Table of Contents
Определённое ледниковое покров: криогенный скульптор Земли
Оледенение описывает процесс, посредством которого массивные ледяные щиты и ледники долины покрывают большие участки континентальной поверхности Земли. Это явление неоднократно происходило в течение геологического времени, причем четвертичный период (последние 2,6 миллиона лет) представляет собой самую последнюю и наиболее документированную ледниковую эпоху. Во время ледниковых максимумов ледяные щиты толщиной до нескольких километров продвинулись по Северной Америке, северной Европе и Азии, коренным образом изменив основную породу и осадок.
Механика оледенения зависит от того, что лед является текучим твердым веществом. Под собственным огромным весом ледниковый лед ведет себя пластично, ползая вниз по склону и наружу со скоростью от сантиметров до метров в день. Это движение в сочетании с обломками, застрявшими во льду, делает ледники чрезвычайно эффективными агентами эрозии и осаждения.
Основные процессы: как ледники меняют континенты
Ледниковая эрозия: истирание и удача
Ледники разрушают землю с помощью двух доминирующих механизмов: истирания и выщипывания. Истирание происходит, когда фрагменты горных пород, застывшие в основании и боках ледника, действуют как наждачная бумага, измельчаясь о подстилающую породу. Этот процесс производит гладкие, полированные поверхности горных пород и параллельные царапины, называемые ледниковыми полосами, которые фиксируют направление ледяного потока. Со временем истирание может углубить и расширить долины на многие метра.
Скапливание (также называемое карьерированием) происходит, когда талая вода проникает в трещины в породе, замерзает, а затем разрушает фрагменты горных пород. Ледник затем включает эти фрагменты в свою основу, снабжая лед все большим количеством инструментов для истирания. Скапливание особенно эффективно там, где скошена или сломана коренная порода, создавая крутые, угловые наголовники, характерные для ледниковых кругов.
Ледниковое осаждение: до и после промывки
Когда ледники тают или застаиваются, они высвобождают огромную нагрузку осадка, которую они перенесли. Материал, отложенный непосредственно льдом, называется до - несортированная, нестратифицированная смесь глины, песка, гравия и валунов. До формирует отличительные формы суши, такие как морены и барабанные валуны. Напротив, осадок сортируется и стратифицируется талыми потоками воды, вытекающими из края ледника. Отложения омыва создают широкие, мягко наклонные равнины, называемые омывающими равнинами или песчаниками.
Баланс между эрозией и осаждением определяет, становится ли ландшафт прочным и альпийским или приглушенным и катящимся. В регионах, где преобладает эрозия, например, в основных зонах бывших ледяных щитов, порода обнажена, а бассейны озер раскопаны. Там, где преобладают осаждения, толстые одеяла дождевой обработки и вымывания создают плодородные сельскохозяйственные почвы в таких районах, как американский Средний Запад.
Основные ледниковые формы: Каталог ледяных территорий
U-образные долины и висячие долины
В отличие от V-образных долин, вырезанных реками, ледниковые долины характерны U-образными, с широкими плоскими полами и крутыми прямыми стенами. Эта отличительная морфология является результатом способности ледника разрушаться как вниз, так и вбок, расширяя долину далеко за пределы того, что может достичь река. Датские долины, которые когда-то входили в главную долину на уровне, теперь висят на сотни метров над главным дном долины, их потоки погружаются в водопады, такие как Йосемитский водопад в Калифорнии.
Цирк, Арет и Рога
Во главе ледниковых долин образуются чашеобразные впадины, называемые цирками, где лед выщипывает скалу с горного склона. Когда два цирка эродируют друг к другу с противоположных сторон хребта, они создают острый, острый хребет, известный как арет. Где три или более цирков сходятся на одной горной вершине, эрозия производит крутую пирамидальную вершину, называемую рогом. Маттерхорн на швейцарско-итальянской границе является классическим примером.
Морейн Системы
Морейны — хребты или курганы до тех пор, пока не отложатся в различных положениях относительно ледника. Латеральные морены образуются по бокам ледника, медиальные морены развиваются там, где сливаются два ледника, а конечные морены отмечают максимальное продвижение ледника. Терминальные морены — наиболее видные конечные морены, часто образующие пояса холмистых холмов, которые определяют протяженность бывшего ледяного щита. Лонг-Айленд Морейн в Нью-Йорке отмечает южную границу Лаврентийского ледяного щита во время последнего оледенения.
Драмлины и Рош Мутонне
Барабаны — обтекаемые, каплевидные холмы, образующиеся под быстро движущимся льдом. Их суженные конечные точки в направлении ледового потока, что делает их ценными индикаторами движения льда в прошлом. Поля драмлина, содержащие тысячи таких холмов, встречаются в Висконсине, Нью-Йорке и Ирландии. Рош-мутонны — это скальные ручки с гладкой, истиранной вверх по течению стороной и грубой, выщипанной вниз по течению стороной, обеспечивающие другой указатель направления ледового потока.
Кеттлс, Эскеры и Камес
Котлы образуются, когда блоки застойного льда закапываются в ледниковые отложения и позже тают, оставляя углубления, которые часто заполняются водой для создания чайниковых озер. Тысячи озер в Миннесоте, Висконсине и Канадском щите в основном чайниковые озера. Эскизы - извилистые хребты из стратифицированного песка и гравия, осаждаемые талыми реками, протекающими через туннели внутри или подо льдом. Эти хребты часто простираются на десятки километров и являются важными источниками агрегата для строительства. Камес - это курганы из стратифицированных осадков, осаждаемых там, где талая вода входит в озеро или застойный лед.
Оригинальное название: Deep Time: The Quaternary Glacial Cycles
Миланкович Циклы и ритмы ледникового периода
Сроки ледниково-межледниковых циклов за последние 2,6 млн лет определяются вариациями орбиты Земли и осевого наклона, известными как циклы Миланковича. Изменения эксцентриситета (100.000-летний цикл), наклонности (41,000-летний цикл) и прецессии (23,000-летний цикл) изменяют количество и распределение солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, особенно в высоких северных широтах. Когда летняя инсоляция в Северном полушарии слаба, снег сохраняется в течение лета, позволяя ледяным щитам расти.
Рекорд морской изотопной стадии (MIS), полученный из соотношения изотопов кислорода в глубоководных отложениях, документирует по меньшей мере восемь основных ледниково-межледниковых циклов в течение четвертичной фазы. Каждый цикл включает медленное накопление льда более 80 000-90 000 лет, за которым следует быстрое оледенение более 5000-10 000 лет.
Последний ледниковый максимум: Преобразованная планета
Во время последнего ледникового максимума (LGM), примерно 26 500–19 000 лет назад, ледяные щиты покрывали около 30 процентов площади суши Земли, по сравнению с 10 процентами сегодня. Льдовый щит Лаврентида только простирался от Северного Ледовитого океана до северных Соединенных Штатов и от Атлантики до Скалистых гор, достигая толщины 3000 метров над Гудзоновым заливом. Глобальный уровень моря был примерно на 120 метров ниже, чем нынешний, обнажая континентальные шельфы и соединяя материки, такие как Берингов мост между Азией и Северной Америкой.
Температура была на 4-7 °C холоднее во всем мире, с еще большим охлаждением на высоких широтах. Пустыни расширялись, тропические леса сокращались, а массивные пылевые шлейфы из ледниковых равнин оплодотворяли далекие океаны железом.
Региональные трансформации: тематические исследования ледникового воздействия
Великие озера: Главные ледниковые бассейны Земли
Пять Великих озер (Супериор, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио) представляют собой наиболее впечатляющую ледниковую особенность ландшафта в Северной Америке. Они занимают бассейны, раскопанные повторяющимися достижениями Лаврентийского ледяного щита, которые вырывали слабые осадочные породы вдоль структурных бассейнов. Озера имеют общую площадь поверхности 244 000 квадратных километров и содержат 21 процент поверхностных пресных вод в мире.
Во время ЛГМ бассейны озера были углублены, а затем затоплены талой водой, когда лед отступил. Постледниковый отскок все еще поднимает регион, заставляя уровни озера наклоняться и береговые линии смещаться. Ниагарский откос, коренная губа, над которой погружается река Ниагара, был образован дифференциальной эрозией резистентного доломита над более слабым сланцевым слоем.
Фенноскандия: Балтийский щит и фьорды
Скандинавия была центром европейского ледяного щита, достигавшего толщины 2000—3000 м. Вес этого льда угнетал земную кору на 800 м под центральной частью Балтийского моря. Постледниковый отскок по-прежнему активен, при этом части Швеции и Финляндии поднимаются на 1 сантиметр в год.
Норвежские фьорды, в том числе Согнефьорд, второй по длине в мире на 204 километра, являются классическими U-образными ледниковыми долинами, которые теперь затоплены морем. Они были вырезаны выходными ледниками, осушающими западную окраину ледяного щита. Фьорды простираются на глубины, превышающие 1300 метров, намного ниже нынешнего уровня моря, в результате ледникового переуглубления.
Альпийская Европа: ледник Маттерхорн и Алетш
Европейские Альпы были широко оледенели во время четвертичного периода, с долинными ледниками, достигающими длины 160 километров.Альпийские ледники вырезали культовый пик рога Маттерхорна, глубокие U-образные долины Роны и Рейна и многие висячие долины, которые производят знаменитые водопады Швейцарии.
Патагония: оледенение южного полушария
Патагонские ледяные поля в Южной Америке — самые большие умеренные ледяные массы в Южном полушарии.В ледниковые периоды ледяной щит, сравнимый по протяженности со Скандинавским ледяным щитом, покрывал Анды на этих широтах.Ледниковая эрозия производила глубокие фьорды и каналы чилийского побережья, массивный ледник Перито-Морено и характерные пики рога национального парка Торрес-дель-Пайн.
Патагонские ледники предоставили критические данные о палеоклимате Южного полушария, показывая, что ледниковые достижения были в целом синхронны с оледенением Северного полушария, но с региональными модуляциями из пояса Западного ветра и Антарктического циркумполярного течения.
Новая Зеландия: Фьордленд и Южные Альпы
Южные Альпы Новой Зеландии, достигающие 3724 метров в Аораки/Маунт-Кук, поддерживают десятки ледников долины.Во время ЛГМ ледники простирались от пропасти к западному побережью, вырезав драматические фьорды Национального парка Фьордленд.Звук Милфорда и Сомнительный звук — классические фьорды с крутыми гранитными стенами, возвышающимися в 1200 метрах прямо от моря.
Быстрый тектонический подъем Южных Альп (до 10 миллиметров в год) компенсировал некоторую ледниковую эрозию, но в ландшафте по-прежнему преобладают ледяные черты. Ледники Франца-Иосифа и Фокса являются одними из самых доступных умеренных ледников в мире, протекающих от почти до уровня моря через умеренные тропические леса.
Проледниковые и постледниковые ландшафты
Изостатический отскок: продолжающийся ответ
Изостатический отскок, или ледниковая изостатическая регулировка, описывает медленное движение земной коры вверх после удаления веса ледяного покрова. Кора ведет себя как вязкая жидкость в геологических временных масштабах, и полное восстановление может потребовать десятков тысяч лет. Гудзонов залив в настоящее время поднимается на 1,3 сантиметра в год, поскольку он продолжает отскок от Лаврентийского ледяного щита. Этот отскок производит поднятые береговые линии, называемые возвышенными пляжами, видимые как параллельные хребты в ландшафте вокруг Великих озер и Балтийского моря.
Проледниковые озера: превосходные водоемы
Мельтвотер из отступающих ледяных щитов часто пруды против ледникового поля, образуя проледниковые озера.Озеро Агассис, крупнейшее проледниковое озеро в Северной Америке, покрыло 440 000 квадратных километров на своем максимуме и слило катастрофические объемы пресной воды в Северную Атлантику, вызвав резкие события охлаждения, такие как Младшие Дриас.Современное озеро Виннипег, озеро Виннипегос и озеро Вудс являются остатками этого древнего озера.
Промывка равнин и депозитов
Мелководные ручьи отсортировали осадочные породы по широким перемывающимся равнинам, создав плоские, плодородные ландшафты Центральной низменности в США. Из этих перемыточных равнин мелкозернистый ил, называемый лёссом, выдувался сильными ветрами, накапливаясь в толстых отложениях под ветром. Китайское Лёссовое плато, самое толстое и обширное месторождение лёссов на Земле, получало большую часть своих осадочных пород из ледниковых перемычек в Центральной Азии. Лёссовые отложения на американском Среднем Западе, достигая толщины 30 метров, образуют исходный материал некоторых из самых продуктивных сельскохозяйственных почв мира.
Изменение климата и будущее ледяных ландшафтов
Современный ледник отступает
Ледники во всем мире отступают со скоростью, беспрецедентной в наблюдательном отчете. Всемирная служба мониторинга ледников сообщает, что с 2000 года средний ледник истончается на 1 метр водного эквивалента в год. Горные ледники в тропиках особенно уязвимы, а те, что находятся на Килиманджаро, Андах и Новой Гвинее, по прогнозам, исчезнут в течение десятилетий.
Геологическая служба США сообщает, что ледники в Национальном парке Глейшер сократились со 150 в 1850-х годах до менее 30 сегодня, с полной потерей, прогнозируемой к 2030-м годам.Подобные тенденции характеризуют альпийские ледники через Гималаи, Альпы и Аляску.
Параглазные процессы: ландшафтная адаптация
По мере отступления ледников свежевыраженные осадочные породы и крутые стены долин приспосабливаются к неледниковым условиям посредством параледниковых процессов. К ним относятся быстрое массовое истощение, потоки мусора и флуктуальная переработка ледниковых отложений. Увеличение потока осадочных пород в проледниковых реках может перегружать экосистемы и инфраструктуру ниже по течению, заполняя водоемы и изменяя морфологию каналов. В краткосрочной перспективе выходы параледниковых отложений могут быть в 10-100 раз выше, чем при стабильных условиях.
Повышение уровня моря и динамика ледового щита
Ледяной покров Гренландии и Антарктики теряет массу с ускорением. По оценкам НАСА, ледяной покров терял в среднем 279 миллиардов тонн льда в год в период с 2002 по 2022 год. В Антарктиде западно-антарктический ледяной покров особенно уязвим, потому что большая часть его базы лежит ниже уровня моря, что делает его восприимчивым к теплым океанским течениям, которые подрывают шельфовые ледники и ускоряют ледоток.
Если бы оба ледяных щита полностью растапливались, глобальный уровень моря поднялся бы примерно на 65 метров, затопив большинство прибрежных городов и вытеснив миллиарды людей.В то время как полное таяние потребовало бы от столетий до тысячелетий, даже частичное таяние на 1-2 метра к 2100 году имело бы глубокие экономические и социальные издержки.
Оригинальное название: Deglaciated Terrain
По мере отступления льда появляются новые ландшафты, которые не подвергались воздействию атмосферы в течение десятков тысяч лет. Эти оледеневшие ландшафты принимают пионерские растительные сообщества, почвообразование и развитие экосистем. Исследования в Национальном парке Глейшер-Бей задокументировали последовательность последовательностей от голой скалы, через мох и лишайники, до хвойных лесов в течение 200 лет.
Служба национальных парков США (FLT:0) обобщает быстрое экологическое изменение в заливе Глейшер, где первичная последовательность протекает со скоростью, одной из самых быстрых зарегистрированных на Земле. Этот процесс предоставляет естественные лаборатории для изучения того, как жизнь колонизирует новые поверхности и как экосистемы собираются с течением времени.
Глубинное наследие: оледенение и география человека
Почвы и сельское хозяйство
Пространственная структура ледникового осаждения оказывает длительное влияние на плодородие почвы. Толстые отложения лёсса и ледников до тех пор, пока не поддержат некоторые из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов мира, включая американский Средний Запад, канадские прерии, Украину и Северо-Европейскую равнину. Напротив, регионы, лишенные ледниковой эрозии, такие как Канадский щит, имеют тонкие, каменистые почвы с ограниченным сельскохозяйственным потенциалом. Это ледниковое наследие формирует национальные экономики, торговые модели и распределение поселений.
Водные ресурсы и речные системы
Ледниковые речные системы обеспечивают водой питьевую, ирригационную и гидроэлектростанцию миллиарды людей.Реки, такие как Инд, Ганга, Брахмапутра, Янцзы и Желтые реки питаются талой водой ледников Гималаев и Тибетского плато.Эти реки поддерживают самые густонаселенные регионы на Земле.
По мере того как ледники отступают, сброс рек сначала увеличивается из-за усиленного таяния, но в конечном итоге уменьшается по мере сокращения ледяного резервуара, что влияет на доступность воды для сельского хозяйства и городского населения. Долгосрочная устойчивость этих водных ресурсов является насущной проблемой для азиатских стран.
Инфраструктура и геоопасности
Ледниковые ландшафты представляют конкретные геоопасности, которые влияют на планирование инфраструктуры и управление природными опасностями. Jökulhlaups (ледниковые наводнения) происходят, когда ледяные озера катастрофически истощаются, высвобождая миллионы кубических метров воды в часах. Оползни из оледеневших стен долины могут генерировать волны смещения в фьордах и озерах, как наблюдалось в Таан-Фьорде Аляски в 2015 году, когда оползень породил волну высотой 193 метра.
Послеледниковый отскок вызывает сейсмическую активность в таких регионах, как Скандинавия и восточная Канада, где разломы активируются по мере корректировки коры. Понимание этих текущих процессов имеет важное значение для инженерной устойчивости инфраструктуры в ледниковой местности.
Вывод: Читать Ледниковый архив
Отпечаток оледенения на географии Земли является одновременно древним и непосредственным. От U-образных долин Йосемити до барабанных полей Висконсина, от фьордов Норвегии до чайниковых озер Миннесоты ледниковые формы суши фиксируют динамичное прошлое, которое продолжает формировать настоящее. Процессы ледниковой эрозии и осаждения создали не только живописные ландшафты, но и почвы, водные ресурсы и рельефы, лежащие в основе человеческой цивилизации.
Понимание ледниковых процессов становится все более актуальным в эпоху быстрого изменения климата. По мере того, как оставшиеся ледяные массы планеты уменьшаются, мы должны интерпретировать формы рельефа, которые они оставляют позади. Ледниковое наследие - это архив прошлой климатической динамики, шаблон для эволюции ландшафта и критический контекст для прогнозирования будущих изменений. Ледяные щиты и долинные ледники сегодня будут продолжать формировать географию завтрашнего дня, даже когда они исчезнут.