Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Заказать  
 

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕДНИКОВ



По форме ледники подразделяются на горно-долинные и покровные. Наиболее крупные материковые ледяные покровы находятся в Антарктиде и Гренландии, а более мелкие известны в Исландии, на Земле Франца-Иосифа, Новой Земле, Северной Земле и островах Ка­надского Арктического архипелага. Горно-долинные ледники развиты почти во всех крупных горных системах: в Кордильерах, Андах, на Памире, в Гималаях, на Кавказе, в Альпах и др., где в высокогорье располагаются понижения — цирки с ледяными шапками, из которых лед спускается в долины. Иногда еще выделяют промежуточный тип ледников, которые в горах обладают долинной формой, а выходя на равнину, превращаются в покровный ледник, сливаясь в единый лед­никовый щит незначительной мощности.

Горно-долинный тип ледников. В любом горно-долинном леднике различаются области: 1) аккумуляции, 2) стока и 3) разгрузки (рис. 12.2). Горные ледники питаются за счет снега, выпадающего в высоко­горье и постепенно переходящего в фирн, а затем и в лед. Естественно, что областью накопления льда являются понижения между скальными пиками, напоминающие чаши и называемые карами. Сливаясь между собой, кары образуют более обширные ледниковые цирки, из которых

Рис. 12.2. Схема строения горного ледника. 1 — область аккумуляции; 2 — область движения; 3 — область разгрузки. Морены: 4 — конечная; 5 — срединная; 6 — донная; 7 — ригель; 8 — снег; 9 — кривассы (трещины)

лед устремляется в горные долины, но которым может перемещаться на десятки километров.

В том месте, где ледник выходит из кара или цирка, всегда суще­ствует перегиб склона, а в леднике возникает подгорная трещина. Об­ласть стока ледника всегда характеризуется обилием трещин, т. к. в горной местности существуют резкие перепады высот рельефа, усту­пы, обрывы и т. д., т. е. быстро изменяется градиент склона. Область разгрузки представляет собой окончание ледника, где он тает и умень­шается в мощности и объеме.

Горно-долинные ледники подразделяются на простые и сложные (рис. 12.3). Последние характеризуются питанием из целого ряда лед­никовых цирков и наличием языков льда, сливающихся в один круп­ный долинный ледник. Такие ледники характерны для многих горных систем типа Кавказа, Альп, Памира. Ледник Федченко на Памире, об­ладающий длиной 71,7 км и мощностью до 1000 м в своей средней части, принимает в себя около 20 относительно небольших ледников, которые его подпитывают, и картина в плане напоминает дерево. По­этому такие сложные ледники называются древовидными.

Нередко ледниками заняты высокогорные перевалы, и языки льда спускаются но обе стороны горного хребта, нося название переметных ледников, напоминающих положение переметной сумы на лошади. Су­ществуют каровые ледники, располагающиеся только в каровом углуб­лении (рис. 12.4). Иногда ледник выходит из кара, но не достигает днища главной долины, оставаясь как бы висеть на склоне. Такие лед­ники называются висячими. С концов висячих ледников часто обруши­ваются большие глыбы льда (см. рис. 17 на цветной вклейке).

Рис. 12.4. Цирки, наполненные льдом. Западная ветвь ледника Большой Алеч (Швейцарские Альпы)

В Средней Азии существует особый тип горно-долинных ледников, питающихся не за счет каровых фирновых полей и ледников, а за счет большого количества снега, поступающего на поверхность ледника с лавинами, сходящими со склонов ледниковой долины. Подобные лед­ники называются туркестанскими.

Лед — хрупкое вещество. Если по нему ударить молотком, он разобь­ется. Тем не менее ледники движутся, и это означает, что на глубинах 50 м и более, там, где трещин уже нет и давление велико, лед обладает пластичностью и способен медленно течь, т. к. атомы в кристаллической решетке льда способны смещаться относительно друг друга, а лед испы­тывает пластическую деформацию. Собственно говоря, лед течет точно так же, как и горные породы под большим давлением и высокой темпе­ратурой на глубинах в несколько километров. В этом отношении лед не отличается от горных пород. В силу различной твердости разных слоев льда в леднике возникает расслоенность, и отдельные слои могут сколь­зить друг по другу с разной скоростью (рис. 12.5). Особенно часто отсла­ивается верхний наиболее хрупкий слой ледника, образуя на крутых склонах мощные ледопады, как это случается в Альпах, на Кавказе.

Рис. 12.5. Продольный разрез части горного ледника: 1 — зона хрупкого льда; 2 — зона пластичного льда; 3 — зона вмороженных в лед валунов; 4 — кривая скорос­тей движения льда; 5 — зерна льда, движущиеся вместе; 6 — верхние зерна опережа­ют нижние; 7 — верхние зерна еще сильнее опережают нижние; 8 — направление движения льда

Скорость движения ледников различна и отличается в разные периоды года, составляя от 0,1-0,5 м/сутки, как, например, на Кавказе или в Альпах, до нескольких метров в сутки на крупных ледниках Памира, Каракорума и Гималаев, а в Гренландии есть ледники, скорость перемещения которых в узких горных долинах составляет 30 м/сутки. Существуют пульсирующие ледники, которые как бы внезапно приобретают аномально большие скоро­сти движения. Так, например, необычным «норовом» славится ледник Мед­вежий на Памире. В апреле 1963 г. скорость его движения внезапно возрос­ла в 100 раз и превысила 150 м/сутки, и он за короткое время продвинулся вперед почти на 7 км. Так же необычно быстро двигался в феврале 1937 г. ледник Блэк Рэпидз на Аляске в 210 км к югу от г. Фэрбенкс. 23 февраля его скорость достигла 220 футов/сутки (около 75 м/сутки), и так он дви­гался примерно шесть месяцев. Затем скорость его перемещения внезапно упала и он начал отступать. Сейчас известны сотни пульсирующих ледни­ков во всем мире.


Причина аномально быстрых движений ледников обычно заключена в обильном поступлении снега в области аккумуляции, превратившись в лед, масса испытывает большое давление, не успевая протиснуться сквозь узкое сечение долины. В эти моменты скорость движения ледника возра­стает, и она будет сохраняться, пока не сбросится как бы лишняя масса льда. При этом происходят разогрев льда с выделением воды в процессе внутреннего таяния и образование водно-глинистой смазки на ложе и сколах.

20 сентября 2002 г. в Северной Осетии в долине р. Геналдон внезапно возник мощный водно-ледово-каменный сель, ринувшийся вниз по долине и погубивший более 100 человек. Причина его заключалась, по-видимому, в том, что в леднике и под ним накопилось очень много воды, которая и стала «триггером» подвижки, а обвалы льда и горных пород в тыловой части лед­ника вызвали огромную перегрузку, и ледник сорвался со своего ложа. Так пульсирующий ледник Колка в очередной раз стал виновником катастрофы, которые до этого происходили в 1835, 1902 и 1969 гг.

В горно-долинных ледниках скорость движения льда в плане и в поперечном разрезе различается в разных местах сечения ледника. У бортов и днища ледника скорости минимальны ввиду трения о корен­ные породы, а в середине и в центральной части в плане скорости перемещения будут больше. Так как движение ледника неравномерно в поперечном сечении, он растрескивается и трещины располагаются перпендикулярно оси максимального по скорости течения ледника, за­гибаясь к его краям. Трещинообразованию способствует и расслоен- ность ледника, о чем уже говорилось выше. Талые воды, текущие как по поверхности, так и под днищем горно-долинных ледников, разраба­тывают неровности и трещины, нередко превращая их в ледяные тун­нели или глубокие канавы. Кроме того, эти водные потоки переносят большое количество разрушенного ледником обломочного материала с коренных склонов долины.

Покровные материковые ледники, обладая изометричной формой в плане и линзовидной формой в поперечном разрезе, имеют макси­мальную мощность, доходящую до нескольких километров в централь­ной части купола, откуда лед под давлением и в результате изменения градиента давления движется по радиусам к своим краям. При этом следует иметь в виду, что в основании горно-долинных ледников темпе­ратура обычно высокая и близка к точке плавления льда («ледники с теплым основанием»). Поэтому льды скользят по субстрату с минималь­ным трением по пленке из талой воды, как конькобежец движется по льду с пленочкой воды под лезвием конька. В высоких широтах темпе­ратура может быть настолько низкой как в самой толще льда, так и в его основании, что лед «примерзает» к субстрату («ледники с холодным основанием») и движение ледника осуществляется за счет скольжения его внутренних неоднородных слоев. Жизнь ледника зависит в основ­ном от температуры льда, которая оказывает влияние на скорость де­формации внутренних зон ледника.

На станции Бэрд в Антарктиде в 1966-1968 гг. пробурена скважина, достигшая на глубине 2,164 км пород основания ледника, температура которого была всего лишь -1,6 °С, тогда как выше, на глубине 0,8 км, она составляла -28,8 °С. Несмотря на общую очень низкую температуру на поверхности антарктического покрова, в районе станции «Восток» радиолокацией было обнаружено подледное озеро шириной до 75 км и длиной более 200 км при глубине до 0,5 км. Температура льда в основании покрова на глубине 3,75 км равна температуре его плавления и состав­ляет всего -2 °С, при давлении у ложа 300 атм. Талая вода должна выдавливаться туда, где мощность ледника меньше, и в отдельных уг­лублениях она может скапливаться в виде подледных озер. Скважина на станции «Восток» была остановлена на глубине 3623 м при общей тол­щине ледника 3750 м. Когда уже резко изменилась структура льда и его крупные кристаллы указывали на то, что он намерз снизу, бурение оста­новили из-за опасности нарушения возможной микробиоты пресного подледного водоема.

Открытие подледного озера в Антарктиде при огромной мощности ледникового щита (более 4 км) имеет большое значение для поисков жизни на ледяных спутниках Юпитера, например на Европе. Возмож­но, и под ее ледяным панцирем тоже есть озера с пресной водой, а в них какая-нибудь биота.

Поверхность ледников, не покрытых снегом, всегда изрезана тре­щинами, которых особенно много там, где тело ледника испытывает изгиб вверх и в нем развивается напряжение растяжения. Возника­ющие при этом трещины располагаются веерообразно, расширяются кверху и суживаются книзу. А по краям долинного ледника всегда закономерно расположена система трещин — гривас, изогнутых в сторону верховьев ледника, что связано с его течением (рис. 12.6). Если снег с поверхности ледника стаял, то ручьи, текущие по ней днем, в жаркое время суток, вырабатывают небольшие углубления, разделенные гребнями. Такая поверхность называется сераки. По­павшие на ледник крупные камни предохраняют лед от таяния, и тогда на нем возникают ледяные «грибы». Пыль, скопившаяся на поверхности ледника, ускоряет его таяние, образуя углубления — ледяные «стаканы».

Материковые покровные ледники. В настоящее время существуют два крупных покровных ледника. Один в Антарктиде и второй — в Гренландии.

Антарктический покровный ледник — крупнейший на земном шаре, занимающий около 14 млн км2, или 9 % территории суши. В Антаркти­де сосредоточены 91 % всех наземных льдов и 45 % водных запасов континентов. Объем льда составляет 25 млн км3, а максимальная мощ­ность покрова — более 4 км при средней 2 км (рис. 12.7).

Рис. 12.6. Система трещин — гривас на конце горного ледника (рисунок и фото)

Рис. 12.7. Антарктида. Космический снимок. Хорошо виден паковый лед

Под гигантской тяжестью ледникового покрова большие простран­ства Антарктического материка, кстати, самого высокого на планете (средняя высота 2350 м), особенно в западной его части, располагаются ниже уровня океана. По краям континента ледники спускаются к оке­ану, образуя огромные шельфовые ледяные поля (ледники Росса, Рон- не Фильхнера) и выводные ледники. Края антарктических ледников за последние 100 лет непрерывно пульсировали, наступали, отступали, от них откалывались огромные айсберги. В ноябре 2001 г. от ледника на острове Пайн в Западной Антарктиде оторвался столовый айсберг раз­мером 42 х 17 км. Зафиксированы айсберги длиной более 150 км.

Наблюдения за многолетним ходом снегонакопления показали, что оно крайне неравномерно. С 1880 по 1960 г. скорость снежного питания покро­ва сначала увеличивалась на 15 % (до 30-х гг. XX в.), а затем снизилась на 20 %. Средняя величина накопления снега в Антарктиде составила 15 г/см- в год, что дает почти 2100 км3 снега в год в пределах всей площади ледяно­го покрова. Антарктический ледник пополняется только за счет атмосфер­ных осадков, которые оцениваются примерно в 2500 км3 в год. В то же время убыль массы ледника складывается из испарения и конденсации влаги, выноса снега ветром (20 ± 10 км3), жидкого стока в виде таяния поверхности и основания ледника (50 ± 20 км3), откалывания айсбергов (-2600 км3) и донного таяния шельфовых ледников (320 км3), таяния снега (10 ± 5 км3). Таким образом, в настоящее время наблюдается отрицательный водно-ледниковый баланс в Антарктиде, в то же время мас­са льда растет, хотя в краевых зонах ледники отступают. Увеличение мас­сы льда в центральных частях покрова еще долго не будет влиять на его краевые части.

Возникновение ледникового антарктического покрова относится к позднему олигоцену, т. е. около 30 млн лет тому назад, когда Австралия и Южная Америка, продрейфовав к северу, открыли проливы. Именно тогда образовалось циркумантарктическое течение. Поэтому такой интерес пред­ставляют скважины, пробуренные в антарктическом льду. Отбирая из них керн, исследователи получили возможность изучить изотопный состав льда и состав пузырьков воздуха, заключенных в нем, что позволяет анализиро­вать прежний состав атмосферы.

На станции «Восток» мощность льда 3,7 км, а скважина прошла на глубину 2,755 км и в 1996 г. до 3,523 км. Определение палеотемператур из керна льда по соотношению стабильных изотопов позволило охарактеризо­вать голоцен (10 тыс. лет), вюрм (валдайское оледенение) (10-20 тыс. лет назад), рисс-вюрмское (микулинское) межледниковье (120-140 тыс. лет назад), рисское (днепровское) оледенение (140-220 тыс. лет назад), меж­ледниковье (220-320 тыс. лет назад) и миндельское (окское) оледенение (320-420 тыс. лет назад). На сегодняшний день это уникальная, единственная в мире скважина, в которой охвачены изотопными данными все три или четыре главные ледниковые эпохи.

Химические компоненты воды — кислород и водород — содержат как обычные «легкие» изотопы :jO и Н, так и тяжелые '"О и 2Н или дейтерий (D). Их соотношение определяется испарением и конденса­цией, которые в свою очередь зависят от температуры. Так и состав изотопов выпавшего снега определяется температурным режимом. В Восточной Антарктиде установлено, что понижение относительного содержания ,;и на 1 %о (единицу на тысячу) в стандартной морской воде равно похолоданию на 1,5° С. Если содержание D уменьшается на 6%о — на 1 °С. Изменения изотопного содержания 180 и D соответству­ют изменениям температуры. В последнюю вюрмскую (валдайскую) ледниковую эпоху температура в Антарктиде была на б °С ниже, чем в голоцене (последние 10 тыс. лет). Эти данные подкрепляются изучени­ем содержания во льдах долгоживущего радиоактивного изотопа шВе, образующегося только в космической обстановке, содержание которого увеличивается в ледниковые эпохи, но так как поступление 10Ве из космоса всегда постоянно, то его концентрация во льдах обратно про­порциональна объему выпавшего снега. Следовательно, в ледниковые эпохи в Антарктиде наблюдалось не только общее похолодание, но и уменьшение количества выпавшего снега. Это может показаться пара­доксом, но это действительно так, и только во время потепления кли­мата количество осадков возрастает.

Таким образом, современные методы изучения керна льда при буре­нии скважин в ледяных покровах способны рассказать многое о палео- температурах, содержании парниковых газов С02 и СН4, вклад которых в изменение климата Антарктиды за последние несколько сотен тысяч лет

Id 4,44

может достигать 40-60 %. Большое значение в ледниковые эпохи имела раз­ница температуры атмосферы между низкими и высокими широтами, а также увеличение запыленности атмосферы в ледниковые эпохи, что связывается с общей аридизацией климата, осушением огромных территорий шельфов из-за понижения уровня моря. Вот о чем может рассказать столбик, или керн, льда, полученный с большой глубины в Антарктическом ледяном покрове.

Гренландский покровный ледник, второй по величине на Земле в современную эпоху, занимает площадь 2,2 млн км2 при максимальной мощности льда 3400 м и средней — 1500 м. В длину ледник протянулся на 2600 км, имея наибольшую ширину почти 1000 км (рис. 12.8). Почти везде ледник, обладающий неровной, волнистой поверхностью и залегаю­щий в виде линзы, на побережье ограничен горами и зоной, свободной ото льда, до 100 и даже 160 км. Лед, утыкаясь в горы, ищет выхода по долинам, образуя выводные ледники, отдельные из которых достигают океана, и тогда от их краев откалываются айсберги. Оценки свидетель­ствуют о ежегодном рождении 10-15 тыс. больших айсбергов (рис. 12.9), а ледники Гренландии сейчас тают с катастрофической скоростью. Так, ледник Сермак Куджак за 12 месяцев сократился на 12 км2.

г Рис. 12.8. Ледниковый покров Гренландии: I — план; И — профиль по линии АВ (из кн. И. Марцинека)

Рис. 12.9. Морфолого-динамическая классификация ледниковых покровов: 1 — наземный; 2 — «морской»; 3 — плавучий

Крупный покров плавучего льда существует в Арктике, занимая боль­шую часть Северного Ледовитого океана. В последние десятилетия, по данным спутниковых наблюдений, он сокращается на 3 % за 10 лет. Однако лед не только уменьшается по площади, он сокращается и в мощности. Результаты акустического зондирования с подводных ло­док показали, что в глубоководной части Ледовитого океана за 10 лет мощность льда уменьшилась с 3,1 до 1,8 м. За 40 последних лет аркти­ческие плавучие льды потеряли 40 % своего объема. Если процесс бу­дет идти с такой же скоростью, то в ближайшие 80-100 лет плавучий лед исчезнет, уровень океана поднимется на 6-7 м и огромное про­странство Ледовитого океана превратится в накопитель тепла, в то вре­мя как сейчас льды его отражают. Это может повлечь за собой корен­ные изменения климата Земли.





Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 2103 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2018 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с)...Наверх