Геологическая деятельность ледников.Формирование и деятельность ледников

Ледником называется природное скопление движущегося льда территории суши. В настоящее время ледники занимают почти 15 млн. км2, то есть около 11 % площади суши Земли. Еще 14 % площади суши охвачено многолетней мерзлотой, причем большая часть мерзлотной (криогенной) зоны приурочена к Евразии и Северной Америке. Около 25 % поверхности Мирового океана в любое время года занято плавучими льдами.

Главными факторами образования ледников являются атмосферные осадки, выпадающие в виде снега, и низкие температуры, не позволяющие выпавшему за год снегу полностью растаять. Такие условия возникают на наветренных склонах гор, расположенных в морском климате умеренного и субполярных поясов. Здесь обильны снегопады, и поэтому выше снеговой линии снег накапливается быстро (снеговой линией, или границей, называют линию, соединяющую высоты, на которых приход и расход снега за год равны). При дефиците водяного пара даже экстремально низкие температуры не обеспечат развития ледника большого объема.

Ледниковый метаморфизм протекает по следующей схеме: снег – фирн (зернистый лед) – глетчерный лед. Такие преобразования занимают разное время, в зависимости от характера преобладающих процессов, которые, в свою очередь, определяются климатом. Соответственно климату выделяют два типа фирнизации: холодный и теплый.

Фирнизация холодного (рекристаллизационного) типа заключается в уплотнении снега под действием силы тяжести – этот процесс называется рекристаллизацией. Протекает она очень медленно, в условиях круглогодичных отрицательных температур и отсутствия оттепелей, поэтому холодный тип льдообразования свойственен самым высоким широтам. В морозных условиях может наблюдаться и явление сублимации – сухой возгонки снега при отрицательных температурах воздуха, когда снег переходит в пар, а пар, поднявшись в воздух, вновь замерзает, и на заснеженную поверхность падают кристаллы льда. Плотность этих кристаллов выше, чем у свежевыпавшего снега. Рекристаллизационный лед содержит много мелких воздушных пузырьков, унаследованных от снега, поэтому плотность глетчера невысока – около 0,75 г/см3, и цвет его молочнобелый. В центре Антарктиды превращение снега в ледник занимает более 1 000 лет.

Фирнизация теплого (инфильтрационного) типа идет значительно быстрее – во время оттепелей талые воды пропитывают снег, выдавливая из него воздух, снежная масса становится тяжелее и проседает, уплотняется, затем промерзает. Возникающий фирн отличается темносиним цветом. Со временем он превращается в изумруднозеленый глетчерный лед, состоящий из плотно упакованных равновеликих кристаллов – по форме они резко отличаются от удлиненных игольчатых или призматических кристаллов льда озерного и морского. Плотность инфильтрационных льдов гораздо выше – до 0,9 г/см3. Именно такими “теплыми” льдами сложена большая часть горных ледников планеты. Кроме того, плотно упакованные кристаллы льда могут формироваться прямо в толще талой воды – такое явление получило название конжеляции. В конжеляционном льде содержание воздуха минимально, поэтому плотность его достигает 0,96 г/см3. В Чилийских Андах преобразование снега в фирн происходит за 4 месяца, тогда как в Гренландии за 20 лет. Для дальнейшего изменения – из фирна в глетчер – требуется гораздо больше времени, обычно 2 – 3 десятилетия в горах умеренного пояса.

В составе ледника выделяют две области: область питания, где накапливаются снег и лед, и область стока (абляции), где лед движется и тает.

В дальнейшем развитии уже сформировавшегося ледника выделяют три главных фазы: трансгрессии, стабилизации и деградации.

•Фаза трансгрессии (наступления, роста) соответствует отрицательным температурам воздуха и преобладанию аккумуляции снега над его абляцией, в результате чего объем и площадь оледенения увеличиваются. Доказано, что во время древнеледниковых этапов четвертичного периода фаза трансгрессии занимала до 90 % жизни ледников.

•Фаза стабилизации (остановки) наступает, когда приход снега уравновешивается его таянием, и дальнейшее продвижение ледника прекращается.

•Фаза деградации (отступания, регрессии, дегляциации) связана с прогрессивным ростом температуры воздуха и таянием ледника. Особенность развития ледников заключается в возможности неоднократного перехода от фазы деградации к фазе трансгрессии и обратно, что связано с климатическими изменениями.

Главной особенностью ледников является их динамичность, которая зависит от множества причин, действующих совокупно. Среди факторов, определяющих динамические характеристики ледников, особое место занимают мощность ледника, рельеф и состав горных пород его ложа.

Способность ледников к движению обусловлена тем, что всякий ледник обладает качествами не только хрупкого, но и пластичного тела. Чтобы прийти в движение по горизонтальной плоскости, ледник должен достичь мощности в десятки или сотни метров.

На динамику горных ледников влияет величина уклона поверхности суши. По расчетам гляциолога П. А. Шумского, при крутизне склона 10° слабое движение льда начнется при его мощности 6,28 м, а значительное перемещение – при толщине 62,8 м. На горизонтальной площадке – соответственно 62,5 м и 625 м. Всякий ледник стремиться ползти по ложбинам доледникового рельефа. Встречаясь с препятствиями в рельефе, глетчер либо обогнет их, либо перетечет сверху, и лишь в исключительных случаях попытается сдвинуть преграду, действуя подобно бульдозеру.

Скорость движения ледников зависит от температуры: чем теплее, тем больше талых вод скапливается под ледником, и тем быстрее он скользит по поверхности. Необходимо учитывать, что температура у подошвы ледника зависит от его мощности. Влияние этих факторов иллюстрирует следующий пример. Если ледник имеет мощность 2 000 м, а температура его поверхности –30 °С, то близ подошвы температура составит около –5 °С, и ледник останется примерзшим к ложу. Увеличение мощности льда или потепление климата приведут к тому, что температура ледового ложа достигнет точки плавления. Тогда под ледником возникает водяная пленка, по которой начинается скольжение глетчера. Именно с образованием водной прослойки связано развитие пульсирующих ледников (способных быстро менять свои границы): скорость перемещения ледника Колка на Северном Кавказе в 1969–1970 гг. превышала временами 200 м/сутки.

Наконец, динамика ледников зависит и от состава подстилающих пород: при равных прочих условиях скорость скольжения по монолитным скальным породам всегда будет выше, чем при движении по рыхлым обломочным осадкам. Причин этому две. Вопервых, через скальный массив талые воды не просачиваются, и под ледником всегда присутствует водная пленка. Вовторых, рыхлые породы вмерзают в днище ледника, резко увеличивая силы трения, и лишая ледниковую подошву пластических свойств.

Перечисленные факторы динамики ледников определяют и особенности их геологической деятельности: от них зависит способность ледников производить как разрушительную, так и транспортную и аккумулирующую работу.

Выделяют три основных типа движения ледника: глыбовое скольжение, пластическое течение, движение по внутренним сколам. Силы трения и разная скорость движения обусловливают возникновение многочисленных трещин, направленных как поперек, так и по движению ледника. Верхний слой ледника, мощностью до 50–60 м, отличается сравнительной хрупкостью. Горизонтальными и вертикальными трещинами он разбит на глыбы, сжимающие друг друга. Под действием бокового давления окружающих ледяных масс, начинается глыбовое скольжение ледника, движущегося как одно целое.

В нижнем слое, где под давлением вышележащей массы ледник становится пластичным, движение носит характер пластического течения – главного типа движения ледников.

Наличие обломков горных пород внутри ледника ведет к разделению ледника на слои с разными пластическими свойствами, следовательно, разной способностью к движению. В итоге ледовое тело рассекается внутренними сколами – крупными трещинами, наклоненными навстречу течению ледника.

Типы отложений:

Абиссальные отложения

Абисса́льные отложе́ния, наиболее глубоководные современные морские и океанические осадки (преимущественно карбонатные и кремнистые илы, глубоководная красная глина), отлагающиеся в зоне абиссали.

Аллювий

Схема. Аллювий равнинной реки.

Аллю́вий (от лат. alluvio — нанос) (аллювиальные отложения) — отложения постоянных и временных водных потоков (рек, ручьев), состоящие из обломочного материала различной степени окатанности и сортировки (галечник, гравий, песок, суглинок, глина).

Биогерм

Биоге́рм (от греч. bios — жизнь и herma — подводная складка, холм), массивное куполообразное скопление органогенного карбонатного вещества, возникшее при постепенном разрастании на дне неглубокого водоема колоний прикрепленных организмов, отлагающих известь (кораллов, мшанок, водорослей); достигает десятков метров по вертикали и несколько километров по протяженности.

Глобигериновый ил

Глобигери́новый ил, современный океанический и морской осадок, состоящий преимущественно из раковин планктонных фораминифер и их обломков. Распространен преимущественно на глубине от нескольких сотен до 5 тыс. м.

Дельтовые отложения

Де́льтовые отложе́ния, отложения речных наносов в морях и озерах у устьев рек, формирующие дельту. Состоят из песчано-глинистых пород с прослоями известняков; среди ископаемых дельтовых отложений встречаются залежи углей, железных и медных руд.

Делювий

Делю́вий (от лат. deluo — смываю) (делювиальные отложения), скопления на склонах и у подошвы возвышенностей продуктов выветривания горных пород, смытых талыми и дождевыми водами.

Диатомовый ил

Диато́мовый ил, глубоководный океанический и морской кремнистый осадок, сложенный в значительной степени опаловыми панцирями диатомовых водорослей и их обломками.

Ил (осадок)

Ил — тонкозернистый осадок из смеси минеральных и органических веществ, откладывающийся на дне водотоков и водоемов. Ил в естественных условиях находится в текучем состоянии, при высушивании приобретает свойства твердого тела. Он содержит значительное количество очень мелких фракций: от 30 до 50% частиц менее 0,01 мм. На дне морей и континентальных водоемов (озер, прудов) распространены илы, состоящие из тонкозернистых продуктов разрушения горных пород (терригенный, глинистый, известковый ил) и из микроскопических раковин или скелетных остатков морских организмов (глобигериновый, диатомовый, радиоляриевый, птероподовый ил). Выделяют илы, обогащенные вулканическим пеплом (вулканический ил).

Иногда илы обогащены органическим веществом (сапропель), разложение которого вызывает сероводородное заражение или развитие гнилостных процессов (гнилой ил). Ил является начальной стадией формирования связанных осадочных пород. Некоторые илы (озерный, прудовый, лагунный) применяют как удобрение и для минеральной подкормки домашних животных, а также в медицине для грязелечения.

Иллювий

Иллю́вий, минеральные и органические вещества, выщелоченные дождевыми водами из верхней части почвы (гумусового и элювиального горизонтов) и отложенные в ее нижней части (иллювиальном горизонте).

Кейпер

Ке́йпер (нем. Keuper), толща пестроцветных континентальных и лагунных отложений верхнего триаса на территории Ср. Европы.

Континентальные отложения

Континента́льные отложе́ния, совокупность всех отложений, образующихся в пределах континента; различают наземные (субаэральные), подводные (субаквальные, в пределах водоемов суши) и подледные (субгляциальные) континентальные отложения.

КОРА выветривания

КОРА́ выве́тривания, горные породы, возникающие на поверхности Земли в результате разложения (выветривания) коренных пород, накопления малоподвижных остаточных продуктов (Al, Fe, Ti) и выноса щелочей и кремнезема. С корой выветривания связаны месторождения многих полезных ископаемых.

Красноцветные отложения

Красноцве́тные отложе́ния, комплекс осадочных горных пород, состоящий преимущественно из глин, алевролитов, песчаников, конгломератов, известняков, гипсов; окраска обусловлена гидрооксидами и оксидами железа. Образуются в условиях сухого климата. С красноцветными отложениями связаны месторождения руд Cu, U, V, солей, нефти и др.

Красноцветные отложения

Красноцве́тные отложе́ния, комплекс осадочных горных пород, состоящий преимущественно из глин, алевролитов, песчаников, конгломератов, известняков, гипсов; окраска обусловлена гидрооксидами и оксидами железа. Образуются в условиях сухого климата. С красноцветными отложениями связаны месторождения руд Cu, U, V, солей, нефти и др.

Ледниковые отложения

Леднико́вые отложе́ния, большая группа отложений, возникающая в результате деятельности ледников и талых ледниковых вод. Включают различные типы морен, флювиогляциальные, озерно-ледниковые и ледниково-морские отложения. По характеру обломочного материала выделяют валунные глины, галечники, пески, супеси, суглинки и др.

Литоральные отложения

Литора́льные отложе́ния, отложения литорали, представленные главным образом песками, галькой, валунами, а также скоплениями раковин и их обломков.

Моласса

Мола́сса (франц. mollasse), комплекс преимущественно терригенных горных пород (конгломератов, песчаников и глин), формировавшихся в краевых и межгорных прогибах при разрушении поднимающихся гор. Характерны для заключительных (орогенных) стадий образования геосинклиналей.

Морена

Море́на (от фр. moraine) — отложения, накопленные непосредственно ледниками при их движении и выпахивании ложа; по составу очень разнообразны (от суглинков до валунов), неотсортированы, содержат гальки и валуны с ледниковыми шрамами и полировкой. В зависимости от условий образования различают морены поверхностные, основные, донные, боковые и др.

Морские отложения

Морски́е отложе́ния (ОСА́ДКИ), осадочные и вулканогенно-осадочные образования на дне современных морей и океанов. Термин «морские осадки» чаще применяют по отношению к продуктам физико-химических и биологических процессов, еще не превращенным в горные породы и лежащим в зоне современного осадконакопления. В 60-х гг. 20 в. наметилась тенденция к выделению океанических осадков, в отличие от морских, обладающих низкими скоростями накопления, меньшей степенью участия терригенного материала, повышенной ролью биогенных процессов и др.

Неритовые отложения

Нери́товые отложе́ния (от греч. nerites — мор. моллюск) мелководные осадки дна морей и океанов, образующиеся в пределах материковой отмели на глубине до 200 м. Преобладают галечники, ракушечники, реже илистые и хемогенные осадки с органическими остатками.

Озерные отложения

Озерные отложе́ния, отложения на дне современных и существовавших в прошлые геологические эпохи озер. Представлены преимущественно тонкозернистыми осадками, сапропелем и диатомитом в пресноводных озерах, карбонатами, сульфатами, хлоридами и глиной — в соленых.

Океанические осадки

Океани́ческие оса́дки, см. в ст. Морские отложения (осадки).

Пелагические отложения

Пелаги́ческие отложе́ния, осадки открытого моря и ложа океанов, состоящие из остатков планктонных организмов, тончайших минеральных частиц, приносимых с суши, космической пыли, а также продуктов химических процессов, протекающих в море.

Пролювий

Пролю́вий (от лат. proluo — выношу течением) (пролювиальные отложения), продукты разрушения горных пород, выносимые водными (временными) потоками к подножиям возвышенностей; слагают конусы выноса и образующиеся от их слияния т. н. пролювиальные шлейфы. Развит главным образом в аридных и полуаридных областях.

Птероподовый ил

Птеропо́довый ил, морской и океанический известковый глубоководный осадок, содержащий в большом количестве раковинки мельчайших морских организмов — птеропод.

Радиоляриевый ил

Радиоля́риевый ил, глубоководный кремнисто-глинистый океанический и морской осадок, обогащенный скелетами радиолярий; в ископаемом состоянии образует радиолярит. Распространен на глубинах 4,5-6 км.

Терригенные отложения

Терриге́нные отложе́ния — обломочные осадки и обломочные горные породы, состоящие из снесенных с суши в моря и океаны обломков пород и минеральных зерен; образуются как в морских и пресноводных водоемах, так и в наземных условиях.

Тиллиты

Тилли́ты (от англ. till — валунная глина), древние морены, сильно уплотненные, иногда метаморфизованные, грубообломочные, неотсортированные. Тиллиты свидетельствуют о древних (доантропогеновых) оледенениях. Известны с раннего протерозоя.

Фация

Фа́ция (от лат. facies — облик), в геологии,

1) физико-географические условия (или обстановка) осадконакопления со всеми особенностями среды — ее динамикой, химическим режимом, органическим миром, глубиной и т. д. (напр., отложения мутьевых потоков, коры выветривания, коралловые, глубоководные).

2) Горные породы или осадки, возникающие в определенной физико-географической (геохимической, тектонической и т. д.) обстановке (напр., морская фация, континентальная фация).

3) В ландшафтоведении — элементарная морфологическая единица географического ландшафта, структурная часть урочища.

Флювиогляциальные отложения

Флювиогляциа́льные отложе́ния (от лат. fluvius — река и glacialis — ледяной), осадки, отложенные потоками талых ледниковых вод; представлены косослоистыми песками с валунами, галькой и гравием, супесями, реже суглинками.

Элювий

Элю́вий (от лат. eluo — вымываю), продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте своего образования.

Эоловые отложения

Эо́ловые отложе́ния, песчаные и глинистые отложения, образовавшиеся в результате накопления перенесенных ветром частиц. Наиболее широко распространены в пустынях (барханы и т. п.).

Билет