6.5 Работа Ледников

Ледники являются одним из важнейших экзогенных агентов на Земле.

Они производят огромную разрушающую, транспортирующую и

аккумулирующую работу и существенно преобразуют рельеф; изменения

их массы вызывают движения земной коры и подкоровых масс, а

также колебания уровня Мирового океана. В геологическом прошлом

крупные разрастания и сокращения ледников — чередование ледниковых

и межледниковых эпох — приводили к глубоким изменениям экосистем

и климата.

Образование ледников. Снеговая линия

В отличие от льда водоемов ледниковый лед образуется из снега;

это происходит в холодных областях, где объемы снегопадов превышают

снеготаяние. В рыхлых массах свежевыпавшего снега снежинки начинают

испаряться, а водяной пар конденсируется в порах между ними.

В результате кристаллы льда постепенно округляются и уплотняются —

снег преобразуется в фирн — пронизанный порами зернистый «старый снег». В дальнейшем поры в фирне замыкаются и он превращается в ледниковый лед — непроницаемую осадочную породу, отличающуюся

чрезвычайно низкой температурой плавления (О °С) и плотностью около

0,9 г/см: , обеспечивающей ее плавучесть. Дальнейшие преобразования

(динамометаморфизм) лед испытывает при движении; в его ходе

кристаллы льда меняют форму, растут или дробятся и приобретают

ориентировку. На начальной стадии развития снежно-ледяные массы остаются

пассивными, их форма целиком зависит от подстилающего рельефа.

Такие образования называются снежниками. После достижения толщины

в несколько десятков метров снежники начинают двигаться под

действием силы тяжести и становятся ледниками. Ледники — это многолетние массы природного льда, образовавшиеся за счет накопления и преобразования снега; под действием силы

тяжести они испытывают вязкопластичное течение и принимают форму

потоков, систем потоков, выпуклых щитов (куполов) или плавучих

плит (шельфовых ледников).

Движение ледников

Движение ледников связано с двумя основными механизмами: вязкопластичным течением и скольжением по скальному и ледяному ложу.

Лед течет под действием нагрузок, созданных давлением вышележащих

толщ. Наблюдения и эксперименты показывают, что он обладает

свойствами как вязкой жидкости, так и пластичного тела: при малых

нагрузках скорость его течения меняется в зависимости от напряжения

по линейному закону, что характерно для вязких жидкостей, а при

высоких эта зависимость становится степенной, что свойственно пластичным

веществам. Поэтому течение льда называют вязкопластичным;

его также именуют ползучестью, или крипом. При крипе целостность льда не нарушается, а его скорость определяется не только величиной

нагрузки, но и степенью упорядоченности структуры. Дело в том, что кристаллы льда обладают механической анизотропией — они гораздо

легче деформируются вдоль базисных поверхностей, чем в других направлениях.

Изначально кристаллы льда ориентированы хаотически; со

временем же, в процессе динамометаморфизма, лед приобретает упорядоченную

структуру — базисные поверхности его кристаллов выстраиваются

в направлении деформаций. В результате расход энергии на деформирование льда сокращается, а скорость его течения возрастает. Если напряжение превосходит предел прочности льда, в нем образуются

трещины и разрывы и развиваются поверхности внутреннего

скольжения, по которым происходят относительные смещения частей

ледника; это особенно характерно для хрупкого холодного льда. Доля скольжения в движении льда меняется от 0 до 90-95 %, причем

только оно может обеспечить действительно высокие скорости. Необходимым условием скольжения является наличие на ложе или

внутренних поверхностях талой воды, поэтому оно наиболее эффективно

в изотермических и двуслойных ледниках. Смещение по разрывам

сопровождается трением и выделением тепла, поэтому вода может

появляться и в холодных ледниках, что способствует развитию скольжения

и в них.

Геологическая работа ледников

В ходе движения ледники выполняют огромную разрушающую,

транспортирующую и аккумулирующую работу; в результате они коренным

образом изменяют рельеф территорий, испытавших оледенение. Море́на — генетический тип ледниковых отложений, созданный непосредственно ледником. Представляет собой неоднородную смесь обломочного материала — от гигантских глыб, имеющих до нескольких сотен метров в поперечнике, до глинистого материала, образованного в результате перетирания обломков при движении ледника.

Мореной большинство исследователей называют как ледниковые отложения, перемещаемые ледником в настоящий момент, так и уже отложенные осадки. Поэтому при классификации морен выделяют движущиеся и отложенные.. По способу формирования морены подразделяются на: · Основные (донные) морены — обломки пород, переносимые внутри ледникового покрова и в его основании. После таяния и высвобождения из-подо льда донные морены образуют обширный и довольно ровный слой моренных накоплений.

· Боковые морены.

· Центральные морены — образуются в результате слияния ледников.

· Конечные морены — образование поперечной насыпи обломков на участке максимального распространения ледника. Часто являются естественной причиной образования водоёмов ледникового происхождения.

Некоторые морены движутся у поверхности льда. К ним относятся боковые морены, формирующиеся по краям ледника, и срединные морены, образующиеся при слиянии двух боковых. Другие морены переносятся в основании ледникового покрова. При движении льда они разбиваются, трутся о ложе и шлифуются. Твёрдые породы, такие как гранит, погружаются в песок, а мягкие (например, сланцы) растираются в тонкую глину. Валунная глина часто откладывается на горизонтальных покровах.

Крупные валуны могут переноситься ледником на многие километры, оставаясь при этом целыми. На новом месте они выглядят инородными телами, нередко покоясь на других породах, и поэтому называются эрратическими (буквально, неустойчивыми). Продолговатые глинистые холмы называют друмлинами. Они сложены массами валунной глины, которым придаёт форму и сглаживает проносящийся над ними лёд. Друмлины Северной Ирландии — одни из самых больших в мире: длина некоторых из них превышает 1,5 км при высоте 60 м.

Слово «морена» впервые было применено для обозначения гряд и холмов, сложенных валунами и мелкозёмом и встречающихся у концов ледников во Французских Альпах. В составе основных морен преобладает материал отложенных морен, а их поверхность представляет собой пересечённую равнину с небольшими холмами и грядами разных форм и размеров и с многочисленными небольшими котловинами, заполненными озёрами и болотами. Мощность основных морен варьируется в больших пределах в зависимости от объёма принесённого льдом материала.

У фронта (языка) ледника отложения часто скапливаются и образуют грядовые, или конечные, морены. Они возникают в зонах абляции — областях, где край ледника со временем тает. Таким образом конечные морены отмечают границы последнего, или самого дальнего продвижения льда. Конечные морены образуют мощные широкие пояса вдоль края покровного ледника. Они представлены грядами или более или менее изолированными холмами мощностью до нескольких десятков метров, шириной до нескольких километров и, в большинстве случаев, длиной во много километров. Часто край покровного ледника не был ровным, а разделялся на довольно чётко обособленные лопасти. Положение края ледника реконструируется по конечным моренам. Многие исследователи считают, что во время отложения этих морен край ледника длительное время находился в слабо подвижном (стационарном) состоянии. При этом формировалась не одна гряда, а целый комплекс гряд, холмов и котловин, который заметно возвышается над поверхностью сопредельных основных морен. В большинстве случаев конечные морены, входящие в состав комплекса, свидетельствуют о неоднократных небольших подвижках края ледника . Все процессы, осуществляемые талыми водами, называются флювиогляциальными. В геологической работе ледников участвует не только лед, но и талая

вода, образующаяся при абляции ледников. К талым водам также

относят и весь объем поверхностного стока, поступающий к ледникам

из окружающих районов.

В областях аккумуляции ледников талая вода часто просачивается

через неуплотненный снег и пористый фирн и замерзает па глубине;

в областях абляции она обычно питает поверхностные водотоки, действующие

в течение летнего сезона. Здесь, как и у обычных поверхностных

вод, выделяются плоскостной и русловой сток, только снижение

поверхности происходит за счет ее стаивания, а не эрозии. В краевых

частях ледников, благодаря крутым продольным уклонам их поверхности

и низкой шероховатости стенок каналов, скорости водных потоков

могут быть чрезвычайно высокими. По трещинам поверхностные потоки могут уходить вглубь ледника, где талая вода, заключенная в туннелях

и шахтах, испытывает большое гидростатическое давление. Благодаря

этому она обладает столь высокой энергией, что способна двигаться

против уклонов ложа и вырабатывать каналы на склонах, обращенных навстречу течению.

Леднико́вые (гляциа́льные) отложе́ния геологические отложения, образование которых генетически связано с современными или древними горными ледниками и материковыми ледниковыми покровами. Подразделяются на собственно ледниковые (гляциальные, флювиогляциальные, или морена) и водно-ледниковые. Собственно ледниковые отложения возникают путём непосредственного оседания на ложе ледника обломочного материала, переносимого в его толще. Слагаются несортированными рыхлыми обломочными горными породами, чаще всего валунными глинами, суглинками, супесями, реже валунными песками и грубощебнистыми породами, содержащими валуны, щебень, гальку. За всю учебную геологическую Подмосковную практику мы встречали очень многоморенных отложений. В первый раз мы увидели их в Домодедовском карьере. Затем дальше по маршруту встречали моренные отложения вокруг реки Пахры у села Сьяново, представленные надпойменными террасами, видимая мощность террас от 1 до 7 метров; разнозернистые отложения с валунами ,коричневого и темно-коричневого цветов. Моренный слой мощностью до 20 см. мы видели в небольшом карьере у села Карпово, представленный ожелезненными суглинками коричневатого цвета. В верхнем уступе главного Карповского карьера мы наблюдали 2 слоя моренных отложений разной мощности: 1 слой представлен кирпично-красными суглинками, крупнозернистые отложения мощностью 1.5-2 метра. 2 слой представлен темно-коричневыми разнозернистыми ожелезненными суглинками песчанистой структуры , видимая мощность перепадами от 2 до 8 метров.

Рис. 34. Моренные отложения над кварцевыми песками в Карповском карьере.

В средней часть оврага у села Никитское мы увидели стенку обнажений. Второй слой был представлен темно-коричневыми ожелезненными суглинками немного слоистой структуры, с гравелитами, видимая мощность 0.5 м. В карьере Заборье при контакте стешевского и протвинского горизонта в точке №4 мы наблюдали моренные суглинки 8-ым слоем; суглинки коричневого цвета, ожелезненные, видимая мощность 80 см. В стенке обнажений геологического памятника на 55 км. От Москвы в казанском направлении в слое №8 мы наблюдали моренные суглинки с валунами и гравелитами; суглинки темно-коричневого цвета, видимая мощность 50 см. По этому же маршруту в заброшенном Гжельском карьере мы наблюдали моренные ожелезненные отложения коричневого цвета. В отложениях встречались валуны, видимая мощность 2 м. Большое количество морен мы наблюдали в Дзержинском карьере. Из-за тектонического разлома морены вложены друг в друга. Цвет морен изменяется от красно-бурого(древнего) до серого(молодого) и обратно. Разный цвет морен обусловлен наличием темноцветных металлов. На моренных отложениях наблюдаем нормальную слоистость и косую. Видимая мощность отложений до 40 м.