Ледниковые формы рельефа являются одними из самых ярких особенностей на нашей планете, сформированных мощными силами ледников на протяжении тысячелетий. Понимание этих форм рельефа дает представление о процессах, которые создают и преобразуют нашу окружающую среду. От парящих вершин Альп до глубоких впадин фьордов ледники оставили неизгладимый след на поверхности Земли. В этой статье исследуются основные типы ледниковых форм рельефа, механизмы, которые их производят, и более широкие последствия ледниковых изменений в мире потепления.

Что такое ледниковые формы?

Ледниковые формы рельефа являются физическими особенностями, созданными эрозией и осаждением ледяных масс, известных как ледники. Ледник представляет собой стойкое тело плотного льда, которое движется под собственным весом. По мере того, как ледники текут, они меняют основную основу и транспортируют огромное количество осадка. Эти образования обычно делятся на две широкие категории: эрозионные формы рельефа , которые вырезаны ледниковым соскобом и выщипыванием, и осаждение рельефа , которые построены из обломков, оставшихся после таяния льда.

Изучение ледниковых форм рельефа, известных как ледниковая геоморфология, помогает ученым реконструировать прошлый климат, понять современную эволюцию ландшафта и предсказать будущие изменения. Поскольку ледники чувствительны к температуре и осадкам, их рельефы служат архивами экологической истории.

Эрозионные формы земель

Эрозионные формы рельефа создаются измельчением ледников на подстилающей породе и почве. По мере продвижения ледников они вырезают долины и изменяют ландшафт с помощью двух основных процессов: истирание , где камни, встроенные в лед, выскабливает породу, как наждачная бумага, и выщипывание , где талая вода замерзает на трещинах породы и оттягивает блоки. Получающиеся характеристики часто драматичны и легко узнаваемы.

U-Shaped Valleys

Одна из самых знаковых ледниковых форм рельефа, U-образная долина образуется, когда ледник расширяет и углубляет ранее существовавшую речную долину. Вместо V-образного профиля, типичного для флювиальной эрозии, ледниковая эрозия создает широкий, плоский пол и крутые, прямые стороны. Йосемитская долина в Калифорнии является классическим примером. Ледник, который когда-то заполнял ее, был толщиной более 900 метров, прочесывая гранит в его характерное корыто.

Цирк

Цирк представляет собой чашеобразную, амфитеатрическую впадину, расположенную во главе ледниковой долины. Он образуется там, где накапливается и вращается лед, углубляя полость. Цирки часто содержат небольшое озеро (тумб) после отступления ледника. Задняя стена цирка обычно представляет собой крутой обрыв, а пол вогнут. Несколько кругов на одной горе могут производить отличительную линию зубчатого хребта, называемую аретом, и острую пирамидальную вершину, называемую рогом — Маттерхорн в Альпах является самым известным примером.

Ареты и рога

Арете представляет собой тонкий, острый хребет, который образуется, когда два ледника разрушают соседние долины на противоположных сторонах горы. Хребет становится все более острым, когда ледники съедают скалу. Когда три или более цирка разрушают одну гору с разных направлений, результатом является рог - крутой, заостренный пик. Маттерхорн (Швейцария / Италия) и гора Ассинибуан (Канада) являются хребтовыми рогами.

Ледниковые полосы и польские

В меньшем масштабе ледники оставляют после себя полосы — параллельные царапины на породе, вызванные камнями, протянутыми вдоль основания льда. Эти полосы показывают направление ледяного потока и могут быть использованы для реконструкции прошлых ледниковых движений. В некоторых случаях ледниковый пол (блестящая, сглаженная поверхность) производится мелкозернистыми осадками, действующими в качестве полирующего агента. Эти микромасштабные особенности имеют решающее значение для геологов, картирующих древние ледяные щиты.

Депозиционные формы рельефа

Депозиционные формы рельефа образуются, когда ледники тают и откладывают материал, который они перенесли. Этот материал, называемый ледниковой тропой или дрейфом, варьируется в размерах от мелкой глины до массивных валунов. Таяние льда высвобождает осадок различными способами, производя различные формы рельефа, которые часто доминируют в постледниковых ландшафтах.

Морейн

Морейны — это скопления мусора, которые были вытеснены ледником. Они классифицируются по их положению относительно льда: Конечные морены отмечают самое дальнее продвижение ледника; , вдоль сторон образуются односторонние морены, , где сливаются два ледника; и , грунтовая морена — это одеяло, оставленное до тех пор, пока лед отступает. Морейны могут образовывать хребты высотой в сотни метров, такие как терминальная морена оледенения Висконсина, которая сформировала Лонг-Айленд, Нью-Йорк.

Драмлины

Барабаны — гладкие, вытянутые холмы в форме перевернутой ложки или китобойного кита. Они образуются, когда ледниковая долина формируется плавным льдом в аэродинамическую форму — струятся на верхнем конце и сужаются вниз по течению. Барабаны часто встречаются в роях, называемых «полями драмлина», и их ориентация указывает направление потока льда. Классические барабанные поля северной части штата Нью-Йорк и Пугет-Лоуленд в Вашингтоне являются отличными примерами.

Эскизы и Камес

Шкуры — извилистые гряды песка и гравия, образующиеся внутри или под ледником в талых водоемах. При таянии льда заливка канала оставляется за собой в виде извилистого хребта, который может простираться на километры. Шкуры — важные водоносные горизонты и источники агрегата. Шкуры — это холмы неправильной формы, образующиеся при накоплении осадков в углублениях на поверхности ледника или на его окраине. Террасы Каме образуются вдоль долинных сторон, где талые водоемы отложения аллювиальных вентиляторов. И шкурки, и каме дают ценную информацию о подледниковой гидрологии.

Отверстия для чайников и Outwash Plains

Когда блок льда отрывается от отступающего ледника и становится частично похороненным в осадочных породах, его возможное таяние оставляет углубление, называемое чайником. Котлы часто заполняются водой, образуя чайниковые озера. Они распространены на вымытых равнинах - широких, плоских областях, построенных талыми потоками, которые откладывают хорошо отсортированный песок и гравий. «выброшенный в яму» ландшафт североамериканского Среднего Запада и северной Европы является отличительной чертой ледяного отступления.

Процессы формирования и движения ледников

Ледники формируются путем накопления, уплотнения и перекристаллизации снега в лед. Этот процесс обычно происходит в районах, где снегопад превышает таяние в течение многих лет. Получающаяся ледяная масса не является статической; она течет под воздействием силы тяжести через два основных механизма: внутренняя деформация (ползучесть) и скольжение в основании (где вода в основании смазывает движение). Понимание этих процессов является ключом к объяснению развития рельефа.

Накопление и абляция

Рост ледника зависит от баланса между накоплением (снегопад, мороз, ветровой снег) и абляцией (плавление, сублимация, отечность). Зона накопления — это более высокая зона возвышения, где ледник набирает массу; зона абляции — нижняя область, где масса теряется. Граница между ними — линия равновесия. Вариации в этом балансе на протяжении многих лет и столетий заставляют ледники продвигаться или отступать, в свою очередь изменяя ландшафт.

Эрозионные механизмы

Ледниковая эрозия происходит через истирание, выщипывание и действие талой воды. Истирание измельчает породу в мелкую каменную муку, что придает ледниковой талой воде характерный молочный цвет. Плакунирование особенно эффективно в породе с ранее существовавшими суставами и трещинами - вода просачивается, замерзает и высыхает каменные блоки. Мелководье, протекающее под давлением, также может вырезать глубокие каналы, называемые субледниковыми талыми каналами. Сочетание этих процессов может разрушаться со скоростью, во много раз превышающей скорость рек.

Депозиционные механизмы

Ледники переносят осадок всех размеров, от ледниковой муки до эрратиков размером с дом (валуны, переносимые далеко от их источника). При таянии льда осадок откладывается непосредственно как до тех пор, пока не рассортирован и не расслоен. Там, где течет талая вода, он перерабатывает материал в сортированные пески и гравий, образуя стратифицированные отложения эскизов, камов и вымывов. Взаимодействие между прямым ледниковым осаждением и флювиогляциальным осаждением создает сложную мозаику рельефов, наблюдаемых в оледеневших регионах.

Ледниковый откат и его влияние

Ледниковое отступление, обусловленное изменением климата, имеет значительные последствия для ландшафта и экосистем. По мере таяния ледников они не только меняют форму земли, но и влияют на водные ресурсы, уровень моря и биоразнообразие. Скорость отступления во многих горных хребтах ускорилась в последние десятилетия, что привело к быстрому изменению ландшафта.

Водоснабжение и гидрология

Ледники действуют как естественные резервуары, выпуская талую воду в теплые, сухие периоды. Во многих регионах, таких как Индус Куш-Хималайя, Анды и Тихоокеанский Северо-Запад, летний сток от ледников поддерживает орошение, питьевую воду и гидроэнергию. По мере сокращения ледников этот эффект «ледниковой водонапорной башни» ослабевает, что приводит к уменьшению потока в конце лета и увеличению изменчивости. Например, Геологическая служба США отмечает, что реки, питаемые ледниками, могут испытывать первоначальное увеличение стока по мере таяния льда, за которым следует долгосрочное снижение по мере уменьшения объема льда.

Повышение уровня моря

Таяние наземных ледников и ледяных щитов непосредственно способствует повышению уровня моря. Гренландский и антарктический ледяные щиты составляют большинство потенциального повышения уровня моря, но горные ледники также играют роль. Согласно Национальному центру данных по снегу и льду , ледники за пределами ледяных щитов способствовали примерно 30-40 % наблюдаемого повышения уровня моря в прошлом веке. Этот рост угрожает прибрежным сообществам, низменным островам и инфраструктуре во всем мире.

Изменение среды обитания и экосистемы

Ледниковое отступление изменяет места обитания видов, приспособленных к холоду, снегу и льду. Например, ручьи, питаемые ледниковой талой водой, имеют уникальные режимы температуры и мутности, поддерживающие специализированных беспозвоночных и рыб. По мере уменьшения ледников эти места обитания могут смещаться или исчезать. На суше воздействие оледеневшей местности создает новые поверхности для колонизации растений, но скорость последовательности медленна в высокогорных условиях. Многие альпийские виды вынуждены мигрировать вверх, что приводит к сжатию ареала и потенциальному вымиранию.

Увеличение эрозии и геоморфических рисков

С потерей ледникового льда подстилающая земля становится более восприимчивой к эрозии. Ледниковое отступление также дестабилизирует стены долины, приводя к оползням и скальным осадкам. Образование ледниковых озер за моренными плотинами (называемыми проледниковыми озерами) может привести к катастрофическим внезапным наводнениям (jökulhlaups), когда плотина выходит из строя. Эти события представляют опасность для сообществ ниже по течению. Катастрофа Шамоли 2021 года в Индии, разрушительная последовательность паводковых осадков, была частично вызвана ледниковым отступлением и деградацией вечной мерзлоты.

Тематические исследования ледниковых форм земель

Изучение конкретных регионов показывает масштаб и разнообразие ледниковых форм рельефа. Следующие тематические исследования иллюстрируют, как ледниковые процессы сформировали и продолжают формировать планету.

Альпы

Европейские Альпы содержат некоторые из наиболее изученных ледниковых форм рельефа в мире. U-образные долины, такие как долина Лаутербруннен в Швейцарии, показывают глубокую резьбу льда. Цирки и ареты в изобилии, с Маттерхорном как квинтэссенцией рога. Альпы имеют долгую историю оледенения, с самым последним крупным продвижением во время Малого ледникового периода (16-19 вв.). Сегодня альпийские ледники быстро отступают - ледник Пастерзе в Австрии потерял около половины своего объема с 1850-х годов. Исследователи используют данные мониторинга ледников , чтобы отслеживать эти изменения.

Южное патагонское ледяное поле

В Южной Америке Южно-Патагонский ледяной полей является крупнейшим внетропическим ледяным массивом в Южном полушарии. Он производит драматические выход ледников, как Перито Морено, который продвигается и икры в озеро Аргентино. В регионе есть U-образные долины, фьорды и обширные моренные системы. Быстрое отступление ледника Хорхе Монтт в Чили обнажил новые земли, и скорость отела ледника увеличилась. Эта область обеспечивает естественную лабораторию для изучения взаимодействия ледового климата и эволюции формы суши в морской обстановке.

Гималаи и Тибетское плато

Гималаи содержат самую большую концентрацию ледников за пределами полярных регионов. Такие формы, как висящие долины (где приток ледника встречается с главной долиной на более высоком уровне), создают впечатляющие водопады. Морены региона являются одними из крупнейших в мире, и ледниковые озера быстро расширяются. Ганг, Инд и Брахмапутра реки все получают значительный поток из гималайской талой воды. Международный центр интегрированного развития гор следит за изменением ледников по всей индуистской Куш-Хималайе, отмечая, что многие ледники истончились и отступили за последние 50 лет.

Североамериканское наследие: Йеллоустонский регион

Хотя в настоящее время не оледенел за пределами высоких вершин, Йеллоустонский регион сохраняет классические ледниковые формы рельефа от плейстоцена. В хребте Абсарока есть цирки, брызги и рога. Река Йеллоустоун протекает через широкую U-образную долину, вырезанную льдом. Знаменитые геотермальные особенности парка обязаны некоторым их сантехнике ледниковому льду, который смывается с перегрузки. Национальная служба парков предоставляет интерпретационные материалы, показывающие, как ледники формировали ландшафт.

Ледниковая геология и палеоклиматическая реконструкция

Помимо видимых форм рельефа, ледниковая геология использует ядра осадков, полосы и морейновые последовательности для реконструкции прошлых климатических условий. Сроки ледниковых достижений могут быть датированы с использованием космогенных радионуклидов (например, бериллия-10) или радиоуглеродного датирования органического материала в озерных отложениях. Эти записи показывают, что Земля пережила несколько ледниково-межледниковых циклов за последние 2,6 миллиона лет (четверичный период). Понимание обратной связи между ледяными щитами, океанскими течениями и атмосферным CO2 имеет важное значение для прогнозирования будущих климатических сценариев.

Ледниковые формы рельефа не статичны; они продолжают развиваться даже после отступления льда. Процессная активность, такая как периглациальное морозостойкость, массовое истощение и переработка флювиальных потоков, изменяет первоначальную ледниковую местность. За тысячи лет острые альпийские пики становятся округлыми, а морены разрушаются в более гладкие холмы. Это продолжающееся преобразование означает, что ледниковый ландшафт, который мы видим сегодня, является моментом динамической системы.

Заключение

Ледниковые формы рельефа являются мощным напоминанием о динамичных процессах, которые формируют нашу планету. От самого маленького полосатого до самого большого ледяного покрова ледники вырезали, транспортировали и отложили материал в огромных масштабах. Понимание этих образований и их последствий имеет решающее значение для оценки воздействия изменения климата и важности сохранения этих уникальных ландшафтов. По мере того, как ледники продолжают отступать, рельефы, которые они оставляют, будут служить не только научными записями, но и срочными сигналами изменения окружающей среды. Изучая эти особенности, мы получаем представление о прошлом, настоящем и будущем планеты.