Ледники в горах
Шрифт:
Приближение йекудльхлёупа иногда удается установить за несколько дней по быстрому повышению уровня воды в реках. Поток может переносить до 50 тыс. м3/с воды, что сопоставимо с расходом воды в устье крупнейшей реки мира Амазонки. Под напором огромного количества воды от края Ватнайёкудля иногда отрываются глыбы льда высотой до 20—30 м, которые переносятся на большие расстояния. Нередко они пересекают всю прибрежную низменность и уносятся в океан в виде айсбергов.
Самый активный центр подледниковых извержений — Гримсвётн — находится в западной части Ватнайёкудля. Кальдера этого вулкана выражена в рельефе ледниковой поверхности в виде овального углубления площадью 35 км2 и глубиной более 500 м. Извержения здесь происходят примерно
Другая ледниковая шапка — Мирдальсйёкудль на юге Исландии — приобрела известность благодаря многократным извержениям подледникового вулкана Катла. В книге известного исландского гляциолога С. Тоураринссона «Тысячелетняя борьба со льдом и снегом» отмечается, что во время извержения вулкана в 1918 г. максимальный расход воды в 3 раза превышал расход воды в устье Амазонки. После прохождения паводка на прилегающей к леднику обширной прибрежной равнине, которую люди осваивали в течение многих сотен лет, не осталось никаких признаков жизни. Не менее мощное извержение Катлы в 1955 г. вновь опустошило эту местность.
Конечно, упомянутые ледниковые катастрофы не исчерпывают списка этих грозных явлений природы, с которыми сталкивалось человечество. Приведенные примеры иллюстрируют лишь масштабы бедствия.
Теперь кратко остановимся еще на одной проблеме. Ледниковые воды, как мы уже отмечали, обладают наибольшим содержанием взвеси по сравнению с другими водными источниками горных рек. Например, в реках, вытекающих из-под ледников Средней Азии, по подсчетам гидролога О. П. Щегловой, мутность исчисляется десятками килограммов на кубический литр воды, а в периоды схода гляциальных селей — сотнями килограммов. Высокий уровень взвешенных наносов сохраняется в реках и на значительном удалении от концов ледников.
С проблемой ледниковой муки в этом регионе вплотную столкнулись лишь в конце 50-х годов нашего столетия, когда для освоения земельных фондов потребовалось создание значительных регулирующих емкостей — водохранилищ. Эти водохранилища стали очень быстро заиливаться.
Беспрепятственный перенос продуктов ледниковой эрозии к чашам водохранилищ происходит из-за малого размера взвеси, в которой преобладают частицы менее 0,01 мм, по весу составляющие в среднем 30—45% взвешенных наносов.
В Нурекском водохранилище на реке Вахш в пределах его верхних 20 км наносы с размером частиц менее 0,35 мм являются главным источником формирования так называемых мутьевых, или плотностных, придонных потоков. Плотность потоков примерно в 1,5 раза превышает плотность вышележащей воды, а их образование объясняется поступлением в водохранилище в теплое время года холодных, сильно насыщенных взвесью ледниковых вод. Именно эти мутьевые потоки определяют режим заиления Нурекского гидроузла. Средний на 20-километровом участке слой образованных этими потоками отложений составляет около 7 м в год, а максимальные его величины достигают 22 м. Основной вынос мелкозема, конечно, дают крупные долинные ледники, а не многочисленные мелкие ледниковые тела. Поступление взвесей в водохранилища колеблется от года к году, что определяет режим заиления и соответственно график эксплуатации водохранилищ: сроки промывки верхних бьефов, съемки мутности, промерные работы. О масштабах проблем, связанных с заилением, можно судить по следующим цифрам: только в бассейнах Сырдарьи и Амударьи эксплуатируется, строится и проектируется несколько десятков водохранилищ емкостью свыше 50 км3.
Одной из пассивных форм борьбы с заилением является создание больших «мертвых» объемов водохранилищ. При этом по мере заиления мертвого объема нормальная эксплуатация водохранилищ становится невозможной, и регулирующую роль должна выполнять новая расположенная выше емкость.
Выше мы рассматривали лишь аспекты прикладной гляциогидрологии. Но этим не исчерпывается практическая значимость гляциологии. Ледники являются не только компонентами гидросферы, но и занимают вполне определенное место в литосфере. Недаром многие классики естествознания справедливо рассматривали ледники как особый тип осадочных горных пород, что и определило методологический подход к изучению всех природных льдов. По мнению академика А. Н. Заварицкого, у геологов не возникает никаких сомнений в том. что ледниковый лед является настоящей горной породой. Об этом говорится и в фундаментальном труде П. А. Шумского «Основы структурного ледоведения».
Расширенная трактовка места гляциологии в системе наук о Земле согласуется с представлениями выдающегося советского естествоиспытателя академика В. И. Вернадского о криосфере Земли. Учет специфического положения ледников на контакте гидросферы, атмосферы и литосферы открывает новые перспективы научного поиска в гляциологии и отвечает современным задачам глубоких междисциплинарных исследований. Одновременно возрастает практическая ориентация гляциологических работ.
Здесь прежде всего следует иметь в виду, что ледники нередко занимают большие площади и являются важным элементом высокогорных ландшафтов, определяющим ход многих природных процессов. Отсюда ясно, что динамика ледниковых процессов и тем более их катастрофическое развитие существенно влияют на общую оценку окружающей среды. В этом плане возрастающее хозяйственное и рекреационное освоение гор ставит перед гляциологами принципиально новые задачи.
Гражданское, дорожное и промышленное строительство ведется на днищах трогов, выполненных ледниковыми отложениями. Соответственно при закладке фундамента здания, прокладке дорожного полотна или возведении мостов необходимо располагать конкретными характеристиками состава и строения поверхностных толщ, а это невозможно без познания закономерностей процессов моренонакопления. На первый взгляд, как будто формальные литологические показатели разнотипных морен для проектировщиков приобретают особую значимость, определяя стоимость строительства.
В случае необходимости гляциолог дает экспертную оценку устойчивости грунтов, особенно при наличии ледяных ядер в моренных субстратах, консультирует при поисках ценного строительного сырья. Например, грузинские гляциологи приняли участие в определении запасов мрамора в горно-ледниковых районах. Напомним также, что в ледниковых отложениях часто присутствуют рудные минералы, коренные источники которых скрыты под ледниками или приурочены к их скальному обрамлению. В связи с этим иногда возникает необходимость горнопроходческих работ в ледниках и даже под ними.
Важное значение имеют сведения о динамике ледников. Первые искусственные туннели строились главным образом для проведения научных исследований внутри ледников. В известном туннеле в леднике на горе Юнгфрау в Швейцарии, проложенном в 1951 г., до сих пор продолжаются систематические исследования физико-механических свойств льда и изучается термический режим ледникового тела. Непосредственное хозяйственное использование ледников связано с экспериментальными туннелями, проложенными в малоподвижных частях Гренландского ледникового покрова, которые использовались как гаражи для автомобильного транспорта, складские и даже отапливаемые жилые помещения. Один из туннелей достигал 330 м при ширине 5,4 м.
Признавая возможность эксплуатации ледниковых туннелей, следует все же заметить, что со временем происходят пластические деформации ледяных стенок и отслаивание льда. Наиболее долговечны туннели, заложенные в наименее подвижных периферических частях холодных ледников.
В последние годы возрос интерес и к возможности сооружения карьеров в ледниках для разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом. Так, в Центральном Тянь-Шане обнаружено месторождение полиметаллов, частично перекрытое ледниками. На первый взгляд казалось, что наиболее рентабельным было бы удаление ледникового чехла. Однако для практической реализации такого предложения нужно не только определить мощность и скорость движения льда, но и оценить весь объем возможных последствий. Кроме того, сейчас еще нет однозначного инженерного решения проблемы. Напомним о неудачном опыте устранения части ледника Морено в Аргентине. Даже сбрасывание на ледник 500-килограммовых бомб не дало ожидаемого эффекта: пластичный лед довольно быстро залечивал свои раны.