I ghiacciai sono tra i più potenti scultori della superficie terrestre. Questi fiumi lenti del ghiaccio, trovati nelle regioni polari e nelle alte catene montuose, grind, pluck, e materiale di deposito mentre avanzano e si ritirano, lasciando dietro un paesaggio drammatico e spesso incredibilmente bello. I processi che governano la glaciazione non sono solo una finestra in età di ghiaccio passata, ma anche una lente critica attraverso cui vedere il cambiamento climatico attuale.

Quali sono i processi glaciali?

I processi glaciali comprendono le azioni fisiche, chimiche e meccaniche che i ghiacciai esercitano sul terreno sottostante. Al centro sono due forze fondamentali: l'erosione, che macina e porta via il materiale, e la deposizione, che lascia il sedimento dietro come ghiaccio si scioglie. Questi processi sono guidati dal movimento del ghiaccio – i glaciatori fluiscono sotto il loro peso immenso, spesso solo pochi metri all'anno, ma talvolta sormontando decine di metri al giorno.

La Meccanica del Movimento Glaciale

I ghiacciai si muovono con due meccanismi primari: deformazione interna (creep) e scorrimento basale. La deformazione interna si verifica quando i cristalli di ghiaccio si spostano e si riallineano sotto lo stress, permettendo al ghiacciaio di scorrere come un fluido molto spesso. Lo scorrimento del bacino avviene quando l'acqua liquida alla base del ghiacciaio riduce l'attrito, permettendo alla massa di ghiaccio di scivolare sopra la roccia del letto.

Per un'immersione più profonda nella fisica del flusso glaciale, l'U.S. Geological Survey offre un eccellente primer su come i ghiacciai si muovono[.

Erosione dei ghiacciai

L'erosione glaciale è molto più potente dell'erosione del vento o dell'acqua a causa dell'immensa pressione e degli strumenti abrasivi incorporati nel ghiaccio. I due meccanismi dominanti sono il plucking e l'abrasione, ma il tempo di congelamento-squadra svolge anche un ruolo di supporto.

Plucking (Quarrying)

Quando l'acqua fusa penetra nelle fessure nella roccia sotto il ghiacciaio e poi si congela, l'acqua ghiacciata agisce come una leva, tirando via pezzi di roccia e incorporandoli nel ghiaccio. Questo processo rimuove preferibilmente i blocchi congiunti, creando superfici ruvide e irregolari. I frammenti di roccia impigliati dalla roccia diventano incastonati nella base del ghiacciaio e trasformano i lati.

Abrasione

Una volta che i frammenti di roccia sono incorporati nel ghiacciaio, agiscono come carta vetrata grossolana, raschiando contro la roccia come il ghiaccio si muove. Questa abrasione macina la roccia in farina di roccia fine (farina glaciale) e lucida le superfici esposte, lasciando spesso graffi paralleli chiamati striature. L'orientamento di queste striature fornisce indizi sulla direzione del movimento glaciale, un pezzo chiave di evidenza per ricostruire il flusso di ghiaccio antico scorrevole.

Tempo di congelamento

Anche se non direttamente un processo di erosione glaciale, il tempo di gelo-squadra (chiamato anche rasoio di gelo) prepara la roccia per l'abrasione e il plucking. L'acqua ripetutamente si infiltra in fessure, congela e si espande, indebolisce la roccia. Questo processo è particolarmente attivo nelle aree periglaci e sulle pareti della valle sopra la superficie del ghiacciaio, producendo grandi blocchi angolari che cadono sul ghiaccio.

Forme di terra erosional

La forza erosiva dei ghiacciai ha una suite di forme di terra distintive, molte delle quali persistono molto tempo dopo che il ghiaccio è scomparso, queste caratteristiche sono spesso considerate caratteristiche classiche di paesaggi glaciati.

Valli U-Shaped (Troughs glaciali)

A differenza delle valli a forma di V scavate dai fiumi, i ghiacciai si innamorano di valli larghe e pianeggianti con lati ripidi e rettilinei, la caratteristica forma di U. Come un ghiacciaio si muove lungo una preesistente valle fluviale, si approfondisce, allarga e raddrizza il canale. Il peso e la forza laterale del ghiaccio hanno erodato le pareti della valle, creando un profilo di trogolo.

Cirques (Corrieri/Cwms)

La cirque è una depressione a forma di ciotola, simile ad anfiteatro, scolpita sul lato di una montagna, spesso alla testa di una valle glaciale. La forma di cirques dove la neve si accumula in una cavità naturale e compatta in ghiaccio glaciale. Il movimento rotazionale del ghiacciaio approfondisce la cavità, mentre congelare-squadra e impalcarsi la parete posteriore.

Arete

Un arête è una cresta tagliente e a forma di coltello che si forma quando due ghiacciai erosivano valli parallele su lati opposti di una montagna. La cresta è il residuo della massa montana originale che non era eroso. Arete sono spesso strette e impegnative per gli scalatori; l'esempio classico è il Gardiner Ridge sul Cervino, anche se la montagna stessa è un corno.

Corno

Un corno è un picco piramidale distinto, formato dove tre o più cirche erodono una montagna da diversi lati. Il Cervino sul confine svizzero-italiano è l'esempio del libro di testo. Ogni cirque si taglia indietro nella montagna, lasciando una ripida, vetta sfaccettata che si estende sopra i ghiacciai circostanti.

Roche Moutonnée

Queste manopole a forma di roccia asimmetrica vengono create quando un ghiacciaio si muove su un'inclinazione resistente. Il lato a monte (lato destro) è lisciato e lucidato dall'abrasione, mentre il lato a valle (lato a lee) è ripido e ruvido a causa di un'infiltrazione. La forma di un moutonnée roche indica la direzione del flusso di ghiaccio.

Strisce glaciali

Come accennato, le striature sono graffi e golfi sulle superfici delle rocce e dei detriti trascinati lungo la base del ghiacciaio, che vanno dalle linee sottili alle scanalature profonde e vengono utilizzati dai geologi per ricostruire le direzioni del flusso di ghiaccio. L'orientamento delle striature può talvolta essere collegato a specifiche avanzamenti del foglio di ghiaccio, come documentato dal National Snow and Ice Data Center.

Per una galleria visiva di queste forme terrestri, visita la risorsa National Geographic su glaciers e forme di terra[] (nota: versione inglese disponibile).

Deposizione dei ghiacciai

Quando i ghiacciai si sciolgono, sia attraverso il riscaldamento climatico che con i cicli naturali, depositano il sedimento che hanno portato. Questo materiale, chiamato collettivamente deriva glaciale, può essere diviso in due categorie: fino a (detriti non ordinati depositati direttamente dal ghiaccio) e il lavaggio (sedimento ordinato da flussi di acqua fusa).

Moraines

Le morene sono creste fino a che non si accumulano lungo i margini di un ghiacciaio, classificate per posizione:

  • Moraine di confine:[] Un tumulo di detriti che segna il più lontano anticipo di un ghiacciaio.
  • Moraine laterali:[ Ridge di detriti lungo i lati di un ghiacciaio, spesso derivate da cascate di roccia provenienti dalle pareti della valle.
  • Morainee mediali: Formate dove due ghiacciai si fondono, combinando i loro moraini laterali in un'unica cresta lineare che scorre lungo il ghiacciaio fuso.
  • Moraines recessivi:[ Le creste più piccole si formarono durante le pause temporanee nel ritiro di un ghiacciaio.

Le morene sono indicatori chiave della portata del ghiacciaio e sono spesso utilizzate per ricostruire i confini del ghiaccio.

Drumlins

I Drumlin sono snellati, allungati, a forma di cucchiaio invertito, tipicamente composti da fino e sono allineati nella direzione del flusso di ghiaccio, con la ripida (sotto) fine di fronte al ghiacciaio avanzante e la dolce (lee) fine di trailing dietro. I Drumlins spesso si verificano nei campi o sciami, e la loro formazione è ancora dibattuta—alcuni possono formarsi sotto un classico di deposizione

Bottiglie

Le acque sono depressioni lasciate quando un grande blocco di ghiaccio, sepolto in fuoriuscita o fino a quando, si scioglie senza drenare. Il foro risultante spesso riempie di acqua per formare un lago bollitore. Queste caratteristiche sono comuni su pianure di lavaggio e ex margini di ghiacciai. La regione di Kettle Moraine del Wisconsin, USA, è un noto esempio di un paesaggio a forma di bollitore.

Pianure per lavare

Mentre i ghiacciai si sciolgono, enormi volumi di acqua fluiscono dal fronte del ghiaccio. Questa acqua di fusione trasporta sedimenti fini – e silt e ghiaia – e lo deposita in ampie pianure digradanti chiamate pianure di lavaggio. I sedimenti in fuoriluce sono ordinati dal flusso d'acqua, con materiali di coarser depositati più vicino al ghiacciaio e materiali più sottili lontano.

Eskers

Gli amanti del ghiaccio sinuosi sono creste di sabbia e ghiaia che si formano in gallerie subglaciali di acqua di fusione. Come il ghiaccio si ritira, i depositi di flusso sono crollati in creste. Gli amanti possono essere molti chilometri di lunghezza e sono importanti fonti di aggregazione per la costruzione.

Vernici

I vasi sono strati annuali di sedimenti depositati in laghi glaciali. Ogni varve consiste di uno strato estivo grossolano (sabbia/sabbia) e di uno strato invernale (clay). Le varve di conteggio forniscono una cronologia ad alta risoluzione di fusione glaciale e di cambiamento climatico. Questa tecnica, conosciuta come cronologia varve, è un potente strumento di paleoclimatologia.

Processi glaciali e cambiamenti climatici

Lo studio dei processi glaciali è più urgente che mai perché i ghiacciai sono tra gli indicatori più visibili del riscaldamento globale. Fin dai primi anni del XX secolo, la maggior parte dei ghiacciai del mondo si sono ritirati ad un ritmo accelerante. Le conseguenze si estendono ben oltre la perdita di paesaggi panoramici.

Ritiro accelerato e perdita di massa

Molte temperature globali aumentano il tasso di fusione superficiale e riducono l'accumulo di nevicate nella zona di accumulo. Molti ghiacciai stanno ora vivendo un equilibrio di massa negativo, il che significa che perdono più ghiaccio di quanto guadagnano ogni anno. Ad esempio, i ghiacciai nelle Alpi europee hanno perso circa la metà del loro volume dal 1850, e molti ghiacciai più piccoli sono previsti per scomparire completamente entro la fine di questo secolo.

Impatto sui tassi di erosione

Le condizioni più calde possono aumentare la fusione basale, che lubrifica i ghiacciai e può accelerare temporaneamente il loro flusso, potenzialmente aumentando i tassi di erosione. Tuttavia, poiché i ghiacciai sottili e ritirati, perdono il contatto con la roccia, riducendo l'area su cui può verificarsi l'erosione. L'effetto netto è erosivo e variabile spaziale. I ricercatori stanno utilizzando la resa dei sedimenti dai flussi proglaci per misurare come l'erosione risponde al rapido cambiamento climatico.

Nuove forme di terra e cambiamento idrologia

I laghi particolarmente belli si stanno formando in molte zone di disinfettanti, e questi laghi possono immagazzinare acqua di fusione e alterare la deposizione dei sedimenti. Il sedimento che era intrappolato nel ghiaccio è ora in fase di distribuendo, creando nuovi complessi moranici, fan del lavato e deltas. Questi paesaggi dinamici sono spesso instabili, l'improvvisa digazione di un glacino glaciale.

Implicazioni globali

I ghiacciai in Groenlandia e in Antartide immagazzinano enormi volumi d'acqua e la loro fusione contribuisce in modo significativo agli aumenti globali del livello del mare. Inoltre, molte regioni, come le Ande e l'Himalaya, sono state inondate di acqua di fusione stagionale dai ghiacciai per l'acqua potabile, l'irrigazione e l'energia idroelettrica.

Il pannello intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC) riporta che la perdita di massa del ghiacciaio continuerà per decenni, anche se il riscaldamento è stabilizzato. Per i dati completi, il World Glacier Monitoring Service (WGMS) mantiene il Global Glacier Change Bulletin[, che è una risorsa essenziale per il monitoraggio di questi cambiamenti.

Perché comprendere i processi glaciali Matters

Dal primo incontro dello studente con la valle a forma di U all'analisi di un clima scienziato dei dischi del ghiaccio-core, lo studio dei processi glaciali collega geologia, geografia e scienza atmosferica. Questi processi non sono solo curiosità storiche, sono attivi, dinamici e intimamente legati al sistema climatico del pianeta.

Approfondimenti educativi

Per gli educatori, la geomorfologia glaciale offre un soggetto visivamente avvincente che può essere insegnato attraverso osservazioni sul campo, esperimenti di laboratorio e simulazioni digitali. Attività pratiche, come la modellazione dell'erosione glaciale utilizzando blocchi di sabbia e ghiaccio, aiutano gli studenti a cogliere i meccanismi di plucking e abrasione.

Ulteriori letture

Per approfondire la vostra comprensione, il British Geological Survey fornisce una panoramica accessibile di [glaciazioni e forme di terra[]. Per studi avanzati, il libro di testo Glocial Geology: Ice Sheets and Landforms[]] di Bennett e Glasser rimane un riferimento standard.

Conclusioni

I processi glaciali, l'erosione, la deposizione e il complesso gioco di ghiaccio, acqua e roccia, hanno plasmato alcuni dei paesaggi più mozzafiato sulla Terra. Dalla bellezza stark dei picchi di corno e dei laghi circhi alle linee tranquille dei campi di drumlin, queste forme terrestri raccontano una storia di fluttuazione climatica che si estende per millenni.