Лекция 9. Гляциальные формы рельефа

Понятие о ледниках. Различают два типа природного льда — водный и снежный. Снежный лед образуется при метаморфизации снега. Снег в результате многократного замерзания и оттаивания, а также давления приобретает крупнозернистую структуру, превра­щается в фирн, который затем превращается в глетчерный лед.

Различают два основных типа ледников: горные (ледники сто­ка) и покровные (ледники растекания).

По соотношению приходной и расходной части ледник разде­ляется на зону аккумуляции и зону абляции. Абляцией называется расход льда через таяние и испарение. Для поверхности ледника в области абляции характерны трещины. В зависимости от соотноше­ния приходной и расходной частей ледникового баланса выделяется несколько фаз в развитии ледника: наступание, стационарное поло­жение и отступание. В фазу наступания лед производит разруши­тельную работу, при стационарном положении ледника и при его отступании формируется аккумулятивный ледниковый рельеф.

Выделяются следующие типы горных ледников (рис. 16):

- фирновые и снежные пятна — линзообразные накопления снега и фирна в неглубоких понижениях пологих склонов;

- ледники ступенеобразных поверхностей у подножья кру­тых теневых склонов, питающиеся лавинами;

- висячие ледники — небольшие ледники, залегающие на кру­тых склонах;

- каровые ледники, занимающие кресловидные понижения;

— кальдерные ледники, занимающие понижения кальдер;

— ледники вулканических конусов — покрывают вершины вулканов;

— ледники плоских вершин — встречаются на высоко припод­нятых денудационных поверхностях;

— перемётные ледники — стекают в противоположных направ­лениях, но имеют единую область питания, располагающуюся в

седловине хребта;

— возрожденные ледники - образуются в тех случаях, когда на пути ледника встречается крутой уступ. От ледника откалыва­ются глыбы, падающие к подножью уступа. Спаиваясь, они обра­зуют новый ледник;

— норвежский тип — переходный от горных ледников к пок­ровным. Ледники этого типа приурочены к платообразным вер­шинным поверхностям, где образуют выпуклые шапки. Лед в та­ких шапках растекается во все стороны и, достигнув края плато, спускается с него отдельными языками;

— долинные ледники, занимают горные долины.

В истории Земли были периоды глобальных похолоданий, когда ледники существовали не только в высокогорных и высоких широ­тах, но спускались на равнины и покрывали огромные площади в умеренных широтах. Древнее покровное оледенение занимало ог­ромные пространства на территории Евразии и Северной Америки. Во время максимума распространения четвертичного оледенения оно покрывало более 40 млн. км² (около 30 % площади суши), поч­ти в три раза перекрывая площадь современного оледенения. Глав­ным центром оледенения в Европе была Скандинавия, где мощность ледника достигала 2-3 км. Менее мощными центрами были Новая Земля, Северный Урал. В Северной Америке центры оледенения -кордильерский, лабрадорский. В плейстоцене на европейской части России было несколько оледенений: окское, днепровское, московское, калининское и осташковское, наиболее мощным было днепровское. В последнее время число и возраст оледенений постоянно пересмат­ривается: ряд исследователей выделяют единое валдайское оледе­нение с двумя стадиями (калининской и осташковской), некоторые в нижнем плейстоцене выделяют донское и окское оледенения, а в среднем плейстоцене два оледенения — днепровское и московское.

Ледниковые формы рельефа образуются в результате разруши­тельной работы ледника (экзарации) и аккумуляции. Современные ледниковые формы распространены в полярных и горных райо­нах выше климатической снеговой границы. Рельефообразующая деятельность ледников особенно возрастала в эпохи оледенений. Древние, реликтовые ледниковые формы существуют в умеренных и субарктических широтах, в местах четвертичного оледенения.

Формы рельефа, связанные с разрушительной деятельнос­тью ледников. Экзарация связана с двумя процессами:

1) истиранием (ледниковая абразия), состоит в стачивании ложа с помощью обломков, включенных в придонные слои ледника;

2) отщеплением, или выламыванием (плакингом) — ледник, двигаясь, вырывает блоки пород поверхности ложа:

Формами рельефа обоих процессов являются бараньи лбы и курчавые скалы (скопление бараньих лбов). Бараньи лбы и курча­вые скалы - это выступы коренных пород, обработанные ледни­ком и имеющие овальную или круглую форму.

Образование ледников начинается со стадии снежника. Снег превращается в фирн, а затем в лед. Образовавшийся ледник начи­нает производить эрозионную работу, которая приводит к форми­рованию понижения. Образуется углубление с крутыми стенками и пологовогнутым дном, которое называется каром (рис. 17). Вследс­твие движения карового ледника в его тыловой части образуется трещина, параллельная верхнему краю ледника - бергшрунд. Сли­ваясь между собой, соседние кары образуют более крупную форму рельефа - ледниковый цирк. При слиянии соседних цирков могут сохраниться отдельные скалистые гребни - карлинги. '

Если два кара близко подходят друг к Другу, формируются аре-ты - зубчатые гребни, похожие на пилу.

При отступании задних стенок двух каров, которые развива­лись на противоположных склонах, образуются перевалы - пере­мычки в гребнях горных хребтов.

Следующая стадия развития горного оледенения - образова­ние долинного ледника. Речные долины, подвергшиеся воздействию ледника, приобретают корытообразную форму. Такие долины называются трогами (нем. Trog — корыто). Их поперечный профиль U-образный. В поперечном профиле трогов выделяются пере­гибы на склонах, которые называются плечами трогов (рис. 18). Это наклоненные к долине выровненные площадки. Троговые долины имеют ступенчатый продольный профиль, обусловленный чередова­нием бассейнов выпахивания с ригелями. Бассейны служат ваннами озер или заполнены осадками. Ригели обнажены и представляют со­бой поперечные ступени. Их образование связано с неравномернос­тью экзарационного процесса, которая определяется различным литологическим составом и степенью трещиноватости пород.

Для трогов характерно наличие висячих долин-притоков, дни­ща которых лежат выше дна главной долины, отделяясь от него устьевыми ступенями.

В областях оледенений материковых окраин троговые долины в береговой зоне переходят во фьорды.

На равнинах ледниково-эрозионные формы представлены крупными ледниковыми бороздами и сельгами — скалистыми грядами и вытянутыми параллельно им ваннами выпахивания. В настоящее время большинство ванн занято озерами, а сельги превратились в острова. Подобный рельеф имеет наибольшее распространение в Европе - в Карелии и Финляндии, в Северной Америке — на территории Канады.

Окраинным частям материковых ледников характерны нунатаки — одиночные скалы, выступающие над поверхностью ледника.

На низменностях с выходами устойчивых пород часто образу­ются обтекаемые экзарационные формы - друмлины - асиммет­ричные холмы с ядрами коренных пород. Высокими и крутыми концами они обращены навстречу движению льда, более пологи­ми и узкими концами — в противоположном направлении. Сред­няя высота друмлинов — 30 м, длина— 1500 м, ширина— 500 м.

На низменностях в результате ледниковой эрозии образуются бассейны, сильно углубленные и вытянутые в направлении дви­жения ледникового покрова.

Формы рельефа, связанные с ледниковой аккумуляцией. Переносимая льдом масса обломков горных пород подразделяется на внутреннюю, поверхностную и донную морены (рис. 20). По­верхностная морена образуется при падении материала с бортов долины в результате камнепадов, осыпей, обвалов. Поверхност­ная морена разделяется на боковую морену и срединную морену (рис. 19). Боковая морена представляет собой скопления обломков, у краев ледника, срединная морена возникает за счет соединения боковых морен двух и более ледников, сливающихся в один глав­ный ледник. Попадая на поверхность ледника и постепенно перекрываясь выпавшим снегом, обломочный материал формирует внутреннюю морену. Донная морена возникает при разрушении пород, слагающих днище движущимся ледником. В местах та­яния ледника они проецируются друг на друга, создавая основ­ную морену. За счет донной, срединной, боковой и внутренней морен образуется абляционная, конечная, основная и продольная (срединный моренный вал) морены. Абляционная морена пред­ставляет собой скопление обломков горных пород, которые при понижении поверхности ледника отложились на донную морену. Основная морена (донная) образуется в процессе донного таяния льда. При этом происходит отложение обломков горных пород. Конечная (краевая) морена образуется при длительном стационарном положении края ледника. В этих условиях у его края будет накапливаться приносимый ледниками обломочный материал, формируя конечно-моренный вал.

При вытаивании срединной морены образуется продольная морена. Она образует вал, располагающийся вдоль ледниковой долины. Эти валы могут осложняться моренными холмами. Их происхождение связано с заполнением мореной ледниковых тре­щин. При таянии окружающих слоев льда она выступает на по­верхность в виде отдельных холмов. При отступлении ледника скопления морены образуют неправильно-волнистый рельеф.

В зоне аккумуляции часто встречаются крупные валуны, чуж­дые по составу местным коренным породам и явно принесенные сюда древними ледниками. Таковы гранитные валуны в изобилии встречающиеся на севере и в центре Русской равнины, принесен­ные из Скандинавии. Они называются эрратическими валунами.

Формы рельефа, связанные с водно-ледниковой аккуму­ляцией. Основная масса материала, переносимого талыми во­дами, состоит из моренного материала, а также из продуктов разрушения ложа ледника. Формы рельефа водно-ледниковой аккумуляции представлены камами, оза-

ми и зандрами.

Камы — крутосклонные холмы и короткие гряды. Варьируют от нескольких до 40-50 м. Сложены песчаным и гравийно-галеч-ным материалом.

Озы - линейно-вытянутые гряды водно-ледникового проис­хождения, сложенные песками, гравием и галькой. Они имеют вид валов с крутыми склонами и суженными гребнями. Крупные формы достигают высоты 100 м и протягиваются на сотни км;

мелкие имеют высоту 2—3 м и длину сотни м - несколько км. Фор­мирование озов связано с заполнением внутриледниковых тунне­лей и трещин моренным материалом.

Область, расположенная вблизи от края ледника и испытыва­ющая его влияние, получила название перигляциальной (прилед-никовой). У края ледника при аккумуляции флювиогляциального материала, приносимого талыми ледниковыми водами, формиру­ются зандровые равнины. Удаляясь от ледника, талые воды кон­центрировались в потоки, часто наследовали доледниковые доли­ны и образовывали долинные зандры. Широкое распространение имеют ложбины стока талых ледниковых вод. В современном ре­льефе это плоскодонные понижения с пологими склонами.

Понимание закономерностей формирования ледникового ре­льефа имеет большое практическое значение, так как с леднико­выми отложениями связаны месторождения строительных мате­риалов и крупные запасы подземных вод.

ЛЕКЦИЯ 10. КРИОГЕННЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

Географическое распространение многолетней, мерзлоты.

Многолетняя мерзлота возникла одновременно с поверхностным оледенением в плейстоцене. На Земле около 25 % всей суши при­ходится на многолетнюю мерзлоту. Самые большие площади с многолетней мерзлотой располагаются в Канаде и в России. Она развивается в условиях резко континентального климата, характе­ризующегося продолжительной, холодной и малоснежной зимой.

Верхний слой периодического промерзания и оттаивания называ­ется деятельным слоем. Ниже его развиты многолетнемерзлые горные породы. В России они занимают свыше 48 % площади. Зону распро­странения многолетнемерзлых пород (ММП) называют криолитозоной (греч. криос — холод). Она охватывает север европейской части России, Западную и Среднюю Сибирь, Северо-Восток Сибири, Дальний Вос­ток, Прибайкалье и Забайкалье, а также высокогорные районы.

На самом юге распространены редкоостровные ММП, занима­ющие от 5 до 30 % от всех горных пород. К северу за ней следует зона островного расположения, где острова ММП занимают уже от 40 до 60 % площади. Далее она переходит в зону массивноостровного и прерывистого распространения ММП, занимающих до 70-80 % площади. Севернее островной зоны располагается зона сплошного распространения ММП, занимающая наибольшие площади и харак­теризующаяся мощностью от 100 до 900 м и более метров.

В горных районах распространение многолетнемерзлых пород подчиняется вертикальной зональности и характеризуется увели­чением мощности с высотой гор (от 100 до 1000 м и более). ... ,

Подземные льды, формирующиеся в горных породах, подраз­деляются на четыре группы:

1. Погребенный лед, образующийся при захоронении снежни­ков и подземных льдов.

2. Повторно-жильный лед, образующийся при неоднократ­ном заполнении водой или снегом морозобойных трещин. Их глубина от 0,5 до 40 м, а ширина в верхней части до 10 м и более. Необходимыми условиями для образования повторно-жильных льдов являются:

— возникновение морозобойных трещин, проникающих глуб­же границы сезонного протаивания;

— многократное заполнение трещин льдом;

— наличие пластичных или способных к уплотнению горных пород.

3. Инъекционный лед, возникающий в результате замерзания подземной воды, внедряющейся под напором в толщу мерзлых дисперсных пород.

4. Конституционный лед, образующийся при промерзании влажных пород.

Формы рельефа, связанные с морозобойными трещинами. На выровненных участках распространено морозобойное рас­трескивание, сопровождающееся формированием полигонально-блочного рельефа. У южной границы многолетней мерзлоты, в условиях резко континентального климата и глубокого сезонного промерзания и протаивания грунтов {Забайкалье, юг Восточной Сибири), формируется бугристо-западинный рельеф. Он образу­ется в результате просадки трещин под влиянием инфильтрации осадков и смыва грунта в трещины. Блоки между трещинами приобретают пологовыпуклую форму. Морозобойные трещины образуют полигоны различной размерности и формы - тетраго­нальные в однородных породах и неправильные - в разнородных породах.

В областях распространения повторно-жильного льда при вы-таивании ледяных жил образуются клиновидные полости, в ко­торые происходит обрушение отложений. Рост ледяных клиньев приводит к выжиманию грунта в стороны и вверх, в результате образуются валиковые полигоны. Высота валиков достигает не­скольких десятков сантиметров (редко более 0,5 м), ширина - 3 м, ширина канавок между валиками 1-2 м, средний поперечник по­лигонов 15-25 м, реже больше.

Формы рельефа, связанные с морозной сортировкой грун­та. Если грунты содержат в своем составе обломочный материал, то он подвергается морозной сортировке. В результате многократ­ного промерзания и протаивания происходит «вымораживание» из породы крупного обломочного материала на поверхность и его перемещение в сторону пониженных трещинных зон, с образо­ванием каменных бордюров Такие формы рельефа называются полигонально-структурными. К ним относятся ка­менные кольца, полосы и многоугольники.

Формы рельефа, свя­занные с морозным пу­чением и деформацией грунтов. За счет увеличе­ния объема замерзающей воды в грунте может воз­никать морозное пучение и связанные с ним бугры пучения — гидролакколи­ты (булгунняхи) (рис. 26). Их образование связано с внедрением подземных вод между многолетнемерзлой толщей и промерзшей час­тью сезонно-талого слоя. Высота гидролакколитов колеблется от 10 до 30 м, диаметр - от нескольких десятков до сотен метров. Многолетние бугры пучения, возникшие на месте торфяных болот, называются торфяными буграми. Их вы­сота 2-4 м, диаметр основания от 5 до 30 м. Бугры пучения могут быть сезонными. Такие бугры имеют небольшие размеры.

При промерзании свер­ху и по трещинам внутри грунтов создается давле­ние, происходит прорыв разжиженного грунта и растекание его по повер­хности. Образуются ок­руглые, овальные, иногда полигональные формы микрорельефа диаметром до нескольких десятков

сантиметров, которые называются пятна-медальоны.

Поверхность пятен может быть плоской, слегка выпуклой или вогнутой, лишена растительного покрова (рис. 27).

С замерзанием выходящих на поверхность грунтовых вод или с постепенным промерзанием реки связано возникновение наледей. В результате создается напор, вода выливается на поверхность и замерзает. Площадь наледей может достигать десятков квадрат­ных километров, а мощность — нескольких метров. Гигантские наледи, развитые в Якутии, называют тарынами. Они служат плотинами, за которыми образуются озера.

Склоновые формы рельефа. К склоновым процессам в облас­тях развития многолетней мерзлоты относятся два типа:

1) солифлюкция (лат. солюм—почва, грунт и флюксус - течь) (рис. 28);

2) курумы (каменные потоки).

Термокарстовые и термоэрозионные формы рельефа. Вы-таивание льда из горных пород называется термокарстом. Тер­мокарстовые процессы приводят к образованию термокарстовых западин, озер и глубоких котловин - аласов. Их размеры колеб­лются от десятков метров до нескольких километров в диаметре и глубина до 15-30 м. Они образуются в результате вытаивания подземных льдов и просадки пород.

Термическое воздействие морских волн на берега, сложенные вечномерзлыми грунтами называется термоабразией. Под влия­нием волнового действия у берега вырабатывается ниша вытаи­вания. По мере углубления ниши нависающий над ней карниз об­рушивается, формируется термоабразионный клиф. Термическая абразия всегда сопровождается солифлюкционньши процессами.

Термоэрозионные формы — ложбины, овраги, долины, возник­шие в процессе механического, химического и термического воз­действия водных потоков на дно и берега, сложенные мерзлыми грунтами. Эрозионные формы часто закладываются вдоль термо­карстовых понижений или по трещинам полигональных грунтов. В последнем случае образуются байджарахи — останцы мерзло­го грунта. Высота байджарахов от одного до нескольких метров, диаметр основания от 3 до нескольких десятков метров.

ЛЕКЦИЯ 11. РЕЛЬЕФ БЕРЕГОВ