4. 3. Геологические процессы ледниковых зон
В ледниковых зонах главными геологическими агентами были ледники и их талые воды. Ледники производят три вида работы: разрушительную, транспортную и аккумулятивную. Характер работы отличается в разные фазы развития ледника.
Разрушительная работа ледников называется экзарацией. Она активна в фазу трансгрессии, осуществляется воздействием на горные породы самого ледника и обломков, им переносимых. Погребенная под ледниками территория испытывает гляциокомпенсационное прогибание. В центре оледенения первостепенно значение морозного выветривания, важна роль химического выветривания. Экзарация и морозное выветривание дробят породы ледникового ложа и склонов долины. Обломки вмерзают в тело ледника и перемещаются с ним, царапая подстилающие породы – на поверхности кристаллических пород образуются ледниковые шрамы. Шрамы служат доказательством развития оледенений в глубокой древности; ориентация шрамов позволяет восстанавливать направление движения ледников.
В результате нивации (выноса обломков из области питания) на склоне возникает нивальная ниша – выровненная площадка, обрамленная крутыми слонами с трех сторон. Нивальная ниша впоследствии может превратиться в кар – креслообразное углубление на горном склоне. Путем роста или слияния каров создаются ледниковые цирки – обширные, подобные амфитеатрам выемки, окруженные крутыми склонами. Опоясанная карами или цирками горная вершина приобретает форму, подобную обелиску – заостренную, с крутыми склонами. Такие вершины называются пирамидальными. Возвышающаяся над ледником вершина (или горный хребет) получила эскимосское название нунатак. Выпахивающая работа ледников наиболее активна на неровных участках дна или склонов долин. Двигаясь по речной долине, ледник перестраивает ее: поперечный профиль долины из типичного для горных рек V-образного становится U-образным: с широким дном и крутыми, часто отвесными склонами. Эти долины называются троговыми. За счет дробления и шлифовки выступов твердых пород образуются бараньи лбы – скальные выступы, у которых проксимальный склон (обращенный к леднику) пологий и гладкий, а дистальный склон (удаленный от ледника) крутой и шероховатый. Отшлифованные бараньи лбы, занимающие большую площадь, называют курчавыми скалами.
Транспортная работа ледников происходит в фазу трансгрессии, заключается в переносе обломков разного размера: от глинистых частиц до глыб. Трение и морозное выветривание изменяют очертания обломков, уменьшают их размеры. Грубые обломки нередко приобретают утюгообразную форму, покрываются ледниковыми шрамами. Совокупность обломков, переносимых или отложенных ледником, называется мореной. По положению в теле ледника выделяют три типа движимой морены: поверхностную, внутреннюю, донную (рис. 14).
Поверхностная морена формируется в горах, залегает на поверхности ледника. Представлена рыхлой смесью обломков, скатившихся с горных склонов – состав поверхностной морены отражает петрологический состав коренных пород зон ледникового питания. Поверхностную морену делят на три вида: боковую, срединную и сплошную поверхностную. Боковая морена представлена насыпями, валами на краях ледникового языка. Срединная морена также имеет вид продольно вытянутых насыпей, валов, но располагается в осевой части ледникового потока. Возникает при слиянии ледниковых языков и объединении боковых морен – число валов срединной морены свидетельствует о количестве слившихся ледниковых языков. Сплошная поверхностная морена полностью перекрывает ледник. Формируется выносом материала на поверхность при движении ледника по внутренним сколам, а также и другими путями.
Рис. 14. Положение движимых морен в поперечном разрезе ледника (1) и в плане (2):
А – боковая; Б – срединная; В – внутренняя; Д – донная; С – конечная.
Внутренняя движимая морена размещается внутри ледника. Накапливается в зоне питания: обломки скатываются в ледниковый цирк со склонов, засыпаются снегом. Может формироваться за счет поверхностной морены, которая по трещинам попадает внутрь ледника, и за счет донной – если породы ложа вдавливаются внутрь ледника.
Донная движимая морена представлена обломками подстилающих пород, вмороженными в подошву ледника. В составе велико участие алевритовых, глинистых фракций. Это объясняется широким развитием на земной поверхности тонкодисперсных продуктов выветривания, а также активным разрушением обломков ледником.
Соответственно господствующим процессам центры покровного оледенения являются провинциями экзарации и сноса обломочного материала.
Ледниковая аккумуляция происходит на всех фазах развития ледника, но активнее всего – при остановке и таянии. На занятых ледником территориях формируется ряд генетически сопряженных типов отложений, из которых наибольший объем занимают комплексы гляциальных, флювио- и лимногляциальных осадков. Все они распространены в зонах современного, четвертичного и дочетвертичных оледенений. Гляциальные отложения формируются непосредственной деятельностью ледникового тела. Они представлены моренами – хаотичной смесью обломков разного размера и формы, принесенных и оставленных ледником. Моренные образования разделяются на несколько подтипов: донная, конечная и проч. Отложения донной морены накапливаются под днищем ледника только при его наступлении, являются главным генетическим типом ледниковых осадков. При остановках края ледника на разных фазах его развития (особенно стабилизации и деградации) возникают конечные морены. В горах создаются боковые морены. Водно-ледниковые отложения накапливаются талыми водами на протяжении всей жизни ледника. Они формируются на поверхности, внутри тела и под днищем ледника, а также перед его фронтом, создавая либо потоково-ледниковые, либо озерно-ледниковые накопления.
На равнинных территориях экзарации подвергались только породы ледникового ложа. Динамическое воздействие ледников приводило к различным деформациям: слои сминались в складки, выдавливались или вдавливались, возникали разрывы, сбросы и др. Подобные нарушения ледником первоначального залегания пород называют гляциодислокациями. Согласно А.В. Матвееву [15], на равнинах породы ложа вовлекались в ледник тремя способами: блоковым (отторженцами), чешуйчатым (затягиванием чешуй доледниковых отложений в движущийся ледник) и тонкослоистым (вмерзанием отдельных зерен). На равнинах продолжалась экзарационная деятельностью и начиналась аккумулятивная. Ледник, как правило, не надвигался единым фронтом – он выпускал языки и лопасти, уходившие далеко вперед по речным долинам и другим доледниковым понижениям рельефа. В этих долинах с наибольшей силой осуществлялась разрушительная работа: потоки талых вод интенсивно размывали поверхность, ледники вбирали в себя рыхлые породы. Так возникали долины ледникового размыва и выпахивания. Если территория подвергалась нескольким покровным оледенениям, то экзарация и размыв последующим ледником могли уничтожить накопления предыдущего ледника. При движении под днищем ледника накапливался слой донной морены – уплотненных несортированных обломков. В областях сильно расчлененного рельефа ложа и значительных тектонических нарушений ледник вбирал в себя целые блоки доледниковых пород, переносил их на небольшие расстояния, и затем оставлял у самой поверхности, перекрыв слоем морены. Так возникали ледниковые отторженцы. Перед ледовым фронтом по ложбинам текли талые воды, накапливая водно-ледниковые отложения времени наступления ледника. Такие потоки первыми достигали территории Беларуси при каждом оледенении, именно они оставляли первые эрратические обломки.
Достигнув предела распространения, ледник на какое-то время застывал на месте, иногда пульсируя, затем начинал таять. В фазу деградации формировались все типы ледниковых и водно-ледниковых отложений, кроме донной морены. С поверхности ледника ссыпались принесенные обломки, образуя вытянутые параллельно ледовому фронту гряды насыпных конечных морен. В составе обломков преобладали продукты разрушения местных доледниковых пород, хотя представлены и валуны, принесенные издалека. Потоки талых вод размывали морену, унося и сортируя обломки, и накапливая их в ледниковых трещинах и пустотах разных размеров и конфигурации. Так закладывалось начало формированию отложений озов и камов. Иные потоки, уходя от ледового края, растекались широким веером по прилегающей равнине, и оставляли пологовыпуклые конусы зандровых накоплений. Местами талые воды скапливались, создавая озера – либо на поверхности ледника, либо под его днищем, либо вплотную к его краю. В этих водоемах, иногда достигавших площади в тысячи квадратных километров, горизонтальными слоями оседали на дно самые тонкие минеральные частицы: глины и алевриты, образуя лимногляциальные ленточные глины. Деградируя, ледник оставлял на поверхности донной морены различные водно-ледниковые отложения времени таяния. Блоки льда, покрытые мощным слоем поверхностной морены, формировали массивы и поля мертвого льда. При таянии мертвых льдов накапливалась абляционная морена, а также озовые и камовые отложения.
Иногда температуры понижались, и край ледника в очередной раз стабилизировался. Тогда возникали пояса конечных морен и других, связанных с ними гляциальных и водно-ледниковых отложений. Нередко похолодания вызывали осцилляторные подвижки, и тогда ледник дислоцировал им же накопленные или даже доледниковые породы, и формировал конечные морены напора и выдавливания.
Межморенные горизонты интерстадиального ранга, содержащие органические осадки, возникали при самых теплых интерстадиалах, когда на временно освободившейся ото льдов территории развивались растительность и животный мир. Межледниковые осадки отличают от интерстадиальных по составу палеонтологических останков. Если в межледниковья распространялась теплолюбивая и разнообразная лесная флора и фауна, то среди интерстадиальных растений и животных господствовали немногочисленные холодоустойчивые виды, родственные современным обитателям тундры и лесотундры. Во всяком случае, лесные ассоциации во время интерстадиалов на территории Беларуси формировались редко. Процессы почвообразования протекали вяло, в озерах и болотах накапливались маломощные органические осадки.