Геологическая деятельность ледников, льда, снега

Снег и лед играют большую роль в жизни нашей планеты. Снег служит хорошим термическим изолятором, предохраняя землю от промерзания, является важным источником питания ручьев и рек. В результате снеготаяния в весенний период мощные потоки талых вод размывают почвы и рыхлые горные породы. На склонах гор образуются глубокие рытвины и канавы, овраги. В горных областях снег накапливается на склонах и образует значительные массы, которые нередко превращаются в снежные лавины и обвалы.

Верхний слой, подвергающийся периодическому промерзанию и оттаиванию, характеризуется значительной динамичностью и называется деятельным слоем. Под этим слоем на значительных территориях располагаются многолетнемерзлые горные породы. Зону распространения многолетнемерзлых пород называют мерзлой зоной литосферы, или криолитозоной. При всем различии условий природного образования и последующего изменения мерзлым грунтам свойственна общая особенность – способность к резкому снижению прочности структурных связей между частицами при некоторых воздействиях: при нагревании, увлажнении или вибрационном воздействии. Это приводит к резкому уменьшению прочности и несущей способности оснований, развитию недопустимых для сооружения деформаций. Причины указанных процессов заключается, в том, что структурные связи в мерзлых грунтах обусловлены легко поддающимися разрушению связями при воздействии определенных факторов. Поэтому такие грунты называют структурно неустойчивыми грунтами. Грунты всех видов относятся к мерзлым, если они имеют отрицательную температуру и содержать в своем составе лед.

Мерзлые грунты из-за наличия в них льдоцементных связей при отрицательной температуре являются очень прочными и малодеформируемыми. Однако при повышении или понижении температуры за счет оттаивания части льда или замерзания части воды их свойства могут измениться. Мерзлые грунты отличаются характерной морозной текстурой, обусловленной содержанием и расположением в них льда. Содержание льда в мерзлых грунтах и их состояние по прочности и деформируемости существенным образом зависит от изменения внешних воздействий, прежде всего от отрицательной температуры. При промерзании грунтов, особенно глинистых, в лед переходит не вся вода, а лишь часть ее. Дальнейшее понижение температуры сопровождается дальнейшим превращением воды в лед, но с меньшей интенсивностью. Важнейшей особенностью мерзлых грунтов является их просадочность при оттаивании – резкое уменьшение объема грунта при таянии льда, что может приводить к чрезмерным деформациям зданий и сооружений.

Ледники — это естественные массы кристаллического льда, перекрытого уплотненным снегом — фирном. Они образуются на земной поверхности в результате длительного накопления снега и отрицательных температур. Необходимым условием для образования ледников является сочетание низких отрицательных температур с большим количеством твердых атмосферных осадков. Такое сочетание характерно для областей высоких широт (приполярные и полярные области) и высокогорий.

Пластичное движение льда, находясь под большим давлением, обычно наблюдается в нижней части ледника. Такое движение возможно только при значительной мощности льда, создающего нагрузку на его нижние слои, и достаточной чистоте. При движении горных ледников, где уклоны подледного ложа очень крутые, помимо пластичного течения важное значение имеет сила тяжести. Наибольшая скорость движения свойственна для центральной части ледника, а на краях и в придонных частях она уменьшается в результате трения о коренные породы. Ввиду разного уклона и скорости движения поверхность ледника покрывается множеством трещин. Благодаря разным напряжениям поверхность ледника начинает раскалываться. В верхней части горного ледника при переходе от области питания к области стока возникает длинная и широкая краевая трещина, нередко достигающая ложа.

Движение ледника сопровождается рядом геологических процессов: происходит разрушение или денудация коренных горных пород подледного ложа и боковых частей долины ледника с образованием различных по форме, размерам и составу обломочного материала; перенос обломков породы на поверхности и внутри ледников, а также вмерзших в придонные части ледника или перемещаемых волочением крупных и мелких обломков. Ледник производит аккумуляцию обломочного материала, которая осуществляется как во время движения ледника, так и в результате его таяния (дегляциации).

Разрушительное воздействие ледников на породы подледного ложа называется экзарацией. Особенно интенсивно протекает экзарация при большой толщине льда, создающего огромное давление на подледное ложе. В процессе движения происходит выламывание различных блоков и кусков горных пород, их дробление, истачивание. В нижнюю поверхность, в придонную часть ледника, вмерзают обломки, которые своими острыми краями при движении по скальным породам оставляют на их поверхности различные штрихи, царапины или борозды. Это так называемые ледниковые шрамы общий ориентировкой по направлению движения ледника.

Выступы твердых скальных горных пород на дне ледникового ложа сглаживаются движущимся ледником, при этом возникают своеобразные удлиненные и овальные формы — бараньи лбы. Движущийся ледник создает сглаженные асимметричные выступы и углубления, которые называются курчавыми скалами. Иногда они достигают значительных размеров, особенно в областях центров мощных покровных оледенений.

При движении ледники срывают крупные выступы или глыбы горных скальных пород и переносят их на большие расстояния. На пути своего движения обломки и глыбы истираются, сглаживаются и покрываются трещинами и царапинами. Такие покрытые штриховкой и сглаженные обломки горных пород называют ледниковыми валунами, или эрратическими валунами.

При своем движении ледники не только отрывают и перемещают глыбы скальных пород, но и выпахивают себе ложе. Это или ванны выпахивания, или глубокие линейные ложбины. Их называют ложбинами ледникового выпахивания.

В процессе перемещения и экзарации ледники оказывают воздействие на коренные породы подледного ложа и при этом возникают определенные деформации, которые выражены в виде разрывов, отрывов отдельных глыб, изгибов и смятия слоев в складки. Такие деформации, связанные с деятельностью ледников, называют гляциодислокациями. Характерным примером гляциодислокаций являются крупные глыбы коренных горных пород, сорванные со своего основания и перенесенные ледниками на различные расстояния. Это так называемые ледниковые отторженцы.

С деятельностью горных ледников связано образование ледниковых цирков в вершинной части и специфических ледниковых долин — трогов. Ледники, двигаясь по таким долинам, производят интенсивную экзарацию их бортовых частей и ложа. Трогам свойствен U-образный поперечный профиль с пологовогнутым дном.

Во время своего движения ледники переносят разнообразный обломочный материал от самых тонких глинистых частиц до крупных глыб. Весь разнородный и разнообразный материал, как переносимый ледниками, так и отложенный ими, называют мореной.