Геологическая деятельность ледников сводится к ледниковой денудации, транспортировке и отложению перемещённого материала. Её основными результатами являются формирование характерных ледниковых отложений и форм рельефа.
Денудация.
Денудационная деятельность ледников называется экзарацией. Это процесс разрушения грунтов и скальных горных пород движущимся ледником. Экзарация не ограничивается сносом рыхлого материала потому, что на породы ложа действует не только и не столько сам лёд, сколько многочисленные обломки горных пород, которые захватываются ледяными массами и движутся вместе с ними. Результатом экзарации является сглаживание рельефа и возникновение характерных его форм, которые будут рассмотрены ниже.
Транспортировка обломочного материала при ледниковом переносе может осуществляться как в толще, так и на поверхности движущейся ледяной массы. Переносится этот материал в составе морен.
Морены – скопления обломочного материала, переносимого и отлагаемого ледником. Они подразделяются на:
- движущиеся (находящиеся внутри или на поверхности движущейся ледниковой массы);
- отложенные (оставшиеся после таяния ледника);
- стационарные (накапливаются у конца ледника в стационарную фазу, когда он не продвигается и не отступает).
Движущиеся морены, в зависимости от того, в какой части ледника они переносятся, подразделяются на донные, поверхностные и внутренние. Донная морена обычно самая большая по объёму. В её составе переносится основной объём материала, содранного ледником с поверхности ложа в процессе его экзарационной деятельности. Среди поверхностных морен встречаются боковые и срединные. Боковые морены типичны для ледников, спускающихся по долинам. Они формируются за счёт обломочного материала, попадающего на поверхность ледника со склонов долины. Если два ледника, спускаясь по смежным долинам, сливаются в один, их боковые морены с двух сопредельных сторон сливаются в одну срединную. Внутренние морены формируются из обломочного материала, скапливающего в трещинах, пронизывающих толщу ледника.
Стационарная морена, накапливающаяся у переднего края ледника, называется конечной. Размеры её зависят не только от объёма транспортируемого материала, но и от продолжительности стационарной стадии развития ледника.
Отложенные морены могут остаться в любом месте по пути следования ледника после того, как он сам прекратит своё существования. Среди них могут быть представлены и донные морены, и боковые, и конечные.
Обработка и сортировка.
Процессы сортировки обломочного материала при ледниковой транспортировке не проявлены. Обломки любого размера переносятся внутри толщи ледника или на его поверхности с одинаковой скоростью, и никакого механизма, обеспечивавшего бы их разделение, здесь не существует. В то же время внутри движущихся морен (особенно донных) происходит истирание мелких обломков и сглаживание крупных. Такое сглаживание не вполне корректно называть окатыванием, так как захваченные ледником глыбы не перекатываются, а переносятся волочением, находясь в одном и том же положении. В результате ледниковые валуны имеют специфическую «утюгообразную» форму, отличающую их от валунов речных. Такую форму обломки приобретают из-за того, что их передний край подвергается при движении более значительному механическому воздействию и стачивается намного сильнее. Второй характерной особенностью валунов, транспортировавшихся ледником, является наличие ледниковой штриховки – многочисленных параллельных борозд, образующихся в результате трения о другие обломки и о ложе ледника в процессе движения.
Седиментация.
Накопление перенесённого ледником обломочного материала осуществляется в отложенных моренах. Характерными особенностями моренных отложений являются следующие:
1. Состав – так называемые «валунные суглинки», представляющие собой однородную массу песчано-глинистого состава, в которую заключены щебень, галька разной степени окатанности и ледниковые валуны.
2. Отсутствие сортировки и слоистости.
3. Характерная форма ледниковых валунов и наличие на них ледниковой штриховки.
Нередко после таяния ледника отложенные морены подвергаются размыву. В результате обломочный материал мелкого и даже среднего размера уносится водой, и на поверхности остаются лишь разрозненные валуны, чужеродные по отношению ко всем окружающим горным породам и рыхлым отложениям. Такие валуны называются эрратическими.
Ледниковые формы рельефа.
Формы рельефа, имеющие ледниковое происхождение, подразделяются на экзарационные и аккумулятивные. К экзарационным формам рельефа, характерным для областей питания, относятся следующие:
- кары, или ледниковые цирки – полукруглые выемки с крутыми стенками, формирующиеся в областях питания горных ледников;
- карлинги – горы с крутыми склонами и остроугольными вершинами, окружённые со всех сторон ледниковыми цирками.
Для областей стока характерны:
- Троговые долины, формирующиеся горными ледниками в области стока. Образуются они в результате переработки движущимся ледником существовавших ранее речных долин. В результате такой переработки изменяется поперечный профиль долины: долина значительно расширяется и приобретает округлую (корытообразную) форму. Ещё одно отличие троговых долин от речных заключается в том, что все речные долины в одном районе бывают разработаны на одну и ту же глубину, зависящую от базиса эрозии. На развитие троговых долин базис эрозии влияния не оказывает. Все они углублены в различной степени, вне связи друг с другом (степень углубления определяется исключительно величиной массы движущегося по долине льда).
- Сквозные долины – представляют собой связующие «перемычки» между соседними троговыми. Формируются они в том случае, если объём льда оказывается слишком большим, и его излишки «перетекают» в сопредельную долину через какое-то понижение в борту материнской долины. В горных районах к таким долинам обычно приурочены самые удобные перевалы.
- «Бараньи лбы» – невысокие сглаженные скалы, обработанные ледником в процессе его движения. Такие формы могут образоваться в результате деятельности как горных, так и равнинных ледников – везде, где ледник встречает при своём движении выходы прочных скальных пород. Характерной чертой «бараньих лбов» является то, что они бывают покрыты ледниковой штриховкой – такой же, как и на ледниковых валунах.
- Котловины выпахивания также могут формироваться и равнинными, и горными ледниками. Причиной их образования является переуглубление на участках развития относительно слабо устойчивых горных пород.
- Ригели – поперечные уступы, ограничивающие котловины выпахивания снизу по направлению движения ледника.
Аккумулятивные формы ледникового рельефа представлены, главным образом, моренными холмами и грядами. Моренные холмы формируются в местах накопления отложенных морен. Целые группы ярко выраженных моренных холмов обычно чётко фиксируют место, где располагалась стационарная морена. Состоящие из них гряды обычно остаются в местах длительной остановки покровных ледников перед их отступлением. Такие гряды могут протягиваться на многие сотни километров, фиксируя местоположение края ледника в прошлом. Примером гряды подобного происхождения являются Сибирские увалы, протягивающиеся по Западно-Сибирской равнине от Оби до Енисея. В районах горных оледенений форму гряд имеют отложения боковых морен. Вытянуты они всегда вдоль бортов троговых долин, в соответствии с направлением движения долинных ледников.
Более редкой и своеобразной формой аккумулятивного рельефа являются друмлины – уплощённые, овальные в плане холмы, вытянутые по направлению движения ледника. В основании друмлинов находятся выходы прочных скальных пород, а сам холм сложен материалом донной морены. Формируются они в тех местах, где перемещение донной морены тормозилось встретившимися на пути движения выходами относительно прочных горных пород.