Дипломная работа: Геологічна та рельєфоутворююча діяльність льодовиків
Рис. 1.1. Антарктичний крижаний покрив
Антарктичний льодовик. Антарктида займає площу близько 15 млн. км2, з них близько 13,2 млн. км2 покрите льодом. Крижаний покрив утворить величезне плато висотою до 4000 м (мал. 1.1). За даними сейсмічних досліджень, підлідний рельєф відрізняється великою складністю, наявністю хребтів і великих низменностей, опущених на десятки і сотні метрів нижче рівня Світового океану. Потужність Антарктичного крижаного покриву змінюється від декількох сотень метрів біля гір або в краю материка до 4000 м і більш у центральних частинах і особливо в межах низинних рівнин (Берда, Шмидта й ін.)[14]. За винятком деяких гористих місцевостей, що облямовують, льодовик покриває весь материк, заповнює берег і поширюється в моря, утворити величезні маси так називаного шельфового льоду, що частково лежить на шельфі, що частково знаходиться на плаву.
Рис. 1.2. Материковий крижаний щит Гренландії і ізогипси поверхні
Добре відомий шельфовий льодовик Росса займає половину моря Росса й обривається уступом, висота якого над морем близько 60 м, місцями більше. Його ширина з півночі на південь близько 800 км. В окремих місцях окраїнних зон Антарктиди, там, де рельєф розчленований, льодовиковий покрив розпадається на окремі вивідні потоки, що рухаються або в скелястих, або в крижаних схилах. Від країв вивідних і шельфових льодовиків відколюються величезні крижані брили - айсберги, деякі з них досягають 50-100 км2 . З огляду на, що надводна частина айсберга складає 1/7-1/10 частина його висоти, можна уявити собі грандіозність і небезпека для пароплавства цих брил, що відірвалися, що виносяться вітрами і морськими течіями в простори океану, далеко за межі полярних морів [17].
Гренландский льодовик. Гренландія займає не набагато більше 2 млн. км2, з яких близько 80% покриті материковим льодовиком (мал. 1.2). Центральна частина льодовикового плато (області харчування) характеризується абсолютними висотами близько 3000 м, до крайових частин висота знижується до тисячі і декількох сотень метрів. Максимальна потужність льодовикового покриву Гренландії по сейсмічним даним близько 3400 м, середня - близько 1500 м. У гористих окраїнах Гренландії спостерігаються долинні вивідні льодовики, деякі з них, найбільш могутні, виходять у море на різні відстані, знаходячись на плаву. Виступи і гребені гір відомі під ескімоською назвою "нунатаки".
Гірські ледникиразличны за умовами харчування і стоку. Велике поширення мають гірські льодовики альпійського типу. Загальний характер і динаміка такого льодовика представляються в наступному виді (мал. 1.3).
Рис. 1.3. Гірський долинний льодовик
У верхньої схилонової частини гір вище снігової границі розташовуються області харчування (фірнові басейни). Вони представлені циркоподібними улоговинами, часто це розширені водозбірні басейни, раніше вироблені водними потоками. Областями їхнього стоку або розвантаження є полонини. Гірські долинні льодовики бувають простий, відособлений друг від друга, кожний з чітко вираженою областю харчування і власною областю стоку. Але в ряді випадків спостерігаються складні льодовики, що виходять з різних областей живлення, що зливаються один з одним в області стоку, утворити єдиний потік, що представляє дійсну ріку льоду з припливами, що заповнює на багато кілометрів полонину (мал. 1.4).
Рис. 1.4. Складний гірський льодовик
Прикладом такого складного крижаного потоку є льодовик Федченко на Паміру довжиною близько 75 км і з великою потужністю льоду. Через численні припливи такі льодовики в плані нагадують гіллясте дерево [10].
Місцями при достатку снігу, що випадає, область живлення утвориться в різних сідловинах, на вирівняних ділянках гір, або в результаті злиття циркоподібних областей харчування різних схилів. У цих умовах стік льоду може відбуватися по долинах різних (протилежних) схилів хребта. Такі льодовики іноді називають переметними. На схилах долин або вище льодовикових цирків спостерігаються крісловидні поглиблення, називані карами, лід у них не має стоку (або дуже незначний). В умовах дегляціації їх називають реліктовими або залишковими. І нарешті, висячі льодовики розташовані у відносно неглибоких западинах на крутих гірських схилах.
До проміжного типу відносяться так називані передгірні і плоскогірні льодовики. Передгірні льодовики одержали назва по розташуванню в підножжя гір. Вони утворяться в результаті злиття численних гірських льодовиків, що виходять на передгірну рівнину, що розтікаються в сторони і вперед і утворюючий великий льодовиковий шлейф, що покриває великі простори.
Таким чином, тут сполучаться гірські льодовики у високих горах і покривні в передгір'ях. Типовим прикладом є найбільший льодовик Маляспина на Тихоокеанському узбережжі Аляски, площа якого близько 3800 км. Інше сполучення спостерігається в Скандинавському або плоскогірному типі льодовика. Такі плоскогірні льодовики розташовуються на вирівняних слабко розчленованих вододільних поверхнях древніх гірських споруджень (льодовик Юстедаль у Норвегії площею близько 950 км). Стік льоду здійснюється в долини. Отже, тут ми маємо єдину область харчування і розділені канали стоку. Іншими прикладами є крижані покриви або крижані шапки, що покривають значні площі Шпицбергена й Ісландії, відкіля вони виступають через крайові депресії у формі лопат або долинних мов. У якомусь ступені подібні умови спостерігаються в межах деяких вулканічних конусів, покритих суцільними шапкообразными льодовиками, що спускаються в усі сторони короткими мовами по балках гірських схилів.
Важливе значення має пластичне або в`язкопластичний плин льоду, що звичайно спостерігається в нижній частині льодовика. Такий рух можливо при значній потужності льоду, що створює навантаження на його нижні шари, і достатній його чистоті. При пластичному плин періодично накопичуються горизонтальні напруги, що перевищують пружність льоду, у результаті виникають горизонтальні зриви, уздовж яких вищележачі слойки льоду прослизають по нижче лежачих [4]. Такі пошарово-диференційовані пластичні плини місцями супроводжуються стрибкоподібною зміною швидкості руху. На контакті льодовика з ложем (неоднорідним по рельєфі і складові гірських порід) виникають глибові ковзання. Цьому сприяє наявність уламкового матеріалу в нижній частині льодовика, що рухається, що збільшує внутрішнє тертя льоду і приводить до зниження його пластичності. Верхня тендітна частина льодовика розбита численними тріщинами (що ідуть іноді на значну глибину) на брили різного розміру і пасивно переміщається разом з частиною льоду, що підстилає.
Рис. 1.5. Схема динаміки льодовиковогощита (за Є.В. Шанцером)А – область живлення льодовика; Б –область абляції; В – зона екзарації; Г – зонаакумуляції; Но – максимальна потужністькриги, при якій можливе накопичення основноїморени: 1 – надходження опадів (снігу); 2 –поверхневе танення; 3 – напрямок руху криги.
У крайових частинах льодовиків, де потужність льоду і пластичність його зменшуються, виникають похилі поверхні сколовши, по яких відбувається зсув блоків і пластин льоду, що утворять систему лускатих насувань. Як відзначає Ю.А. Лаврушин, такі насувні луски розвиті на долинних льодовиках Шпицбергена й у вивідних льодовиках південно-західної частини Гренландії.
Рис. 1.6. Схема розвитку крайових тріщин у результаті нерівномірного руху гірського льодовика
Швидкість руху льодовиків різна і залежить від часу року і від того, у якому районі знаходиться льодовик. Наприклад, гірські льодовики Альп переміщаються зі швидкістю від 0,1-0,4 до 1,0 м/сут.
Рис. 1.7. Схематичний розріз льодовикового цирку
Разом з тим деякі з них часом збільшують швидкість до 10 м/сут. Швидкість вивідних льодовиків Гренландії, що спускаються у фіорди, може досягати 25-30 м/сут, тоді як у внутрішніх районах, удалині від фіордів вона складає кілька міліметрів у добу. На тлі середніх значень іноді виникає швидке збільшення швидкості руху льодовиків. Прикладом тому є льодовик Ведмежий на Західному Паміру, що у 1963 р. став рухатися зі швидкістю до 50 м/сут, блокував плин р. Абдукагора, у результаті утворилося підозерне озеро. У наступна вода прорвала крижану греблю і, рухаючи з величезною швидкістю, знищувала усі на своєму шляху. Активізація льодовика відзначалася й у 1988-1989 р.
Характерна також неоднакова швидкість руху окремих частин льодовиків [5]. Реперні спостереження в гірських льодовиках показують, що швидкість руху в їхній центральній частині велика, у той час як у бортових і придонних частинах вона зменшується (у результаті тертя). Нерівномірність руху льодовика викликає визначені напруги і виникнення діагональних тріщин (мал. 1.6). У верхнього кінця гірського льодовика утвориться велика крайова тріщина. У перехідній зоні від області харчування до області стоку на підвищеному порозі схилу накопичуються напруги, що розтягують, під дією яких виникають поперечні тріщини (мал. 1.7), що утворяться також при перетинанні нерівностей і виступів підлідного ложа.
1.2 Льодовикове руйнування й опадоутворення
При русі льодовиків здійснюється ряд взаємозалежних геологічних процесів: 1) руйнування гірських порід підлідного ложа з утворенням різного за формою і розміром уламкового матеріалу (від тонких піщаних часток до великих валунів); 2) перенос уламків порід на поверхні й усередині льодовиків, а також вмерзлих у придонні частини льоду або переміщуваних волочінням по дну; 3) акумуляція уламкового матеріалу, що має місце, як у процесі руху льодовика, так і при дегляціації. Весь комплекс зазначених процесів і їхні результати можна спостерігати в гірських льодовиках, особливо там, де льодовики раніше протягалися на багато кілометрів далі сучасних границь. У сучасних покривних льодовиках дослідження процесів стосуються в більшості випадків тільки їхніх крайових частин. Однак про геологічну діяльність покривних льодовиків можна судити по четвертинним (антропогеновим) заледеніннях, що неодноразово покривали великі простори Європи і Північної Америки за останні 800 тис. років.
Руйнівна робота льодовиків називається экзарацией (від лат. "экзарацио" - виорювання). Особливо інтенсивно вона виявляється при великих потужностях льоду, що створюють величезний тиск на підлідне ложе. Відбувається захоплення і виломлювання різних блоків гірських порід, їхнє дроблення, истачивание [11].