Ледники в горах

Мореносодержащий лед

Обломки горных пород встречаются не только на поверхности и в теле ледника, но и у его основания. Причем камней там может быть так много, что даже выделяют особый тип ледникового льда — мореносодержащий. Мощность его, измеряемая всего несколькими метрами, не идет ни в какое сравнение с общей мощностью ледников, поэтому значение мореносодержащего льда часто недооценивается даже специалистами. Между тем этот пограничный с ложем горизонт оказывает существенное влияние на многие аспекты жизнедеятельности ледников, включая их термический режим, динамику и геологическую деятельность.

Ясно, что изучить загадочные процессы, скрытые под многометровой толщей льда, не так просто. Благоприятные возможности для проведения таких исследований имеются лишь в краевых частях ледников, где можно подобраться к ложу, используя глубокие трещины и туннели. Нередко мореносодержащий лед вскрывается в стенках эрозионных промоин, пересекающих поля мертвого льда; кроме того, этот лед виден в перевернувшихся айсбергах.

Мореносодержащий лед наблюдался в основании десятков ледников. Его мощность сильно колебалась, на выступах коренных пород она составляла не более 20—50 см, а в понижениях рельефа — несколько метров. Замечено, что мощность мореносодержащего льда непосредственно зависит от прочности пород ледникового ложа и даже в небольших долинных ледниках, залегающих на податливых к механическому воздействию песчаниках и алевролитах, достигает 15 м и более. Напротив, если ледники пересекают прочные гранитные породы, мощность обогащенного мореной льда невелика — в среднем всего 1—1,5 м.

В этом мы убедились, проводя гляциологические исследования на Шпицбергене на леднике Норденшельда, который спускается к берегу бухты Адольф в Билле-фьорде.

Ложе ледника выработано в очень прочных, сильнометаморфизованных породах формации Гекла-Хук: биотитовых гранитах, кварц-биотитовых ксенолитах, порфиритах и кварцитах. Мягкие песчаники и алевролиты, как предполагают геологи, скрыты преимущественно только под левой частью ледникового языка. Здесь край ледника Норденшельда сильно истоньчается и в некоторых местах прорезан ложбинами стока талых вод. В прогалинах отчетливо заметно двучленное строение ледника: под верхней толщей чистого льда залегает мощный (4—5 м) горизонт мореносодержащего льда, насыщенный обломками песчаников и алевролитов. Зато в основании центральной, динамически более активной, части ледника толщина мореносодержащего льда заметно уменьшается до 0,5—1,5 м, а среди камней начинают преобладать обломки пород формации Гекла-Хук.

Сколько же каменных обломков содержится в ледниках? Дж. Эндрюс подсчитал, что на леднике Барнс объем камней составляет всего 0,05% общего объема льда во всей области абляции, но в отдельных частях ледников объем камней может быть гораздо больше. В том же леднике в сильно загрязненном льду содержание минеральных частиц возрастает до 8%, а в базальных слоях мореносодержащего льда некоторых ледников Шпицбергена — до 50%. Впрочем, и это не предел; в наиболее загрязненной части ледника Кейсмент в Кордильерах объем камней достигает 64%.

Обычно каменными обломками наиболее насыщены самые нижние пачки мореносодержащего льда, а выше концентрация камней существенно уменьшается. Над мореносодержащим льдом на некоторых ледниках фиксировали слой льда с желтоватой, а иногда буроватой окраской. Этот горизонт, называемый янтарным льдом, содержит лишь незначительные включения алевритовых и песчаных частиц, а также отдельные вкрапления гальки; по мощности он в несколько раз меньше собственно мореносодержащего льда. Сложилось представление, что янтарный лед образуется, когда в ледниках возникают благоприятные условия для проникновения минеральных частиц из мореносодержащего горизонта в вышележащие слои чистого льда.

Ледник Семенова спускается с массива Хан-Тенгри, заполняя верхнюю чисть Сары-Джазской долины

Продвинувшийся вперед конец ледника Безенги. Вдали видна знаменитая Безенгийская стена

Главный хребет Большого Кавказа — крупный район оледенения. С вершины Тетнульд спускается висячий ледник Лахура, внизу — язык крупного долинного ледника Адиши

Крутой борт одного из ледников массива Ак-Шийрак

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.