Геологическая деятельность льда

Геологическая деятельность льда во многом определяется формой его существования в природе. Следует различать сезонные льды, образующиеся в водоемах и в почве, и многолетние льды, слагающие крупные ледники горного и матери­кового типа. Широко развиты льды в областях распространения многолетней мерзлоты.

Условия образования и типы ледников. В высокогорных об­ластях снежинки под влиянием солнечных лучей слипаются, оплавляются и принимают форму зерен, которые при уплотне­нии превращаются в фирновый лед. Непрозрачная белая масса фирнового льда состоит из зерен размером от 5 до 10 мм.

По мере утолщения ледяного покрова над нагрузкой фирновый лед преобразуется в прозрачный голубой глетчерный лед, который обладает высокими пластичными свойствами и способен течь. Скопления льда, образовавшегося при уплотнении и пере­кристаллизации многолетних накоплений снега, называется ледниками, или глетчерами. Нижней границей форми­рования ледников является снеговая линия — это условная линия, выше которой снег не успевает растаять в летний период. В полярных областях снеговая линия располагается на уровне моря. В средних и низких широтах снеговая линия находится в пределах 2700—6000 м над уровнем моря.

Современные ледники занимают 11% общей площади суши Земли, а объем заключенного в них льда составляет около 30 млн. км3. Ледники подразделяют на горные и материковые.

Горные ледники формируются в горных районах и под­разделяются на альпийский (его часто называют горным) и скандинавский — (плоскогорный) типы. Альпийский тип ледников образуется в пределах молодых гор с зубчатыми вер­шинами (Альпы, Кавказ, Памир, Гималаи и др.). Движение их от вершин к подножью гор происходит по дну горных долин в виде языков длиной до нескольких десятков километров. Об­ласть питания этих ледников состоит из нескольких фирновых полей (бассейнов), из которых глетчерный лед медленно отте­кает. Скандинавский тип (плоскогорный) образуется на плоских вершинах гор (Алтай, Северный Тянь-Шань, Скандинав­ские горы). Это маломощные шапки фирна и льда, обычно ма­лоподвижные, или обширные ледники нагорий Норвегии (пло­щадью до сотен квадратных километров). Они дают начало коротким долинным ледниковым языкам, расходящимся в раз­ные стороны.

Материковые, или покровные, ледники широко развиты в высоких широтах. Они покрывают огромные площади суши, скрывая под собой неровности ее рельефа (Гренландия, Антарк­тида). Форма материковых ледников — высокие (3300 м в Грен­ландии и 4500 м в Антарктиде) ледяные плато с ровной плоско­выпуклой поверхностью. Лед растекается во все стороны сплош­ной стеной. Достигнув морского побережья, ледники сползают в море, краевые части его обламываются и образуют многочис­ленные плавучие блоки льда — айсберги.

При движении ледники разрушают ложе из коренных горных пород и сносят обломочный материал. Разрушительную деятель­ность ледников называют выпахиванием, или экзара­цией. Выпахивание происходит избирательно и проявляется во много раз интенсивнее там, где в лед вмерзли обломки гор­ных пород, усиливающие его разрушительную деятельность, или там, где ложе ледника сложено некрепкими трещиноватыми по­родами. В рыхлых породах ледник выпахивает огромные желоба И замкнутые котловины. Выступам скальных пород ледник придает сглаженную форму, округляя, отшлифовывая сторону, обра­щенную навстречу движению льда. Такие одинокие скалы назы­ваются «бараньими лбами».

Ледниковые долины — троги образуются в результате рас­ширения ледником ранее существовавших речных долин. Попе­речный профиль ледниковой долины трапециеобразный.

Перенос обломочного материала ледниками и талыми во­дами. Морены и их типы. При движении ледник переносит ог­ромное количество обломочного материала, который захватыва­ется им при выпахивании, а также попадает на поверхность лед­ника при смыве и обвалах с окружающих склонов. Этот рыхлый несортированный материал называется мореной. Выделяются различные типы морен. Особый интерес представляет так назы­ваемая конечная морена, которая формируется в лобовой части ледника.

В процессе таяния ледников образуется большое количество талых вод. Вытекая из-под ледника, они выносят много обло­мочного материала, который формирует водно-ледниковые флювиогляциальные отложения. Обычно это грубо­зернистые, плохо отсортированные пески с примесью гальки и валунов. В отдельных котловинах, выпаханных ледником, мо­гут образоваться озера (Карелия, северо-западная часть Евро­пейской равнины) с характерными осадками — «ленточными» глинами, состоящими из многократного чередования тонких слойков песка с хорошо отмученной глиной.

Водно-ледниковые отложения образуют своеобразные формы рельефа. Иногда это обширные полого-волнистые равнины — зандровые поля, сложенные песками, гравием, галькой. Они возникают в местах выхода водного потока из-под ледника. В других случаях — это узкие, извилистые в плане валы— озы из гравийно-галечного материала, вытянутые по направлению движения ледника, а также отдельные, хаотически разбросан­ные холмы — к а м ы.

Древние оледенения. Моренные и флювиогляциальные отло­жения являются признаками прошлых оледенений. Древние мо­рены со временем преобразовываются в конгломератовидные породы — тиллиты; галечники и ленточные глины — в конгломе­раты и сланцы с тонкой слоистостью.

При этом все они сохра­няют характерные текстурные особенности ледниковых отложе­ний (шлифовка, штриховка и др.).

Следы древних оледенений обнаружены в породах докемб­рия, ордовика, верхнего палеозоя и четвертичного периода. Наи­более изучено оледенение четвертичного периода. Временами в северной части России ледник значительно сокращался и от­ступал к центрам оледенений (Скандинавские горы, Новая Земля, Альпы, Таймырский полуостров и др.), но периодически происходило интенсивное образование льда и ледники вновь распространялись по земной поверхности.

Периоды времени, в которые площадь ледников увеличи­лась, называются ледниковыми веками, а периоды со­кращения ледников— межледниковыми веками, или межледниковьями.

В европейской части России в четвертичном периоде выде­ляют от 3 до 7 оледенений. Установлено, что большая часть Восточно-Русской равнины (до широты Киева и Днепропет­ровска) временами была покрыта льдами. В Азии в четвертич­ный период оледенению подвергались Северный Урал, Север­ный Тянь-Шань, Памир, Алтай, Саяны, Якутия, Верхоянский и другие хребты Сибири.

О причинах оледенений и их периодичности нет единого мнения. Одни ученые пытаются объяснить возникновение оле­денений космическими причинами, связывая изменение солнеч­ной радиации с изменением элементов земной орбиты, с появ­лением туманности и т. д. Другие — связывают возникновение оледенений с факторами, обусловленными развитием самой Земли: изменением содержания углекислого газа в земной ат­мосфере, изменением прозрачности атмосферы при вулкани­ческих извержениях, преобразованием поверхности Земли в ходе горообразования, что приводит к изменению направления движения теплых и холодных течений, и т. д.

Многолетняя (вечная) мерзлота. В холодные зимы подзем­ные воды, содержащиеся в горных породах, превращаются в лед — образуются мерзлые горные породы, которые в летнее время могут полностью оттаять. Такое временное промерзание почв называется сезонной мерзлотой. Глубина ее про­никновения изменяется от 1 до 4 м (в зависимости от клима­тических условий). В районах, где среднегодовая температура близка к 0° С или ниже, мерзлые породы оттаивают в летнее время только на небольшую глубину (0,2—1,5 м). В результате возникает значительный по мощности горизонт многолетней мерзлоты. Временно оттаивающий ее самый верхний слой называется деятельным слоем.

Многолетняя мерзлота развита повсеместно к востоку от р. Енисей, в северных частях Западно-Сибирской низменности и Урала, на крайнем севере европейской части СССР, в горных районах и занимает половину территории нашей страны— 49,7%- Глубина распространения многолетней мерзлоты колеб­лется от первого десятка метров до 500—600 м.

При изменении температурного режима недр (потепление климата, распахивание земли, рубка леса и др.) в результате вытаивания подземного льда образуются отрицательные формы рельефа (блюдца протаивания, провалы, воронки и др.). От­таявший увлажненный слой почвы обычно сползает вниз по склону по поверхности неоттаявших пород. Это явление назы­вают солифлюкцией. Солифлюкционные процессы сущест­венно затрудняют строительство в районах вечной мерзлоты.