учебники / Короновский Н.В. «‎Общая геология‎» 3-ие издание

Возникновение ледникового антарктического покрова относится к позднему олигоцену, т. е. около 30 млн лет тому назад, когда Австралия и Южная Америка, продрейфовав к северу, открыли проливы. Именно тогда образовалось циркумантарктическое течение. Поэтому такой интерес представляют скважины, пробуренные в антарктическом льду. Отбирая из них керн, исследователи получили возможность изучить изотопный состав льда и состав пузырьков воздуха, заключенных в нем, что позволяет анализировать прежний состав атмосферы.

На станции «Восток» мощность льда 3,7 км, а скважина прошла на глубину 2,755 км и в 1996 г. до 3,523 км. Определение палеотемператур из керна льда по соотношению стабильных изотопов позволило охарактеризовать голоцен (10 тыс. лет), вюрм (валдайское оледенение) (10–20 тыс. лет назад), рисс-вюрмское (микулинское) межледниковье (120–140 тыс. лет назад), рисское (днепровское) оледенение (140–220 тыс. лет назад), межледниковье (220–320 тыс. лет назад) и миндельское (окское) оледенение (320–420 тыс. лет назад). На сегодняшний день это уникальная, единственная в мире скважина, в которой охвачены изотопными данными все три или четыре главные ледниковые эпохи.

Химические компоненты воды — кислород и водород — содержат как обычные «легкие» изотопы 16О и Н, так и тяжелые 18О и 2Н или дейтерий (D). Их соотношение определяется испарением и конденсацией, которые в свою очередь зависят от температуры. Так и состав изотопов выпавшего снега определяется температурным режимом. В Восточной Антарктиде установлено, что понижение относительного содержания 18О на 1 ‰ (единицу на тысячу) в стандартной морской воде равно похолоданию на 1,5° С. Если содержание D уменьшается на 6‰ — на 1 °С. Изменения изотопного содержания 18О и D соответствуют изменениям температуры. В последнюю вюрмскую (валдайскую) ледниковую эпоху температура в Антарктиде была на 6 °С ниже, чем в голоцене (последние 10 тыс. лет). Эти данные подкрепляются изучением содержания во льдах долгоживущего радиоактивного изотопа 10Ве, образующегося только в космической обстановке, содержание которого увеличивается в ледниковые эпохи, но так как поступление 10Ве из космоса всегда постоянно, то его концентрация во льдах обратно пропорциональна объему выпавшего снега. Следовательно, в ледниковые эпохи в Антарктиде наблюдалось не только общее похолодание, но и уменьшение количества выпавшего снега. Это может показаться парадоксом, но это действительно так, и только во время потепления климата количество осадков возрастает.

Таким образом, современные методы изучения керна льда при бурении скважин в ледяных покровах способны рассказать многое о палеотемпературах, содержании парниковых газов СО2 и СН4, вклад которых в изменение климата Антарктиды за последние несколько сотен тысяч лет

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. 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 (рис. 12.10). В верхних частях горно-долинных ледников образуются, как уже говорилось выше, чашеобразные кары и более крупные цирки (рис. 12.11).

Рис. 12.10. Формирование ригелей (уступов) в днище троговой долины.

I — скальное днище долины до оледенения с участками повышенной трещиноватости. II — днище долины в момент оледенения (движение ледника — черная стрелка).

Трещиноватые зоны сильнее разрушаются ледниковой экзарацией

Ледники крупных долин в горных областях часто принимают в себя более мелкие ледники из боковых долин, днище которых располагается намного выше коренного днища главной троговой долины. После таяния ледников образуются «висячие троги», хорошо прослеживаемые, например, в ледниковых долинах Северного Кавказа, БаксанаЧегема, Уруха, Терека и др.

Впаянные в основание ледника разнообразные по величине камни благодаря огромному давлению оставляют на подстилающих горных

Рис. 12.11. Экзарационные формы рельефа: 1 — трог, 2 — ригель, 3 — кары, 4 — цирки, 5 — висячие долины

породах борозды и царапины — ледниковые шрамы, которые фиксируют своей ориентировкой направление движения ледника. Скальные выступы пород сглаживаются и полируются абразивным действием льда, возникают так называемые бараньи лбы, обладающие асимметричной формой. Длинный, отполированный и со шрамами «лоб» располагается навстречу движению ледника, а крутой, обрывистый склон находится с другой стороны. Скопление бараньих лбов образует форму рельефа, называемую курчавыми скалами. Впервые связал все эти формы рельефа с действием ледников швейцарский ученый Л. Агассис в 1837 г., наблюдая их в Альпах.

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.

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

Рис. 12.12. Схема образования донной морены. Нижняя часть льда пластична с температурой, близкой к 0 °С. Вода, проникая по трещинам, замерзая, откалывает

глыбы пород, которые вовлекаются в движение льда. 1 — направление движения льда, 2 — вода в трещинах пород ложа ледника

дне Баренцева моря, ныне они заполнены 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 и на север, формируя ложбины выпахивания.

Мощная напорная сила медленно перемещающегося ледника, как нож бульдозера, способна вызвать дислокацию горных пород, сминая их в складки, разрывая на крупные глыбы — отторженцы, способные перемещаться на многие десятки километров. Гляциодислокации — довольно распространенное явление в областях древних оледенений.

12.3. 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 с бортом 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 (рис. 12.12).

Выделяются морены движущиеся и отложенные. В горно-долинных ледниках существует ряд разновидностей морен в связи с их положением в теле ледника (рис. 12.13). Боковые морены располагаются в краевых частях ледника, срединные — в их середине, причем как на поверхности, так и внутри ледника. Последние образуются при слиянии двух ледников, когда две боковые морены сливаются в одну, расположенную по оси ледника (рис. 12.14). Донная морена выстилает ложе ледника.

Рис. 12.13. Схема питания и строения горного ледника. 1 — кары; 2 — цирки; 3 — области питания ледника; 4 — ледниковая корытообразная долина — трог.

Морены: 5 — срединная, 6 — боковая, 7 — донная

В ледниках покровного материкового типа развиты преимущественно донные морены, т. к. лед перекрывает мощной толщей все выступы рельефа.

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

Рис. 12.14. Система срединных морен на леднике Барнард в горах Св. Ильи

ледник движется вперед, он приносит с собой все новые и новые порции обломочного материала, которые постепенно и нагромождаются у его стоящего на одном месте края, если скорость таяния равна скорости наступания (рис. 12.15). В формировании конечно-моренных, или терминальных, гряд не исключено и напорное действие ледника, подобно действию бульдозера. Обломки могут выжиматься из льда, выдавливаться из него. На Русской равнине хорошо известна КлинскоДмитровская гряда ранневалдайского (ранневюрмского) оледенения высотой 100–150 м. Моренный пояс последнего оледенения прослеживается в широтном направлении через Западную Сибирь. Известен он и в Восточной Сибири, располагаясь южнее плато Путорана и прослеживаясь до устья р. Оленек.

Если в горных ледниках конечные морены всегда имеют дугообразную форму, располагаясь выпуклой стороной вниз по долине, то на равнинах конечные морены повторяют изгибы краев ледникового покрова, часто лопастями приникающего к древним речным долинам.

Донная, или, как ее иногда называют, основная морена образуется в основании ледника, когда при его движении происходят отрыв и перемалывание, раздробление как твердых, так и рыхлых коренных пород ложа ледника. Обычно донная морена состоит из обломков,

Рис. 12.15. Формирование конечной морены

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 (англ. till — отложения, англ. moraine — форма рельефа). 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 слабо холмистый рельеф, на фоне которого нередки отдельные овальные в плане возвышенности высотой до 30 м, длиной до нескольких километров 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. Друмлины нередко образуют целые поля, например в Финляндии, где они длинной осью вытянуты по направлению движения ледника, так же как и ложбины выпахивания, занятые озерами.

12.4. ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Крупные материковые покровы льда при своем таянии поставляют огромную массу воды. Целые реки текут по поверхности краевой части ледника, внутри него и подо льдом, вырабатывая в нем туннели. Сток воды может быть плоскостным или линейным (сосредоточенным), а объем талой воды огромным. Естественно, эта быстродвижущаяся вода производит большую работу, как аккумулятивную, так и эрозионную. Под ледяным покровом могут располагаться большие озера, как это сейчас наблюдается в Антарктиде. Объем талых вод сильно изменяется

в зависимости от сезона, а также от «холодного» или «теплого» типа ледника.

Благодаря постоянному выносу талых вод формируются ложбины стока, образующие своеобразный рельеф чередования ложбин с широкими днищами и крутыми склонами. Обломочный, главным образом песчаный материал, влекомый этими потоками, распространяется на больших пространствах, образуя зандровые равнины (исланд. sandar и датский sandur — песчаная равнина) за внешним краем конечноморенных валов (рис. 12.16). Такие зандровые поля сейчас известны перед некоторыми ледниками в Исландии и на Аляске и чрезвычайно широко были распространены перед фронтом покровных ледников в четвертичный период на Русской равнине, в Прибалтике, в Северной Германии и Польше. Создавались зандровые равнины многочисленными ручьями и речками, постоянно меняющими свои русла. Вблизи края ледника материал откладывался более грубый, а тонкий песок уносился дальше всего. Зандры известны и в ископаемом состоянии, например в Сахаре, где они связаны с раннепалеозойским (ордовикским) оледенением.

Рис. 12.16. Перигляциальная область покровного ледника: 1 — ледник; 2 — приледниковые озера; 3 — камы; 4 — друмлины; 5 — оз; 6 — конечно-моренный вал;

7 — зандровая равнина; 8 — донная морена

Озы представляют собой протяженные извилистые гряды или валы высотой 20–30 м, сложенные слоистым песчано-галечным или песча- но-гравийным материалом. Образовались они вследствие переноса водными потоками на поверхности или внутри ледника песчано-гравийно- го материала. Когда ледник растаял, этот материал оказался спроектирован на поверхность суши в виде вала, а не в форме «корыта», какую он имел в реке, текущей по льду. Озы всегда ориентированы по направлению стока воды с ледника, а следовательно, указывают нам на его движение.

Камы — это холмы изометричной формы, высотой 10–20 м, редко больше, сложенные из чередующихся слоев разнозернистого песка, глин,