учебники / Гаврилов В.П. «‎Общая и историческая геология и геология СССР»

ски отсутствует в силу большой солености воды (до 28 %0 ) - ' это оз. Эльтон и Баскунчак (Казахстан), Мертвое морс и т. д.

Геологическая деятельность озер заключается в разруше­ нии берегов, транспортировке обломков и формировании озер­

ных отложений.

Разрушающая работа озер (озерная абразия) сравнительно

невелика, так как озера в большинстве случаев представляют

собой установившиеся водные системы. При нарушении равно­

весия между сушей и водой крутой берег подмывается, как и

при морской абразии. Это влечет за собой образование озерных террас, внешне схожих с морскими. Например, оз. Балхаш в Казахстане имеет две террасы: верхнюю, более древнюю, и нижнюю, более молодую. Лучше всего заметна разрушительная работа у искусственных озер. Эта деятельность обычно рас­ сматривается как переработка берегов. Во время штормов на таких озерах (например, на Цимлянском) высота волн может достигать 3,5 м, что приводит к разрушению береговых отко­ сов, образованию оползней и обвалов. В результате озерные берега отступают. Так, берега Цимлянского моря, сложенные лёссовидными породами, отступили на 15-20 м вглубь, и здесь образовался устойчивый берег. Осадки сделали берега положе и сдерживают натиск волн. Известны случаи, когда в резуль­

тате переработки берега вновь созданных водохранилищ пере­

мещались в глубь суши на 50-80 м в год. Транспортирующая

деятельность озер незначительна, так как в озерах практически

отсутствуют существенные течения.

Более значительна геологическая деятельность озер, на­ правленная на накопление осадков. В проточных озерах на

скальных грунтах в области мелководья осаждаются галька,

пески, илы за счет осадков, приносимых реками. На глубине на­ капливаются карбонатные илы (озерный мел), озерные желез­ ные руды. В некоторых случаях формируются сапропелевые илы, состоящие из остатков растений и животных.

В бессточных озерах накапливаются хемогенные осадки.

Как правило, бессточные озера характеризуются повышенной

соленостьюдо 30% 0 . В сухое время года вода в них испа­ ряется и происходит осадка солей. Так, в оз. Эльтон за год осаждается до 100 тыс. т каменной соли. Формируются в озе­ рах глауберовая соль, гипс, ангидрит, доломиты. Осадки с те­

чением времени заполняют озерные котловины, происходит вы­

равнивание отрицательных форм рельефа. По мере заполнения

котловины, озеро мельчает и с берегов начинает зарастать тра­

вяным и моховым покровом. Конечный этап зарастания оз~ра­

образование болот. В южных районах развитие озер может за­

кончиться высыханием и возникновением на их месте такыров­

понижений в рельефе с характерным глинистым дном, иссечен­

ным многочисленной сетью трещин.

121

§ 2. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БОЛОТ

Озерные водоемы сравнительно недолговечны. Большинство из

них в течение уже нескольких тысяч лет заполняются осадками

и, зарастая растительностью, превращаются в болота. Болота

могут иметь грунтовое и атмосферное питание. Наиболее ак­ тивно развиваются болота с грунтовым способом питания, ко­

торые в зависимости от растительности делятся на моховые,

травяные и лесные. Болота атмосферного способа питания рас­

пространены реже и имеют маломощный растительный покров.

Геологическая деятельность болот заключается, в основном,

в накоплении осадков. В пределах болот формируются органо­

генные осадочные породы: торф, лигнит, каменный уголь, са­

пропелевый ил.

Торф образуется из растительных остатков, разлагающихся на дне болот. В условиях аэробной обстановки, т. е. в кислой среде, растительная клетчатка (С6Н1005) распадается на СО2,

метан и органические кислоты. В результате продукты распада

обогащаются углеродом и образуется углистае вещество­ торф. Этот процесс называется оторфовыванием, или гумифи­ кацией. Скорость его колеблется от 0,5 до 1,7 см в год. В се­ верных областях, особенно за полярным кругом, торф образу­ ется наиболее активно. За последние 10-15 тыс. лет здесь на­ копились толщи торфа, мощность которых достигает 15 м. На западном склоне Южного Урала известны толщи торфа мощ­ ностью свыше 100 м. В современных болотах прирост торфа

идет со средней скоростью 1 т на гектар в год. Только в За­

падно-Сибирской низменности в год образуется не менее

10 млн т торфа. Общие запасы торфа оцениваются здесь в не­

сколько сотен миллиардов кубических метров. Общая площадь

областей интенсивного торфообразования составляет 9 млн км2 ,

или около 6 % суши земного шара. В пределах СССР площадь

областей торфообразования около 1,5 млн км2 .

При дальнейшем захоронении пластов торфа они попадают в зоны повышенного давления и температуры. Торф уплотня­

ется, в нем увеличивается содержание углерода, понижается

количество кислорода и водорода. В результате образуется лиг­

нит или бурый уголь. При дальнейшем погружении пласта пер­

воначальный продукт испытывает еще больший метаморфизм.

Это приводит к неуклонному уплотнению вещества, увеличению

содержания углерода и уменьшению кислорода и водорода. Так

бурый уголь переходит в каменный, последний в полуантрацит,

который, в свою очередь, преобразуется в антрацит. Процесс перехода торфа в каменный уголь получил название углефика­ ции. Конечной стадией его является образование графита,

а сам процесс перехода угля в графит называется графити­

зацией.

122

б. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЬДА

Один из геологических факторов внешней динамики Земли­

лед. Он производит большую геологическую работу по разру­

шению горных пород, транспортировке продуктов разрушения,

накоплению новых отложений и формированию специфического

рельефа. Общая масса льда на нашей планете так велика, что

если бы его равномерно распределить по всей суше, то полу­

чилась бы корка льда толщиной в 120 м, а если удалось бы его полностью растопить, то уровень Мирового океана поднялся бы на 80 м. Деятельность льда, его строение, свойства, условия формирования изучает глячиология. Лед образуется повсюду,

где замерзает вода,- в озерах, морях, реках, в грунте, в ат­

мосфере. В соответствии с этим существуют и разные типы

льда.

Озерный лед образуется в зимний период на поверхности озерных водоемов. Он может целиком покрывать озеро или только его прибрежную часть. На мелководье озерная вода про­

мерззет полностью, и лед припаивается к промерзающим бере­

гам. При повышении температуры лед расширяется, возникают

горизонтальные силы, действующие в направлении береговой

линии и заставляющие озерный лед надвигаться на берег. При

этом лед перемешает некоторый объем обломочного материала.

После таяния льда по берегам таких озер остаются озерные

валы, сложенные неотсортированным материалом, состоящим

из песка, гравия, а иногда и более крупных обломков. Озерные валы повторяют очертания береговой линии. Они асиммет­

ричны, их крутые склоны обращены к озеру.

Морской лед возникает на поверхности морских или океани­

ческих бассейнов. Температура замерзания морской воды может достигать - 2 о.с. Поэтому для образования морского льда не­

обходим сравнительно длительный зимний период. Наиболее

благоприятные для этого условия возникают в высоких широ­ тах, где температура морской воды близка к точке замерзания.

Существует прямая связь между толщиной морского льда и

числом морозных дней. Приведем формулу (по Ю. В. Исто­

шину), позволяющую в первом приближении описать эту зави­

симость:

где h - толщина ледяного покрова; а- коэффициент пропор­

циональности, равный 3,4; R- число градусо-дней мороза. Слой льда мощностью 2-3 м защищает находящуюся под

ним морскую воду от холода полярных зим, что снижает ско­

рость дальнейшего промерзания. Вдоль берегов промерзание

происходит активнее, здесь мощность льда достигает 15 м. Та-

123

кие ледяные массы образуются не только за счет непосред­ ственного промерзания морской или океанической воды, а в ос­

новном, в результате накопления снега, выпадающего из атмос­

феры и образующегося из водяных брызг. Мощный береговой

лед играет большую роль в эрозии морских берегов. Зимой он защищает берега от прибойных волн, а летом выносит в море во вмерзшем состоянии обломочный материал, захваченный со дна мелководий. Отламываясь, морской лед плавает в виде крупных пластин, которые называют плавучими льдинами. Сби­ ваясь вместе, они образуют мощные ледяные торосы, называе­ мые паковым льдом. Высота торосов достигает б м, а средняя

толщина торосистого льда в 2 раза превышает толщину нор­

мального льда. В зимний период в Северном Ледовитом океане и в большинстве его морей плавающие льдины практически

полностью покрывают поверхность, формируя огромные по пло­

щади ледяные поля, которые находятся в постоянном движе­

нии. Направления дрейфа полярного льда изучались различ­ ными полярными станциями и показаны на рис. 31. Скорость

дрейфа льдов Северного Ледовитого океана составляет в сред­ нем 2-3 км/сут. У северо-восточного мыса Гренландии она до­ стигает 10 км/сут, южнее- 20 км/сут, или 23 см/с. По расче­

там -н. Н. Зубова, годовой сток льда из Северного Ледовитого

океана в Атлантику составляет 2,5 тыс. км3 . За счет непрерыв­

ного дрейфа ледяные поля находятся в динамическом напряже­

нии, что приводит к образованию крупных трещин, раскалы­ вающих поля на более мелкие фрагменты.

Вдоль морских берегов лед может возникать непосред­ ственно на дне моряэто донный лед. Мощность его достигает 1 м, он способен всплывать к поверхности морского бас­ сейна.

Речной лед лакрывзет поверхность рек в зимний период. Он

образуется сравнительно быстро, а мощность ледяного покрова

измеряется несколькими метрами. С утолщением покрова дав­

ление воды подо льдом возрастает настолько, что она может

прорываться наружу и замерзать вдоль берегов. Такой прорыв

в течение зимы происходит неоднократно, что приводит к фор­

мированию речных наледей, толщина которых равна 5 м и

более, а площадь - 20 км2 и более. В период таяния и ледо­

хода речной лед скапливается в узких местах, что приводит

к подпруживанию рек и речным разливам. Это, в свою очередь,

способствует активизации процессов речной эрозии, переносу

продуктов разрушения и накоплению аллювиальных осадков.

Грунтовый лед образуется при замерзании воды в горных

породах. Промерзанне грунтов может быть сезонным (в летний

период грунтовый лед полностью тает) и ..ю-tоголетним- (лед

124

~1

~2

1.-:.;:;::::j,

Рис. 31. Современный дрейф ледников в Арктике и граница четвертичного

оледенения. По В. Г. Ходакову.

1 - дреl!ф nолярных станций и судов; 2 - граница максимального четвертичного оле· денеиия в Евроnе; 3 - область расnространения nоследней (вюрмскоl!) эnохи четвер·

тичного оледенения

в течение сотен и даже тысяч лет находится в грунте в замерз­

шем состоянии).

Атмосферный лед возникает в атмосфере при замерзании водяных паров, что приводит к образованию кристаллов снега (снежинок). Зимой снег покрывает значительную часть земной

поверхности, а на высоких горных вершинах встречается даже

в экваториальной зоне. Постепенно снеговые хлопья уплотня­ ются и меняют свою форму, превращаясь в округлые, почти сферические зерна. Такой зернистый снег называют фирн.о.м, или неве. ·В районах со среднегодовой температурой близкой

125

к нулю снег полностью не растаивает в летний период, со вре­ менем накапливается и образует массу так называемых вечных

снегов. Нижняя граница их распространения называется снего­ вой линией. Положение ее зависит от рельефа местности, ха­

рактера ветров, колебания средних температур, количества

осадков. В полярных районах она располагается на высотах,

близких к уровню моря (от О до 70 м); в Норвегии и на

Аляскена высоте 1,5 км; на Кавказена высоте 2,7-3,8 км;

в Гималаях и Тибетена высоте 5,1-6 км. В тех областях,

где в холодное время года выпадает снега больше, чем его ус­ певает растаять весной и летом, формируются снежные, или

фирновые поля. Внутри такого поля снег на пекоторой глубине

переходит в фирн, ·а еще глубже фирн трансформируется

в ледобразуется ледяное поле. Постепенно вся масса снега,

фирна и льда уплотняется, уменьшается его пористость, кри­ сталлы льда сцепляются между собой, ориентируются перпен­

дикулярно давлению и образуется глетчерный лед, а ледяное

поле становится ледником. При этом резко увеличивается плот­

Таким образом, на образование 1 м3 глетчерного льда расхо-

ческую работу производит грунтовый лед, возникающий при

промерзании грунтов, и ледники, образующиеся, в конечном

итоге, из атмосферного льда. Рассмотрим эти явления под­

робнее. ·

§ 1. ПРОМЕРЗАННЕ ГРУНТОВ

Сезонное промерзание грунтов характерно для регионов, где

среднегодовая температура выше нуля. Промерзанне происхо­ дит в зимний период на глубину до нескольких метров. Под­

земные воды, содержащиеся в порах и в трещинах горных

пород, замерзают и увеличивают свой объем. Развивается зна­

чительное давление, и поверхность промерзающего грунта де­

формируется; это явление ~азывается пучением грунта. В лет­

ний период при оттаивании глинистые породы, обладающие до­

статочной влажностью, теряют свою прочность, разжижаются и

приобретают способность течь, возникает солифлюкция, т. е. те­

чение грунтов при оттаивании. Многолетнее промерзание грун­ тов возникает в тех районах, где среднегодовая температура ниже О ос. Оно выражается в наличии в порах и в трещинах

Горных пород замерзшей воды в течение многих столетий. Пояс

постоянных температур залегает неглубоко, и температура

в нем также равна О 0С или ниже его. За зиму грунт промер­

ззет настолько, что за летний период он полностью не оттаи-

126

10 м. Лед залегает между пластами глин и песчаников. Предполагают, что это нерастаявший лед

древних ледников.

В строении многолетнемерзлых пород выделяют деятельный

слой, который в летний период оттаивает, а в зимнийзамер­ зает, и многолетнемерзлый слой. Важную роль в геологических процессах, протекающих в этих зонах, играют подземные воды,

содержащиеся в деятельном слое, межмерзлотные воды, нахо­

дящиеся в талых прослоях слоя, и подмерзлотные воды, распо­

ложенные ниже этого слоя.

Для районов развития многолетней мерзлоты характерны

специфические геологические явления, встречающиеся только в этих местностях. К ним относят морозное расклинивание, на·­ леди, ледяные бугры и термокарст.

Морозное расклинивание происходит за счет замерзания по­

верхностной воды в первичных мелких трещинах горных пород.

127

Рис. 33. Распределение многолетней мерзлоты в Северном полу­

шарии. По Т. Певе.

Зоны мерзлоты: 1 - сплошной, 2 - островноl!

В летний период образовавшиеся ледяные жилы полностью не

растаивают. В них проникают новые порции воды, которая зи­ мой замерзает, увеличивая размеры трещины. В результате мо­

розобойного растрескивания горных пород размеры ледяных

жил постепенно увеличиваются. По наблюдениям, сделанным в долинах рек Северо-Востока СССР и на побережье Северного Ледовитого океана, здесь на ряде участков обнажаются гигант­ ские ледяные жилы, имеющие ширину в верхней части до 10 м, а видимое nроникновение вглубь более чем на 40 м. В рельефе

местности морозобойные трещины создают характерный поли­

гонально-жильный рельеф. Морозное раеклиниванне сильно увеличивает дезинтеграцию горных пород, способствует их раз­ рушению, образованию осыпей, узорчатого грунта. На крутых

склонах под действием морозобойного расклинивания возни­

кают валуны, которые накапливаются в виде своеобразных осы­ пей, называемых каменными потоками.

128

горных ледников nлощадью 8,5 тыс. км2. Наиболее мощный ледник этого районаледник Федченко. Его толщина около

1 км, длина 77 км, ширина 4 км. Скорость движения ;этого лед­

ника в среднем 1 м/сут. Наиболее крупные районы высокогор­ ных ледников находятся в Гималаях, их площадь достигает

60 тыс. км2.

В зависимости от особенностей строения выделяют три

группы горных ледников: 1) карровыерасположенные в гор­

ных ущельях около снеговой линии и не имеющие стока

в долину; 2) висячиеих ложе осложнено крутым уступом,

поэтому ледяной поток, нависающий над ним, периодически

срывается в долину; 3) долинныенаиболее крупные горные

ледники, имеющие сток (ледник Федченко и др.).

Плоскогорные ледники возникают в приполярных районах

на плоских горах со столбообразными вершинами. Это-сплош­ ные ледники, образующие ледниковые поля площадью до

900 км2• Наиболее широко плоскогорные ледники распростра­

нены в Скандинавии, где их общая площадь составляет почти 5 тыс. км2•

Материковые ледники формируются в полярных областях и

располагаются почти около уровня моря. Этонаиболее круп­

ные ледники на планете. Они широко развиты в А:цтарктиде и

в Гренландии. Площадь Антарктического - ледника почти

14 млн км2, а максимальная толщина 4 км. В нем сконцентри­

ровано 24 млн км3 льда, или 80 % всех ледников мира. Этот

гигантский ледяной nокров разделяется трансантарктическими хребтами на ледник восточной Антарктиды и ледник западной

Антарктиды. Последний nокрывает некоторые мелководные моря (Росса, Уэдделла), образуя шельфавые ледники. В Грен­

ландии мощность ледяного покрова достигает 3,3 км, а объем

льда превышает 2,6 млн км2•

Поверхность материковых льдов имеет форму выnуклого

щита, мощными языками они спускаются к береговой линии и,

разламываясь на огромные глыбы, дрейфуют по морю. Эти плавучие глыбы материкового льда называются айсбергами. Известны айсберги площадью 2,7 тыс. км2 (90Х30 км) и тол­

щиной 200-400 м. Общая масса только антарктических nла­

вающих ледников 5,2 • 104 т. В Мировом океане более 1,5 млн км2

поверхности занимает плавающий лед.

В геологической истории Земли неоднократно возникали ус­

ловия для гораздо более широкого развития ледников, чем это

наблюдается в наше время. Такие периоды получили название

эпох оледенения. Одна из них приходится на четвертичный пе­

риод геологической истории ·(последний миллион лет). За это

время средняя температура в северном полушарии неодно­

кратно понижалась до 6 ос, чему соответствовали эnохи оледе­

·нений. Последняя проявилась 10-50 тыс, лет тому назад. Чет-

130