Processi glaciali e loro ruolo nella formazione delle regioni montane

I ghiacciai si collocano tra i più potenti architetti paesaggistici della Terra. Nel corso dei millenni, questi fiumi di ghiaccio a lento movimento hanno scolpito alcuni dei terreni più drammatici del pianeta, dalle creste a forma di coltello dell'Himalaya alle valli a forma di U delle Alpi europee. Capire i processi glaciali non è solo un esercizio accademico & mdash; è essenziale per i geologi, geografi, risorse ecologiche, visione d'insieme

Cosa sono i ghiacciai?

I ghiacciai sono grandi e persistenti masse di ghiaccio che si formano sulla terra attraverso la compattazione e la ricristallizzazione della neve nel corso di molti anni. Non sono static— fluiscono sotto la pressione del loro peso, si muovono lentamente verso il basso o verso l'esterno dalle zone di accumulo. I ghiacciai esistono su ogni continente tranne l'Australia, e coprono circa il 10 per cento della superficie terrestre.

La vita di un ghiacciaio inizia in una zona di accumulo, dove più neve cade ogni inverno che si scioglie durante l'estate. Come strati di neve si accumulano, il peso comprime gli strati inferiori in firn (ghiaccio granulare) e alla fine in ghiaccio glaciale denso. Una volta che il ghiaccio raggiunge uno spessore critico (di solito 30 a 50 metri), comincia a deformare plasticamente e scorrere.

Tipi di ghiacciai

I ghiacciai classificano i ghiacciai principalmente per dimensioni, forma e ambientazione geografica.

  • I ghiacciai Valley:[] Anche i ghiacciai alpini, che scendono in preesistenti vallate ruscelli in regioni montagnose, sono confinati da pareti a valle e possono essere lunghi dieci chilometri.
  • Ghiacciai Continental (Ice Sheets): Le masse di ghiaccio Vast che coprono grandi aree di terra, spesso migliaia di metri di spessore. Le calotte di ghiaccio Antartico e Groenlandia sono le uniche due nel mondo moderno. Mentre influenzano principalmente le regioni polari, le loro espansioni passate (come il Laurentide Ice Sheet) hanno scovato interi continenti e sedimenti depositati che influenzano paesaggi lontani dalle montagne moderne.
  • I ghiacciai di Piedmont:[] Questi formano quando un ghiacciaio a valle si riversa su una pianura relativamente piana alla base di una catena montuosa, che si diffonde in un ampio lobo. Il ghiacciaio Malaspina in Alaska è un classico esempio. I ghiacciai piemontesi creano caratteristiche distintive di depositario come moraines terminal e fan di lavaggio.
  • Ghiacciai di Corque:[] Piccoli ghiacciai che occupano depressioni a forma di ciotola (cirques) sulle montagne. Spesso sono la fonte di ghiacciai di valle più grandi e sono responsabili della creazione dei ripidi proiettori che definiscono molti paesaggi alpini.
  • Ghiacciai di acqua dolce:[] Una speciale categoria di ghiacciai della valle che termina nell'oceano, che calcola gli iceberg.

Processi glaciali: Erosione e Deposizione

I ghiacciai rimodellano il paesaggio attraverso due processi fondamentali: erosione (rimozione di roccia e sedimenti) e deposizione (dumping it else). Questi processi funzionano simultaneamente, con il risultato netto a seconda della velocità, dello spessore, del regime termico e della roccia sottostante.

Erosione dei ghiacciai

L'erosione glaciale è molto più potente dell'erosione fluviale (river) perché il ghiaccio può ammorbidire, macinare e fratturare la roccia in modi che l'acqua non può.

  • Plucking (Quarrying):] Mentre il ghiaccio si muove sopra la roccia, si scioglie leggermente alla base a causa della pressione e dell'attrito. Le infiltrazioni d'acqua in fessure e articolazioni nella roccia. Quando l'acqua si congela, agisce come una cuneo, fratturando la roccia.
  • Abrasione:[]] Frammenti di roccia incorporati nella base di un ghiacciaio agiscono come carta vetrata, raschiando e macinando la roccia sottostante mentre il ghiaccio si muove. L'abrasione produce superfici lisce e levigate, striature (graffi di parallel), e scanalature che indicano la direzione del flusso di ghiaccio.
  • Congelare-Thaw Meteo: Questo processo di meteorologia meccanica si verifica non solo all'interno del ghiacciaio ma anche su pareti rocciose esposte sopra il ghiaccio (il promontorio di una cirque). L'acqua ripetutamente congela e si scioglie in crepe, espandendosi di circa il 9% su congelamento, che si trova a dosso.

Insieme, questi processi carve forme di terra distinte: valli a forma di U con lati ripidi e piani piani piani, cirques (depressioni a forma di sedia a rotelle), arêtes (knife-edge creste), e corna (piramidali picchi come il Cervino). La potenza erosiva di un ghiacciaio può abbassare un pavimento a valle di diversi millimetri all'anno, e oltre millenaria questo aggiunge verticale a centinaia di metri.

Deposizione dei ghiacciai

I ghiacciai trasportano vaste quantità di sedimenti, dai blocchi di dimensioni boulder fino all'argilla fine. Quando il ghiaccio si scioglie, deposita questo materiale direttamente (till) o indirettamente attraverso l'acqua di fusione (outwash).

  • Moraines:] Ridge di detriti accumulati lungo i margini del ghiacciaio. Moraines lateral si formano lungo i lati, moraines mediali] dove due ghiacciai si fondono, e
  • Drumlins:[] Piste e allungate che assomigliano a cucchiai invertiti. Si formano sotto ghiaccio attivo con una combinazione di erosione e deposizione. I punti a lungo asse nella direzione del flusso di ghiaccio. I Drumlin spesso si verificano in cluster chiamati "campi di sierolina" e sono comuni in aree che hanno sperimentato glaciazione continentale, come gli Stati Uniti del nord e il Canada.
  • Le pianure e i treni della valle del lavato:[] I flussi di acqua dolce che fluiscono da un sedimento di ghiacciaio e deposito. La ghiaia grossolana è calata più vicino al ghiaccio, mentre la sabbia e il limo sono portati più lontano. Questi depositi di lavaggio sono ben strutturati e spesso formano pianure fertili.
  • Erratics:[] Grandi massi trasportati lontano dalla loro fonte e lasciati dietro quando il ghiacciaio si scioglie. Le erratiche sono spesso composte da tipi di roccia non nativi della zona, fornendo indizi sui percorsi di flusso di ghiaccio. Ad esempio, gli erratici di granito trovati sulla roccia calcarea nella Giura svizzera indicano ghiaccio dalle Alpi una volta coperto quella zona.
  • Kames ed Eskers:[] Kames sono cumuli di sabbia stratificato e ghiaia depositati da acqua di fusione nelle depressioni sulla superficie del ghiacciaio o al suo bordo. Gli Eskers sono creste sinuose di ghiaia che si formano in gallerie subglaciali di acqua fusa. Entrambi sono comuni in zone basse precedentemente glaciate.

L'impatto dei processi glaciali sulle regioni montane

L'azione glaciale altera fondamentalmente la topografia, l'ecologia e l'idrologia degli ambienti montani, gli effetti persistono molto tempo dopo che il ghiaccio è scomparso, plasmando paesaggi che vediamo oggi.

Cambiamenti topografici

L'eredità più visibile della glaciazione è la trasformazione delle valli fluviali a forma di V in trote glaciali a forma di U. Queste valli hanno pareti ripide, spesso verticali e pavimenti ampi, piani piani, ideali per dighe idroelettriche, corridoi di trasporto e insediamenti umani.

  • Valli a forma di U:[] Mentre i fiumi tagliano valli a forma di V, i ghiacciai si allargano e li approfondiscono, creando una sezione trasversale parabolica. Valli appesa, dove i ghiacciai tributari si uniscono alla valle principale ad un'altitudine superiore, spesso producono cascate spettacolari (ad esempio, Yosemite Falls).
  • Fiori: Quando una valle a forma di U è inondata dal mare dopo il ritiro del ghiacciaio, diventa un fiord— un'entrata profonda e stretta con i lati ripidi. I fiordi sono comuni in Norvegia, Nuova Zelanda, Cile e Alaska.
  • Cirques and Tarns:[ Cirques (chiamato anche corries o cwms) sono depressioni a forma di ciotola con un ripido promontorio e un bacino di roccia. Dopo che il ghiacciaio si scioglie, il bacino spesso si riempie di acqua per formare un lago circolare noto come una tarna.
  • Arêtes and Horns: Dove si formano due cirques erosida back-to-back su lati opposti di una cresta, si forma un arê stretto. Se tre o più cirque tagliate in una montagna, un forte picco piramidale (horn) risultati.

Impatto ecologico

I ghiacciai creano habitat unici e influenzano interi ecosistemi. Gli effetti ecologici dei processi glaciali si estendono ben oltre il margine di ghiaccio.

  • Alimentazione e tempi di atterraggio:[] I ghiacciai agiscono come serbatoi naturali, immagazzinando precipitazioni come ghiaccio durante le stagioni fredde e rilasciandolo come acqua di fusione durante periodi caldi e secchi. Questo effetto tampone stabilizza i flussi, che è fondamentale per le comunità a valle, l'agricoltura e l'energia idroelettrica.
  • Habitat Creation:[ Le rocce e i moraini appena esposti sono colonizzati da specie pionieri come licheni e muschi, che iniziano la formazione del suolo. Nel tempo, le comunità vegetali più complesse stabiliscono, creando una cronosequenza (una sequenza di comunità di età crescente).
  • Formazione del suolo e Ciclismo Nutriente:[ Il glaciale fino a un mix eterogeno di frammenti di roccia e minerali. Come procede il meteo, rilascia nutrienti come calcio, potassio e fosforo. Tuttavia, i giovani suoli glaciali sono spesso grossolani e bassi in materia organica.
  • Disturbance Regimes:[ Le inondazioni glaciali di ebollizione (jökulhlaups), le valaghe di ghiaccio e i flussi di detriti sono disturbi naturali che creano paesaggi tossici. Alcune specie dipendono da questi disturbi per la dispersione di semi o la rigenerazione.

Cambiamenti idrologici

I ghiacciai sono un controllo dominante sull'idrologia montana, che colpisce sia la quantità di acqua che la qualità, il loro ruolo si sta rapidamente spostando sotto il cambiamento climatico.

  • Sistemi di fiume:[ In molti spargimenti di montagna, il fuso glaciale contribuisce significativamente allo scarico del fiume, soprattutto nella tarda estate quando la neve si è conclusa. Questa stagionalità "glacial runoff" può ritardare i flussi di picco di settimane rispetto ai sistemi di neve-fed.
  • Qualità dell'acqua:[] L'acqua di fusione glaciale è tipicamente molto fredda (vicino 0°C) e contiene alte concentrazioni di sedimenti sospesi (farina glaciale), che gli conferisce un colore turchese o latteo. Il carico dei sedimenti può essere una sfida per le turbine idroelettriche e le piante di trattamento dell'acqua, ma fornisce anche nutrienti alle pianure.
  • I rischi di galleggiamento: Rapida fusione glaciale, soprattutto durante le acque di calore o per attività vulcanica, può innescare inondazioni catastrofiche. Il tipo più comune è un lago glaciale di inondazione di ebollizione (GLOF), quando un lago è abbagliato da una moraina o collassi di ghiaccio.
  • Ricarica acqua dolce:[] L'acqua di melo si infiltra in una moraina e depositi di lavaggio permeabili, ricaricando aquile di montagna. Questa acqua sotterranea sostiene il flusso di base nei fiumi durante i periodi asciutti e fornisce acqua potabile per le comunità di montagna.

Case Studies: Paesaggi glaciali intorno al mondo

Per apprezzare la diversità degli impatti glaciali, prendere in considerazione tre regioni contrastanti:

Le Alpi europee:[ pesantemente glaciate durante l'Ultimo Massima glaciale, le Alpi sono state scolpite nelle loro iconiche vette e valli. Oggi, ghiacciai come il ghiacciaio dell'Aletsch (il più grande delle Alpi) continuano ad erodere e depositare, anche se si stanno ritirando rapidamente.

Le Alpi meridionali della Nuova Zelanda:[ Queste montagne sperimentano alte precipitazioni nevose e rapida erosione a causa della loro attività tettonica e del clima marittimo.I ghiacciai Franz Josef e Fox avanzano e si ritirano su scale temporali decadali, fornendo un esempio dinamico di risposta glaciale alla variabilità del clima.

L'Himalaya e l'altopiano tibetano: Conosciuto come il "Third Pole", questa regione detiene la più grande concentrazione di ghiacciai al di fuori delle regioni polari.

Processi glaciali e cambiamenti climatici

Il cambiamento climatico moderno sta alterando i processi glaciali a un tasso senza precedenti. Le temperature di aumento stanno causando un ripiegamento dei ghiacciai, che a sua volta cambia l'erosione e i modelli di deposizione.

  • Ritiro accelerato e perdita di massa:[ La maggior parte dei ghiacciai alpini hanno perso la massa dalla metà del XX secolo. Il tasso di perdita è aumentato dagli anni '90. Questo riduce la capacità del ghiaccio di erodere il contorno, come il ghiaccio più sottile e lento esercita meno stress basale. Tuttavia, in alcune località, il ritiro espone l'erosione fresca del muro di ghiaccio.
  • I paesaggi commerciali emergenti:[] Mentre i ghiacciai si restringono, lasciano dietro paesaggi paraglaciali instabili. I ghiacciai ricoperti di Debris, i fori di bollitore e i moraini ricoperti di ghiaccio sono comuni. Questi paesaggi sono inclini a frane, flussi di detriti e regolazioni del canale fluviale.
  • Formazione dei Nuovi Laghi:[] I laghi glaciali si stanno formando in molti bacini precedentemente riempiti di ghiaccio. Questi laghi possono crescere rapidamente e porre rischi di inondazione. Inoltre alterano i microclimi locali e forniscono nuovi habitat. In alcuni casi, possono essere sfruttati per l'energia idroelettrica, ma a rischio.
  • Cambi all'approvvigionamento idrico:[ Inizialmente, il ghiacciaio si scioglie può aumentare i flussi fluviali ("acqua piccante"), ma mentre il volume del ghiaccio diminuisce, il deflusso diminuisce. Molti spartiacque nelle Ande e nelle Rockies hanno già superato questa cima, portando a flussi estivi ridotti e ad una maggiore pressione dell'acqua.

Conclusioni

I processi glaciali sono fondamentali per la formazione e l'evoluzione continua delle regioni montane. Dalla lenta macinazione che produce farina di roccia fino all'improvviso crollo di un lago ricoperto di ghiaccio, i ghiacciai esercitano una potente influenza sulla topografia, gli ecosistemi e l'idrologia. Le forme terrestri che creano & mdash; Valli a forma di U, cirques, moraines, drumlins— sono record di estinzione di climi di climi di vita.

Per ulteriori informazioni, vedere il ]SGS Glaciers and Glaciation Overview[, esplorare ] le risorse ghiacciaie diNSIDC, o rivedere il ]IPCC Sesta relazione di valutazione sulla criosfera polare e alta montagna.