Основные типы ледников

Возникновение и таяние ледников — процесс, полностью обусло­вленный особенностями климата и рельефа данной местности. Условия накопления снега и льда, соотношение их с рельефом местности, условия оттока и расхода ледяных масс достаточно многообразны. Это позволяет произвести классификацию ледников и подразделить их на два основных класса: покровные (материковые) игор­ные, с дальнейшим подразделением на типы и подтипы, связанные между собой рядом переходов.

237

Покровные ледники наиболее типичны в Гренландии и Антарктиде. Они покрывают огромные пространства (в Гренлан­дии 1 870 000 км², в Антарктиде 13 500 000 км²), обладают большой мощностью (до 2—3 км) и скрывают под собой все неровности той поверхности, на которой они образовались, за исключением вершин, возвышающихся над толщей льда в виде скал — нуна-таков.

Горные ледники образуются на местности с пересеченным рельефом. При обильном накоплении снега и льда, заполняющими все понижения рельефа, образуется сетчатое оледенение. Над ледяным покровом поднимаются гребни горных хребтов и от­дельные горные вершины. Большие массы льда не успевают таять в горах, выходят из горных долин на предгорную равнину, расте­каются по ее поверхности и часто соседние ледники сливаются друг с другом в общую массу, образуя ледники предгорий. При меньшем количестве осадков в горах с широкими округлыми и плоскими вершинами накопление снега и льда происходит на этих вершинах. Здесь располагается обширное фирновое поле, от кото­рого в горные долины спускается несколько ледников. Такой тип оледенения называют скандинавским. В горах с резко пере­сеченным рельефом, для которого характерны острые пики и гребни с крутыми склонами, снег накапливается в горных долинах, в котло­винах и впадинах, здесь превращается в лед, который спускается по горным склонам и по дну долин к области таяния, расположенной ниже снеговой линии. У этих ледников области питания (фирновые бассейны) разобщены, и этот тип оледенения называют альпий­ским. Форма, размеры, соотношение друг с другом и с рельефом гор у ледников альпийского типа весьма различны, что позволяет разделить эти ледники на большое число подтипов. Например, выделяют ледники долинные, простые и сложные, из которых последние образуются в результате слияния нескольких простых долинных ледников. На склонах гор могут образоваться ледники висячие; во впадинах на горных склонах образуются ледники каровые, на горных перевалах — переметные, напоминающие по своей форме переметные сумы. В горах Средней Азии, имеющих крутые склоны и узкие глубокие долины, возникают ледники туркестанского типа. На крутых склонах гор снег не может скапливаться большими массами, срывается с них в виде лавин и накапливается на дне долин прямо на леднике, кото­рый в этом случае лишен фирнового бассейна. Ввиду высоких летних температур и сухости воздуха расход льда у нижнего конца таких ледников частично осуществляется путем испарения. Кроме пере­численных ледников, могут быть еще выделены ледники типа лед­никовых шапок (на мелких островах полярных областей), ледники кратерные, звездообразные и ряд других.

238

Геологическая и рельефообразующая деятельность ледников и талых ледниковых вод

Как и все внешние геологические агенты, ледники захватывают, переносят и отлагают огромные массы обломочного материала. Весь этот материал известен под общим названием морены. Наиболее богаты мореной горные ледники, которые переносят и отлагают не только продукты своей разрушительной деятельности, но и тот мате­риал, который поступает со склонов гор. В теле ледника этот мате­риал распределяется неравномерно. Различают морены донные,

боковые, срединные, внутренние и т. д. (рис. 60). У конца ледника весь материал отлагается и образуется конечная морена, а на месте стаявшего ледника остается основная морена, состоящая из мате­риала, переносимого ледником по дну, во внутренних своих частях и на поверхности.

Разрушительная работа ледников (экзарация, ледниковая эро­зия) осуществляется за счет давления на ложе (100 м льда оказывают давление в 90 т на 1 см²), путем царапания и шлифовки ложа пере­мещаемым обломочным материалом и часто сочетается с работой талых ледниковых вод и морозным выветриванием. По поводу мас­штабов экзарации и ее рельефообразующего значения до настоящего времени продолжаются споры. Одни исследователи склонны считать ее очень значительной, другие — основную роль приписывают сопутствующим факторам (например, морозному выветриванию, деятельности воды и т. д.). Из характерных форм рельефа, связанных с деятельностью ледников в горах, следует отметить циркообраз-ные углубления на склонах — кары — вместилища каровых

239

ледников*, цирки — обширные получашевидные углубления в вер­ховьях горных долин, в которых располагаются фирновые бассейны долинных ледников, и троги (троговые долины) — горные до­лины с корытообразным поперечным профилем, по которым двига­лись горные долинные ледники. На дне этих долин после стаивания ледников часто встречаются высокие скалистые поперечные пороги — ригели, в отдельных местах сглаженные с поверхности, с обры­вистым нижним (по долине) концом скалы — бараньи лбы. При сильно развитых карах, разъедающих склоны горных вершин, от этих вершин остаются острые крутосклонные пики — к а р -л и н г и.

Аккумулятивные формы рельефа представлены грядами конечных морен, боковыми моренами, холмистым рельефом основной морены и водно-ледниковыми (флювиогляциальными) террасами, развитыми на склонах долин. После стаивания ледников горный ландшафт в местах древних оледенений отличается большим своеобразием, обилием озер, расположенных в карах и цирках, в местах пере­углубленных участков троговых долин (выше и ниже ригелей) и в моренных амфитеатрах (языковый бассейн ледника). С крутых склонов трогов часто низвергаются многочисленные водопады, обу­словленные тем, что боковые долины выработаны применительно к поверхности бывшего ледника, а не к дну трога. При мощности горных ледников до 100—200 м и более после стаивания ледника в устьях боковых (висячих) долин возникает большой перепад (устьевые ступени), на котором и образуются водопады.

Особенности геологической и рельефообразующей деятельности покровных ледников и талых ледниковых вод могут быть охарактери­зованы на примере древних оледенений, которые как нам известно, возникали на Земле не один раз.

Наиболее полный и хорошо сохранившийся комплекс отложений и форм рельефа мы можем изучить на территории, подвергавшейся последнему (ближайшему к нашему времени) оледенению. В каче­стве примера может быть приведена территория Скандинавского и Кольского полуостровов, Финляндии и северо-западная часть езропейской территории СССР. Область питания обширного ледя­ного покрова располагалась на севере Скандинавских гор, видимо, на Кольском полуострове и на севере территории Финляндии. Южные границы ледяного покрова проходили в районе Минска, Смоленска, Осташкова, севернее Москвы и далее уходили к Белому морю. В области питания ледника распространен комплекс форм, обусловленных главным образом разрушительной деятельностью льда, среди которых видим многочисленные, сглаженные ледниками скалы — бараньи лбы. При широком развитии таких скал на местности рельеф ее становится волнистым и получает название рельефа курчавых скал. Только в наиболее высоких горах

*Небольшие кары без переуглубленного дна могут образоваться без уча-стия ледника, за счет нивации.

240

(Скандинавия) распространены формы горного оледенения, сохра­нявшегося здесь после распада ледникового покрова на изолирован­ные ледники. В ряде мест Скандинавии развиты ледники и в насто­ящее время.

Из отрицательных форм рельефа в области древнего покровного оледенения распространены котловины, выпаханные ледником в ме­стах распространения относительно слабых горных пород, по линиям крупных тектонических нарушений, иногда встречаются впадины на месте пересечения сбросов. В настоящее время эти котловины заняты озерами. Аккумулятивные формы ледникового рельефа и формы водно-ледникового происхождения распространены здесь менее широко, чем в области ледниковой аккумуляции, но все же играют заметную роль в ландшафте. Это моренные гряды, озы, камы.

Господство аккумулятивных форм рельефа ледникового и водно-ледникового происхождения находим ближе к границам распростра­нения ледникового покрова. Здесь развиты холмы и гряды, между которыми расположены понижения всевозможных размеров и форм, занятые озерами и болотами. Вся местность сложена ледниковыми и водно-ледниковыми (флювиогляциальными) отложе­ниями. Состав ледниковых отложений различен: преобладают су­глинки, содержащие большое количество валунов и гальки, встре­чаются пески и галечники. Считают, что для типичных ледниковых отложений (морены) характерно отсутствие слоистости, беспорядоч­ное перемешивание мелкого и крупного материала. Такие отложения встречаются повсеместно, но они часто сочетаются со слоистыми отло­жениями, типичными для осадков, намытых талыми ледниковыми водами.

С деятельностью талых ледниковых вод связано образование озов, камов и зандровых полей. Озы — песчано-галечные гряды, напоминающие железнодорожные насыпи, но в отличие от них пере­секающие не только понижения, но и склоны холмов, гряды морен, понижения между ними и т. д. Озы ориентированы по направлению движения ледника и образовались в результате накопления наносов в руслах потоков, протекавших в трещинах и гротах ледникового покрова. Встречаются озы и несколько другого строения и формы. Это тоже гряды, но с более расплывчатыми контурами, часто распа­дающиеся на цепочку холмов с различной ориентировкой. Есть предположение, что такие озы образовались в результате слияния дельт (точнее конусов выноса) потоков, стекавших с ледника и выте­кавших из-под него. В некоторых случаях можно наблюдать, как постепенно понижающаяся южная часть оза переходит в равнину, сложенную песками и галечниками, намытыми талыми водами лед­ников (зандровая равнина). Часто отложения талых ледниковых вод тянутся в виде полос среди холмов и гряд моренного рельефа, отмечая пути древнего стока. Их называют долинными занд-рами. Камы — плосковершинные холмы, сложенные слоистыми глинами и песками, представляющими собой, как полагают, осадки на-ледниковых и приледниковых озер, исчезнувших после стаивания льда.

241

Особенности инженерных изысканий и работ в областях современного и древнего оледенения

Очень большие пространства территории СССР в той или иной степени сложены ледниковыми и водно-ледниковыми отложениями и сохранили ледниковые формы рельефа. Эти отложения на европей­ской части нашей территории прослеживаются по долине Днепра, по Дону до устья р. Медведицы, развиты в Западной, Средней и Во­сточной Сибири и во всех горных странах на большей или меньшей высоте над уровнем моря. Множество инженерных сооружений воз­водится на грунтах ледникового и водно-ледникового происхожде­ния. Для этих грунтов характерна частая смена литологического состава, наличие разрозненных, лежащих на разных уровнях гори­зонтов подземных вод, часто встречаются близко залегающие к по­верхности земли горизонты верховодки и большие заболоченные пространства, образующиеся на водоупорных моренных суглинках и дериватах (продуктах перемыва и переотложения) морен. Все эти особенности требуют тщательного изучения и учета при проектиро­вании и возведении ответственных инженерных сооружений и удоро­жают проведение изысканий. Одновременно ледниковые и водно-лед­никовые отложения часто представляют большой интерес как строи­тельный материал (пески, галечники, скопление валунов) или сырье для производства кирпича (глины и суглинки). Перемытые и пере­отложенные реками пески являются сырьем для стекольной про­мышленности.

Инженерно-геодезические и геодезические работы в области современного оледенения особого развития достигли в последние годы при изучении Антарктиды. Они заслуживают специального подробного описания, выходящего за рамки данного учебника.

Особенности изображения ледникового и водно-ледникового рельефа

на топографических картах

При изображении ледников на современных картах применяются горизонтали и знаки, проводимые голубым цветом. Горизонтали проводятся сплошные или прерывистые. На ледниках показываются крупные трещины и ледопады. Рисунок горизонталей должен точно-передавать формы поверхности ледника или фирнового бассейна, так как это важно для определения положения снеговой линии. На ледниках условным знаком каменной россыпи показываются морены.

Для изображения древнего ледникового рельефа специальных условных знаков нет. Только путем тщательной рисовки горизонта­лен, грамотного применения условных знаков скал, каменных россы­пей и осыпей достигается правильная передача специфики каров, трогов, моренного рельефа в горах и на равнине. При чтении карт

242

необходимо хорошо знать особенности ледникового рельефа, чтобы распознать его на карте и установить границы распространения ледников.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И РЕЛЬЕФООБРАЗУЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ СЕЗОННОЙ

И ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Сезонная и вечная мерзлота *

Под вечной мерзлотой понимается такое состояние грунтов, при котором они в течение длительного времени, измеряющегося сотнями и тысячами лет, сохраняют отрицательные температуры. В отличие от вечной мерзлоты сезонная мерзлота сковывает грунты только зимой, летом же грунты полностью оттаивают. Сезонная мерзлота развивается зимой в умеренных и высоких широтах. Вечная мерзлота распространена очень широко, занимает около 20% площади совре­менных континентов н к настоящему времени хорошо изучена, особенно в СССР, где ею занято около 10 млн. км¹, т. е. почти поло­вина территории нашей страны (рис. 61).

Причины возникновения и границы распространения вечной мерзлоты

Частично у южных границ вечная мерзлота представляет собой реликтовое явление, унаследованное от прежних, более суровых климатических условий, на что указывают хорошо сохранившиеся в мерзлых грунтах трупы вымерших животных (например, мамонтов), глубокое залегание верхней границы вечной мерзлоты и отсутствие связи с замерзающими зимой грунтами, т. е. наличие талых слоев между сезонной и вечной мерзлотой. Вместе с тем вечная мерзлота может возникать и в современных климатических условиях, на что указывает промерзание недавно образовавшихся речных островов, отвалов грунта, промытого при добыче золота, и дорожных насыпей. Сохранению и развитию вечной мерзлоты способствуют: 1) продол­жительные низкие зимние температуры; 2) незначительная мощность снегового покрова; 3) короткое и сравнительно прохладное лето. Большое значение имеют также состав грунтов, ориентировка склонов и их уклон, степень развития растительного покрова и забо­лоченности, хозяйственная деятельность человека и ряд других местных факторов.

По распространению на местности вечную мерзлоту можно под­разделить на островную — отдельные участки, скованные вечной мерзлотой и расположенные среди талых грунтов; н е -сплошную — острова (окна) талых грунтов (таликов) среди мерзлых грунтов и сплошную.

На территории СССР вечная мерзлота островами распространена на Кольском полуострове, охватывает п-ов Канин, Мезенскую,

*В последние годы широкое применение получил термин —много­летняя мерзлота.

243

Малоземельскую и Большеземельскую тундры, далеко (до верховьев р. Вишеры) спускается к югу по Уралу, захватывает северную часть Западной Сибири, практически, в соответствующих местах, может быть встречена всюду восточнее р. Енисея, так как здесь границы распространения мерзлоты проходят южнее государственных границ СССР. Только Приамурская низменность, низкогорье Приморья лишены вечной мерзлоты, но по горным вершинам Сихотэ-Алиня она прослеживается далеко к югу.

Строение толщи вечномерзлых грунтов

Мощность вечной мерзлоты различна и изменяется от дециметров до 1600 м. Наибольшая мощность наблюдается на севере Якутии. В вертикальном разрезе вечная мерзлота может быть неслоистая и слоистая, при которой чередуются мерзлые и талые слои. Талыми обычно остаются водопроницаемые слои, в которых происхо­дит интенсивная циркуляция подземных вод.

Скованные вечной мерзлотой грунты лежат на некоторой глубине от дневной поверхности. Слой грунта выше них, оттаивающий летом и замерзающий зимой, называют деятельным слоем. Мощ­ность его сильно зависит от климатических условий. На севере Якутии она не превышает 1—1,5 м, а в Приамурье и Южном Забай­калье достигает местами 5—7 м. Значительна также роль механиче­ского состава и водопроницаемости грунтов: в галечниках она более 4 м, в песках 1,5—2 м, в глинах 1—1,2 л, а в торфе не более 0,8 м. На затененных и сильно увлажненных участках мощность деятельного слоя меньше, чем на открытых и сухих.