоте. При движении горных ледников, где уклоны последнего ложа очень крутые, помимо пластичного течения большое значение имеет сила тяжести. Скорость движения ледников различна и зависит не только от степени уклона ложа, толщины льда, но и от времени года. Горные ледники Альп перемещаются со скоростью от 01 до 10 мсутки.

У некоторых ледников Памира и Гималаев скорость достигает 10 мсутки. Скорость выводных ледников Гренландии, спускающихся в фиорды, достигает 30 мсутки. Иногда ледники начинают перемещаться с катастрофической быстротой. Ледник Медвежий на Западном Памире в 1963 году неожиданно начал перемещаться со скоростью около 50 мсутки в отдельные моменты скорость его движения достигала 100 150 мсутки. За короткое время ледник продвинулся около 65 км, блокировал течение реки и в результате этого, образовалось подпрудное озеро.

В последующем вода прорвала ледяную плотину. Возник селевой поток, который, двигаясь с высокой скоростью, произвел большие разрушения на свом пути. Затем активность ледника резко снизилась. Проведнные наблюдения показали, что в определнные годы скорость ледника увеличивается, а затем движение его замедляется. Удалось наметить его периодичность и в изменениях скорости движения ледника Медвежий. Подобные ледники стали называть пульсирующими.

Наблюдения за движениями ледников показали, что для них характерна разная скорость движения отдельных частей ледника. Оказалось, что наибольшая скорость движения свойственна для центральной части ледника, а на краях прибортовых частях и в придонных частях она уменьшается в результате трения о коренные породы. Ввиду разного уклона и скорости движения поверхность ледника покрывается множеством трещин. Благодаря разным напряжениям поверхность ледника начинает раскалываться. В верхней части горного ледника при переходе от области питания к области стока возникает длинная и широкая краевая трещина, нередко достигающая ложа. Динамика материковых покровных ледников существенным образом отличается от динамики горных.

По идеализированной схеме Е.В.Шанцера она представляется следующим образом. В центральной части ледника располагается область питания. Нижние слои льда под давлением верхних толщ приобретают пластичность и начинают двигаться в радиальных направлениях к краевым частям ледникового покрова.

По мере движения льда его масса и толщина уменьшаются в результате абляции. Разрушительная деятельность ледника в основном приурочена к областям питания, а в областях абляции происходит придонная ледниковая аккумуляция. Причины оледенения Для того чтобы на материке происходило наступление ледников, необходимо сочетание некоторых условий. Нужно, чтобы суша находилась в высоких широтах или, может быть, на большой высоте над уровнем моря, чтобы выпадало достаточно много снега и чтобы среднегодовые температуры были на несколько градусов ниже, чем сейчас.

Поскольку положение и высота материков со временем последней ледниковой эпохи существенно не изменились, становится очевидным, что оледенение зависит непосредственно от климатических условий. Изменения климата, однако, были периодическими. Изучение последнего оледенения показало, что за период около 2 млн. лет произошло четыре главных и несколько второстепенных продвижений льда. Главные стадии наступания ледников разделялись продолжительными тплыми межледниковьями, когда климат был, очевидно, теплее, чем сейчас.

Потепление и похолодание климата происходит с периодичностью около 10 лет. Для того чтобы начался холодный ледниковый или тплый межледниковый период, требуется изменение климата с понижением или повышением температуры всего на несколько градусов. Поэтому гипотезы, касающиеся причин оледенений, часто предусматривают слабые изменения климата на земном шаре, которые имеют либо земное, либо внеземное происхождение.

К земным относятся причины, уменьшающие количество солнечного тепла, которое достигает Земли, или вызывающие изменения в распределении тепла на е поверхности. Сначала предполагали, что похолодание климата на Земле связано с уменьшением прозрачности атмосферы при попадании в не вулканического пепла. Известные из истории сильные вулканические извержения на короткое время вызывали похолодание во всм мире, что было обусловлено рассеиванием тонкого вулканического пепла в верхних слоях атмосферы.

Частицы пепла поглощают солнечное излучение и отражают его назад во внеземное пространство, уменьшая количество солнечной энергии, достигающее Земли. Вообще-то эксплозивные извержения вулканов, происходящие в течении длительного времени на обширных площадях, могут вызывать такое похолодание климата на всей планете, что начнтся оледенение. Однако большинство геологов, по-видимому, не считают, что вулканическая активность могла быть столь сильной вместе с тем все соглашаются, что вулканизм может действовать как спусковой механизм, вызывающий начало оледенения, но главные причины наступания ледников нужно искать не здесь.

Уменьшение количества тепла, удерживаемого Землй, связано так же с изменением содержания в атмосфере углекислого газа. Углекислый газ пропускает в атмосферу солнечное излучение с меньшей длиной волны, но замедляет потерю тепла, благодаря углекислому газу климат на Земле становится теплее, и уменьшение его количества в атмосфере должно вызывать похолодание.

Однако, не доказано, что этих изменений было бы достаточно для того, чтобы вызвать ледниковую эпоху. Изменения в распределении тепла на поверхности Земли связаны, прежде всего, с переменой направления океанских и воздушных течений. Эти течения переносят тепло от экватора к полюсам, и изменение схемы их распределения могло бы вызвать похолодание климата в приполярных районах и как следствие этого наступание ледников. Хотя данные об изменении течений в ледниковые периоды и имеются, создатся впечатление, что эти изменения были скорее следствием, чем причиной оледенения.

Кроме того, существующие данные скорее указывают на общее понижение температуры на Земле, а не просто на перераспределении тепла. Сегодня большинство учных обращаются к внезапным причинам оледенений. Последние связывают с вариациями солнечной активности или с известными изменениями положениями Земли относительно Солнца. Хотя обе эти гипотезы не новы, последние астрономические и океанографические наблюдения, кажется, свидетельствуют в пользу обеих гипотез.

Раньше Солнце считали очень стабильной звездой. Его стабильность подтверждается геологическими данными о непрерывности геологической и биологической эволюции. Тем не менее, известно, что на сравнительно коротких отрезках времени Солнце изменчиво. В течение одиннадцатилетнего цикла солнечной активности, когда на Солнце меняется число пятен, колебания солнечного излучения достигают 4. За последние три столетия астрономы отмечали и более длительные спокойные периоды, когда на Солнце не было видно никаких пятен.

Ещ более длиннопериодные флуктуации солнечной активности устанавливаются по изменению количества изотопа углерода, образующегося в верхней части атмосферы под действием солнечных частиц. Измеренные вариации солнечной активности не сильно отличаются от тех, которые, согласно оценкам, необходимы для начала оледенений. К сожалению, данных об этих длиннопериодных флуктуациях вс ещ недостаточно, чтобы доказать возможную связь с материковым оледенением, но исследования в этой области продолжаются. Вторая гипотеза о внеземных причинах оледенения опирается на изменение положения Земли относительно Солнца по трм разным параметрам.

Это 1, изменение эксцентриситета земной орбиты с периодом 90000лет 2, изменение угла между экватором и плоскостью вращения Земли вокруг Солнца меняется от 21,5 до 24,5 за период около 40000 лет 3. Изменение ориентировки земной оси в пространстве которое называется прецессией, или предварением равноденствий, с периодом 21000 лет. Каждый из этих параметров имеет тенденцию изменять распределение солнечной энергии на поверхности Земли, и, действуя всегда совместно, они то усиливают, они то усиливают, то гасят влияние друг друга.

Время от времени зимы могут быть холодными, а летние периоды между ними жаркими, или зимы мягкими, а летние периоды холодными. Хотя среднегодовые температуры остаются теми же самыми, считается, что холодное лето является критическим и позволяет снегу не растаять и просуществовать в течение всего года. Если снег накапливается, это приводит к формированию ледников, которые продвигаются вперд и вследствие того, что снег отражает солнечное тепло, ещ больше охлаждают поверхность Земли. Согласно этой модели, эпохи оледенения заканчиваются, когда снова наступают холодные зимние и жаркие летние месяцы, что позволяет снегу растаять за лето. Жаркое лето заставляет ледяной покров быстро сокращаться. С тех самых пор, как были высказаны предположения об астрономической природе причин оледенения, они подвергались широкой критике, но данные, полученные в последнее время с помощью глубоководного бурения, указывают на хорошее соответствие между астрономическими циклами и периодами продвижения и отступания ледников.

Причины оледенения вс ещ до конца не выяснены, но они вызывают большой интерес, поскольку судьба значительной части населения Земли зависит от климата. Мы живм в относительно благоприятный период развития нашей планеты.

Но перспективу наступания ледников, которые покрыли бы большую часть плодородных обрабатываемых земель, нельзя назвать приятной.

С другой стороны, если бы растаяли гигантские ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды, в океаны поступило бы так много воды, что многие из густонаселнных районов Земли оказались бы затопленными. В обоих случаях великие ледниковые эпохи напоминают нам, насколько хрупок и преходящ наш мир. Ледниковая денудация и аккумуляция Движение сопровождается рядом геологических процессов происходит разрушение или денатурация коренных горных пород подлдного ложа и боковых частей долины ледника с образованием различных по форме, размерам и составу обломочного материала перенос обломков породы на поверхности и внутри ледников, а так же вмрзших в придонные части ледника или перемещаемых волочением крупных и мелких обломков. Ледник производит аккумуляцию обломочного материала, которая осуществляется как во время движения ледника, так и в результате его таяния дегляциации.

Современные ледниковые геологические процессы хорошо изучены и наблюдаются в горных ледниках.

В современных покровных ледниках в Гренландии и Антарктиде такие исследования касаются исключительно краевых частей, так как только в редких случаях из-за большой толщины льда до подлдного ложа пробурены единичные скважины. Однако о масштабной геологической деятельности покровных ледников можно судить по грандиозным четвертичным оледенениям, следы которых хорошо сохранились в Западной и Восточной Европе и в Северной Америке.

Разрушительная деятельность ледников. Разрушительное воздействие ледников на породы подлдного ложа называется экзарацией от латинского экзарацио - выпахивание. Особенно интенсивно протекает экзарация при большой толщине льда, создающего огромное давление на подлдное ложе. В процессе движения происходит выламывание различных блоков и кусков горных пород, их дробление, стачивание. В нижнюю поверхность, в придонную часть ледника, вмерзают обломки, которые своими острыми краями при движении по скальным породам оставляют на их поверхности различные штрихи, царапины или борозды.

Это так называемые ледниковые шрамы обладают ориентировкой по направлению движения ледника. Выступы тврдых скальных горных пород на дне ледникового ложа сглаживаются движущимся ледником, при этом возникают своеобразные удлиннные и овальные формы бараньи лбы. Движущийся ледник создат сглаженные ассиметричные выступы и углубления, которые называются курчавыми скалами.

Иногда они достигают значительных размеров, особенно в областях центров мощных покровных оледенений. При движении ледники срывают крупные выступы или глыбы горных скальных пород и переносят их на большие расстояния. На пути своего движения обломки и глыбы истираются, сглаживаются и покрываются трещинами и царапинами. Такие покрытые штриховкой и сглаженные обломки горных пород называют ледниковыми валунами, или эрратическими валунами.

При свом движении ледники не только отрывают и перемещают глыбы скальных пород, но и выпахивают себе ложе. Это или ванны выпахивания, или глубокие линейные ложбины. Их называют ложбинами ледникового выпахивания. В процессе перемещения и экзарации ледники оказывают воздействие на коренные породы подлдного ложа и при этом возникают определнные деформации, которые выражены в виде разрывов, отрывов отдельных глыб, изгибов и смятия слов в складки. Такие деформации, связанные с деятельностью ледников, называют гляциодислокациями от латинского гляциес - лд, французского дислокасион - перемещение.

Характерным примером гляциодислокаций являются крупные глыбы коренных горных пород, сорванные со своего основания и перенеснные ледниками на различные расстояния. Это так называемые ледниковые отторженцы. С деятельностью горных ледников связано образование ледниковых цирков в вершинной части и специфических ледниковых долин трогов от немецкого трог - корыто. Ледники, двигаясь по таким долинам, производят интенсивную экзарацию их бортовых частей и ложа. Трогам свойствен U-образный поперечный профиль с пологовогнутым дном. Транспортирующая и аккумулятивная работа ледников.

Во время своего движения ледники переносят разнообразный обломочный материал от самых тонких глинистых частиц до крупных глыб. Весь разнородный и разнообразный материал, как переносимый ледниками, так и отложенный ими, называют мореной. Различают два типа морен движущиеся и отложнные. В горных ледниках выделяют поверхностные морены, которые находятся на поверхности движущегося ледника.

Среди них по месту нахождения различают боковые и срединные морены. Боковые морены возникают по краям движущегося ледника и состоят из обломочных слабовыветрелых продуктов горных пород, слагающих надледниковые части высоких горных склонов долины, по которой перемещается ледник. Материал в боковую морену может поступать в результате обвалов, обрушения и оползания горного склона. Боковые морены, выражены в виде продольных валов или гряд. Срединная морена располагается в средней части ледникового языка и также представлена обломочным, сгруженным в виде вытянутого вала. Срединная морена образуется во время слияния двух соседних ледников в результате соединения боковых морен.

Когда сливается несколько ледников, возникает несколько срединных морен. Внутренние морены образуются как в пределах фирнового поля, так и в области стока. Они состоят из обломков выветрелых горных пород, сброшенных с крутых горных склонов, окаймляющих бассейн питания ледников.

Этот обломочный материал захороняется под слом фирна и постепенно перемещается в глубь фирнового поля и в область стока. Донные морены это обломочный материал, вмрзший в придонную часть ледника, образующийся за счт ледниковой экзарации и захвата продуктов выветривания. Ледниковые отложения. Среди ледниковых выделяются три типа морен основная донная абляционная конечная краевая. Основные морены самые распространенные ледниковые отложения.

Они формируются как горными, так и покровными ледниками, но в основном они относятся к материковым покровным оледенениям. В центральных частях оледенений преобладают экзарация и насыщение льда обломочным материалом. Перемещаясь от центра оледенения к области абляции, где наряду с экзарацией и переносом создаются условия для подлдной аккумуляции, обломочный материал, насыщающий ледники, постепенно по мере таяния ледника отслаивается и формирует донную морену. Основная морена, формирующаяся под толщей движущегося ледника, характеризуется монолитностью и плотностью материала.

Она слагается не слоистыми валунными глинами и суглинками, иногда супесями с погружнными в них валунами, которые располагаются своей удлиннной частью параллельно направлению движения ледника. Иногда при движении ледника и образовании основных морен происходит выдавливание льдом подстилающих глинистых и супесчаных пород, которые образуют своеобразные купола, называемые диапировыми от греческого диапиро - протыкаю.

В целом все деформации самого моренного тела называются гляциодислокациями. К подобному типу относятся и все существующие так называемые отторженцы блоков, глыб и валунов тврдых горных пород, перенеснных льдом на различные расстояния от их коренного залегания. На равнинах Западной и Восточной Европы разбросано множество глыб и валунов гранитов, которые были перенесены ледниками во время четвертичного оледенения из Скандинавии центра оледенения, откуда перемещались мощные покровы ледников.

Такие глыбы и валуны, перенеснные льдом на значительные расстояния от своего коренного залегания, называют эрратическими от латинского эрратикус - блуждающий. 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 западинами, которые заболочены или заняты озрами. Особый тип моренного рельефа представляют друмлины от ирландского друмлин - холм. Они известны в Ленинградской области и в Прибалтике и представляют собой продолговатые овальные холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника.

Друмлины вытянуты в длину на сотни метров, ширина составляет 100-200 м иногда 500 м, а высота достигает 15-20 м. Друмлины представляют собой подледниковые образования, которые возникли в условиях значительного динамического воздействия движущегося льда. Абляционная морена возникает в стадию деградации ледника ближе к периферической части ледника.

Во время таяния ледника имеющийся внутри него и находящийся на поверхности обломочный материал оседает, откладываясь на основную морену. Абляционная морена состоит из рыхлых осадков, в которых преобладает песчаный и глубообломочный материал. Конечные краевые морены. При определнной стабильности ледника возникает динамическое равновесие между поступающим льдом и его таянием. В таких условиях на переднем краю ледника начинает накапливаться обломочный материал, приносимый ледником, который и слагает конечную морену.

Конечные морены в рельефе представляют собой изогнутые валообразные или грядообразные возвышенности, которые в плане повторяют очертания края ледникового потока. В Восточной Европе валообразные гряды конечных морен имеют значительную протяжнность. Они достигают в длину десятки, а местами и сотни километров. Таковыми, в частности, являются Клинско-Дмитровская, Рижская и другие гряды в северной половине Восточно-Европейской равнины.

В горных ледниках конечные морены формируются поперк троговой долины и образуют валообразные перемычки, отражающие очертания конца ледникового языка. Иногда они имеют форму серповидных гряд, вогнутая сторона которых обращена вверх по долине. Местами конечные морены подпруживают сток реки и образуют озра.