Образование ледников. Типы. Геологическая деятельность

Ледники – движущиеся массы льда, возникающие на суше в результате накопления и преобразования твёрдых атмосферных осадков.
Образование ледников возможно там, где в течение года твёрдых осадков выпадает больше, чем успевает за это время растаять и испариться. Уровень, выше которого годовой приход твердых атмосферных осадков больше, чем расход называется снеговой линией. Высота снеговой линии зависит от климатических условий: в полярных областях она располагается очень низко (в Антарктиде – на уровне моря), в тропических областях – выше 6000 м. Выше снеговой линии располагается область питания ледника, где происходит накопление снега и его последующее превращение в фирн и, затем, в глетчерный (ледниковый) лёд. Фирн представляет собой плотный зернистый снег, образовавшийся под давлением вышележащих слоев, поверхностного таяния и вторичного замерзания воды. Дальнейшее уплотнение фирна, приводящее к исчезновению воздушных промежутков между зёрнами, превращает его в лёд.

При накоплении большой массы льда создаётся нагрузка на его нижние слои, приобретающие способность к вязкопластическому течению. При этом периодически накапливаются напряжения, приводящие к образованию горизонтальных срывов, вдоль которых происходит послойное проскальзывание слоёв движущегося льда. Таким образом, движение ледника осуществляется двумя способами: путём вязкопластического течения льда и путём глыбового скольжения по ложу и внутриледниковым сколам. При температуре, близкой к температуре таяния, движение по плоскостям срывов сопровождается таянием и повторным замерзанием с образованием ленточной текстуры. В верхней части ледника, где отсутствует значительное давление, во время движения происходит хрупкая деформация льда, что приводит к его раскалыванию по трещинам на глыбы различного размера. Эти глыбы пассивно перемещаются вместе с подстилающими слоями пластичного льда. В краевых частях ледника мощность и пластичность льда также уменьшается, здесь возникают наклонные поверхности сколов, по которым происходит смещение блоков и пластин льда, образующих систему чешуйчатых надвигов. Ещё одна часть ледника, для которой характерны хрупкие деформации, расположена в нижней части движущегося льда; снижение пластичности здесь связано с «загрязнением» льда обломочным материалом. Перемещение льда в основании ледника часто носит характер глыбового скольжения.

Типы ледников: Горные ледники встречаются во всех широтах - от экваториальных до полярных областей. Они занимают долины и понижения на склонах, венчают вершины гор. Наиболее значительные горные ледники расположены на Аляске, Гималаях, Гиндукуше, Памире и Тянь-Шане. Долинные ледники обычно имеют лентообразную форму и характеризуются четкой выраженностью областей питания (фирнового бассейна) и абляции. Могут быть простыми, состоящими из одного ледникового потока, сложными, состоящими из двух или более ледниковых потоков с самостоятельными областями питания, и дендритовыми (древовидными). Последние образованы за счёт слияния сложных долинных ледников (образуются при слиянии нескольких ледниковых потоков, каждый из которых имеет свои притоки). Своеобразием обладают ледники памирского (или туркестанского) типа – разновидность долинных ледников, отличающихся отсутствием фирнового бассейна. Они образуются в глубоких узких долинах с крутыми ботами, где условия для образования фирновых полей отсутствуют. Питание осуществляется за счёт схода лавин и обвалов льда с висячих ледников на склонах.
В горах широким развитием пользуются и ледники склонов, среди которых выделяются также несколько типов. Каровые ледники расположены в карах – чашеобразных углублениях на горном склоне. Многие их таких ледников образуются за счёт накопления и преобразования в каре метелевого или лавинного снега и могут располагаться ниже снеговой линии. Карово-долинные ледники – переходные от каровых к долинным: основная часть его расположена в каре, а язык спускается в верховья долины. Висячие ледники – ледник небольших размеров, вытекающий из небольших ниш и углублений на горных склонах. Они характерны для горных стран со слабым развитием оледенения, в частности, для Пиренеев, из-за чего такой тип ледников называют пиренейским. Абляция таких ледников часто происходит путём обвалов. Из обрушившегося материала висячих или долинных ледников могут образовываться возрожденные ледники. Склоновые ледники занимают слабо расчленённые горные склоны, иногда распространяясь на значительные площади. В отличие от висячих ледников нижний край склоновых обычно спускается до подножия склона. Присклоновые ледники представляют собой небольшие ледники, образующиеся на пологих площадках у подножия крутых склонов за счёт аккумуляции навеянного снега.
Ледники вершин разделяются на две главные разновидности в зависимости от характера рельефа горных вершин. Ледники конических вершин образуются на вершинах конической или близкой к ней формы, возвышающейся над окружающей местностью. Если склоны вершины сильно расчленены, то по долинам спускаются языки ледников, питающиеся из вершинного фирнового поля. Ледники плоских вершин покрывают выровненные вершины и обычно оканчиваются короткими языками или крутыми обрывами. Из-за интенсивного сноса снега ветрами мощность и скорость роста таких ледников невелики.
Необходимо добавить, что часто перечисленные типы ледников объединяются, формируя сложный характер оледенения.

Ледники горно-покровного типа по своим морфологическим особенностям занимают промежуточное положение между горными и покровными ледниками. Их развитие связано с горными системами и плато, расположенными в высоких широтах. Обширные ледяные поля, образованные слившимися долинными ледниками, разделёнными горными вершинами и гребнями получили название ледников сетчатого типа. Предгорные ледники формируются при мощном оледенении и низкой снеговой границе, когда долинные ледники (с разными областями питания) могут спускаться на предгорные равнины и, сливаясь, образовывать сплошной ледниковый покров. Ярким представителем служит ледник Маласпина в районе залива Якутат на Аляске, поэтому этот тип называют также маласпинским. В условиях высоких широт на слаборасчленённых плато образуются обширные фирновые бассейны площадью до тысяч км2, в которых формируются ледники плато, представляющие собой слабовыпуклые снежно-ледовые поля с короткими ледниковыми языками, спускающимися в долины. В противоположность предгорным ледникам ледники плато обладают единой областью питания и раздельными каналами стока. Этот тип ледников называют также скандинавским или норвежским. Ледники плато по своим особенностям близки к покровным.

Покровные (материковые) ледники развиты в полярных областях, где снеговая граница близка к уровню моря. В таких условиях мощные толщи льда формируются не только в горных системах, но и на низменных равнинах, покрывая огромные пространства, даже континенты. В настоящее время в мощные покровные ледники существует только в Антарктиде и на острове Гренландия, но в эпоху четвертичного оледенения они занимали обширные пространства современной умеренной климатической зоны. В материковых ледниках движение льда обусловлено весом ледовой толщи, поэтому лёд может течь против уклона ложа. Течение льда определяется формой поверхности ледниковых покровов и направлено к их периферии. Ледниковый покров – сложное ледниковое образование, состоящее из ледниковых щитов, ледниковых куполов, ледниковых потоков, выводных и шельфовых ледников, покрывающих значительные площади. Ледниковый щит – обширный плоско-выпуклый ледник покровного типа. Ледниковый купол – ледник, морфологически сходный с ледниковым щитом, но имеющий более выпуклую форму и меньшую площадь. Ледниковые купола часто покрывают отдельные острова, образуя «ледяные шапки». Скорость движения льда увеличивается к периферии ледниковых покровов. Наиболее подвижные части ледниковых покровов называют выводными ледниками (а также стоковыми или разгрузочными). Такие ледники обычно приурочены к сохранившимся в подлёдном рельефе долинам, ориентированным в направлении течения льда, и при сокращении площади покровного оледенения переходит в долинный ледник. Выводные ледники подразделяются на ледяные потоки, движущиеся в ледяных берегах, и сквозные выводные ледники, сходные с долинными ледниками, но питающиеся за счёт ледниковых куполов или щитов. Покровное оледенение может развиваться и в акватории морей. Шельфовые ледники – плавучие или частично опирающиеся на дно ледники. Абляция шельфовых ледников и спускающихся в море выводных ледников осуществляется преимущественно за счёт откалывания айсбергов.

Геологическая деятельность ледников складывается из взаимосвязанных процессов разрушения горных пород подледникового ложа с образованием разнородного обломочного материала, переноса материала и его аккумуляции.

Разрушительная деятельность ледников называется экзарацией (от лат. «exaratio» — выпахивание). Экзарация заключается в механическом отрыве глыб от ледникового ложа и разрушении ложа вмерзшими в движущийся лед обломками горных пород. Вероятно, движение ледника сопровождается подлёдным морозным выветриванием коренных пород ложа. Под воздействием выделяемой из-за трения теплоты нижние слои льда частично плавятся, образовавшаяся вода может проникать в трещины пород и, вновь замерзая, разрушать последние (оказывая расклинивающее воздействие на стенки трещин).

Перенос материала ледниками. Скопления обломочного материала переносимого или отложенного ледником называют морена. Соответственно, различают движущиеся и отложенные морены. Перемещение материала осуществляется движущимися моренами, то есть моренами, перемещаемыми движущимся льдом.

4. Продукты выветривания. Коры выветривания.
Элювий (от лат. eluere — мыть, смывать). Продукты выветривания горных пород, накапливающиеся на месте своего образования, называются элювиальными продуктами или элювием. Несмотря на большое разнообразие продуктов выветривания в их строении намечаются общие черты, обусловленные общими закономерностями развития и течения процессов выветривания. Выше указывалось, что физическое выветривание может происходить только до пояса постоянной температуры и продукты выветривания предохраняют залегающие глубже коренные породы от разрушения. По тем же причинам верхние слои элювия выветриваются значительно дольше и сильнее, чем лежащие ниже. Поэтому при нормальных условиях верхние слои элювия измельчены значительно сильнее, чем лежащие глубже. С глубиной продукты выветривания становятся все более и более грубыми. Самый нижний слой элювия обычно состоит из кусков породы, хотя и отделенных от массивной породы, но залегающих на месте образования. Глубже массивные породы разбиты лишь трещинами, количество которых уменьшается с глубиной.Примерно таким же закономерностям подчинено и химическое выветривание. Просачиваясь вниз, вода теряет активность, так как лишается кислорода и углекислого газа и насыщается выщелоченными ею соединениями и может производить лишь гидратизирующее действие. Поэтому глубокие слои элювия обычно изменены химически менее интенсивно, чем поверхностные. Однако в породах, химически устойчивых, вода проникает через элювий, сохраняя активность, и изменения, вызванные ею в верхних и нижних горизонтах элювия, мало разнятся. Органическое выветривание интенсивно проявляется также лишь в поверхностных горизонтах земной коры.Элювий не обладает слоистостью. Часто даже граница элювия и невыветрелой породы может быть определена с большой долей условности. Она выражена достаточно резко только тогда, когда массивные породы трудно поддаются выветриванию.Масса элювия может уменьшаться благодаря выщелачиванию, вымыванию и выдуванию. Выщелачивание происходит интенсивно в верхних слоях элювия, но если в верхних слоях легко растворимые продукты полностью выщелочены, процесс протекает более интенсивно в более глубоких горизонтах. Вымывание мелкого материала происходит и на поверхности, и на глубине. На поверхности вымывание обычно сильнее, но если вода стекает но водоупору (например, по границе многолетней мерзлоты), то и на глубине вымывание может быть интенсивным. Выдувание частиц может происходить только с поверхности в условиях сухого климата и сильных ветров.Перечисленные процессы уменьшают массу элювия и увеличивают его пористость, а также приводят к постоянному, но неравномерному его оседанию. Толщина защитного слоя элювия уменьшается и выветривание проникает глубже в толщу коренных пород. Это снова увеличивает толщу элювия, причем оба процесса — уменьшение массы элювия и увеличение его мощности — идут одновременно, находясь в состоянии динамического равновесия. При этом нижние горизонты элювия являются наиболее молодыми, а верхние — древними. Большая выветрелость верхних горизонтов объясняется также их возрастом.При сокращении объема и последующем оседании элювиальных масс мелкие частицы более подвижны, чем крупные. Поэтому верхние слои элювия часто обогащаются крупным каменным материалом. Этому способствуют также выдувание и вымывание мелкозема с поверхности. В связи с этим иногда, вопреки нормальной последовательности, верхние слои элювия бывают более обогащены крупным материалом, чем нижние. Освобождению верхних слоев от мелкозема способствуют колебания температуры, при которых каменные глыбы, изменяясь в объеме, перемещаются, а мелкий материал проваливается в промежутки между ними. В субполярных странах физическое выветривание протекает настолько интенсивно, что коренные выходы даже очень стойких пород быстро превращаются в скопления каменных глыб, которые под действием силы тяжести постепенно расползаются в разные стороны, стремясь занять наинизшее положение. Так образуются каменные россыпи (курумы). Для их образования совсем не обязателен крутой уклон. Они возникают даже на плоской поверхности, сами сглаживая ее неровности.

Делювий и коллювий: Породы выветриваются не только на плоских поверхностях водоразделов, но и на их склонах, где рыхлые продукты не могут уже задерживаться и под давлением собственного веса, под действием дождевых и талых снеговых вод перемещаются под уклон.Обломочный материал, смещенный под действием силы тяжести и накопленный на склонах и у их подножий (оползни, осыпи, обвалы), называется коллювием (от лат. colluvio — скопление, беспорядочная груда).

КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ — континентальная геологическая формация, образовавшаяся на земной поверхности в результате изменения исходных горных пород под воздействием жидких и газообразных атмосферных и биогенных агентов. Продукты изменения, оставшиеся на месте своего образования, называют остаточной корой выветривания, а перемещённые на небольшое расстояние, но не потерявшие связь с материнской породой — переотложенной корой выветривания. Выделяют также инфильтрационную кору выветривания, сформировавшуюся в результате инфильтрации железа, марганца, никеля, кальция, магния, кремния или других элементов, перешедших в раствор при выветривании и вновь отложенных в залегающих ниже выветрелых или невыветрелых породах. Некоторые геологи к коре выветривания относят продукты размыва и переотложения почв, остаточные коры выветривания и горные породы
Образование коры выветривания зависит от биоклиматических, геолого-структурных и геоморфологических особенностей, от состава исходных пород, гидрогеологических условий и длительности формирования. Глобальное значение имеет климат. Распределение на поверхности Земли ресурсов тепла и влаги обусловливает широтную зональность размещения основных генетических типов коры выветривания, формирование латеритных поясов и провинций. Внутри поясов геолого-структурные и геоморфологические особенности определяют распространение различных фациальных типов коры выветривания, а от состава исходных пород зависит минеральный состав коры выветривания. Наиболее благоприятны для формирования коры выветривания условия тёплого влажного климата в периоды относительного тектонического покоя. При этом на приподнятых и расчленённых пенепленах, обеспечивающих интенсивный дренаж, образуется мощная и проработанная кора выветривания. В умеренном влажном климате процессы выветривания проявляются в меньшей степени и проникают на незначительную глубину. В условиях аридного и холодного климатов интенсивность изменения пород минимальная. В сухом климате кальций далеко не выносится, и возникают карбонатная и гипсовая коры выветривания. В холодном климате образуется только обломочная кора выветривания малой мощности.