Ледники в горах

Серебрянный Леонид Рувимович

Хребет Куйлю на Тянь-Шане — крупный центр оледенения

Полосы срединных морен на леднике Коёнды на Тянь-Шане (фото В. М. Лукина)

Причудливые туннели и арки из льда

Правый борт одного из ледников в хребте Кунгей-Ала-Тоо (Тянь-Шань)

Ледник

Адиши — идеальный объект для изучения полосчатости льда. В центре ледникового языка крупный каменный холм — след недавнего горного обвала

Пульсирующий ледник Медвежий на Памире разбит глубокими трещинами (фото В. М. Лукина)

Человек с фантазией среди глыб льда может разглядеть диковинных зверей. Этот зверь тоже интересуется: какова глубина трещин (фото В. М. Лукина)

Камни в придонных слоях льда — орудия ледникового выпахивания

Поверхность скал, недавно освободившихся от льда, испещрена бороздами и штрихами

Крупные напорные конечные морены окаймляют концы ледников Трюггвебреен и Зандербреен на Шпицбергене

Рис. 8. Свежеотложенная морена в 20 м от конца ледника Караколтор (Центральный Тянь-Шань). Четко виден контакт морены со штрихованной поверхностью коренных пород

Хотя проблема взаимодействия ледника с ложем занимает центральное место в динамической гляциологии, необходимо отметить, что чистый лед не в состоянии сильно воздействовать на подстилающие более прочные породы. Разрушается ложе лишь в том случае, если в основание ледника включены камни. По поводу их появления имеется несколько предположений. Одно из них сводится к тому, что камни были рассеяны по днищам «доледниковых долин». Это согласуется с находками останцов сильно выветрелых коренных пород на водоразделах. По-видимому, такие же коры выветривания были распространены и в долинах, где легко подверглись экзарации, насыщая обломками основание ледников. В некоторых моренах Центрального Кавказа обнаружены сильно корродированные зерна минералов — свидетельства глубоко зашедшего химического выветривания. Это еще раз подтверждает возможность вовлечения древних кор выветривания в сферу экзарации. Мощность их измерялась несколькими метрами. Нельзя также исключить попадание обломков на ложе с поверхности ледников по линиям тока льда, направленным в области питания вниз, к основанию ледника.

Разрушение ледникового ложа идет несколькими путями.

Наиболее очевидный механизм — абразия, или истирание. Предпосылкой данного процесса служит донное скольжение льда, содержащего обломки разных размеров, по массивным прочным породам (рис. 8). В этом отношении по своему действию на ложе ледники мало отличаются от других абразивных материалов, и здесь можно провести аналогию с воздействием наждачной бумаги на дерево.

Анализируя процессы абразии, английский геоморфолог Дж. Боултон предложил различать воздействие крупных обломков, вмерзших в основание ледника, что обычно приводит к образованию штрихов и борозд, и собственно абразионную полировку ложа мелкоземом, который находится между крупными обломками и ложем. Чтобы выяснить эффект абразии, на контакте мореносодержащего льда с ложем плотно закреплялись металлические пластины. При повторном осмотре уже через несколько недель поверхность пластин была испещрена штрихами.

Помимо натурных экспериментов, неоднократно ставились и лабораторные опыты как с самим льдом, так и со сходными по свойствам материалами. Полученные результаты подтвердили, что мореносодержащий лед может разрушать скальные породы и образовывать специфические абразионные микроформы. Из этих же опытов выяснилось, что тонкие частицы не являются эффективным абрадирующим материалом, поскольку их поверхности быстро сглаживаются. Соответственно для абразии необходимо поступление к ложу свежих частиц. Некоторая часть из них может образоваться в результате дробления крупных камней.

Темпы абразии непосредственно зависят от скорости движения мореносодержащего льда, так как с увеличением скорости возрастает количество обломков, воздействующих на единицу площади ложа.

К числу наиболее легко абрадируемых пород относятся некоторые разновидности фельзитов и известняков, а также жильный кварц. В процессе абразии лед пополняется тончайшими частицами, которые иногда называют ледниковой мукой или пудрой. В пользу абразивного происхождения этого материала свидетельствует тот факт, что во многих моренах от 60 до 70% алевритовой фракции представлено кварцем, кальцитом и полевым шпатом, а выветрелых глинистых минералов немного.

Не менее важным механизмом экзарации является ледниковое выпахивание, которое, как полагают, более эффективно, чем абразия, и контролируется первичной трещиноватостью пород ложа и процессами режеляционного льдообразования.

Механизм выпахивания наиболее просто объясняется в тех случаях, когда ложе ледника состоит из рыхлых и сильно выветрелых отложений. Однако ледник, несомненно, может разрушать также устойчивые массивно-кристаллические породы. У. Льюис показал, что ледник способен выламывать крупные глыбы даже самых прочных пород и, вероятно, именно этим объясняется ступенчатость продольных профилей многих трогов. Существенными предпосылками для подобного выпахивания являются резкие смены процессов таяния и замерзания у ложа ледника.

Для выпахивания необходимо предварительное растрескивание ложа на отдельные блоки. В горных районах данное условие почти всегда соблюдается. Ледники там приурочены к глубоким долинам, заложенным на месте тектонических разломов, что само по себе предопределяет повышенную трещиноватость пород ложа. Растрескивание пород усугубляется в результате разгрузки давления под мощным льдом. По мере врезания льда в ложе породы с удельным весом 2,5 г/см³ замещаются льдом с удельным весом 0,9 г/см³. Такое снижение плотности, естественно, может вызвать появление трещин горизонтальной дилатации, обычно приуроченных к ослабленным зонам в самих горных породах.

Другая причина образования трещин — быстрое уменьшение мощности льда при сокращении оледенения. Английский исследователь У. Харленд, работавший на ледниках Шпицбергена, в 1957 г. выдвинул следующую гипотезу: при отступании ледников растрескивание ложа зависит не только от уменьшения нагрузки, но и от криогенных процессов. Есть основание полагать, что выпахивание эффективнее проявляется в породах, где расстояние между трещинами колеблется от 1 до 7 м.

Хотя механизм выпахивания еще до конца не раскрыт, по-видимому, самую важную роль в нем играют перепады давления из-за толчкообразного характера движения ледников. Это приводит к плавлению льда на выступах ложа. Образующаяся водная пленка проникает в трещины подстилающих пород, где снова замерзает, и породы разрушаются.

В пользу такого механизма свидетельствуют натурные наблюдения в глубоких ледниковых туннелях в Альпах. Измеренные скорости движения и температуры базальных слоев льда, как выяснил X. Карол, оказались вполне достаточными для того, чтобы на выступах ложа чередовались процессы таяния и замерзания льда. В нашей стране к процессам подледникового выветривания привлек внимание видный мерзлотовед А. И. Попов.

Реальность криогенной подготовки пород ложа для экзарации подтверждается аналитическим изучением моренного мелкозема. Так, на субполярных ледниках Шпицбергена и Тянь-Шаня, у которых в основании, по всей вероятности, часто проявляются фазовые переходы воды, глины и алеврита в мореносодержащем льду действительно больше, чем в умеренных ледниках Кавказа, где, по теоретическим предположениям, условия для подледникового выветривания менее благоприятны.