Рельефообразующая деятельность СНЕГА, ЛЬДА И ЛЕДНИКОВ.

Рельефообразующая деятельность
СНЕГА, ЛЬДА И ЛЕДНИКОВ.
• 1. Условия образования
снежников и ледников
• 2. Классификация
ледников
• 3. Экзарационная
деятельность ледника и
создаваемые формы
рельефа
• 4. Водно-ледниковые
отложения
• 5. Покровные ледники
• Занято ледниками и
ледниковыми покровами
11% суши = 17 млн. км2.
кв. (без морских льдов,
айсбергов, снежного
покрова и подземных
льдов V= 30 млн. куб.км.).
• Крупнейшие ледниковые
покровы на суше:
Антарктический (15 млн.
км2), Гренландский (1,8
млн. км 2).
Для образования ледников
необходимо:
• 1. снежный покров, который
не успевал бы полностью
растаять в летний период.
• 2. незначительная разница
температур между зимой и
летом.
•
Ледник Чегем, Кавказ
Превращение снега в лед.
1.
2.
3.
4.
Рыхлый покров
Образуются кристаллы снега при конденсации водяного пара
Возгонка - сублимация (с выделением тепла) - уплотнение и
подтаивание снежинок - изменение формы (до округлых зерен) образование фирна.
Уплотнение фирновых зерен - фирновый лед (содержащий
поры) - глетчерный лед (не имеющий пор).
Классификация ледников.
•
•
•
•
•
По форме ледники подразделяются на горно-долинные и
покровные.
Покровные: в Антарктиде и
Гренландии, в Исландии, на
Земле Франца-Иосифа, Новой
Земле, Северной Земле и
островах Канадского Арктического
архипелага.
Горно-долинные ледники
развиты почти во всех крупных
горных системах: Кордильерах,
Андах, Памире, Гималаях,
Кавказе, Альпах.
Промежуточный тип ледников в горах обладают долинной
формой, а выходя на равнину
превращаются в покровный
ледник, сливаясь в единый
ледниковый щит незначительной
мощности.
Ледник Федченко на Памире, обладающий
длиной в 71,7 км и мощностью до 1000 м.
(Принимает до 20 притоков)
Схема строения горного-долинного ледника
области: 1 – аккумуляции, 2 – движения, 3 - разгрузки.
морены: 4 – конечная, 5 – срединная, 6 – донная; 7 – ригель; 8 – снег;
9 – кривассы (трещины)
• Если в долине встречаются выступы более твердых пород –
ригели (7), ледник переваливает через них, а перед ними или
после них днище трога углубляется и образуются ванны
выпахивания (между 6-7).
• В верхних частях горно-долинных ледников образуются
чашеобразные кары и более крупные цирки.
• Область разгрузки представляет собой окончание ледника, где
он тает и уменьшается в мощности и объеме.
Кары и цирки, переметные ледники.
Простые и сложные ледники.
•
Нередко ледниками заняты
высокогорные перевалы и языки
льда спускаются по обе стороны
горного хребта - переметные
ледники ( пере-метная сума).
•
Каровые ледники располагающиеся только в
каровом углублении.
•
Висячие ледники - выходит из
кара, но не достигают днища
главной долины, оставаясь как бы
висеть на склоне.
•
Западная ветвь ледника
Большой Алеч (Швейцарские Альпы)
Туркестанский тип ледников - питающиеся за счет большого
количества снега, поступающего на поверхность ледника с лавинами,
сходящими со склонов ледниковой долины.
Пластическая деформация. Лед течет точно также, как и горные породы под
большим давлением и высокой температурой на глубинах в первые км. В этом
отношении лед не отличается от горных пород.
•
Продольный разрез части горного ледника: 1 – зона хрупкого льда,
2 – зона пластичного льда, 3 – зона вмороженных в лед валунов, 4 –
кривая скоростей движения льда, 5 – зерна льда движущиеся
вместе, 6 – верхние зерна опережают нижние, 7 – верхние зерна
еще сильнее опережают нижние, 8 – направление движения льда
Экзарационные формы рельефа: 1 – трог, 2 – ригель,
3 – кар, 4 – цирк, 5 – висячие долины
Альпы, г. Маттерхорн
“Висячие троги” в ледниковых долинах Северного Кавказа, Баксана, Чегема,
Уруха, Терека и других.
Ледниковые шрамы - впаянные в основание ледника разнообразные по
величине камни благодаря огромному давлению оставляют на подстилающих
горных породах борозды и царапины - которые фиксируют своей ориентировкой
направление движения ледника.
•
•
Бараньи лбы - скальные выступы пород сглаженные и
отполированные абразивным действием льда, обладающие
асимметричной формой. Скопления бараньих лбов образует форму
рельефа, называемую курчавыми скалами.
Эрратические (не местные) валуны – крупные обломки
захваченные ледником, покрытые ледниковыми шрамами, и
перенесенные на большие расстояния. В Подмосковье широко
распространены валуны кристаллических пород из Карелии, с
Балтийского щита, выступа фундамента Восточно-Европейской
платформы.
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.
Ложбины и рвы выпахивания.
•
•
•
•
•
Более 90% озер в северных
широтах Земного шара (Карелия
– озера меридионального
направления)
Протяженные борозды
выпахивания на дне Баренцева
моря заполненные
четвертичными морскими
осадками.
Отторженцы – дислокация
горных пород под действием
мощной напорной силы медленно
перемещающегося ледника
(складки, разрывы, перемещение).
Гляциодислокации распространенное явление в
областях древних оледенений
связанное с движением ледника,
захватывающего и переносящего
различный материал на большие
растояния.
(Тянь-Шань, Терскей Ала-Тоо
Транспортная и
аккумулятивная
деятельность ледников.
•
Материал любого размера,
включенный в лед или
переносимый льдом и
впоследствии отложенный,
называется мореной.
• Морены движущиеся и
отложенные.
•
Боковые морены
располагаются в краевых частях
ледника, срединные - в их
середине, причем как на
поверхности, так и внутри
ледника.
•
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
•
•
•
Система трещин – карисс на
конце горного ледника
(рисунок и фото)
•
•
•
•
Поверхность ледников, не
покрытых снегом, изрезана
трещинами, особенно в зоне
перехода через ригель
(препятствие).
Возникающие при этом трещины
располагаются веерообразно,
расширяются к верху и
суживаются вниз -кривассы.
По краям долинного ледника
всегда расположена система
трещин - карисс, изогнутых в
сторону верховьев ледника, что
связано с его течением.
Сераки – поверхность ледника
изрезанная углублениями от
ручьев, разделенных гребнями.
Конечные, срединные и донные морены
•
•
•
•
•
В горных ледниках конечные морены
всегда имеют дугообразную форму,
располагаясь выпуклой стороной вниз
по долине.
На равнинах конечные морены
повторяют изгибы краев ледникового
покрова, часто лопастями
приникающими по древним речным
долинам.
Срединные морены образуются при
слиянии двух ледников, когда две
боковые морены сливаются в одну,
расположенную по оси ледника.
Донная морена выстилает ложе ледника.
В ледниках покровного материкового типа
развиты преимущественно донные
морены, т.к. лед перекрывает мощной
толщей все выступы рельефа.
•
Система срединных морен на леднике
Барнард в горах Св. Ильи
•
На Русской равнине известна КлинскоДмитровская гряда (морена)
ранневалдайского (ранневюрмского)
оледенения, высотой в 100-150 м. )
ТИЛЛИТЫ
• Донная морена состоит
из обломков, валунов,
гравия, песка и глины
- мусорные отложения.
• Формируются при
отступании ледниковых
покровов и могут быть
весьма плотными за
счет высокого давления
ледника. Уплотненные
древние морены
называются тиллиты.
• Отложения тиллитов
похожи на отложения
селевых потоков.
Водно-ледниковые отложения
1 - ледник, 2 – конечно- моренный вал, 3 – зандровая равнина,
4 – озы, 5 – камы, 6 - приледниковые озера, 7 – друмлины
•
•
Зандровые равнины – песчаные
равнины перед ледниками (в
Исландии и на Аляске).
Создавались многочисленными
ручьями и речками, постоянно
меняющими свои русла. Зандры
известны и в ископаемом
состоянии, в Сахаре, где они
связаны с раннепалеозойским
(ордовикским) оледенением.
Озы представляют собой
протяженные, извилистые гряды
или валы, высотой в 20-30 м,
сложенные слоистым песчаногалечным или песчано-гравийным
материалом. Образовались они
вследствие наличия водных
потоков на поверхности или
внутри ледника, которые
переносили песчано-гравийный
материал.
Друмлины.
•
•
•
Осадки донных морен образующие
слабо холмистый рельеф. По форме
они напоминают половинку дыни
или яйца возвышенности, высотой
до 30 м, длиной до первых км и
шириной в сотни метров.
Образуются они за 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 образуют целые поля, в
Финляндии, где они вытянуты по
направлению движения ледника.
Перигляциальная область покровного ледника:
1 - ледник, 2 – конечно- моренный вал, 3 – зандровая равнина,
4 – озы, 5 – камы,
6 - приледниковые озера, 7 – друмлины
•
•
•
•
•
Камы - это холмы изометричной формы,
высотой в 10-20 м, сложенные
чередованием слоев разнозернистого
песка, глин, редко с отдельными
гальками и валунами.
Отложения формировались в озерных
котловинах, расположенных на
поверхности ледника и спроецированы
на поверхность коренных пород.
Варвы - озерно-ледниковые,
тонкослоистые (ленточные) отложения
приледниковых озер, состоящие из
многократно чередующихся глинистых
и песчанистых слойков.
Количество слоев в ленточных
озерных отложениях говорит о времени
формирования озера.
Варвохронология – наука изучающая
особенности осадконакопления в
озерах
Покровные ледники
• Антарктический
• 14 млн. км2 = 9%
суши,
• 91% всех наземных
льдов и 45% водных
запасов континентов
• объем льда = 25 млн.
км2
• максимальная
мощность > 4 км,
средняя - 2 км.
•
•
•
•
•
Под гигантской тяжестью ледникового покрова, большие пространства
Антарктического материка, особенно в западной его части, располагаются
ниже уровня океана. По краям континента ледники спускаются к океану,
образуя огромные шельфовые ледяные поля (ледник Росса, ледник
Фильхнера) и выводные ледники. Края антарктических ледников за
последние 100 лет непрерывно пульсировали, наступали, отступали, от
них откалывались огромные айсберги.
Наблюдения за многолетним ходом снегонакопления показали, что
оно крайне неравномерно. С 1880 по 1960 гг. скорость снежного
питания покрова сначала увеличивалась на 15% до 30-х годов ХХ
века, а затем снизилась на 20%. Средняя величина накопления снега в
Антарктиде составила 15 г/см в год, что дает почти 2100 км снега в год
в пределах всей площади ледяного покрова.
Антарктический ледник пополняется только за счет атмосферных осадков,
которые оцениваются примерно в 2500 км куб. в год.
Убыль массы ледника складывается из испарения и конденсации влаги,
выноса снега ветром (20±10 км ), жидкого стока в виде таяния поверхности
и основания ледника (50±20 км ), откалывания айсбергов (? 2600 км ) и
донного таяния шельфовых ледников (320 км ), таяния снега (10±5 км ).
В настоящее время наблюдается отрицательный водноледниковый
баланс в Антарктиде, в то же время масса льда растет, хотя в краевых
зонах ледники отступают. Увеличение массы льда в центральных частях
покрова еще долго не будет влиять на краевые части ледяного
покрова.
Морфолого-динамическая классификация
ледниковых покровов:
1 - наземный; 2 – «морской», 3 – плавучий
Ледниковый покров Гренландии:
I – план; II – профиль по линии
•
•
•
•
•
•
•
•
Гренландский
Площадь - 2,2 млн. км2
Макс. мощность - 3400 м,
средняя - 1500 м.
Длина 2600 км,
Наибольшая ширина- 1000 км.
Ледник, обладающий неровной,
волнистой поверхностью и
залегающий в виде линзы, на
побережье ограничен горами и
зоной до 100 км свободной ото
льда.
Лед ищет выхода по долинам,
образуя выводные ледники,
некоторые из которых достигают
океана и тогда от их краев
откалываются айсберги.
Ежегодно «рождается» 10-15
тысяч больших айсбергов.
Возникновение ледникового Антарктического
покрова
• поздний олигоцен, т.е. около 30 млн. лет тому назад
• Определение палеотемператур 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)
• миндельское (окское) оледенение (320-420 тыс.лет назад).
•
В Восточной Антарктиде установлено, что понижение
относительного содержания О 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 О и D соответствуют изменениям
температуры.
•
В последнюю вюрмскую (валдайскую) ледниковую эпохи температура
в Антарктиде была на 6°С холоднее, чем в голоцене (последние 10
000 лет).
•
Эти данные подкрепляются изучением содержания во льдах
долгоживущего радиоактивного изотопа Ве, образующегося только
в космической обстановке, содержание которого увеличивается в
ледниковые эпохи, но, так как поступление Ве 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.
Только во время потепления климата количество осадков возрастает.
•
•
Схема границ распространения
московского оледенения
(по И.Н. Чукленковой):
•
•
•
•
•
В четвертичном периоде,
начиная с 2 млн. лет тому
назад достоверно выделяется
не менее 4-х ледниковых или
криогенных эпох, следы
которых установлены в
Евразии и в Северной
Америке.
В начале ХХ в. немецкими
геологами А.Пенком и
Э.Брюкнером в Альпах были
обоснованы четыре крупных
оледенения:
гюнц (поздний плиоцен),
миндель (ранний плейстоцен),
рисс (средний плейстоцен),
вюрм (поздний плейстоцен)
с двумя стадиями
наступления ледников либо с
двумя самостоятельными
оледенениями.
•
•
•
•
•
•
•
На Русской равнине максимальное продвижение ледников
устанавливается в раннюю (днепровскую) стадию средне
четвертичного оледенения или в донскую, языки которого
спускались по долине Днепра до Днепропетровска, а по долине Дона
южнее Воронежа.
Вторая (московская) стадия оледенения среднего плейстоцена
достигала районов южнее Минска и Москвы.
Все остальные оледенения имели конечно-моренные гряды
севернее.
Установлены границы оледенений в Западной и Восточной Сибири,
где конечно же, лучше выражены следы последнего оледенения в
виде протяженных, извилистых конечно-моренных гряд и валов.
Такое огромное количество льда отбирало воду из океана, уровень
которого в позднем плейстоцене понизился на величину от 100 до
140 м.
Наличие гигантских ледяных покровов в Панарктическом регионе
(Сев. Лед океана) некоторые геологи ставят под сомнение, что
заставляет искать новые фактические данные, подтверждающие,
либо опровергающие классическую схему.
Ледниковые покровы последнего оледенения, вместе с
Панарктическим ледником, по мнению М.Г.Гроссвальда создали
непреодолимое препятствие для рек, текущих в северном
направлении, например, Сев. Двины, Мезены, Печоры, Иртыша,
Оби, Енисея и др.
Айсберг
Экзарационные формы
Основные криогенные
(ледниковые) эпохи в
истории Земли
•
•
•
•
•
Более молодая ледниковая эпоха
фиксируется в слоях позднего
рифея и венда (0,9-0,63 млрд.
лет) на Русской плите, в Канаде,
США, Шотландии и Норвегии, на
Северном Урале и др. регионах. .
В раннем палеозое ( ордовиксилур) в интервале 460-420 млн.
лет установлены следы
оледенения в Западной Африке, в
Сахаре, возможно в Аргентине,
Бразилии и Юго-Западной Африке,
Западной Европе, Северной
Америке.
Отложения ледникового генезиса
относятся к интервалу 350-230
млн. лет, что отвечает
каменноугольному и пермскому
времени позднего палеозоя.
Это было время существования
огромного суперматерика Пангеи
II, а между Евразией и Гондваной
существовал океан Тетис.
Великое позднепалеозойское
оледенение достаточно хорошо
изучено и документировано.
Кайнозойский криогенный период (38 млн. лет ныне),
• Начало этого периода относится к интервалу 38-25 млн. лет назад,
т.е. к позднему олигоцену, когда возникли первые ледники в
Антарктиде, прежде всего в Трансантарктических горах и горах
Гамбурцева.
• Всеобщий ледниковый покров с формировался в раннем миоцене
(25-20 млн. лет назад).
• В среднем миоцене (15 млн. лет назад), по-видимому,
сформировался Гренландский ледник, а общее похолодание и
резкое ухудшение климатической обстановки четко фиксируется с
рубежа в 700 000 лет.
• Возможно, этим временем определяется начало четвертичного
ледникового периода, а его последним крупным событием было
оледенение, начавшееся около 25000 лет назад и достигшее
максимума 18000 лет назад, после чего началась быстрая
деградация ледникового покрова, отступавшего со скоростью до 5
км в год.
Причины возникновения оледенений.
• 1) изменение эксцентриситета Земли (период
100000 лет);
• 2) наклона плоскости экватора Земли к плоскости
эклиптики (плоскостью орбиты Земли) с
периодичностью примерно в 41 000 лет,
• 3) период предварения равноденствий или период
процессии , т.е. изменение расстояния Земли от
Солнца, который не остается постоянным. В
перигелии Земля ближе всего к Солнцу, а в афелии дальше всего от Солнца. Период процессии равен
примерно 23 000 лет.
• 4) эндогенные и экзогенные факторы (увеличение
СО),
• 5) термическое состояние глубоких океанических
вод.