Утворення і будова льодовиків

Як правило, у будові більшості льодовиків виділяється 2 морфогенетичні області:

область живлення (акумуляції) – тут йде накопичення снігу, фірну і перетворення його в глетчерний лід;

область абляції (витрачання льоду) – в цій зоні пересунутий нижче кліматичної снігової лінії лід переважно тане.

Проте конкретні механізми функціонування льодовику в обох зазначених областях набагато складніші й різноманітніші.

 

Рис. 27. Схема льодовика

 

Характеристика області живлення. В області живлення сніг перетворюється на лід, що відбувається упродовж кількох стадій.

1. Накопичення снігу в холодну пору року. Свіжий сніг, який щойно випав формує сніговий покрив, що складається зі сніжинок та уламків самих різноманітних форм і розмірів. Сніг характеризується незначною щільністю – від 0,05 до 0,45 г/см³, що позначається на високій пористості початкової льодової маси – до 50-90% (саме такий об’єм займає повітря). Увесь подальший процес перетворення снігу на глетчерний лід зводиться до поступового його ущільнення й перекристалізації, зменшення пористості й вмісту повітря.

2. На другому етапі сніг під своєю тяжкістю рекристалізується, сніжинки дробляться й більш тісно упаковуються, снігова маса стискається, частково тане і змерзається (особливо влітку), тут же замерзає й та вода, яка надійшла з поверхні. У підсумку рихлий випавший сніг перетворюється на зернистий сніг.

3. Утворення фірну. Фірн виникає з зернистого снігу. Фірн – конгломерат безформенних зерен льоду величиною 0,5-5 мм. Внаслідок триваючого стискання зростає і щільність льодової маси до 0,40-0,83 г/см³. Влітку в області живлення фірнова частина льодовика чітко відділяється фірновою лінією від вже сформованого глетчерного льоду.

4. На останньому етапі подальше ущільнення фірну призводить до появи – льодовикового (глетчерного) льоду. Такий лід має найвищу щільність – до 0,91 г/см³, тому що закриваються проміжки поміж зернами фірну.

Отже загальна схема утворення льодовиків така: сніг – зернистий сніг – фірн – глетчерний лід. При цьому з 10-11 м³ снігу утворюється приблизно 1 м³ глетчерного льоду.

Окрім головного способу, поширені й інші 2 допоміжні способи формування льодовика:

• режеляція – змерзання кристалів льоду і заповнення ними пор і тріщин;

• конжеляція – повторне замерзання талої води на поверхні льодовику.

Характеристика області абляції. В цій області льодовик розвантажується. Форми витрачання льоду напряму пов’язані з морфогенетичними типами льодовиків. У гірських долинних льодовиків в області абляції розташовується язик – видовжений глетчерний потік, пластичний, який може рухатись. Витрачання льоду зумовлене – надмірним його накопиченням в області акумуляції і зміщенням льоду під дією сили тяжіння Землі вниз, де він поступово тане. Висячі гірські льодовики, шельфові та вивідні покривні льодовики розвантажуються переважно за допомогою льодових обвалів – відколювання брил глетчеру і їх падіння або на днище гірської долини або у водоймище (озеро, Світовий океан).

Будова льодовику також відрізняється значною складністю й різноманітністю. Головними рисами системної організації льодовиків є наявність в тілі глетчеру гідрографічної сітки, тріщин, льодових новоутворень, моренних наносів.

1. В тілі великих за розмірами льодовиків є складна гідрографічна сітка – система взаємопов’язаних порожнин, гротів, тріщин, колодязів, каверн, які повністю або частково заповнені водою, також лінзи води. На поверхні можуть бути тимчасові струмки талої води, що замерзають вдень. Наприклад, з гротів, які знаходяться на контакті глетчеру зі своєю підошвою можуть витікати вже сформовані водотоки – підльодні ріки (рис. 23).

2. В тілі рухливих льодовиків завжди присутні тріщини, які зумовлені різними причинами і мають різну морфологію (рис. 24): 1)поперечні – виникають на нерівностях підльодного ложа (виступів рельєфу), тут формуються льодоспади (в західній літературі їх називають – сераки); 2)повздовжні – утворюються в місцях розширення долини; 3)діагональні – виникають внаслідок різних швидкостей руху льодовика у вісьовій і периферійній зоні; 4)бергшрунд – дугоподібні тріщини, що обмежують верхні краї фірнових полів і вони відділяють рухливу частину льодовика від сніжно-льодового покриття скель, які оточують глетчер.

3. На поверхні льодовику можуть бути розвинуті поверхневі новоутворення – льодяні останці, льодяні гриби, нахилені вузькі брили білого льоду (форма, яка нагадує пози людей на покаянній молитві). Останні утворюються в умовах значної сонячної радіації і танення поверхневого льоду (поширені в Андах, на Памірі, Каракорумі, в Гімалаях). Огіви – дугоподібні борозни, що виникають через різну інтенсивність абляції льодовика, частини якого відрізняються різним кольором та забрудненістю поверхні.

4. До складу льодовиків входять і тверді гірські породи уламкового вигляду – морена. Вона буває – боковою, придонною, внутрішньою, серединною (особливо помітна в складних гірсько-долинних льодовиках), поверхневою. Переміщена морена може бути – береговою (відкладається по боковому краю льодовика) і кінцевою (формується перед краєм язика глетчера).

На поперечному перерізі льодовики мають чашеподібну форму, увігнуту, з нерівною поверхнею. Нерівність льодової поверхні зумовлена таненням льодовика у верхньому діяльному шарі, неоднаковою інтенсивністю танення глетчера. За багато років сталого існування формується стійка просторово-часова та системна організація льодовиків.

Живлення і абляція льодовиків

Для льодовиків, як і для інших водних геосистем, притаманний баланс води у твердому стані, тобто – льоду. Котляковим В.М. і Голубєвим Г.М. дане рівняння балансу льоду в глетчері. Ліва половина балансу представлена статтями живлення льодовика, права – статтями його розвантаження.

 

Х + У_х + У_ЛАВ + Z_КОНД = Y_СТ + Z_ВИП + ∆И

Доходна частина балансу льоду складається зі статей, які показують живлення глетчера:

1. Х – атмосферні опади (в основному опади тверді, але є й рідкі);

2. У_Х – хуртовинний переніс снігу;

3. Z_КОНД – конденсація водяної пари в тверду фазу;

4. У_ЛАВ – лавинний переніс снігу.

Пропорція поміж окремими статтями живлення льодовиків залежить від розмірів і морфогенетичного типу глетчера, його орографічної приуроченості до певних ділянок земної поверхні. Так Котляковим В.М. встановлено, що для великих складних гірських льодовиків 80% від загальної акумуляції становлять атмосферні опади, на хуртовинний переніс припадає – 15%, живлення лавинами – до 5%. Живлення невеликих за розмірами льодовиків (карових, висячих, відроджених тощо) характеризується майже протилежною картиною: частка атмосферних опадів дорівнює 20-30%, хуртовинного переносу зростає до 50-60%, лавинного надходження снігу – до 20%.

Витратна частина балансу льоду. Її статті показують те, куди лід витрачається з льодовика (процес абляції):

1. Y_СТ – стік талої води з глетчера; поділяється на підлідний, внутрішньолідний та поверхневий; на перші два припадає не більше 5% загального стоку воду, тому поверхневий стік – головна стаття абляції;

2. Z_ВИП – випарування снігу й льоду;

3. ∆И – зміни маси льодовика за інтервал часу.

Абляція (витрачання) льоду також може відбуватись за рахунок механічної абляції – здування снігу вітром з поверхні льодовика. До механічної абляції також слід віднести відколювання льоду від кінців глетчера – льодові обвали з шельфових, вивідних та висячих льодовиків.

Внаслідок сукупної абляції поверхня льодовика набуває хвилястого зовнішнього вигляду. На поверхні можуть бути розвинені жолобки, в яких влітку й удень протікають струмки талої води, а вночі вони замерзають. Влітку поверхня льодовика розкривається, сніг тане на його поверхні, тріщини виступають ззовні. Взимку льодовик покритий сніговим покривом.

В області живлення спостерігається позитивний баланс льоду, нижче кліматичної снігової лінії – негативний. На межі між цими областями льодовика баланс мами льоду є нульовим. Якщо абляція переважає над акумуляцією, то льодовики відступатимуть, якщо навпаки – то наступатимуть.