Специфика ледников
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Образование и строение ледников 4
1.1. Образование ледников 4
1.2. Движение ледников 5
2. Классификация ледников 7
2.1. Горно-долинный тип ледников 8
2.2. Покровные материковые ледники 10
2.3. Промежуточные ледники 10
2.4. Поверхность ледников 11
3. Разрушительная (экзарационная) деятельность ледников 12
4. Транспортная и аккумулятивная деятельность ледников 14
5. Экологическая роль гляционной среды 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 19
ВВЕДЕНИЕ
Значимость данной темы заключается в том, что: существуя миллионы лет, ледники активно влияют на природу планеты. Они охлаждают климат, влияют на его колебания, воздействуют на теплообмен и изменяют уровень Мирового океана.
Роль ледников в нашей жизни велика. Еще в 1871 г. известный русский климатолог А. И. Воейков показал, насколько значительна роль ледяного покрова при формировании климата и погоды. Он заложил основы нового научного направления в географии - ледники, которое следует рассматривать как важный раздел гляциологии. Собственно гляциологические исследования горных ледников начались еще в XVIII в. в горах Европы. В XIX в. они заметно оживились, особенно в Альпах (Ж. Агассис, Ф. Форель, Д. Тиндаль и др.). Особое место в гляциологии принадлежит П. А. Кропоткину, который создал теорию древнего покровного оледенения Европы. Развитию гляциологических идей в России и затем в СССР мы обязаны К. И. Подозерскому, Б. В. и М. В. Троновым, Н. Н. Пальгову (их исследования проводились в горах Кавказа и Алтая), а также В. Ю. Визе, П. А. Шумскому, М. М. Ермолаеву и др. (советская Арктика). Идеи В. И. Вернадского о зоне охлаждения земной коры и о классификации природных льдов - крупный вклад в развитие криологии как самостоятельной науки. Работы же С. В. Калесника об эволюции ледников и П. А. Шумского об энергии оледенения легли в основу современных представлений о динамике ледниковых процессов. Г. К. Тушинский создал и развил учение о снежных лавинах, их происхождении и динамике, Н. Н. Зубов - основоположник учения о морских льдах, а Г. Д. Рихтер - о снеге и снежном покрове [1].
Цель: изучить экологическую роль ледников
Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
- сформулировать и раскрыть понятие ледников, его классификацию;
- рассмотреть виды деятельности ледников.
1. Образование и движение ледников
Ледники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения). Ключ к пониманию механизма формирования ледников дает изучение высокогорных снежников. Свежевыпавший снег состоит из тонких таблитчатых гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму. Пушистые снежинки, которые падают на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного замерзания превращаются в зернистые кристаллы ледяной породы, называемой фирном. Эти зерна в диаметре могут достигать 3 мм и более. Слой фирна имеет сходство со смерзшимся гравием. Со временем по мере накопления снега и фирна нижние слои последнего уплотняются и трансформируются в твердый кристаллический лед. Постепенно мощность льда увеличивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не образуется ледник. Скорость такого преобразования снега в ледник зависит главным образом от того, насколько темпы аккумуляции снега превышают темпы его абляции [6].
1.1.Образование ледников
Ледники — это масса льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действием силы тяжести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей плиты. Образуются ледники в результате накопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) при их положительном многолетнем балансе [3].
Ледники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения). Ключ к пониманию механизма формирования ледников дает изучение высокогорных снежников. Свежевыпавший снег состоит из тонких таблитчатых гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму. Пушистые снежинки, которые падают на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного замерзания превращаются в зернистые кристаллы ледяной породы, называемой фирном. Эти зерна в диаметре могут достигать 3 мм и более. Слой фирна имеет сходство со смерзшимся гравием. Со временем по мере накопления снега и фирна нижние слои последнего уплотняются и трансформируются в твердый кристаллический лед. Постепенно мощность льда увеличивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не образуется ледник. Скорость такого преобразования снега в ледник зависит главным образом от того, насколько темпы аккумуляции снега превышают темпы его абляции [11].
1.2. Движение ледников
Существенной особенностью льда является его пластичность и способность течь под давлением. Поэтому движение ледника во многом аналогично движению водного потока, но характеризуется несравненно меньшими скоростями [6].
Наиболее простым и распространенным является следующий способ наблюдения за движением ледника. Поперек ледникового языка устанавливается прямолинейный ряд окрашенных камней или кольев. В створе с ним на берегах ледниковой долины закладываются неподвижные репера. Через некоторый промежуток времени всегда удается заметить деформацию прямой линии камней или кольев. Вниз по течению значительно быстрее выдвигается вперед середина линии, тогда как краевые, прибрежные ее части, отстают, хотя и продвигаются вперед по отношению к неподвижным реперам на берегах.
Подобные наблюдения позволяют установить, что лед движется быстрее всего посередине ледника, на стрежне ледяного потока, а у берегов его движение тормозится из-за трения о склоны долины. Подобное же замедление движения происходит и на глубине у дна ледника, так что наибольшие скорости приурочены к поверхностным частям ледникового языка. Это установлено специальными наблюдениями по буровым скважинам, заложенным на ледниках.
Таким образом, движение ледника ни в коем случае нельзя рассматривать как простое скольжение льда под уклон. Оно действительно является подобием течению воды, обусловленным пластичностью льда под давлением верхних слоев на нижние и напором верхних частей ледника на расположенные ниже по долине [7].
2. Классификация ледников
Гляциологи различают два основных типа ледников: 1) горные, или ледники стока, - лед движется от областей питания под действием силы тяжести вниз по горным долинам; 2) покровные, или ледники растекания, - лед растекается от центра к периферии. Покровные ледники образуются на равнинах, но и низкогорный рельеф может быть погребен под мощной ледяной толщей. Толщина, или мощность, ледников разнообразна - от нескольких десятков метров у горно-долинных (ледников стока) до 3 - 4 км у покровных, например в Антарктиде [8].
Своеобразный тип ледников - так называемые шельфовые ледники. Их образование связано со сползанием ледников с суши в море. Такие ледники либо оказываются на плаву, либо (если они достаточно мощны, а море неглубоко) садятся на дно. От сползающих в море ледников откалываются крупные массивы - айсберги, которые затем уносятся течением в открытое море. Самые типичные и крупные шельфовые ледники - у берегов Антарктиды. Ледники в Арктическом бассейне значительно меньше. Шельфовые ледники обычно имеют плоскую поверхность и крутой фронтальный обрыв. Высота его в Антарктиде достигает 200 и более метров. Толщина шельфовых ледников увеличивается за счет ежегодного выпадания и преобразования снега на их поверхности.
Под влиянием ветра, мете левого переноса происходит перемещение снега, возникают характерные образования типа дюн и барханов, валов, заструг и т. д. Обилие снега и сильные постоянные ветры обеспечивают перенос и скопление больших масс снега у оснований склонов и береговых уступов. Именно в таких местах остаются "летовать" снежники Заполярья. Иногда такие снежники становятся началом образования ледников [1].
2.1. Горно-долинный тип ледников
В любом горно-долинном леднике различаются области: 1) аккумуляции, 2) стока и 3) разгрузки. 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 лед устремляется в горные долины, по которым может перемещаться на десятки километров [3].
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. 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 в 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. [8].
Нередко ледниками заняты высокогорные перевалы и языки льда спускаются по обе стороны горного хребта, нося название переметных ледников, напоминающих положение переметных сумм на лошади. Существуют каровые ледники, располагающиеся только в каровом углублении (рис.4). Иногда ледник выходит из кара, но не достигает днища главной долины, оставаясь как бы висеть на склоне. Такие ледники называются висячими. От концов висячих ледников часто обрушиваются большие глыбы льда. [7].
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 в 50 и более метров, там, где трещин уже нет и давление велико, лед обладает пластичностью и способен медленно течь, т.к. атомы в кристаллической решетке льда способны смещаться друг относительно друга, а лед испытывает пластическую деформацию. Собственно говоря, лед течет точно также, 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. Особенно часто отслаивается верхний наиболее хрупкий слой ледника, на крутых склонах образуя мощные ледопады, как это случается в Альпах, на Кавказе [7].
В горно-долинных ледниках скорость движения льда в плане и в поперечном разрезе различается в разных местах сечения ледника. У бортов и у 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 расслоенность ледника, о чем уже говори лось 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 [5].
2.2. Покровные материковые ледники
Покровные материковые ледники, обладая изометричной в плане и линзовидной формой в поперечном разрезе, обладают максимальной мощностью, доходящей до первых км в центральной части купола, откуда лед под давлением и в результате изменения градиента давления движется по радиусам 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.
Открытие подледного озера в Антарктиде при огромной мощности ледникового щита (более 4 км) имеет большое значение для поисков жизни на ледяных спутниках Юпитера, например, Европы. Возможно, и под ледяным панцирем Европы тоже есть озера с пресной водой, а в них биота [9].
2.3 Промежуточные ледники
К этому
промежуточным ледникам
Плоскогорные ледники приурочены к выровненным вершинным поверхностям древних горных массивов. Ледники располагаются на них сплошным покровом. Один из таких ледников находится в Норвегии (ледник Юстедаль) и имеет площадь около 950км². Из-за широкого распространения в Скандинавии их часто называют скандинавскими. Подобного рода ледники известны в горах Алтая.
Предгорные ледники формируются в приполярных районах и предгорных частях. Они питаются от фирновых полей, расположенных в горах или в горной части. Это типичные горные ледники, но когда они выходят на предгорную равнину, то растекаются во все стороны и образуют ледниковый шлейф, покрывающий большие пространства [10].
2.4. Поверхность ледников
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 к верху и суживаются вниз. А по краям долинного ледника всегда закономерно расположена система трещин - карисс, изогнутых в сторону верховьев ледника, что связано с его течением. 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 [4].
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 [4].
3. Разрушительная (экзарационная) деятельность ледников
Термин экзарация (лат. “экзарацио” - выпахивание) используется для обозначения эродирующей деятельности ледника, которая оказывается им благодаря огромному давлению, движению льда, а также воздействию на ложе ледника включенных в лед валунов, обломков, гравия и песка. Именно эта “прослойка” на контакте льда и горных пород, благодаря давлению оказывает на последние абразивное действие, срезая выступы, истирая и полируя их, действуя как огромный лист наждачной бумаги. Благодаря такому абразивному действию ,V - образные речные горные долины, по которым начинает двигаться ледник, постепенно приобретают корытообразную U- образную форму трога (нем. “трог” - корыто). Если в долине встречаются выступы более твердых пород - ригели, ледник переваливает через них, а перед ними или после них днище трога углубляется и образуются ванны выпахивания. В верхних частях горно- долинных ледников образуются, как уже говорилось выше, чашеобразные кары и более крупные цирки [2].
Ледник способен захватывать крупные обломки горных пород, нередко покрытые ледниковыми шрамами, и разносить их на большие расстояния - эрратические (не местные) валуны. Так, в Подмосковье широко распространены валуны кристаллических пород из Карелии, с Балтийского щита, выступа фундамента Восточно-Европейской платформы. Нередко также валуны несут на себе несколько поверхностей полировки с царапинами. Большие глыбы коренных пород могут попадать в основание покровного ледника за счет откалывания от субстрата примороженных ледником крупных кусков породы под напором двигающегося ледника [2].
Покровные ледники, обладая большой экзарационной силой, выпахивают в своем ложе глубокие и протяженные ложбины и рвы - ложбины выпахивания. Более 90% озер в северных широтах Земного шара своим возникновением обязаны именно таким процессам, связанным с последними оледенениями. В Карелии существуют сотни озер такого происхождения, ориентированные, преимущественно, в меридиональном направлении. Протяженные борозды выпахивания установлены и на дне Баренцева моря, ныне заполненные четвертичными морскими осадками. В позднем плейстоцене во времена вюрмских (валдайских) оледенений ледники покрывали все западные шельфовые моря Северного Ледовитого океана, т.к. уровень океана был намного ниже. Из района Скандинавии и Кольского полуострова ледники перемещались на север, формируя ложбины выпахивания [2].
4. Транспортная и аккумулятивная деятельность ледников
При своем движении ледник захватывает и переносит различный материал, начиная от тонкого песка и, кончая, крупными глыбами, весом в десятки тонн. Попадают они в тело ледника различными способами.
В горно-долинных ледниках обломки пород скатываются со склонов ледниковых каров, цирков или трогов в результате выветривания, обвалов и оползней и, попадая, на лед перемещаются вместе с ним, проникая в трещины, погружаясь в лед за счет протаивания последнего. Особенно много обломочного материала скапливается в местах контакта ледника сбортом долины. Кроме того, в днище ледника также включены многочисленные обломки, попавшие туда в результате экзарационной деятельности. Материал любого размера, включенный в лед или переносимый льдом и впоследствии отложенный, называется мореной [1].
Выделяются морены движущиеся и отложенные. В горно-долинных ледниках существует ряд разновидностей морен в связи с их положением в теле ледника. Боковые морены располагаются в краевых частях ледника, срединные - в их середине, причем как на поверхности, так и внутри ледника [7].
Последние образуются при слиянии двух ледников, когда две боковые морены сливаются в одну, расположенную по оси ледника. Донная морена выстилает ложе ледника.
В ледниках покровного материкового типа развиты преимущественно донные морены, т.к. лед перекрывает мощной толщей все выступы рельефа [7].
Отложенные морены образуются либо после отступания ледника, либо в моменты его стационарного положения, когда скорость наступания равняется скорости таяния или абляции. В последнем случае, как в горных, так и в равнинных, покровных ледниках формируется конечная морена или конечно-моренный вал. Различный обломочный материал, включенный в лед, вытаивает из него у края ледника. Но так как ледник движется вперед, он приносит с собой новые порции обломочного материала, которые постепенно и нагромождаются у его стоящего на одном месте края [7].
Донная или, как ее иногда называют, основная морена, образуется в основании ледника, когда при его движении происходит отрыв и перемалывание, раздробление, как твердых, так и рыхлых коренных пород ложа ледника. Обычно донная морена состоит из обломков, валунов, гравия, песка и глины, представляя собой весьма разнообразный материал. Подобные донные морены покрывают большие пространства, формируясь, при отступании ледниковых покровов и могут быть весьма плотными за счет высокого давления ледника. Как правило, талыми водами мелкий материал впоследствии вымывается, и на поверхности преобладают скопления крупного валунного материала. Уплотненные древние морены получили название тиллитов. Плохая сортированность донных морен, да и не только донных, особенно в разрезах древних отложений, позволяет их путать с отложениями селевых потоков. Донные морены образуют обычно слабохолмистый рельеф, на фоне которого нередки отдельные овальные в плане возвышенности, высотой до 30 м, длиной до первых км и шириной в сотни метров. По форме они напоминают половинку дыни или яйца и называются друмлинами. Образуются они за каким-либо выступом коренных горных пород, когда ледник переваливает через него, за ним образуется недостаток массы льда или даже полость и там скапливаются донные моренные отложения, часто слоистые [7].
5. Экологическая роль
Сезонные снежные и ледяные покровы постоянно покрывают до 50% всей суши Земли. Распределение огромного запаса воды в виде твёрдых осадков в области обитания человека является одним из главных источников его существования. Снег и лёд используются для нужд сельского хозяйства и их необходимо охранять от разрушительных природных и техногенных факторов. Надо знать, что снег и лёд предохраняют почвы и водоёмы от промерзания и препятствуют обезвоживанию почвы [8].
Происходящее потопление
Ледники являются резервуаром, в
которых на долгие столетия
сохраняется вода, и поэтому любое
нарушение в функционировании
гляциальной среды напрямую
Проблема гляциологического
Огромные скопления чистой
Площадь современных материковых, покровных (Гренландия и Антарктида) и горных ледников превышает 16 млн. кмІ. Предгорные ледники представляют собой слившиеся горные ледники, входящие в предгорья. Движение ледников связано с пластичным или вязкопластичным течением льда. При движении ледников происходят интенсивная экзарация горных пород ложа, перенос обломочного материала и его аккумуляция. К ледниковым отложениям относятся морены, среди которых различают донные, абляционные, конечные. К водно-ледниковым отложениям относятся озы, камы и камовые террасы, а в приледниковых областях – зандры, лимногляциальные (озерно-ледниковые) отложения и лёссы [9].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При изучении гляционной среды делаем следующие выводы:
1. Различают следующие типы ледников:
- Горно-долинный тип ледников
- Покровные материковые ледники
- Промежуточные ледники
- Поверхность ледников
2. Разрушительная (экзарационная) деятельность ледников заключается в том,что при движении ледник захватывает и переносит различный материал, начиная от тонкого песка и кончая крупными глыбами весом в десятки тонн.
3. Работа ледника может быть как разрушительной (денудационной), так и накопительной (аккумулятивной). При этом ледник еще и транспортирует весь материал, попавший в него. Денудационная деятельность ледника заключается в обработке и углублении природных понижений в рельефе. Аккумулятивная работа ледника происходит в области питания ледника, где происходит накопление снега и превращение его в лед.
Около 11% поверхности Земли покрыто льдом, а сезонные снежные и ледяные покровы покрывают регулярно до 50% всей суши Земли. Снег и лед предохраняют почвы и водоемы от промерзания и препятствуют обезвоживанию почвы, а во время межсезонного таяния активно увлажняют сельскохозяйственные угодья.
Ледники являются хранителями огромного запаса чистой воды, который существенно истощается в связи с происходящим потеплением климата, а активная техногенная деятельность, при которой загрязняется атмосфера, самым серьезным образом сказывается на чистоте глетчерного льда. Разносчиками токсичных осадков, главным образом отходов ядерного производства, могут служить и дрейфующие морские льды и айсберги.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Быков, В.Д. Мир географии: География и географы/В.Д. Быков, В.Д. Саушкин - М.: Мысль, 1984 - с.367.
- Войтковский, К.Ф. Основы гляциологии/К.Ф. Войтковский – М.: Наука, 1999. – с. 256.
- Гляциологический словарь/под ред. В. М. Котлякова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — с.527.
- Добровольский, В.В. Геология: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений/В.В.Добровольский - М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2001. – с. 211 – 222.
- Долгушкин, Л.Д. Ледники/ Л.Д. Долгушин, Г.Б. Осипова — М.: Мысль, 1989. — с. 226 — 447.
- Канленский, Ф.Л. Гляциальная геология: методическое пособие по изучению ледниковых образований при геологической съемке крупного масштаба./ Ф.А. Канленский, В.Д. Тарноградский – СПб.: Нера, 1993. – с. 14-55.
- Короновский, Н.В. Общая геология: учебник/ Н.В.Короновский. – М.:КДУ, 2006. – с. 231 – 257.
- Котляков В. М. Мир снега и льда/В.М. Котляков — М.: Наука, 1994. — с.286.
- Мачерет Ю. Я. Радиозондирование ледников/Ю.Я.Мачерет — М.: Научный мир, 2006. – с.392.
- Ледники и ледниковой рельеф
http://www.poxod.ru/material/