Геологическая деятельность ледников.Формирование и деятельность ледников

Геологическая деятельность ледников.Формирование и деятельность ледников 

Ледником называется природное скопление движущегося льда территории суши. В настоящее время ледники занимают почти 15 млн. км2, то есть около  11 % площади суши Земли. Еще 14 % площади суши охвачено многолетней мерзлотой, причем большая часть мерзлотной (криогенной) зоны приурочена к Евразии и Северной Америке. Около 25 % поверхности Мирового океана в любое время года занято плавучими льдами.

Главными факторами образования ледников являются атмосферные осадки, выпадающие в виде снега, и низкие температуры, не позволяющие выпавшему за год снегу полностью растаять. Такие условия возникают на наветренных склонах гор, расположенных в морском климате умеренного и субполярных поясов. Здесь обильны снегопады, и поэтому выше снеговой линии снег накапливается быстро (снеговой линией, или границей, называют линию, соединяющую высоты, на которых приход и расход снега за год равны). При дефиците водяного пара даже экстремально низкие температуры не обеспечат развития ледника большого объема.

Ледниковый метаморфизм протекает по следующей схеме: снег – фирн (зернистый лед) – глетчерный лед. Такие преобразования занимают разное время, в зависимости от характера преобладающих процессов, которые, в свою очередь, определяются климатом. Соответственно климату выделяют два типа фирнизации: холодный и теплый.

Фирнизация холодного (рекристаллизационного) типа заключается в уплотнении снега под действием силы тяжести – этот процесс называется рекристаллизацией. Протекает она очень медленно, в условиях круглогодичных отрицательных температур и отсутствия оттепелей, поэтому холодный тип льдообразования свойственен самым высоким широтам. В морозных условиях может наблюдаться и явление сублимации – сухой возгонки снега при отрицательных температурах воздуха, когда снег переходит в пар, а пар, поднявшись в воздух, вновь замерзает, и на заснеженную поверхность падают кристаллы льда. Плотность этих кристаллов выше, чем у свежевыпавшего снега. Рекристаллизационный лед содержит много мелких воздушных пузырьков, унаследованных от снега, поэтому плотность глетчера невысока – около 0,75 г/см3,   и цвет его молочнобелый. В центре Антарктиды превращение снега в ледник занимает более 1 000 лет.

Фирнизация теплого (инфильтрационного) типа идет значительно быстрее – во время оттепелей талые воды пропитывают снег, выдавливая из него воздух, снежная масса становится тяжелее и проседает, уплотняется, затем промерзает. Возникающий фирн отличается темносиним цветом. Со временем он превращается в изумруднозеленый глетчерный лед, состоящий из плотно упакованных равновеликих кристаллов – по форме они резко отличаются от удлиненных игольчатых или призматических кристаллов льда озерного и морского. Плотность инфильтрационных льдов гораздо выше – до 0,9 г/см3. Именно такими “теплыми” льдами сложена большая часть горных ледников планеты. Кроме того, плотно упакованные кристаллы льда могут формироваться прямо в толще талой воды – такое явление получило название конжеляции. В конжеляционном льде содержание воздуха минимально, поэтому плотность его достигает 0,96 г/см3. В Чилийских Андах преобразование снега в фирн происходит за 4 месяца, тогда как в Гренландии за 20 лет. Для дальнейшего изменения – из фирна в глетчер – требуется гораздо больше времени, обычно 2 – 3 десятилетия в горах умеренного пояса.

В составе ледника выделяют две области: область питания, где накапливаются снег и лед, и область стока (абляции), где лед движется и тает.

В дальнейшем развитии уже сформировавшегося ледника выделяют три главных фазы: трансгрессии, стабилизации и деградации.

•Фаза трансгрессии (наступления, роста) соответствует отрицательным температурам воздуха и преобладанию аккумуляции снега над его абляцией, в результате чего объем и площадь оледенения увеличиваются. Доказано, что во время древнеледниковых этапов четвертичного периода фаза трансгрессии занимала до 90 % жизни ледников.

•Фаза стабилизации (остановки) наступает, когда приход снега уравновешивается его таянием, и дальнейшее продвижение ледника прекращается.

•Фаза деградации (отступания, регрессии, дегляциации) связана с прогрессивным ростом температуры воздуха и таянием ледника. Особенность развития ледников заключается в возможности неоднократного перехода от фазы деградации к фазе трансгрессии и обратно, что связано с климатическими изменениями.

Главной особенностью ледников является их динамичность, которая зависит от множества причин, действующих совокупно. Среди факторов, определяющих динамические характеристики ледников, особое место занимают мощность ледника, рельеф и состав горных пород его ложа.

Способность ледников к движению обусловлена тем, что всякий ледник обладает качествами не только хрупкого, но и пластичного тела. Чтобы прийти в движение по горизонтальной плоскости, ледник должен достичь мощности в десятки или сотни метров.

На динамику горных ледников влияет величина уклона поверхности суши. По расчетам гляциолога П. А. Шумского, при крутизне склона 10° слабое движение льда начнется при его мощности 6,28 м, а значительное перемещение – при толщине 62,8 м. На горизонтальной площадке – соответственно 62,5 м и 625 м. Всякий ледник стремиться ползти по ложбинам доледникового рельефа. Встречаясь с препятствиями в рельефе, глетчер либо обогнет их, либо перетечет сверху, и лишь в исключительных случаях попытается сдвинуть преграду, действуя подобно бульдозеру.

Скорость движения ледников зависит от температуры: чем теплее, тем больше талых вод скапливается под ледником, и тем быстрее он скользит по поверхности. Необходимо учитывать, что температура у подошвы ледника зависит от его мощности. Влияние этих факторов иллюстрирует следующий пример. Если ледник имеет мощность 2 000 м, а температура его поверхности –30 °С, то близ подошвы температура составит около –5 °С, и ледник останется примерзшим к ложу. Увеличение мощности льда или потепление климата приведут к тому, что температура ледового ложа достигнет точки плавления. Тогда под ледником возникает водяная пленка, по которой начинается скольжение глетчера. Именно с образованием водной прослойки связано развитие пульсирующих ледников (способных быстро менять свои границы): скорость перемещения ледника Колка на Северном Кавказе в 1969–1970 гг. превышала временами 200 м/сутки.

Наконец, динамика ледников зависит и от состава подстилающих пород: при равных прочих условиях скорость скольжения по монолитным скальным породам всегда будет выше, чем при движении по рыхлым обломочным осадкам. Причин этому две. Вопервых, через скальный массив талые воды не просачиваются, и под ледником всегда присутствует водная пленка. Вовторых, рыхлые породы вмерзают в днище ледника, резко увеличивая силы трения, и лишая ледниковую подошву пластических свойств.

Перечисленные факторы динамики ледников определяют и особенности их геологической деятельности: от них зависит способность ледников производить как разрушительную, так и транспортную и аккумулирующую работу.

Выделяют три основных типа движения ледника: глыбовое скольжение, пластическое течение, движение по внутренним сколам. Силы трения и разная скорость движения обусловливают возникновение многочисленных трещин, направленных как поперек, так и по движению ледника. Верхний слой ледника, мощностью до 50–60 м, отличается сравнительной хрупкостью. Горизонтальными и вертикальными трещинами он разбит на глыбы, сжимающие друг друга. Под действием бокового давления окружающих ледяных масс, начинается глыбовое скольжение ледника, движущегося как одно целое.

В нижнем слое, где под давлением вышележащей массы ледник становится пластичным, движение носит характер пластического течения – главного типа движения ледников.

Наличие обломков горных пород внутри ледника ведет к разделению ледника на слои с разными пластическими свойствами, следовательно, разной способностью к движению. В итоге ледовое тело рассекается внутренними сколами – крупными трещинами, наклоненными навстречу течению ледника.