Ледники. Происхождение ледников
Ледник — это огромная, медленно движущаяся под действием силы тяжести масса льда, образовавшаяся из уплотненных и кристаллизованных слоев снега. Ледники часто называют “ледяными реками”.
Ледниковый лед является крупнейшим резервуаром пресной воды на Земле и уступает только океанам по величине общего объема воды. Они участвуют в круговороте воды и оказывают существенное регулирующие влияние на многие природные процессы на Земле, например, на тепловой баланс планеты, температуру и плотность вод океана, сток горных рек и так далее.
Содержание:
Ледники покрывают обширные территории полярных регионов, в тропиках же они сосредоточены только на самых высоких горах.
Ледники встречаются на всех континентах и примерно в 47 странах мира. Хотя в Австралии нет ледников, в Новой Гвинее, считающейся частью австралийского континента, небольшие ледники расположены на ее самой высокой вершине в горном массиве Пунчак-Джая. В Африке есть ледники на горе Килиманджаро, горе Кения и на хребте Рувензори.
Классификация ледников
Морфологическая классификация ледников
Существуют несколько классификаций ледников. Большинство из них морфологические. В соответствии с морфологической классификацией ледники делятся на две группы:
• горные ледники
• покровные (континентальные) ледники, которые могут покрывать большие площади и по-другому называются ледниковыми щитами.
Горные ледники намного меньше покровных и имеют самые разнообразные формы. Они расположены на вершинах гор, занимают долины и впадины на склонах гор. Горные ледники есть на всех широтах: от экватора до полярных островов, но высота снежной линии в горах зависит от распространения тепла по Земле. Она самая высокая в тропических широтах — 5,5-6 км, что связано с сухостью воздуха и малым количеством осадков.
Горные ледники делятся на три группы:
• вершинные ледники
• ледники склонов
• долинные ледники (простой долинный ледник состоит из одного потока, а сложный долинный ледник образован из нескольких долинных потоков).
Промежуточное положение между горными и покровными ледниками занимают горно-покровные ледники. Некоторые из них образуются при слиянии у подножия гор протяженных концов горных ледников с самостоятельными участками питания, другие — когда ледники переполняют долины, перетекают через перевалы, образуя сплошной покров.
Примером вершинных ледников может служить, например, ледники таких конических вершин, как Эльбрус. Есть ледники с плоской вершиной. У какой-либо горы имеется плоская вершина, и на ней тоже может образоваться ледяной купол, который затем распространяется вниз по склонам. Если ледники образуются на вулканах, то возникает своеобразная форма рельефа, называемая барранкос. Например, на склонах конусообразного Ключевского вулкана, являющимся самым высоким на Камчатке, есть небольшие вытянутые долинки со своими бортами. Это и есть барранкос. Они появились из-за вулканической активности: когда-то там текла лава, и в процессе горообразования появились эти формы, вытянутые наподобие желобов.
Есть кальдерные ледники. Кальдера — это обширная похожая на цирк впадина вулканического происхождения, часто с крутыми стенами и более или менее ровным дном, которая образуется на вулкане после обрушения стенок кратера или в результате его катастрофического извержения. В кальдерах при определенных условиях также могут быть ледники — на Камчатке, Аляске, в Андах.
Ледники склонов занимают впадины на склонах горных хребтов и отдельные участки на слабо выраженных склонов. Начинаются они высоко, в отрицательной форме рельефа, потом оттуда выползают, заполняют долину. Это могут быть каровые ледники, карово-долинные, висячие, присклоновые ледники.
Каровый ледник — это сравнительно небольшой ледник, лежащий в чашеобразной впадине склона – каре — замкнутом с трех сторон цирке, созданном деятельностью снега и льда. Каровые ледники могут располагаться ниже снеговой линии. Между каровыми ледниками и долинными есть переходные ледники – карово-долинные.
Карово-долинный ледник — каровый ледник, язык которого спускается в нижележащую долину, но на расстояние, не превышающее одной или двух третей общей длины ледника.
Висячий ледник — это небольшой ледник, который лежит в слабо выраженных впадинах на крутых склонах гор и заканчивается высоко на склоне основной долины. Они образуются в тех горных странах, где оледенение развито слабо, например, в Пиренеях. Этот тип ледников еще называется пиренейским. Благодаря высокому положению таяние льда невелико, расход льда происходит в основном путём ледяных обвалов, в результате чего у подножия склона нередко формируется возрождённый ледник. Висячие ледники создают повышенную опасность схода лавин.
Присклоновый ледник — это небольшой ледник на узкой поверхности структурной террасы или какой-либо плоской площадки у подножия крутого уступа.
Долинные ледники представляют собой ледяные массы, обладающие ограниченной площадью водосбора и движущиеся вниз по долине под действием силы тяжести. Долинные ледники — это типы ледников, которые ограничены только долиной.
Долинные ледники обычно зарождаются либо в горах, либо в ледяных щитах. Ледниковый лед, стекающий вниз по склону из любого из этих источников, будет следовать по любым существующим долинам, размывая и расширяя их по мере своего движения. Вблизи экватора такие ледники могут быть очень короткими, может быть, всего два-три километра, но в Северной Америке и Европе долинные ледники намного длиннее и крупнее. Ледник Ламберта в Антарктиде — самый длинный в мире. Его протяженность составляет 700 км. Ледник Алеч в Швейцарии имеет длину около 23 км. Самым длинным ледником Австрии является Пастерце, который лежит у подножия горы Гросглокнер и имеет длину около 8 км.
В «начале» классического долинного ледника находится цирк, который имеет форму чаши с отвесными стенами с трех сторон, но открыт с той стороны, которая спускается в долину. В цирке образуется скопление льда. Долинные ледники начинаются как неровности на склоне горы, которые позже увеличиваются в размерах за счет воздействия льда. После таяния ледника в этих местах обычно образуются небольшие горные озера, называемые каровыми озерами — тарнами.
Часто несколько каровых ледников объединяются, чтобы питать один долинный ледник.
Хотя долинные ледники составляют лишь около одного процента оледенелых участков Земли, они являются наиболее распространенным типом ледников. Эти ледники, которые еще называют альпийскими, широко распространены во многих горных регионах мира: в Андах, Альпах, на Аляске, в Скалистых и Скандинавских горах, Гималаях и других горах Центральной Азии, а также в Новой Зеландии. Даже в Африке — в Уганде и Танзании — есть несколько таких ледников.
Многие долинные ледники имеют ледники-притоки. Так, на леднике Барнард на Аляске их насчитывается по меньшей мере восемь.
В отличие от горных ледников, ледяные щиты, не ограничиваются горными районами. Покровные ледники составляют 98,5 % площади современного оледенения. Они образуют широкие купола и расходятся от их центров во все стороны. По мере распространения ледяных покровов они покрывают все вокруг толстым слоем льда, включая долины, равнины и даже целые горы. Сегодня континентальные ледники покрывают большую часть материка Антарктида (площадь оледенения 13 млн. 980 тыс. км2) и крупные острова – Гренландию ( 1 млн. 710 тыс. км2), Новую Землю (23645 км2), Северную Землю (18325 км2), Землю Франца-Иосифа (13735 км2) и другие.
Эти регионы содержат огромное количество пресной воды. Только Гренландия и Антарктида составляют около 95% всего ледникового льда, существующего в настоящее время на Земле. Их предполагаемый объем составляет около 24 миллионов км3. Объем льда настолько велик, что если бы, к примеру, ледяной покров Гренландии растаял, это привело бы к повышению уровня моря по всему миру примерно на семь метров. А если бы растаял антарктический ледяной покров, то уровень моря поднялся бы примерно на 60 метров. Это может вызвать серьезные проблемы для прибрежных районов.
Средняя толщина ледяного покрова Гренландии составляет 1,5 км, в некоторых местах превышает 3 км, а объем льда в этом ледяном покрове — 2850000 км3. Хотя в последнее время, по оценкам специалистов, масса ледяного покрова Гренландии уменьшается со скоростью 195 км3 в год.
Антарктический ледяной покров — самая большая единая масса льда на Земле. Он содержит 26,5 миллионов км3 льда. Кубический километр льда весит приблизительно одну гигатонну, что означает, что ледяной покров весит 26 500 000 гигатонн. В Антарктическом ледяном покрове содержится примерно 61 % всей пресной воды на Земле. Под действием веса льда часть земной коры под Западно-Антарктическим ледяным щитом опустилась ниже уровня моря на 2,5 км. Если бы там не было ледяного покрова, это было бы морское дно.
Другие классификации ледников
Существует также геофизическая классификация ледников. Это разделение ледников в соответствии с их тепловым состоянием и тепловым режимом ниже деятельного слоя. Деятельный слой — это, как правило, верхние 10 метров в фирне или 15 метров во льду, куда летом успевает проникнуть тепло, а зимой проникает холод, то есть в леднике происходят сезонные колебания температуры.
Согласно этой классификации, ледники делятся на теплые, холодные и переходные ледники между ними, так называемые политермические ледники. Теплые ледники — это те, в которых лед находится при температуре таяния, то есть около 0 °C. Там весь лед пронизан каналами и канальчиками, заполненными водой. Холодные ледники — это те, в которых нет жидкой воды и температура по всему профилю от поверхности до ложа чисто отрицательная, в том числе летом, за исключением верхнего активного слоя, где образуется вода (за исключением самых внутренних частей Антарктиды). Переходными являются двухслойные политермические ледники. Их верхний слой льда холодный, а нижний находится в точке таяния.
Есть еще классификация, предложенная шведским гляциологом Альманом в 1930-х годах, где выделяются три класса ледников: ледники стран с умеренным климатом (или теплым), в которых вся толщина, за исключением самых верхних слоев, имеет температуру плавления; полярные ледники, где температуры отрицательные даже летом; субполярные, в толще которых преобладают отрицательные температуры, но летом возможно таяние, это, помимо прочего, двухслойные ледники.
Кроме этого, существует также динамическая классификация ледников. Это разделение ледников в связи с особенностями их движения — классификация, придуманная известным советским гляциологом Шумским. Она основана на соотношении двух основных сил, вызывающих движение ледников: силы стока, обусловленной наклоном и кривизной ложа, и силы растекания, обусловленной наклоном поверхности ледника по отношению к его ложу.
Силы стока вызывают преимущественно ламинарное течение ледников (течение, при котором жидкость перемещается слоями без перемешивания и пульсаций, то есть без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления), в то время как силы растекания вызывают скольжение глыб. А по соотношению сил стока и растекания ледники делятся на типы: стоковые ледники, или горные ледники, в которых сила стока ледника составляет 100% от его движущей силы, и ледники растекания — это, как правило, ледяные шапки на севере и ледяные щиты. У них нет никаких препятствий. Они распространяются во все стороны.
Как возникают ледники
Ледники начинают формироваться в тех местах, где каждый год накапливается больше снега, чем его тает.
Выпавший снег (с плотностью 100 кг/м3) постепенно уплотняется под давлением вышележащих слоев и медленно превращается из легких, пушистых кристаллов в твердые, круглые ледяные гранулы снега с плотностью до 300-400 кг/м3.
Поверх этого зернистого снега выпадает новый снег. Твердый снег становится еще более сжатым и происходит его превращение в фирн. Это зернистый лед, представляющий собой конгломерат зерен льда размером 0,5-5 мм. Его плотность уже в среднем 650 кг/м3 (до 800 кг/м3).
С годами слои фирна наслаиваются друг на друга. Когда лед становится достаточно толстым — около 50 метров — зерна фирна сливаются в огромную массу твердого льда. Его плотность уже 800-910 кг/м3 (до 925 кг/м3). Ледник начинает двигаться под собственным весом. Ледник настолько тяжелый и оказывает такое сильное давление на нижние слои, что фирн и снег тают без какого-либо повышения температуры. Талая вода делает дно тяжелого ледника более скользким, что способствует лучшему его распространению по ландшафту.
Ледники обычно стекают вниз по склону, хотя им не нужен поверхностный уклон, чтобы течь, поскольку они могут приводиться в движение продолжающимся накоплением нового снега у их источника, в результате чего создается более толстый лед и поверхностный уклон.
Разные части ледника движутся с разной скоростью. Лед в середине ледника движется быстрее, чем у основания, которое медленно размалывается по мере продвижения по своему каменистому дну. Различные скорости, с которыми движется ледник, создают напряжение в хрупкой верхней части льда. Вершина ледника раскалывается, образуя трещины, называемые расселинами или бергшрундами.
Эти трещины делают путешествие по ледникам опасным занятием. Сильный снегопад может образовать хрупкий снежный мост, скрывая их присутствие на поверхности. Талые ледниковые воды текут по всему леднику и под ним, вырезая каналы во льду (называемые муленами) – процесс, похожий на образование пещер в каменных породах. Мулены часто намного глубже, чем трещины, и доходят до самого дна ледника.
Ледяной покров ледяных щитов распространяется от центра ледника. Большая масса льда в леднике ведет себя пластично или как жидкость. Ледник течет, скользит по неровным поверхностям, пока не покрывает все на своем пути.
Строение ледника
Более высокогорная часть ледника, на которую выпадает большая часть снега, называется зоной накопления. В целом, зона накопления составляет 60-70 процентов площади поверхности ледника. Масса льда в зоне накопления оказывает давление достаточное для того, чтобы вызвать серьезную эрозию породы в этой области. После схода ледника часто остается чашеобразное углубление, называемое ледниковым цирком.
На противоположном конце ледника, у его подножия находится зона осаждения, где в результате таяния теряется больше льда, чем образуется в результате снегопадов и отложений. Место, где ледник сходит на нет, называется ледяным фронтом.
Высота, на которой встречаются две зоны, называется линией равновесия, также называемой снеговой границей. На этой высоте количество нового снега, полученного в результате накопления, равно количеству льда, потерянного в результате таяния. Из-за эрозионных сил на краях движущегося льда ледники превращают V-образные долины, вырезанные реками, в U-образные ледниковые долины.
«Здоровье» ледника определяется сравнением площади зоны накопления с зоной абляции. Это баланс массы ледника. Здоровые ледники имеют большие зоны накопления.
Скорость движения ледника
Большинство ледников перемещаются очень медленно — всего на несколько сантиметров в день.
Скорость движения ледников частично определяется трением, из-за чего лед в нижней части ледника движется медленнее, чем в верхней части. В альпийских ледниках трение, возникающее на боковых стенках долины, также замедляет движение краев относительно центра.
Средние скорости ледников существенно различаются. У некоторых скорость настолько низкая, что среди отложений могут закрепляться деревья. В других случаях ледники могут перемещаться со скоростью до нескольких метров в день, как в случае с ледником Берда в Антарктиде, который перемещается на 750-800 метров в год (около двух метров в день), согласно исследованиям с использованием спутников.
Многие ледники имеют периоды очень быстрого продвижения, называемые нагонами, подвижкой ледника или сёрджем. Эти ледники до поры до времени двигаются нормально, потом внезапно ускорятся, а затем начинают двигаться опять в прежнем режиме. Во время этих нагонов ледник может развивать скорость в 100 раз превышающую нормальную. Временное ускорение движения ледника характерно для так называемых пульсирующих ледников. Скорость при сёрдже достигает до 100 м в сутки. Например, ледник Колка на Кавказе в 1969-1970 годах продвинулся на 4,1 км.
Самый быстрый ледник в мире, ледник Якобсхавн в Гренландии, движется со скоростью около 40 метров в день.
Там, где ледник встречается с побережьем, он становится приливным ледником. Его передний край возвышается над водой, образуя ледяные скалы, высота которых может достигать 60 метров. Куски льда на краю ледника отрываются в воду — процесс, называемый айсбергообразованием. Отламывание льда сопровождается сильным грохотом и образованием больших волн. Большие плавающие отколовшиеся куски ледникового льда называются айсбергами.
Характерные элементы ледникового рельефа
Хотя ледники движутся медленно, они чрезвычайно мощные. Подобно огромным бульдозерам, они год за годом продвигаются вперед, сокрушая, перемалывая и опрокидывая все на своем пути.
По мере их движения ледники разрушают или стирают землю под собой и вокруг себя. Ледники несут большое количество породы, камней и глины. Некоторые из валунов, которые они тащат, размером с дом.
Камни, переносимые ледниками на сотни и даже тысячи километров, называются эрратическими валунами. Эрратические валуны значительно отличаются от того ландшафта, куда они были доставлены ледниками. Например, Биг-Рок (также известный как Окотокс Эрратик) — это 16 000-тонный кварцитовый валун недалеко от города Окотокс, провинция Альберта, Канада, приволоченный сюда во время последнего ледникового периода.
Вмурованные или застрявшие в основании ледника, эти большие камни скребут землю, как зубцы грабель. Они оставляют за собой длинные борозды на поверхности земли. Изучая борозды, оставленные в породе, геологи могут сказать, в каком направлении двигался древний ледник.
Морены
Ледники в конечном итоге осаждают включенные в них породы, грязь, гравий и другие осадки. Ледниковые отложения обычно подразделяют на морену и сортированные отложения. В состав моренных отложений (иногда называемые тилл) входят валуны, щебень, песок, супесь, суглинок и глина. Возможно преобладание одного из этих компонентов, но чаще всего морена представляет собой несортированную смесь двух или более компонентов, а иногда встречаются все фракции. Сортированные отложения образуются под воздействием талых ледниковых вод и создают водно-ледниковые равнины, долинные зандры, камы и озы, а также заполняют котловины озер ледникового происхождения.
Поверхность морен представляет собой пересеченную равнину с небольшими холмами и грядами разных форм и размеров и с многочисленными небольшими котловинами, заполненными озерами и болотами. Размер морен варьируется в больших пределах в зависимости от объема принесенного льдом материала.
Морены делятся на пять основных категорий: конечные морены, боковые морены, медиальные морены, надледниковые морены и донные морены.
Груды морены, образованные на конце ледника называются конечными или концевыми моренами. Она образуется в самом конце ледника, сообщая сегодня ученым важную информацию о леднике и о том, как он двигался. На пути ледника в определенных местах расположены различные породы и минералы. Если минерал, уникальный для одной части ландшафта, присутствует в конечной морене, геологи знают, что ледник, должно быть, проходил через эту область.
В конечной точке ледника весь мусор, который был собран и сдвинут к передней части ледника, оседает в виде большого скопления камней, почвы и отложений.
По бокам ледника образуются боковые морены. Продвигаясь вперед, ледник отрывает камни и почву с обеих сторон по пути своего следования. Этот материал откладывается в виде боковой морены поверх ледника. Боковые морены обычно встречаются на хребтах по обе стороны ледника. Ледник равномерно выталкивает материал вверх по склонам, поэтому боковые морены обычно имеют одинаковую высоту.
Медиальные морены образуются, когда два разных ледника, текущие в одном направлении, сливаются, а боковые морены каждого объединяются, образуя морену в середине объединенного ледника. Этот материал образует одну линию камней и грязи в середине нового, более крупного ледника. Медиальная морена находится на вершине существующего ледника и внутри него.
Если ледник растает, медиальная морена, которую он оставит после себя, будет представлять собой длинный земляной гребень в середине долины.
Надледниковая морена — это материал на поверхности ледника. Боковые и медиальные морены могут быть надледниковыми моренами. Надледниковые морены состоят из камней и земли, которые упали на ледник из окружающего ландшафта. Пыль и грязь, оставленные ветром и дождем, становятся частью надледниковых морен. Иногда надледниковая морена настолько плотная, что скрывает ледник.
Если ледник тает, надледниковая морена равномерно распределяется по долине.
Менее заметна донная морена, также называемая ледниковым наносом, который часто покрывает поверхность под большей частью ледника вниз по склону от линии равновесия. Талые воды ледников содержат каменную муку, чрезвычайно мелкий порошок, тонкоизмельчённую породу, переносимую ледником.
Донные морены являются наиболее распространенным типом морен и их можно найти на любом континенте.
На поверхности морен часто встречаются западины. Это результат таяния глыб льда. В настоящее время в районах с гумидным климатом западины могут быть заняты озерами или болотами, а в полусухом климате и даже во многих районах с гумидным климатом они сухие. Такие западины встречаются в сочетании с небольшими крутосклонными холмами. Западины и холмы – типичные формы рельефа основной морены. Сотни таких форм встречаются в северном Иллинойсе, Висконсине, Миннесоте и Манитобе.
Друмлины
Другие характерные формы рельефа, образованные ледниковым отложением, включают длинные змеевидные хребты, образованные руслами рек под ледниками, известные как эскеры и удлинённые холмы обтекаемой эллиптической формы, сложенные донной мореной, известные как друмлины.
Друмлины — это асимметричные холмы в форме перевернутой ложки или наполовину зарытого яйца, состоящими в основном из тилля (глинистого ледникового образования с эрратическими валунами). Их высота варьируется от 15 до 50 метров, 180-460 метров в ширину, а длина может достигать двух километров. Крутой конец холма смотрит в направлении, откуда продвигался лед, в то время как более длинный склон следует направлению движения льда. Более удлиненный друмлин указывает на меньшую скорость ледника, а более короткий указывает на его более высокую скорость.
Друмлины обычно встречаются большими группами – по нескольку десятков или даже сотен. Скопления друмлинов называются полями или стаями. Они могут образовывать ландшафт, который часто описывается как «топография корзины с яйцами».
Ледниковые долины
Ледниковые долины существуют почти на каждом континенте.
До оледенения горные долины имели характерную V-образную форму, образовавшуюся в результате водной эрозии. Однако во время оледенения эти долины расширяются и углубляются, что создает ледниковую долину в форме буквы «U». Помимо углубления и расширения долины, ледник также сглаживает ее за счет эрозии.
Многие ледники углубляют свои долины сильнее, чем их более мелкие речные притоки. Поэтому, когда ледники отступают из региона, долины притоков ледников остаются над впадиной главного ледника, их называют висячими долинами.
На тех участках почвы, которые пострадали от истирания и выпахивания, оставшиеся углубления могут быть заполнены цепочками озер.
Ледники также ответственны за создание фьордов — длинных, глубоких, узких бухт или заливов, которые простираются далеко вглубь материка и встречаются в высоких широтах. Фьорды встречаются в основном в Норвегии, Чили, Новой Зеландии, Канаде, Гренландии и американском штате Аляска. Согне-фьорд, фьорд в Норвегии, имеет длину более 160 километров.
Когда по долинам пробирается ледник, он оказывает разрушительное воздействие на местный рельеф. Разрушение ледниками рельефа в долинах происходит в основном двумя способами: истирание пород и ледниковое выпахивание.
Когда ледник течет по поверхности коренных пород, он вырывает из земли и волочит каменные глыбы, которые вмерзают в лед. Этот процесс, известный как выпахивание, происходит через циклы, в которых подледниковая вода проникает в трещины в коренной породе, а последующее расширение при ее замерзании отделяет камни от коренной породы. Таким образом, отложения всех размеров становятся частью нагрузки ледника.
Истирание происходит, когда лед и масса обломков породы скользят по коренной породе и действуют как наждачная бумага, которая разглаживает и полирует нижележащую поверхность, одновременно производя измельченную породу, которая называется каменной мукой. Эта мука состоит из каменных зерен размером от 0,002 до 0,00625 мм. Иногда количество образующейся каменной муки настолько велико, что потоки талых вод приобретают сероватый цвет.
Ареты и карлинги (пирамидальные пики)
Результатом ледниковой деятельности являются характерные горные образования, называемые аретами и карлингами. Арет — это острый скальный зубчатый гребень, имеющий сходство с полотном пилы или лезвием ножа, который образуется при столкновении двух ледников. Каждый ледник распространяется по своей ледниковой долине по обе стороны от Арета.
Участок, где встречаются три или более ледников, образуя вершину, называется карлинг. Эти высокие, необычные формы рельефа также называют пирамидальными пиками. Гора Маттерхорн на границе Швейцарии и Италии — это классический пример карлинга. Однако живописные карлинги встречаются почти во всех высоких горах, где существовали долинные ледники.
Бараньи лбы
Некоторые скальные образования на пути ледника сформированы в виде небольших холмов, имеющих форму, известную как бараний лоб или овечья спина.
Бараньи лбы — это гладкие, округлые скальные образования, сглаженные и отполированные движением ледника. Склоны «бараньих лбов», обращённые в сторону, откуда движется ледник, пологие и гладкие, противоположные склоны — обрывисты, часто неровны. Ледник стирает гладкий склон, по которому он течет, в то время как скала обрывается с противоположной стороны и уносится льдом, процесс, известный как «выпахивание». Порода на этой стороне разрушается под действием комбинации сил, вызванных водой, льдом в трещинах породы и структурными напряжениями.
Длина некоторых таких скальных образований доходит до нескольких сотен метров, высота от нескольких метров до 50 м. Группы мелких «бараньих лбов» называют курчавыми скалами.
Бараньи лбы существуют во многих холмистых районах в виде обнажений плоских скал.
Сортированные отложения
Вода, поднимающаяся из зоны абляции, вытекает из ледника и уносит с собой мелкие эродированные отложения. С уменьшением скорости воды уменьшается и ее способность переносить взвешенные частицы. Затем вода по мере своего движения постепенно осаждает осадочные породы, создавая зандровую равнину.
Зандровые равнины
Зандровые равнины состоят из материала, принесенного потоками талых ледниковых вод, и обычно примыкают к внешнему краю конечных морен. Эти крупнозернистые, грубосортированные отложения состоят из песка, гальки, глины и валунов (максимальный размер которых зависел от способности потоков перетаскивать материалы). Зандровые поля обычно широко распространены вдоль внешнего края конечных морен.
На зандровых равнинах и в долинах обычно присутствуют бассейны, известные как котловины. В отложениях тилля также образуются ледниковые впадины (западины). Эти впадины образуются, когда большие ледяные глыбы застревают в ледниковом аллювии и после таяния оставляют вмятины в осадке. Как правило, диаметр этих впадин не превышает двух километров, за исключением Миннесоты, где некоторые впадины достигают 50 км в диаметре, а глубина колеблется от 10 до 50 метров.
Когда ледник уменьшается в размерах до критической точки, его движение прекращается, и лед становится неподвижным. Между тем, талая вода, текущая поверх, внутри и подо льдом, оставляет сортированные аллювиальные отложения. Поэтому, когда лед тает, он оставляет после себя слоистые отложения в виде различных характерных рельефных образований. Такие отложения в форме куполовидных крутосклонных холмов и коротких гряд неправильной формы называются камы.
Камы
Камы состоят из слоистых песков, супесей, суглинков с примесью гравия и прослоев глины. Скорее всего, они образовались разными способами. Некоторые камы были отложены близ конечных морен потоками, вытекавшими из внутриледниковых трещин или подледниковых туннелей. Эти камы часто сливаются в широкие поля слабосортированных наносов, называемые камовыми террасами. Другие, по-видимому, были сформированы в результате таяния крупных глыб льда у конца ледника. Возникшие при этом котловины заполнялись отложениями потоков талых вод, и после полного таяния льда там формировались камы, слегка возвышающиеся над поверхностью основной морены. Камы встречаются во всех областях покровного оледенения.
Озы
Озы — еще один тип отложений, образующихся при контакте со льдом, характеризуется длинными, узкими извилистыми гребнями, состоящими в основном из песка и гравия, отложенных потоками талой воды, текущей внутри ледника, по поверхности ледника или под ним. После того, как лед растает, эти линейные хребты или скалы остаются как элементы ледникового ландшафта. Высота некоторых из этих гребней превышает 100 метров, а их длина может достигать100 км.
В отличие от альпийских ледников, ледяные щиты по мере своего распространения не создают ландшафтных особенностей рельефа. Они имеют тенденцию сглаживать под собой поверхность земли.
Практическое значение ледников
Ледники играют важную роль. Самым важным ресурсом, который обеспечивают ледники, является пресная вода. Многие реки питаются талой водой ледников. Например, ледник Ганготри, один из крупнейших ледников в Гималайских горах, является истоком реки Ганг. Ганг является самым важным источником пресной воды и электроэнергии в Индии и Бангладеш.
Хотя, в целом, роль ледников в питании рек и невелика, — ежегодный вклад ледникового стока на планете составляет 412 км3, то есть менее 1% объема речного стока (42,7 тыс. км3), — у некоторых крупных рек доля ледникового питания достигает 15%, а у малых рек вблизи ледников — до 40-60%.
Ледники оказывают многолетнее регулирующее влияние на речной сток. Талая вода компенсирует недостаток воды в реках в засушливые годы. Сезонное регулирование проявляется в усилении таяния ледников и увеличении питания именно в теплый летний засушливый период года — тогда, когда другие источники питания рек истощаются.
Так, ледники Средней Азии дают дополнительный сток рекам в июле-августе, когда дождевые осадки становятся невелики. Именно в этот период людьми осуществляется основной забор воды для орошения. Ледниковые воды используются в сельском хозяйстве, для водоснабжения горных городов, для выработки электроэнергии.
Воды рек, вытекающих из ледников, отличаются повышенной мутностью и очень малой минерализацией. Для некоторых ледниковая вода ассоциируется с чистым, свежим вкусом. Поскольку вода долго находилась в замороженном виде в леднике, многие люди считают, что она не подвергалась воздействию загрязняющих веществ, которым подвергается жидкая вода.
Ледники образовали котловины для большинства озер мира и вырезали большую часть самых впечатляющих горных пейзажей Земли.
Помимо благоприятного влияния, ледники оказывают и экологически негативное воздействие, вызывая сход лавин, катастрофические паводки, разрушительные сели.
Угрозы для ледников
Процессы, которые устраняют снег, лед и морены с ледника или ледяного покрова называются абляцией. Абляция включает в себя таяние, испарение, эрозию и образование айсбергов.
Ледники тают, когда таяние льда происходит быстрее, чем его накопление. Средняя температура Земли повышается уже более столетия. Ледники же являются важными индикаторами глобального потепления и изменения климата.
Таяние ледяных покровов способствует повышению уровня моря. Когда ледяные щиты в Антарктиде и Гренландии тают, они повышают уровень океана. Периодически от ледников откалываются большие куски льда, называемые айсбергами.
В северном полушарии большинство айсбергов откалывается от ледников Гренландии. Иногда они дрейфуют на юг с течениями в Северную часть Атлантического океана. Айсберги также отделяются от ледников на Аляске.
В Южном полушарии почти все айсберги образовываются, откалываясь от ледникового щита Антарктиды.
Айсберги могут быть огромными. Некоторые айсберги вблизи Антарктиды могут быть размером с Сицилию, самый большой остров в Средиземном море. Над водой видна лишь одна восьмая часть айсберга. Большая же часть айсберга находится под водой.
Подводный лед опасен для судов. Острый, сокрытый водой лед может легко пробить дыру в днище судна. Особенно опасная часть Северной Атлантики стала известна как Аллея Айсбергов из-за большого количества попадающих туда айсбергов. Она расположена в 250 милях к востоку и юго-востоку от Ньюфаундленда, Канада.
В 1912 году «Титаник«, большой британский океанский лайнер, направлявшийся в Нью-Йорк, столкнулся с айсбергом и затонул в Аллее Айсбергов. Погибло более 1500 человек.
Айсберги состоят из замороженной пресной, а не соленой воды. Эти ледяные горы, дрейфующие в более теплые воды, в конечном итоге тают. Каждый день в океан добавляются тонны пресной воды.
Большие поступления пресной воды меняют экосистему океана. Выживание организмов, таких как многие виды кораллов, зависит от солености воды. Некоторые кораллы могут быть не в состоянии приспособиться к более пресноводной среде обитания.
Потеря ледникового льда на континентах также уменьшает количество пресной воды, доступной для растений и животных, которые в ней нуждаются. Особенно подвержены риску ледники вблизи экватора, например, такие как на тропическом острове Папуа-Новая Гвинея или в Южной Америке.
Жители у подножия ледника Чакалтайя в Боливии зависели от ледника почти во всем, что касалось пресной воды и электричества. Ледник Чакалтайя предоставлял эти ресурсы Ла-Пасу, крупнейшему городу Боливии. Ледник Чакалтайя также был самым высоким горнолыжным курортом в мире. Этот ледник образовался более 18 000 лет назад, а с 1980 года уменьшился более, чем на 80%. В 2009 году ледник Чакалтайя полностью растаял.
Некоторые ледники, возможно, даже выигрывают от глобального потепления. Несмотря на то, что зимние температуры повышаются, увеличивается и количество снегопадов, например, в таких районах, как Верхний бассейн реки Инд в Пакистане. Ледники там быстро растут.
На некоторые ледники влияет уменьшение количества выпадаемых осадков. В 1912 году ледники на танзанийской горе Килиманджаро занимали площадь в 12 км2. В 2009 году альпийские ледники Килиманджаро сократились до 2 км2.
То, что ледники последнее время тают все быстрее и быстрее всеми активно обсуждается, все на эту тему говорят, но здесь есть такой, вот, нюанс. Мы за температурой воздуха наблюдаем только последние 150 лет, а за ледниками и того меньше. Первые работы на ледниках стали проводить в конце XIX века в Альпах. Проводить же систематические наблюдения на ледниках начали, может быть, лет 60 назад.
Ученые гляциологи ведут наблюдение за балансом массы ледника — изучают соотношения притока и оттока льда на леднике. В настоящее время широко развиты косвенные методы оценки баланса массы ледников на основе данных ледниковых кернов, по данным древесно-кольцевых хронологий, то есть климат реконструируется по древесным кольцам. Было холоднее — ледники наступали, разрастались по площади. Становилось теплее — ледники сокращались. Иногда некоторые ледники полностью исчезали во время межледниковых периодов; напротив, они росли во время ледниковых периодов.
Не так давно в наблюдения за ледниками стали включать количественные оценки. Первые карты, например, на Кавказе появились в конце XIX века. По сравнению с современными стандартами они были недостаточно точными, но сравнивать все же есть с чем. И если мы возьмем несколько временных срезов, то все указывает на то, что за последние 15 лет темпы деградации ледников значительно возросли. Цифры варьируются от региона к региону, но в среднем это, действительно, так.
Есть вопрос с Антарктидой — это ведь огромный континент. Оценить эти плюсовые или минусовые вариации довольно сложно, хотя в настоящее время существует множество методов, например, таких как космическая гравиметрия, при которой с орбиты измеряются изменения силы тяжести и далее оценивают потерю или прирост ледяных масс. И Антарктида, похоже, находится примерно на нулевой отметке — слегка растет и немного тает, что-то среднее. (Подробнее здесь — Ледники и моря Антарктиды). Горные же ледники отступают повсюду.
Есть горные районы, где можно насчитать несколько ледников с положительным балансом массы, которые продолжают продвигаться. Например, в Скандинавии есть такой ледник. Но как оценивать его размер? Его край наступает и продвигается вперед вдоль долины; площадь этого ледника увеличивается. А многие ледники худеют, то есть становятся тоньше, потому что становится теплее, незаметно меняются в размерах. Например, в Арктике количество морского льда уменьшается. Ледники худеют, но край ледника, при этом, может быть стабильным. Поэтому нельзя сразу сказать: “Нет, он такой же по размеру”. На самом же деле масса ледника постоянно уменьшается.