Глава 2. Особенности динамики пульсирующих ледников.

Рассмотрим особенности ледниковой поверхности и динамики пульсирующих ледников в отдельные стадии цикла пульсации.

Подвижка начинается снизу и распространяется вверх, при этом наибольший путь проходят массы льда, расположенные выше по течению ледника. К началу подвижки после достижения ледником своего критического состояния могут привести малейшие ослабления его подпруживания в нижней части или усиления давления в верхней, например, после выпадения осадков. В период прохождения стадии подвижки всё тело ледника (или его часть, если пульсация затрагивает не весь ледник) представляется возможным разделить на две части: зону выноса и зону привноса и продвижения. Зоной выноса называется верхняя по течению часть ледника, в которой при подвижке происходит убыль льда и понижение толщины ледника. Зоной привноса и продвижения называется нижележащая часть ледника, в которой в то же самое время толщина ледника увеличивается, и происходит увеличение его массы за счёт поступления льда из зоны выноса.

Аналогично можно разделить ледник и в период фазы восстановления: на зону активизации и зону деградации, с переменной границей между ними. Линия границы между зонами деградации и активизации называется линией динамического равновесия. Зона активизации лежит в верховьях ледника и отличается преобладанием процессов аккумуляции льда, увеличения толщины ледника и скорости его движения. Зона деградации – это нижняя по течению часть ледника, состоящая из мёртвого льда, лишённая поступления льда из области аккумуляции и отличающаяся действием интенсивных процессов абляции под воздействием талых вод, транзитных водотоков и инсоляционного таяния. По мере завершения фазы восстановления граница между этими двумя зонами смещается вниз, то есть происходит постепенное поглощение зоны деградации зоной аккумуляции. Увеличение массы льда в зоне активизации вкупе с разрушением льда в зоне деградации и вызывает рост напряжений, приводящих к началу очередной подвижки.

Несмотря на то, что внешне поверхность ледника в период подвижки выглядит хаотично, её строение подчиняется определённым закономерностям. Поскольку при переносе льда из зоны выноса в зону привноса и расползания площадь поверхности льда увеличивается, а его масса не изменяется, происходит уменьшение толщины ледника в зоне выноса и её увеличение в зоне привноса. Это сопровождается вспучиванием конца ледника, а также образованием системы трещин растяжения, ступенчатых сбросов и провалов, что и формирует столь изрезанный её рельеф. Одновременно образуются внутренние и придонные сколы, которые минимизируют трение ледника о поверхность ложа и значительно повышают возможную скорость его передвижения, что приводит к тому, что ледник, внешне выглядящий раздробленным на многочисленные призматические отдельности, передвигается в то же время единой массой. Такой способ перемещения ледника называется способом блокового скольжения. Однако в местах, где у краёв ледник имеет небольшую мощность, благодаря трению возникают крупные продольные разрывы, отделяющие осевую, быстро передвигающуюся, и боковую, более заторможенную, части ледника друг от друга. В таких прибортовых зонах глыбы льда громоздятся друг на друга, и их движение не является упорядоченным. Аналогичное явление наблюдается и на конце языка ледника, ниже линии динамического равновесия, так как здесь наиболее сильны напряжения сжатия, связанные с замедлением скорости движения ледника, что приводит к вспучиванию и образованию валов. Наиболее значительный градиент скоростной волны наблюдается в лобовой части ледника.

Выше линии динамического равновесия ледник единой массой движется по своему ложу или по поверхностям внутриледниковых сколов способом глыбового скольжения. В зоне активизации глыбовое скольжение сохраняется и в фазу восстановления. При усилении абляции внутрь ледника могут проникнуть внутриледниковые и поверхностные талые воды, что вызывает увеличение его скорости движения.

В стадию восстановления происходит перестройка поверхности мёртвой части ледника. Сразу после окончания стадии подвижки конец ледникового языка благодаря существующим напряжениям ещё может какое-то время растекаться в стороны с довольно значительной скоростью (10-15 м/сут.). Но при этом остальная часть льда в зоне деградации остаётся неподвижной (точнее, скорость движения льда в ней крайне мала, порядка нескольких см/сут.). В первый же год после окончания подвижки правильные призматические блоки превращаются в поля остроконечных сераков, которые, в свою очередь, срезаются абляцией в последующие за этим несколько лет, хотя поперечные трещины всё ещё остаются видны. Параллельно обнажаются плоскости краевых надвигов, а разломы превращаются в ложбины стока, в которых идёт отложение моренного материала. Интенсифицируются процессы солифлюкции. В осевой зоне образуется углубляющаяся продольная ложбина, маркирующая русло подледного потока талых вод. Образуются «муравьиные кучи», «ледниковые грибы» и др. формы абляционного рельефа. Зоны активизации и деградации разделены линией нулевого баланса. Ниже неё на протяжении всей стадии восстановления баланс массы отрицателен, а выше – положителен, т.е. она является аналогом границы питания для непульсирующих ледников. Протекающие подлёдные потоки могут усилить контраст между этими зонами, интенсифицировав размывание конца ледника.

Вообще, с водотоками и водоёмами – как поверхностными, так и внутренними – связаны некоторые особенности динамики пульсирующих ледников. Например, при движении ледника по речной долине может произойти её закупорка, что приведёт к тому, что река начнёт прокладывать себе русло в теле ледника, и может образоваться запрудное озеро, которое будет склонно к частым прорывам, имеющим циклическую закономерность. В свою очередь, это окажет сильное влияние на формирование определённых циклов ускорения движения ледника и/или усилению подвижки. Происходит это следующим образом: при прорыве озера образуется канал стока, который оказывает гидродинамическое давление на вышележащую относительно него часть ледника, тормозя её продвижение. Таким образом, в теле ледника накапливается напряжение, которое релаксационно разряжается при опустошении канала, что и приводит к ускорению движения вначале вышележащих, а затем и нижележащих масс льда. Аналогичные эффекты могут быть связаны с прорывом озёр, образующихся на поверхностях ледопадов, имеющих обратный уклон. Кроме того, опорожнение полостей в теле ледника и на его поверхности, ранее заполненных водой, может приводить к паводкам на реке, к бассейну которой относится ледник.

Летом скорость движения ледника в стадию восстановления значительно (в несколько раз) выше, чем в остальные времена года, так как интенсивное таяние улучшает скольжение ледниковых блоков. Но непосредственно в год перед стадией подвижки скорость движения ледника остаётся приблизительно равной в течение всего года, или уменьшается зимой незначительно, по чему можно судить о приближении подвижки ледника. Кроме того, сама скорость движения ледника имеет определённый цикл, как правило, меньший цикла пульсации по продолжительности, причём период подвижки является как бы резонансом этого цикла и накладывается на него.

Чаще всего пульсация распространяется только на ледниковый язык, находящийся в области абляции, но иногда затрагивает и фирновые области. При наличии у ледника притоков возможна их одновременная с главным ледником пульсация, хотя такое случается редко. Возможны несколько вариантов:

1). Пульсирует только главный ледник, в то время как притоки остаются стационарными. Тогда устья верхних притоков в зоне выноса будут подсечены и окажутся висячими, что может в дальнейшем спровоцировать их подвижку; в то же время нижние притоки окажутся, напротив, подпруженными, что тоже может привести к их подвижке после отступания ледника.

2). Пульсирует приток, а главный ледник остаётся стационарным. В этом случае вздувшийся конец притока или выползает на поверхность главного ледника, или оттесняет его к борту долины, что приводит к образования характерных изгибов и петель срединной морены.

3). Пульсация притока предшествует пульсации главного ледника. В данном варианте конец выползшего на главный ледник притока может быть оторван им в течение фазы подвижки и унесён далеко вниз по течению, полностью сохранив свою первоначальную форму.

Факторами, стимулирующими пульсацию, являются большой перепад высот между областями аккумуляции и абляции, большие ледниковые коэффициенты (что это? – прим. авт.), высокая «энергия оледенения», роль лавин в питании ледников, температура у ложа ледника, близкая к температуре плавления, температурное состояние на грани перехода от «тёплых» ледников к «холодным». Одним из главных факторов, вызывающих пульсацию, является также фрикционное таяние ледника – «сухих» подвижек ледников не существует в принципе. Ледниковые массивы, щиты, висячие, присклоновые ледники, малые формы оледенения, большинство каровых ледников и ледники плоских вершин не пульсируют.

По характеру подвижек и их последствиям пульсирующие ледники можно разделить на три группы:

1). Простые и сложные долинные ледники, языки которых занимают полого падающие или ступенчатые долины и, как правило, соединены с областью питания крутыми ледопадами. В таких ледниках подвижка затрагивает или весь ледник, или только его часть, расположенную в зоне абляции. Скорости в период подвижки у таких ледников составляют первых сотен метров в сутки, а продвижение конца языка за всю фазу подвижки – 10-15 км. В процессе подвижки образуются многочисленные сбросы, трещины и сколы, разбивающие поверхность ледника на систему полигонов, но ледник движется единой массой. При подпруживании конца ледника моренами и бортами долины его толщина может увеличиваться до 150-200 м, при отсутствии препятствий составляет 40-80 м. Главная опасность такого рода ледников – прорыв образованных ими подпрудных озёр, который может привести к образованию катастрофических паводков и селей.

2). Ледники висячих долин, концы которых выползают на крутой устьевой порог и срываются с него, образуя ледокаменные обвалы и сели. Массы льда обрушиваются с такого порога со скоростью до 100 км/ч и более. Такие ледово-каменные обвалы очень опасны.

3). Выводные ледники и части ледниковых покровов субполярных областей. Подвижки таких ледников захватывают обширные площади, в сотни и тысячи квадратных километров, а объём вынесенных масс льда составляет десятки и сотни кубических километров. На суше такие подвижки существенно влияют на гидрологический режим рек, вызывая катастрофические паводки, в прибрежных районах – продуцируют большое количество айсбергов.