Условия образования и питания ледников. Типы ледников

Ледниками называют устойчивые во времени накопления льда на земной поверхности. Они могут возникать только выше снеговой границы, хотя в процессе динамики ледник может спускаться? и ниже ее. Лед в больших массах приобретает пластичность и спо­собен течь. Величина уклона и мощность льда — важнейшие усло­вия его движения. Поскольку и величина уклона поверхности, и сама возможность накопления льда наиболее благоприятны в го­рах, образование современных движущихся ледников во всех зо­нах, кроме полярной, возможно только в условиях высокогорного рельефа.

Питание ледника осуществляется за счет твердых атмосферных осадков, выпадающих на его поверхность, переноса снега ветром, обрушения снега со склонов и конденсации воздушных паров на поверхности ледника.

По условиям баланса твердой фазы воды (т. е. снега, фирна, льда) ледник может быть разделен на зону аккумуляции и зону: абляции. Абляцией называется расход льда через таяние и испарение. Абляция приводит к уменьшению мощности краевой части ледника. Интенсивность абляции находится в прямой зависимости от температуры воздуха. Колебания температуры обусловливают колебания абляции, поэтому положение края ледника не остается постоянным. Незначительные изменения положения края ледника называют осцилляцией.

Различают прежде всего ледники покровные, или материковые, и ледники горные. Последние подразделяются на ряд типов — до­линные, каровые, вулканических конусов, кальдерные, плоскогор­ные и др. Наряду с этими основными типами можно выделить также ледники подножий гор и шельфовые ледники.

В настоящее время на Земле существует всего лишь два по­кровных материковых ледника — это ледяные покровы Гренландии и Антарктиды. Характерными чертами этого типа оледенения явля­ются огромная площадь льда (площадь оледенения Антарктиды составляет около 13,2 млн. квадратных километров) и его колос­сальная мощность — до 4 км. Максимальной мощности ледниковый покров достигает в центральной части. У края мощность ледника сокращается, и здесь проглядывают отдельные выступы его ка­менного ложа. Такие выходы коренного ложа в Антарктиде назы­вают «оазисами» (оазис Бангера в окрестностях советской антарк­тической станции «Мирный»). Если останцы резко выражены в рельефе, их называют нунатаками.

Покровные ледники Гренландии и Антарктиды стекают в море через занятые ими понижения в прибрежном рельефе. Такие по­токи льда называются выводными ледниками. Лед, достигнув воды, всплывает, разламывается, в результате образуются огромные глыбы плавучего льда — айсберги.

Большие массы льда «а периферии Антарктиды лежат «а шель­фе или частично находятся на плаву. Это шельфовые ледники.

В горах образование ледников начинается со стадии снежника или фирнового пятна. На каком-то участке накопившийся за зиму снег не успевает стаять за лето. В следующий год здесь накапли­вается новая порция снега. Снег постепенно превращается в фирн, а затем в лед. Наличие устойчивого скопления льда обусловливает интенсивное морозное выветривание горных пород, на которых он залегает, а талые воды обеспечивают вынос продуктов выветрива­ния. Постепенно образуется циркообразное (креслообразное) углубление с крутыми, часто отвесными стенками и пологим, вог­нутые дном — кар. Ледник вступает в новую стадию разви­тия — стадию карового ледника. Деятельные кары, т. е. кары, занятые ледниками, располагаются несколько выше снеговой границы.

Следующая стадия развития ледника — формирование долин­ного ледника. Масса льда уже не умещается в каре и начинает медленно спускаться вниз по склону. В качестве трассы стока лед «обычно использует какую-либо эрозионную форму, постепенно ее разрабатывая и расширяя. Долина, по которой движется ледник, приобретает корытообразную форму. Такая ледниковая доли-ка.называется трогом.

Если снеговая граница лежит низко, где-то на уровне подножья гор, подвергающихся оледенению, ледник выходит на предгорную равнину и растекается у подножья. Ледники, находящиеся в этой стадии развития, называют ледниками подножий. Типичный лед­ник подножья — ледник Маласпина на Аляске, образовавшийся в результате слияния нескольких долинных ледников у под­ножья гор.

Другие типы горных ледников, по существу, являются разно­видностями рассмотренных выше покровных, каровых и долинных, ледников. Всего на Земле ледниками покрыто более 16,2 млн. квадратных километров, из них на долю Антарктиды приходится 13,2 млн. квадратных километров. Меньше всего ледников в Аф­рике— 23 км².

РАБОТА ЛЕДНИКА. ФОРМЫ ГОРНО-ЛЕДНИКОВОГО РЕЛЬЕФА

Ледник производит денудационную, транспортирующую и акку­мулятивную работы. Разрушение горных пород ледником назы­вается экзарацией. Различают экзарацию абразивную и экзарацию - отщепления. Абразивная экзарация — разрушение горных по­род вследствие трения льда и вмерзших в него обломков о под­стилающие породы. В результате образуются тонкие продукты ис­тирания— ледниковая мука, а на породе создаются полированные поверхности и ледниковая штриховка. Отщепление обломков про­исходит под действием горизонтально направленного давления-льда на выступы коренного ложа. При этом могут отламываться и крупные обломки породы.

Большое геоморфологическое значение имеет косвенное воздей­ствие ледника на горные породы. Ледник создает местный климат, условия которого благоприятствуют морозному выветриванию. Продукты морозного выветривания сваливаются на поверхность ледника и вместе с продуктами собственно экзарации транспорти­руются им. В ходе транспортировки возникают следующие дина­мические формы рельефа.

1. На контакте ледника и коренного ложа накапливается боль­шая масса обломочного материала, состоящая из продуктов эк­зарации — валунов, щебня, мелкозема. Это донная морена ледни­ка (рис. 77).

2. На поверхности ледника формируется главным образом из продуктов физического выветривания склонов поверхностная морена. Поскольку обломки со склонов сваливаются прежде все­го на боковой край ледника, здесь образуются гряды, получившие название боковых морен. Когда ледник принимает какой-либо приток, из боковых морен главного ледника и его притока вдоль осевой линии формируется гряда — срединная морена.

Обломки пород могут проваливаться в многочисленные трещи­ны, а также проникать внутрь ледника при протаивании и погре­бении обломков под новыми массами льда. Этот вид транспорти­руемого ледниками материала называется внутренней мореной.

Несомый ледником материал аккумулируется там, где преоб­ладает абляция. Материал боковых, срединных, внутренних и дон­ной морен накапливается у края ледника в виде гряды, повторяю­щей в плане очертания края. Гряда обычно изогнута в виде подковы и называется конечной мореной. При интенсивном таянии

и отступании ледника образуется несколько конечных морен. Каж­дая из них маркирует ту или иную задержку в отступании края ледника. При интенсивном отступании ледника обнажается из-под ледникового покрова и дно трога. В результате таяния из-подо льда обнажается донная морена, на нее проектируются боковая, срединная и внутренняя морены. Возникает мощный покров обло­мочных отложений, получивший название основной морены.

Особый тип накопления образуют так называемые напорные морены. Они возникают при интенсивном наступании ледников после временного отступания. Ледник наступает на отложенную ранее конечную морену, деформирует ее, двигая впереди себя (рис. 78). При сильном давлении ледник может оторвать выступающие блоки коренных пород, залегающих под мореной, и также нагро­моздить их вместе с деформируемым моренным материалом. В ре­зультате образуются высокие (десятки метров) валы, в вертикаль­ном разрезе которых можно наблюдать складчатость, перемятость -отложений. Такие нарушения гляциальных отложений называются гляциодислокациями.

К выработанным формам рельефа, обусловленным деятель­ностью горных ледников, как уже указывалось, относятся кары и троги. В результате разрастания и слияния каров образуются более крупные углубления — ледниковые цирки. Они обычно служат основными источниками питания долинных ледников. При час­тичном слиянии соседних цирков в рельефе могут сохраниться от­дельные скалистые гребни и пики — карлинги. Ледниковые цирки, карлинги и скалистые гребни —наиболее характерные формы вы­сокогорного рельефа, получившего название альпийского.

Разрастание ледниковых цирков в стороны может привести (в условиях тектонического покоя и стабильности климата) к «съеданию» горных хребтов и пиков на уровне окраинных частей

фирновых бассейнов цирков и образованию эквиплена — рода педиплена, высотное положение которого определяется высотой сне­говой границы в пределах той или иной горной страны. Идеали­зированный пример развития гляциального горного рельефа пока­зан на рис. 79.

В связи с тем, что в плейстоцене снеговая граница неоднократ­но изменяла свое высотное положение как в результате разных по интенсивности оледенений, так и в результате тектонических движений, в горах на разных уровнях создавались серии цирков, расположенных в несколько ярусов,— каровые лестницы. В настоя­щее время разновысотные цирки находятся на разных стадиях раз­вития: наиболее высокие (и молодые) заняты ледниками, наиболее низкие (и старые), потерявшие резкость морфологических очерта­ний,— небольшими озерами или лугами.

Характерным элементом высокогорного рельефа являются так­же ледниковые долины, или троги. Троги кроме своего корытообраз­ного профиля характеризуются еще некоторыми морфологическими

Рис. 79. Последовательные стадии развития гляциального горного рельефа и об­разование эквиплена

чертами, отличающими их от обычных (эрозионных) речных долин. Для троговых долин характерны большая спрямленность, сглаженность нижних частей склонов, отполированность выступов твердых кристаллических пород, образующих на склонах и дне специфичные формы рельефа — бараньи лбы. Бараньи лбы имеют асимметричный продольный профиль: их склоны, обращенные в сторону ледника (проксимальные), более пологи, чем противопо­ложные— дистальные. На поверхности бараньих лбов наблюдаются ледниковые царапины, шрамы.

Продольный профиль троговых Долин часто неровный, состоит из чередования пологих и крутых, а иногда даже имеющих обрат­ное падение участков. Поперечные скалистые пороги (или ступе­ни) троговых долин называются ригелями (rigel нем.— преграда). Образование ригелей связано с неравномерностью экзарационного процесса, которая чаще всего определяется различным литологическим составом и степенью трещиноватости пород.

В поперечном профиле трогов выделяются своеобразные пере­гибы на склонах, получившие название плечей трогов. Плечо тро­га — это наклоненная к долине, более или менее выровненная пло­щадка, иногда прикрытая мореной. Заканчивается площадка бо­роздой сглаживания, выше которой склоны долины не несут следов ледниковой обработки (рис. 80).

Существуют разные точки зрения о происхождении плечей тро­га. Согласно одной из них, плечи трога — это остатки склонов реч­ных долин, ниже которых (плечей) они были углублены и получи­ли большую крутизну в результате экзарационной работы лед­ника. По другой точке зрения плечи трога не что иное, как остат­ки днищ более древних трогов. Согласно третьему мнению, плечи трога — это результат интенсивных нивальных процессов ¹, проис­ходящих на контакте льда со склонами долины и обусловливаю­щих подрезание и отступание склонов, расположенных выше по­верхности ледника.

Нет единой точки зрения относительно образования и самих троговых долин. Если участие ледника в формировании троговой долины не подлежит сомнению, то роль его в этом процессе еще не совсем ясна. Одни исследователи признают за ледником спо­собность к интенсивному глубинному врезанию и образованию самостоятельных выработанных форм, другие считают, что ледни­ки могут только шлифовать и сглаживать мелкие неровности своего ложа и, следовательно, способны лишь несколько видоизменить те формы, которые были созданы другими процессами, в частности реками. Наблюдаемый характер сочленения троговых долин друг с другом свидетельствует, возможно, в пользу точки зрения первой группы исследователей. Так, если в типичных речных долинах все долины притоков соединяются с главной рекой на одном с ней уровне (в условиях однородных или сходных по устойчивости гор­ных пород), то в трогах боковые долины обычно являются «вися­чими». Они открываются в главную высоко над ее уровнем на склонах долины. Боковые долины часто также являются трога­ми (рис. 81). Крутой уступ, отделяющий главную долину от боковой,

с которого река притока низвергается водопадом или каска­дом, называется устьевой ступенью. Образование устьевой ступени, т. е. переуглубление главной долины, легко объяснить, если исхо­дить из способности ледника проводить интенсивную экзарационную работу: более мощный ледник главной долины углубил свое ложе сильнее, чем маломощные ледники боковых долин. Таким же образом можно объяснить наличие уступа в верховьях трога, где в период более сильного оледенения происходило слияние ряда ледяных потоков (см. рис. 79). Существуют, впрочем, и другие точки зрения на образование висячих долин и уступов в верховьях трогов.

Характерной чертой троговых долин является холмисто-западинный рельеф их днищ, возникновение которого обусловлено неравномерным отложением основной морены, а также наличием нескольких зон конечно-моренных образований. На склонах трогов конечно-моренным образованиям соответствуют так называемые террасы оседания, представляющие собой сохранившиеся в релье­фе боковые морены ледников, заполнявших долины. Моренные террасы оседания, тянущиеся вдоль склонов трогов, так же, как их плечи, по внешнему облику -напоминают речные террасы, хотя, как нам теперь известно, реки в их формировании никакого уча­стия не принимали.

Все описанные элементы типичной ледниковой долины бывают хорошо выражены лишь в молодых (недавно освободившихся из-под льда) трогах или в долинах, склоны которых сложены из пород, медленно подвергающихся выветриванию и воздействию плоскостного смыва. В горах, сложенных легко разрушающимися породами (например, глинистыми сланцами), троги очень быстро теряют свою морфологическую выраженность. Сильно меняют фор­му профиля трогов конусы осыпей, а также конусы выносов вре­менных водотоков и лавин, образующиеся у подножья их крутых склонов.

В горах, вершины которых поднимаются выше снеговой грани­цы, наряду с экзарационной работой льда протекает процесс альтипланации — вершинного нивального выравнивания. Совокуп­ность действия нивации и гравитационных процессов обусловли­вает при определенных тектонических условиях выравнивание вер­шин и образование на склонах ступенчатого рельефа нагорных террас (рис. 82). Последние представляют собой площадки раз­мером от нескольких метров до нескольких километров, ограничен­ные крутыми уступами высотой от одного до нескольких десятков метров. Площадки характеризуются слабым наклоном, покрыты глыбами, щебнем и мелкоземом. Образуются нагорные террасы на склонах, сложенных твердыми породами. В условиях интенсив­ного тектонического поднятия такие поверхности могут, вероятно, и не сформироваться. Однако во многих случаях и в очень высо­когорных районах (т. е. испытывающих значительное поднятие) за­мечено, что абсолютная высота большинства вершин не превышает некоторого определенного уровня. Полагают, что нивальные про­цессы и процессы выветривания ставят определенный предел росту горных вершин, который получил название верхнего уровня дену­дации или уровня вершин. Предельный рост гор в высоту, т. е. по­ложение верхнего уровня денудации, зависит от ряда факторов; 1) скорости тектонического поднятия, 2) климата, определяющего «набор» и интенсивность денудационных процессов, и 3) стойкости слагающих горных пород.

При таянии ледника образуются потоки вод, которые также производят определенную геоморфологическую работу. Эти потоки получили название флювиогляциалъных, они стекают по поверх­ности ледника, внутри его или под ледником, а также оттекают от края ледника, несут много обломочного материала и отлагают его либо у края ледника, либо в тех каналах, по которым они текут.

При отступании ледника водно-ледниковые аккумулятивные образования, возникшие на его поверхности или в толще льда, проектируются на донную морену, а впоследствии входят в состав основной морены. Отложения водно-ледникового материала у ко­нечной морены могут занимать большие пространства, особенно при материковом оледенении. Вообще водно-ледниковые образования достигают наиболее значительных масштабов при материковом (покровном) оледенении, и мы их рассмотрим более подробно в следующем разделе этой главы. Здесь же отметим только, что сток талых ледниковых вод горных ледников способствовал образо­ванию флювиогляциальных террас, которые (если их прослеживать вверх по долине) привязаны к определенным, соответствующим им по возрасту стадиальным конечным моренам. Аллювий террас — продукт размыва и переотложения материала морен.