ЛЕКЦИЯ № 4
ЭКЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ
ПЛАН
1. Накопление льда и его свойства
2. Типы ледников и их распространение
3. Ледниковая эрозия
4. Оледенения в истории Земли и их возможные причины
Литература: все учебники, рекомендованные на первой лекции; компьютерные версии учебников; видеотека кафедры.
Вопрос 1. Накопление льда и его свойства
Ледник – это естественное тело больших размеров, состоящее из кристаллического льда, образованного на поверхности земли в результате скопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) и находящегося в движении.
Образование ледников – это один из процессов сглаживания рельефа. Вода, затвердевая и превращаясь в лёд, не сжимается, как большинство веществ, а наоборот, расширяется и благодаря этому расширению лёд играет большую роль в физическом выветривании и в изменении поверхности суши.
Необходимым условием накопления и длительного сохранения мощного снегового покрова является сочетание низких температур воздуха с большим количеством выпадающего снега, которое наблюдается в холодных странах высоких широт и на определённой высоте в горах.
Понижение температуры происходит не только в горизонтальном направлении – от экватора к полюсам, но и в вертикальном, и значительно быстрее (температура понижается на 0,5 – 0,6 градусов на каждые 100 метров). Наиболее низкое гипсометрическое положение снеговой покров занимает в полярных районах, наиболее высокое – в тропических.
Нижняя граница снегового покрова, или уровень, ниже которого снег летом стаивает, а выше сохраняется, называется снеговой линией, или снеговой границей.
Накопление мощных, долгое время сохраняющихся толщ снега возможно только выше снеговой линии. Самое низкое положение снеговой линии, соответствующее уровню океана, наблюдается в Антарктиде; близка к уровню океана – в северных полярных районах (северо-восточная Гренландия, Земля Франца-Иосифа). При движении от полярных районов к экватору высота снеговой линии растёт, максимум величин (5 – 6 км) – в горах тропических зон. Положение снеговой границы не постоянно и в пределах одной горной страны (причины: различная влажность и экспозиция горных склонов: на внешних хребтах снеговая граница ниже, на внутренних – выше, причём разница в высоте достигает 500 – 2000 метров; на северных склонах снеговая граница ниже, чем на южных (300 – 500 м, 700 – 800м)).
С.В. Калесник (1901-1977, учёный-географ, доктор географических наук, профессор, академик АН.) предложил выделить кроме нижней снеговой границы и верхнюю снеговую границу. Он исходит из того, что с высотой температура понижается (это одно из условий накопления снега), а содержание водяного пара в воздухе уменьшается. В результате на какой-то высоте будет создана обстановка, неблагоприятная для образования снежного покрова. И если бы горы достигли этих высот, то их вершины оказались бы свободными от снега: постоянный снег лежал бы на горах в виде пояса, выше и ниже которого располагались бы места, свободные от снегового покрова. Эта своеобразнаяоболочка, расположенная между нижней и воображаемой верхней снеговыми границами, называется хионосферой.
Различают также орографическую снеговую границу, расположенную много ниже границы собственно хионосферы. Она представляет собой нижнюю границу распространения отдельных снежных пятен, приуроченных к углублениям рельефа на затенённых горных склонах.
Накопление мощных толщ снега и преобразование его в глетчерный лёд представляет собой длительный и сложный процесс, происходящий:
1) под воздействием Солнца
2) с процессом сублимации
3) с увеличивающимся давлением
Раскрываем суть этих процессов.
1) Летом под влиянием солнечных лучей рыхлый снег с поверхности обтаивает, отдельные снежинки оплавляются, а ночью при замерзании принимают форму зёрен; часть талой воды проходит в рыхлый снег глубже и там также оплавляет снежинки; постепенно рыхлый снег превращается в зернистый снег, или фирн.
2) Сублимация (возгон) – это испарение льда и новая кристаллизация образовавшегося водяного пара; при сублимации освобождается тепло, благодаря которому происходит расплавление отдельных кристаллов и образование более крупных кристаллических сростков льда.
3) По мере накопления новых порций фирна нижние слои испытывают всё возрастающее давление, под влиянием которого происходит их уплотнение, вытеснение из них воздуха, смерзание отдельных кристаллических сростков и т.д. В конце концов фирн превращается в начале в белый фирновый лёд, а затем в чистый, прозрачный голубой глетчерный лёд, составляющий основное тело ледников.
При превращении снега в лёд происходит значительное его уплотнение: 1 кубический метр льда образуется из 10 – 11 кубических метров снега.
Ледники не остаются на месте: в горных районах ледники перемещаются по долинам, на материках – от центральных частей ледниковых щитов с большей мощностью льда к окраинным частям, где мощность льда меньше.
На латинском языке лёд – GLACIES; наука, изучающая ледники, причины и условия их образования и режима называется гляциологией.
Вопрос 2. Типы ледников и их распространение
Ледники особенно широко распространены на материках и островах полярных областей, а также на высоких горных сооружениях других климатических поясов; они покрывают около 11% площади суши (16 199 тыс. км2) и распределены следующим образом:
1. Гренландский ледяной щит - 1803 тысяч кв. км
2. Все остальные ледники Арктики - 279
3. Все горные ледники вне Арктики и Антарктики – 217
4. Антарктида - 13 900
В зависимости от стадии развития, формы и соотношения областей питания и стока выделяются 3 типа ледников:
I тип: Альпийский тип, или горные ледники
Приурочены к молодым высокогорным районам (альпийский тектогенез). Среди них по стадии развития выделены:
1) Долинные ледники (Альпы, Кавказ, Гималаи); для них характерны чётко выраженные области питания (т.е. области фирновых бассейнов) и области стока (горные долины). Чем обильнее питание фирнового бассейна, тем длиннее ледниковый поток в горной долине. По особенностям строения долинные ледники делятся на простые и сложные, или полисинтетические.
Простые долинные ледники имеют только один поток (Альпы, Кавказ).
Сложные – состоят из ряда сливающихся ледников, каждый из которых имеет свой собственный бассейн питания (в Альпах: Алечский ледник, Ледяное море и другие, но преобладают на Кавказе). Дендритовые, или древовидные ледники распространены в Гималаях, на Памире (ледник Федченко – 71,7 км: принимается 20 ледников-притоков к главному леднику, мощность льда от 300 м до 1000м в средней части), на Тянь-Шане (ледник Южный Иныльчек – длина 59,8 км, Северный Иныльчек – 35,2 км, мощность льда 300 – 400 м: продольная долина заполняется мощным потоком льда, к которому направляются ледяные потоки поперечных долин, имеющих в свою очередь различные притоки).
2) Каровые ледники – образуются в кресловидном углублении – каре, врезанном в верхнюю часть склонов гор; для них характерна малая мощность льда и отсутствие потоков.
3) Висячие ледники – образуются во впадинах или вогнутостях на крутых горных склонах, откуда выходят в виде коротких языков, которые висят над обрывом и периодически откалываются и срываются вниз в виде лавин.
II тип: Материковые, или покровные, ледники
Это крупные ледники, покрывающие целые острова и континенты.
Характерные особенности материковых ледников:
1) большая мощность льда
2) отсутствие чёткого разделения области питания и области стока
3) радиальный характер движения льда к окраинам ледникового покрова (в отличие от линейного характера у горных ледников)
4) плосковыпуклая форма поверхности ледника (щит, купол)
Материковые ледники распространены в полярных странах. Классические примеры – Гренландия (83% острова – ледник, максимальная мощность 3408 м, средняя – 1515 м), Антарктида (13 900 тыс.кв.км, мощность: средняя – 2000 м, максим. – 4000 м (равнины Бэрда, Шмидта); ледники спускаются к океану и образуют массы шельфового льда, плавающего в море, но припаянного одним концом ко льдам материка (ледник Росса – самый большой шельфовый ледник); от них откалываются айсберги, высотой до 100 – 200 метров над водой.
III тип: Промежуточные ледники. Делятся на:
1) плоскогорные ледники – выровненные вершины древних гор (Скандинавские горы – ледник Юстедаль, 943 кв.км; г.Килиманджаро (Африка), г.Эльбрус (Кавказ) – мощность 100 – 150 м.).
2) предгорные ледники – формируются в высоких расчленённых горах при большом количестве выпадающих там твёрдых осадков (на Тихоокеанском побережье Аляски – ледник Маляспина в районе залива Якутат (площадь 3800 кв.км.).