Ледники в горах
Шрифт:
Другой не менее важный вывод сводится к тому, что пульсации у отдельных ледников происходят периодически. Подвижки в прошлом могут быть реконструированы по петлям срединных морен. Таких петель, каждая из которых фиксирует одну из пульсаций, на отдельных сложнодолинных ледниках насчитывается от 3 до 10.
В пульсации различают две стадии: короткую активную (обычно длится не более шести лет) и гораздо более длительную стадию покоя (10—100 лет). Сам механизм пульсаций до конца не раскрыт. Еще на заре изучения пульсирующих ледников считалось, что причиной пульсаций являются землетрясения. Эту гипотезу выдвинули американские ученые Р. Тарр и Мартин в 1914 г., ориентируясь на материалы изучения быстрых подвижек ледников, спускающихся к берегу залива Якутат на Аляске. В этом районе в сентябре 1899 г. была отмечена серия мощных подземных толчков, вызвавших массовый сход лавин в ледосборах, что резко увеличило питание ледников. Реакцией на обильное снегонакопление явилось активное наступание ледников в последующие семь лет. Правда, М. Мюллер установил, что пульсации в данном районе происходили и до землетрясения 1899 г.
Сейчас большинство исследователей склоняются к тому, что пульсации — закономерное выражение неустойчивых динамических условий, периодически возникающих внутри ледниковых систем, однако этот процесс могут стимулировать такие внешние факторы, как землетрясения. Недаром многие пульсирующие ледники встречаются в сейсмоактивных районах.
Ледниковые пульсации проявляются в разных формах. Одна из них — прохождение по леднику кинематических волн. Их можно рассматривать как реакцию ледников на избыточное накопление массы в области питания, т. е. избыточная масса льда проходит в виде единой волны вниз по леднику, что сопровождается усилением трещинообразования. Скорость прохождения кинематических волн в верховьях ледников значительно превышает обычные скорости движения льда, но ближе к концу ледника уменьшается. Напротив, высота волн увеличивается на концах ледников. Именно этот поступивший сверху лед проталкивает концы ледников вниз по долинам.
Условия, которые доводят ледники до критического состояния, вызывающего пульсацию, до конца не известны. Предполагают, что сказывается влияние температур и давления в основании ледников. С увеличением мощности льда давление у ложа возрастает, что может сопровождаться усилением таяния базальных слоев льда. Если этот процесс захватывает значительную часть толщи льда, скорость скольжения придонных слоев возрастает, что стимулирует пульсацию. В результате ледяная толща утоньшается, давление уменьшается и придонные слои вновь примерзают к ложу. Иными словами, ледниковая система вновь приходит в состояние равновесия с внешними условиями.
С ледниковыми пульсациями связаны катастрофические паводки на горных реках. Как упоминалось выше, подпруживание боковых долин внезапно продвинувшимся ледниковым языком часто сопровождается образованием плотинных озер, которые быстро наполняются водой. В тех случаях, когда уровень воды в озере достигает 9/10 высоты подпруживающего ледника, последний всплывает, и вода находит выход по подледниковым полостям и туннелям. Другой механизм прорыва свойствен пульсирующим холодным ледникам, которые приморожены к ложу. Вода в плотинном озере в этих случаях накапливается до тех пор, пока не начнет переливаться через край ледника, быстро прорезая себе русло во льду.
Расходы воды во время спуска плотинных озер нередко достигают колоссальных величин. Например, при спуске подпрудного озера Тупсеква на западе Канады расходы воды составили 1500 м3/с, а в Исландии — 3000 и даже 6000 м3/с. Эти паводки во многие десятки раз превышают обычные показатели стока и сопоставимы с расходами больших полноводных равнинных рек.
При крупных прорывах в долину вместе с водой выбрасывается огромное количество камней и ледяных глыб. Понятно, что такие катастрофические явления сопровождаются резкой перестройкой всей системы стока и характера поверхности долин. Происходившие в прошлом прорывы ледниково-подпрудных озер можно опознать по таким следам, как глубоко врезанные маргинальные ложбины стока, исполиновы котлы и скопления валунов вдоль русел рек.
Ледниковые пульсации и связанные с ними прорывы подпрудных озер неоднократно приводили к катастрофическим последствиям. Поэтому возникла необходимость регулярных наблюдений в горно-ледниковых районах. Особенно перспективно проведение наблюдений из космоса, обеспечивающих выявление аномальных по своему поведению ледников в пределах целых горных стран.
В связи с изучением пульсаций возникает вопрос: можно ли вообще предсказать поведение ледников и каковы пути решения этой кардинальной проблемы гляциологии? Некоторые ученые считают, что наиболее перспективно математическое моделирование. Ведущий советский гляциолог П. А. Шумский полагает, что с помощью замкнутой системы уравнений для сплошных сред можно не только описать важнейшие процессы жизнедеятельности ледника, но и прогнозировать его подвижки. Однако для этого необходимы данные о динамике и термике льда, распределении каменных обломков в базальных слоях, циркуляции внутриледниковых вод и строении подледниковой поверхности.
К сожалению, даже для тех ледников, на которых длительное время велись стационарные исследования, мы не располагаем исчерпывающей информацией. В результате предлагаемые модели говорят пока лишь языком математики, не охватывающим многообразный мир природных процессов. Конкретная реализация моделей невозможна без проведения трудоемких экспедиционных работ на ледниках. Особенно важно, в частности для анализа ледниковых пульсаций, получить фактические данные об обстановках на контакте ледника с ложем, поскольку именно там происходят процессы, определяющие динамику ледников.
Этот разнообразный мир ледников
По сравнению с окружающими крутыми скалами поверхность ледников кажется более доступной и издали даже довольно ровной. На самом же деле она сильно расчленена и изобилует крутыми перепадами высот. Тот, кто хоть раз ступал на ледник, надолго запомнит сложную пластику его рельефа. Монотонные подъемы там чередуются с крутыми скользкими спусками, на которых бывает трудно удержать равновесие, а порой путь преграждают отвесные обрывы.
В форме ледниковой поверхности запечатлены особенности питания ледников, закономерности их движения и таяния, а также характер подледникового рельефа. Человек с фантазией на ледниках может увидеть неприступные средневековые замки и стройные античные колоннады, диковинных зверей и птиц. Наблюдательность людей, избравших своей специальностью работу на ледниках, отразилась и в названиях некоторых из ледяных образований: «снега кающихся», «ледниковые ворота», «мельницы», «цветы» и т. д.
Наиболее однообразны в морфологическом отношении верховья ледников, или фирновые бассейны, часто приуроченные к глубоким мульдообразным котловинам. Это настоящая снежная пустыня. Поверхность ледников здесь выположена и лишь местами осложнена чередованием снежных дюн и барханов.
На ледниках низких широт на снежных полях иногда встречаются «снега кающихся», издали действительно напоминающие коленопреклоненных в белых одеяниях, причем высота фигур может достигать 4—6 м. Их образование связано с особенностями таяния и испарения снега при сильной инсоляции. «Снега кающихся» многократно описывались на ледниках Южной Америки, на Килиманджаро в Восточной Африке. В нашей стране они встречаются на Памире и Тянь-Шане.
Поверхность фирновых и снежных полей нередко рассечена глубокими трещинами на отдельные блоки. Особенность трещин в фирновых бассейнах заключается в том, что они часто в результате оседания фирна расширяются книзу. Такие трещины называют ледниковыми погребами.
К другому типу трещин, очень характерных для фирновых бассейнов, относятся бергшрунды — дугообразные трещины, обрамляющие верхние края фирновых полей. Они отделяют подвижную часть ледника от снежно-ледяной облицовки его скального обрамления. Обычно внутренний край бергшрунда залегает значительно ниже внешнего, а сама трещина замаскирована снежными мостами, что представляет значительную опасность для путешественника.