ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ
Литература
• Гурский Б.Н., Гурский Г. В. Геология. Минск, 1985.
• Джон Б., Дербишир Э., Яне Г., Фейрбридж Р.,
Эндрюс Дж. Зимы нашей планеты/ Пер. с англ. М.,
1982.
• Лаврушин Ю.А. Строение и формирование
основных морен материковых оледенений. М., 1976.
• Левков Э.А. Гляциотектоника. Минск, 1980.
• Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология.
М., 1988.
• Шанцер Е.В. Генетические типы четвертичных
отложений// Четвертичная система. Полутом 1. М.,
1982. С. 61-95.
Ледник. Исландия
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).
Снега выпадает больше,
чем тает
Снеговая
линия
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.
Область
питания ледника
Область питания
ледника
Язык
ледника
Боковая морена
Зона абляции
Зона абляции ледника
Современные ледники покрывают
площадь свыше 16 млн. км2, или около
11% суши.
ТИПЫ ЛЕДНИКОВ
Выделяются три основных типа
ледников
1) материковые, или покровные;
2) горные;
3) промежуточные, или смешанные.
Классическими примерами ныне существующих
материковых ледников служат покровы
Антарктиды и Гренландии.
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. 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.
Антарктида
Антарктический ледяной
покров
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.
1-выводные ледники, 2-шельфовые ледники, 3изогипсы (м), 4-абсолютные отметки (м)
От краев выводных и шельфовых ледников
откалываются огромные ледяные глыбы - айсберги,
некоторые из них достигают 50-100 км2. Надводная часть
айсберга составляет 1/7-1/10 часть его высоты.
Гренландский ледник
Гренландия занимает
немногим более 2 млн. км2, из
которых около 80% покрыты
материковым ледником. 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".
Материковый ледяной щит Гренландии и изогипсы
поверхности
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.
Горные ледники
различны по условиям питания и стока. Большое
распространение имеют горные ледники альпийского
типа.
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.
Горный долинный
ледник
а - область питания; б область стока с боковыми
моренами на поверхности
льда
а
б
Горные долинные
ледники бывают
простыми,
обособленными друг
от друга, каждый с
четко выраженной
областью питания и
собственной
областью стока.
Ледник Большая Сауклара
на Памире
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.
Ледник Мак Кинли.
Аляска
Сложный горный ледник
Ледник Федченко
(Памир), состоящий из
ряда слившихся
ледниковых потоков.
Темные полосы на
поверхности ледника срединные морены
(боковые морены
слившихся ледников).
Ледниковый кар. Урал
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
или остаточными.
Реликтовый ледниковый кар.
Саяны
Висячие ледники расположены в относительно
неглубоких западинах на крутых горных склонах.
Типичным примером является
крупнейший ледник Маляспина на
Тихоокеанском побережье Аляски,
площадь которого около 3800 км2.
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.
Иное сочетание наблюдается в
Скандинавском или
плоскогорном типе ледника.
Такие плоскогорные ледники
располагаются на
выровненных слабо
расчлененных
водораздельных поверхностях
древних горных сооружений.
Сток льда осуществляется в
долины. В этом случае мы
имеем единую область
питания и разделенные
каналы стока.
Области стока
Ледник Юстендаль
Области стока
Ледник Юстендаль в Норвегии
Ледник Юстедаль в Норвегии
площадью около 950 км2 -
самый крупный ледник в Европе.
Северо-западное
побережье
Шпицбергена
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.
Белый медведь
на льдине
Ледник Фритьоф на о. Шпицберген
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.
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.
Характерна также неодинаковая скорость
движения отдельных частей ледников: в их
центральной части она большая, в то время как
в бортовых и придонных частях уменьшается (в
результате трения). Неравномерность движения
ледника вызывает определенные напряжения и
возникновение диагональных трещин.
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.
Работа ледника и ее механическая аналогия
Разрушительная работа ледников
называется экзарацией (от лат. "экзарацио"
- выпахивание). Происходит захват и
выламывание различных блоков горных
пород, их дробление, истачивание.
Некоторые характерные формы рельефа областей
покровного оледенения
До оледенения в этом районе были холмы с плавными очертаниями и узкие долины. Во
время оледенения несущие обломочный материал ледники глубоко врезались в сушу и
сильно преобразовали доледниковый рельеф.
РЕЛЬЕФ ПОСЛЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ
Ледниковый цирк. Забайкалье
С деятельностью
ледников связано
образование цирков в
вершинной части гор и
специфических форм
ледниковых долин трогов (нем. "трог" корыто), развивающихся
в большинстве случаев по
эрозионным горным
долинам.
Гигантский ледниковый цирк.
Лапландия
Ледниковая долина
Ледники, двигаясь по
долинам, производят
интенсивную
экзарацию их
боротовых частей и
ложа. В результате
долина расширяется,
углубляется и
принимает U-образную
форму с плоским дном.
Троговая долина. Алтай
Схема троговой долины
А - поверхность исчезнувшего льда;
Б - продольный профиль части ледниковой долины;
В - котловины ледникового выпахивания;
R - ригели
Бараний лоб с ледниковыми
шрамами
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 и
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 физикомеханических свойств пород.
Курчавые скалы
Бараний лоб
Ладожское озеро
В Скандинавии и прилежащих районах европейской
части России развиты крупные пологосклонные
понижения, образованные ледниковым выпахиванием,
многие из которых заняты озерами.
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).
Существует два типа морен:
1. движущиеся,
2. 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.
Боковая морена.
Срединная морена (темная
полоса). Аляска
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.
Образование основной (донной) и
абляционной морен (по Р. Ф. Флинту):
А - подледная аккумуляция
основной морены во время
движения ледника; Б образование поверхностной
морены при стаивании
прекратившего движение
("мертвого") льда; В образование абляционной
морены поверх донной.
А
Б
В
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.
Конечные морены, бараньи лбы. Алтай
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.
ФЛЮВИОГЛЯЦИАЛЬНЫЕ, ИЛИ
ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
С деятельностью ледников тесно связана
работа талых ледниковых вод. Выделяют
два типа флювиогляциальных (лат.
"флювиос" - река) отложений:
1. внутриледниковый (интрагляциальный),
2. приледниковый (перигляциальный).
Оз – штата Миннесота
Оз. Белоруссия
Внутриледниковые
отложения после таяния
ледника образуют на
поверхности специфические
формы рельефа - озы, камы
и камовые террасы.
Кам. Миннесота. США
Ледниковые формы рельефа
Формирование некоторых форм рельефа
кам
оз
котловина
озера
Озы. Канада
Озы. Штат Висконсин
Озы - крутосклонные валообразные гряды,
напоминающие железнодорожные насыпи;
они вытянуты по направлению движения
ледника и сложены хорошо промытыми
слоистыми песчано-гравийно-галечными
отложениями с включением валунов.
Высота таких гряд от 10 до 30 м, иногда до
50 м и выше, а протяженность от сотен
метров до десятков километров. Особенно
большое развитие имеют озы в Финляндии,
в Швеции, в Прибалтике, в Белоруссии и
других районах.
Камы. Гренландия
Камы (нем. "камм" - гребень)
представляют собой крутосклонные
холмы с выположенными
вершинами. Высота их от нескольких
до 20 м и более. Камовые холмы,
имеющие различные очертания
(округлые, конусовидные и др.),
разделены понижениями, иногда в
виде замкнутых котловин, которые
бывают заболочены или заняты
бессточными озерами. Камы
образованы отсортированными
отложениями - гравием, песками и
супесями, в которых встречаются
валуны и отдельные линзы морен, а
местами ленточные глины.
(ритмичное чередование тонких
слойков глин и песка).
Камы. Юкон
ОТЛОЖЕНИЯ В ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНЫХ
ОБЛАСТЯХ
Среди приледниковых (перигляциальных)
отложений выделяют:
1) зандры (нем. "зандер"-песок);
2) лимногляциальные (греч. "лимнэ" - озеро),
или озерноледниковые;
3) лёсс.
Зандры и создаваемые ими зандровые поля образуются за грядами конечных
морен и представляют отложения талых ледниковых вод, растекающихся на
большие равнинные пространства.
Примерами крупных зандровых полей являются Мещерское, Припятское,
Вятское полесья и участки Западно-Сибирской низменности.
Лимногляциальные, или
озерноледниковые,
отложения
образовались в
приледниковых
озерных бассейнах.
Озерноледниковые отложения. США
Лёссы
Для перигляциальных
областей типично широкое
распространение лёссов и
лёссовидных суглинков,
развитых на юге европейской
части России, в ЗападноСибирской низменности, в
Западной Европе и Америке.
В этих областях они носят
покровный характер,
образуют чехол на
водоразделах и их склонах, а
также на надпойменных
речных террасах.
До сих пор нет единства мнений в отношении их
генезиса. Многие исследователи принимают
концепцию эолового происхождения лессов. По их
мнению, массы воздуха, спускавшиеся с ледника,
нагревались при падении, подходили к поверхности
Земли в приледниковых районах теплыми и сухими
и развевали ледниковые, водно-ледниковые,
речные и другие отложения, унося и откладывая
тонкую пыль, скопления которой и образовывали
лёсс.
Другая группа исследователей считает, что
пылеватый материал алевритовой
размерности может образовываться в
условиях различных экзогенных процессов,
а превращение его в лёсс происходит путем
последующего облёссования или в
результате выветривания и
почвообразования (почвенно-элювиальная
гипотеза), или криогенного гипергенеза
(криоэлювиальная гипотеза).