Table of Contents
Что такое Roche Moutonnée?
Рош-мутонне, от французского для «овчинной породы», из-за их сходства с покоящимися овцами, являются асимметричными скалистыми холмами, вылепленными ледниковой эрозией. Эти формы рельефа демонстрируют характерный продольный профиль: мягко наклонная, сглаженная и поперечная сторона , (вверху льда) сторона и крутая, нерегулярная и сломанная сторона (внизу льда). Стены полируются и обрезаются льдом, в то время как сторона ли добывается или выщипывается ледником, удаляющим блоки породы. Эти образования могут варьироваться от нескольких метров до сотен метров в длину и обычно вытянуты в направлении ледяного потока.
Термин был впервые придуман швейцарским натуралистом Хорасом Бенедиктом де Соссюром в 18 веке, когда он наблюдал эти особенности в Альпах и признавал их связь с ледниковым движением.С тех пор рош-мутонне стали фундаментальным инструментом в ледниковой геоморфологии, предоставляя прямые физические доказательства динамики прошлого льда.
Формирование Roche Moutonnée
Образование рош-мутонне включает в себя два различных, но взаимодополняющих процесса эрозии ледников, действующих на противоположных сторонах основного препятствия.
Истирание на стороне Стосса
По мере того, как ледник течет над выступом из коренных пород, лед наталкивается на верхний склон, оказывая высокое давление. Это давление слегка тает базальный лед (из-за таяния давления), создавая тонкую пленку воды, которая уменьшает трение и позволяет скользить льду. Осадок и фрагменты породы, встроенные в основание ледника, тянутся по коренных породам, действуя как наждачная бумага, чтобы сгладить и отполировать поверхность. Этот процесс, известный как истирание , производит характерную скользкую и поперечную сторону стоса. Пороги (параллельные царапины) являются прямым показателем направления потока льда. Сторона стоса обычно имеет угол наклона 15-30 градусов, хотя это варьируется со скоростью льда и типом породы.
Погрузка на Ли-Сайд
На нисходящей стороне коренного препятствия ледник испытывает более низкое давление, и базальная талая вода может замораживаться. Это создает зону, где лед эффективно «застревает» в коренной породе. По мере того, как ледник продолжает двигаться, он оказывает растягивающее усилие на стороне ли, оттягивая блоки породы от родительского обнажения. Этот процесс называется выщипыванием или карьерированием. Стыки, трещины и ранее существовавшие слабости в породе эксплуатируются, что приводит к крутому, зубчатому лицу, характерному для стороны ли. Выщипанные блоки затем увязываются в базальном льду и транспортируются вниз по течению, где они могут позже способствовать истиранию на другом рош-мутонне.
Роль базальной ледовой динамики
Образование рош-мутонне сильно зависит от тепловых и гидрологических условий на ледниковом дне. Теплые ледники (где основание находится в точке таяния давления) наиболее эффективны в создании этих особенностей, потому что базальный скольжение является активным. Напротив, ледники на холодном основании (замороженные до кровати) имеют тенденцию сохранять коренную породу, а не разрушать ее в обтекаемые формы. Кроме того, присутствие подледниковой воды при высоком давлении может ускорить и истирание и выщипывание. Исследования Галле (1979) продемонстрировали, что темпы истирания являются самыми высокими, где лед теплый и скользящие скорости являются умеренными. Взаимодействие между давлением, температурой и доступностью воды имеет решающее значение для определения окончательной морфологии рош-мутонне.
Литологический и структурный контроль
Не все породы одинаково восприимчивы к образованию рохе-мутонне. Жесткие, устойчивые породы типа гранита и гнейса с большей вероятностью сохраняют характерную асимметрию, в то время как более мягкие породы, такие как известняк или сланец, могут быть более равномерно эродированы. Ключевую роль играют также стыковые расстояния и ориентация. Стыки с близким расположением способствуют эффективной выщипыванию на стороне лие, что приводит к более выраженному шагу. Направление листвы или постельного белья также может влиять на форму. В геологически сложных ландшафтах асимметрия рохе-мутонне может быть перепечатана структурными элементами управления, требующими тщательной интерпретации поля.
Как Roche Moutonnée показывает прошлые ледниковые движения
Ориентация и морфология roche moutonnée являются одними из самых надежных и прямых доказательств для реконструкции прежних направлений движения льда.
Асимметрия Стосс-Ли как индикатор потока
Фундаментальная предпосылка проста: гладкая, истираемая сторона кисти обращена к направлению, с которого ледник продвинулся, в то время как крутая, выщипанная сторона ли сторона обращена к направлению движения льда. Эта асимметрия является однозначным показателем направления потока, при условии, что наблюдатель может правильно идентифицировать обе стороны. Во многих случаях сторона пиявки может быть настолько крутой, что образует почти вертикальный обрыв, в то время как сторона кисти мягко вписывается в окружающую топографию. Этот принцип широко использовался для отображения рисунков ледяного потока в ранее оледеневших регионах, включая Лорантидский ледяной щит в Северной Америке и Фенноскандский ледяной щит в северной Европе.
Стриации и рощи
На поверхности лужайки тонкие полосы и более крупные канавки обеспечивают дополнительную точность. Эти линейные особенности истирания выровнены параллельно потоку льда и могут использоваться для определения направления и, в некоторых случаях, относительной скорости. Пересеченные полосы могут выявлять сдвиги в направлении потока с течением времени, обеспечивая доказательства миграций ледового деления или изменений активности ледового потока. Стриации наиболее надежны при измерении на свежей, непогонной поверхности гребня roche moutonnée, где они были защищены от выветривания накладывающимся льдом.
Ледяной поток и региональные модели
Отдельные рош-мутонны указывают местное направление потока, но при картировании по области раскрывают более широкую картину движения льда. Кластеры этих признаков могут очерчивать бывшие ледовые потоки, зоны конвергенции потока и даже ледяные деления. Например, в Канадском щите рош-мутонные ориентации документируют радиальный поток наружу из центра Лаврентийского ледяного щита. В Шотландском нагорье они использовались для реконструкции динамики последнего британско-ирландского ледяного щита, показывая пути потока, которые заметно сместились по мере истончения и отступления ледяного щита. Современное цифровое картирование ориентаций рош-мутонн с использованием данных LiDAR позволяет ученым создавать карты ледового потока высокого разрешения с беспрецедентной детализацией.
Оценка скорости льда и эрозии
В то время как ориентация рош-мутонн дает направление потока, их размер и форма могут предоставить качественную информацию о скорости и интенсивности эрозии льда. Большие, сильно обтекаемые рош-мутонны (с соотношениями длины к высоте > 10:1) имеют тенденцию образовываться при быстротекущем теплом льду. Напротив, меньшие, застойные формы могут указывать на более медленный поток или более холодные тепловые режимы. Глубина эрозии (разница в высоте между гребнем каменщика и основанием пиявки) может использоваться для оценки общего объема удаленной породы. При датировании воздействия этих поверхностей с использованием космогенных методов нуклида ученые могут вычислить долгосрочные скорости эрозии. Исследования в Альпах показали, что рош-мутоннэ может разрушаться со скоростью до 1-2 мм в год при быстротекущем льду.
Важность Рош Мутонне в ледниковых исследованиях
Рош-мутонне — это не просто интересные геологические курьезы, это важные данные для понимания истории и динамики прошлых оледенений.
Реконструкция бывших ледников и ледников
Возможно, наиболее важное применение заключается в реконструкции протяженности и геометрии ледяных щитов, которых больше нет. Путем картирования roche moutonnée (наряду с другими ледниковыми индикаторами, такими как полосы, до ткани и морены), ледниковые геологи могут определить толщину, структуру потока и историю отступления прошлых ледяных масс. Например, картирование roche moutonnée по Скандинавии сыграло важную роль в реконструкции Вейхсельского ледяного щита и понимании его сложной динамики ледяного потока. Данные из этих рельефов были включены в численные модели ледяного щита, улучшая их прогностическую способность как для прошлых, так и для будущих сценариев.
Изменение климата в течение тысячелетий
Наличие и распределение рош-мутонн обеспечивают ограничения на сроки ледниковых достижений и отступления. Космогенное датирование экспозиции поверхностей рош-мутонн (с использованием изотопов, таких как ]10Be и ]26Al) позволяет ученым определить, когда поверхность породы была в последний раз покрыта льдом. Этот метод использовался для датировки экспозиции рош-мутонн в Патагонии, Гималаях и Антарктиде, выявляя закономерности отступления ледников, которые коррелируют с глобальными изменениями климата за последние 20 000 лет. Например, рош-мутонны в Патагонские ледяные поля были датированы, чтобы показать быстрое отступление в конце последнего ледникового максимума (LGM), синхронно с ростом глобальных температур.
Динамика ледяного покрова и стабильность
Рош-мутонне также информирует наше понимание стабильности ледяного покрова, особенно в контексте морских ледяных потоков. В Антарктиде рош-мутонне были идентифицированы на оффшорных берегах и островах, указывая, что ледяной покров когда-то простирался на континентальный шельф. Ориентации этих особенностей показывают направление прошлых ледяных потоков, которые важны для моделирования будущего поведения Западно-Антарктического ледяного покрова. Исследования Ливингстона и др. (2012) [FLT: 1]] использовали рош-мутонне для реконструкции палеоледных потоков в регионе ледника Пайн-Айленда, обеспечивая геологический контекст для современного истончения и ускорения.
Приложения в оценке геоопасностей и инженерии
Помимо чистой науки, рош-мутонне имеют практическое значение. В оледеневших регионах эти особенности влияют на устойчивость пород и потенциал разрушения склона. Лиевая сторона рош-мутонне, будучи крутой и раздробленной, может быть склонна к обвалу горных пород. Признание этих особенностей в исследованиях участков для инфраструктурных проектов (дорог, плотин, туннелей) имеет важное значение для геотехнической оценки риска. Кроме того, рош-мутонне часто содержит ценные минеральные месторождения, поскольку процесс выщипывания может создавать открытые полости, где осаждаются гидротермальные минералы. Понимание ориентации этих особенностей может помочь в разведке полезных ископаемых.
Отличие рош-мутонн от аналогичных форм рельефа
Важно отличать roche moutonnée от других ледниковых форм рельефа, чтобы избежать неправильного толкования.
Китобойные
Китовые спинки также являются удлинёнными, обтекаемыми породными формами, но они симметричны поперечному сечению и не имеют крутой выщипанной стороны ли. Они являются продуктом только истирания, без значительной выщипывания, и имеют тенденцию образовываться в областях более равномерного ледового потока под высоким давлением ограничителей. Китовые спинки часто интерпретируются как образовавшиеся под более толстым льдом, чем roche moutonnée. Если вы видите ровный, симметричный коренных холм, это китовый горный хребет; если у него грубая, крутая торцевая поверхность, это roche moutonnée.
Драмлины
Драмлины представляют собой обтекаемые холмы, состоящие из ледниковой дольки (неконсолидированный осадок), а не из коренной породы. Хотя они имеют ту же «яйцевидную» форму, что и рош-мутонне, а также указывают направление потока льда, их внутренний состав совершенно иной. Драмлины образуются путем осаждения и деформации подледникового осадка, а не эрозией коренной породы. Барабан обычно будет симметричным по профилю с тупым концом льда и сужающимся хвостом льда, который является противоположностью рош-мутонне (где кисточка нежная, а лиза крутая).
Крэг и Хвост
Крага и хвост особенности состоят из устойчивой коренных ручек (крыга) с сужающимся хвостом осадка (хвост) на стороне ли. Краг обычно устойчивый тип породы, и хвост состоит из более эродируемого материала. Это отличается от roche moutonnée, который полностью является породой без осадочного хвоста. Краг и хвостовые особенности распространены в Шотландии, с Эдинбургским замком, сидящим на классическом примере.
| Feature | Material | Stoss Side | Lee Side | Interpretation |
|---|---|---|---|---|
| Roche Moutonnée | Bedrock | Smooth (abraded) | Steep (plucked) | Glacial erosion, warm-based ice |
| Whaleback | Bedrock | Smooth | Smooth (no plucking) | Abrasion under thick ice |
| Drumlin | Till/sediment | Blunt/steeper | Tapering/gently sloping | Depositional, subglacial sediment flow |
| Crag and Tail | Bedrock + sediment | Bedrock crag | Sediment tail | Mixed erosion/deposition |
Известные примеры Roche Moutonnée по всему миру
Несколько классических мест предлагают исключительные примеры roche moutonnée, что делает их важными местами для полевых поездок по ледниковой геоморфологии.
Национальный парк Йосемити, Калифорния, США
Туолумные луга в Йосемити славится своими обширными ромовыми мутонными полями, вырезанными ледником Туолумне во время плейстоцена. Гранитная основа Сьерра-Невады обеспечивает идеальную среду для сохранения ледниковых истираний, с нетронутыми полосами, все еще видимыми на многих поверхностях каменистых пород. Рош-мутонне здесь документирует прежнюю протяженность ледника Туолумне и его поток на юг по каньону. Посетители могут подняться к Отбойный купол и Купол Лемберта, как классический ромбе-мутонне с хорошо экспонированными стами, так и стороны Ли. Служба национальных парков предоставляет интерпретирующую информацию об ледниковой истории региона.
Озерный край, Англия, Великобритания
Озерный край северной Англии принимает некоторые из наиболее известных сфотографированных roche moutonnée в британских оледенениях. Долины вокруг Langdale и Wasdale содержат многочисленные обнажения пород, которые отображают классический асимметричный профиль, вырезанный ледниками долины, исходящими из центральной ледяной шапки Озерного округа. Скалы Вулканической группы Борроудэйла сильно соединены, что делает их склонными к выщипыванию на сторонах ли. Эти особенности были использованы для реконструкции направлений потока и толщины последних ледников, чтобы занять эти долины. Примечательно, что вершина Scafell Pike (самая высокая вершина Англии) имеет хорошо развитую roche moutonnée на ее северных флангах, что указывает на ледовый поток к северу.
Канадский щит
На просторах Канадского щита , roche moutonnée настолько обильны, что определяют характерный ландшафт. Тысяча небольших озер и скалистых обнажений разделены выщипанными сторонами ли, которые образуют более крутые склоны холмов. Этот регион был полностью покрыт Лорентидским ледяным щитом во время LGM, а ориентация roche moutonnée преимущественно радиальная наружу от центра ледяного покрова. Районы вокруг Желтоножа и Реки Черчилль особенно известны своими полями roche moutonnée. Узоры ориентации здесь помогли геологам понять сложную динамику потока Лаврентийского ледяного щита, включая его основные ледяные потоки в Гудзоновом заливе.
Патагония, Аргентина и Чили
Патагонские Анды содержат некоторые из самых ярких roche moutonnée в Южном полушарии, образованных Патагонский ледяной щит во время LGM. Торрес-дель-Пайн массив является драматическим примером, где гранитные башни Пейнских Рогов окружены roche moutonnée, которые документируют поток льда на восток через Патагонскую степь. Ледник Петрито Морено также имеет хорошо сохранившиеся roche moutonnée на берегах Лаго Аргентино, показывая прежнюю протяженность ледника во время его неоледниковых наступлений. Космогенное датирование этих поверхностей было критическим в установлении времени оледенения в южной части Южной Америки.
Антарктида и Гренландия
В полярных регионах рош-мутонне находятся широко вдоль краев нынешних ледяных щитов, особенно на нуматаках (горные пики, проецирующиеся через лед.]Сухие долины Антарктиды, рош-мутонне часто изысканно сохраняется, потому что ландшафт был под чрезвычайно холодным и стабильным ледяным покровом в течение миллионов лет.Ориентация этих особенностей документирует направление оттока из Восточно-Антарктического ледникового щита.Некоторые из наиболее значительных находок приходят из Глазница соснового острова, где рош-мутонне на морском дне (изображенный гидролокатором) показывают прошлые пути потока ледяных потоков, которые сейчас быстро отступают.
Современные методы исследования Рош Мутонне
Хотя картографирование полей остается основой исследований roche moutonnée, современные технологии произвели революцию в нашей способности изучать эти особенности в больших пространственных масштабах.
Лидар и топография высокого разрешения
LiDAR (Light Detection and Ranging) позволяет исследователям создавать цифровые модели возвышения с субметровым разрешением даже под лесным покровом. Эта технология выявила повсеместность рош-мутонн во многих ранее покрытых льдом ландшафтах, которые ранее были скрыты растительностью. Анализируя наклон и аспект каждого пикселя в DEM, полученных из лидара, ученые могут автоматически отображать ориентации рош-мутонн на тысячи квадратных километров. Этот подход эффективно использовался в Аппалачских горах, Шотландском нагорье и Канадском щите для создания региональных карт ледового потока.
ГИС пространственный анализ
Географические информационные системы (ГИС) используются для объединения данных ориентации рош-мутонн с другими данными ледниковой формы рельефа (морены, эскизы, барабанные перепонки) для реконструкции моделей ледового потока в трех измерениях и во времени. Создавая нисходящие карты и флоулин сети, геологи могут сделать вывод о прежней конфигурации ледяных разделов, ледовых потоков и зон конвергенции потока. Этот подход имеет решающее значение для тестирования и проверки численных моделей поведения ледяного покрова.
Костмогенные нуклиды датируются
Как упоминалось ранее, космогенное датирование поверхности кистевой щетки roche moutonnée обеспечивает прямое измерение того, когда участок был в последний раз оледенел. Путем выборки обеих сторон кисточки и ли, ученые также могут датировать время последнего выщипывания, потенциально раскрывая толщину льда во время воздействия. Этот метод стал стандартным инструментом в четвертичной геохронологии и был применен к roche moutonnée во всех основных оледенелых регионах мира.
Численное моделирование
Компьютерное моделирование ледниковой эрозии теперь способно воспроизводить образование рош-мутоннэ в диапазоне термических и гидрологических условий. Эти модели помогают ответить на вопросы о том, почему рош-мутоннэ образуются в одном месте, но не в другом, и как скорость потока льда и давление базальной воды контролируют их форму. Недавние работы Германа и др. (2015) [FLT: 1]] использовали модели эволюции ландшафта, чтобы показать, что рош-мутонны с большей вероятностью образуются под теплым, быстротекущим льдом с умеренным запасом осадка, обеспечивая теоретическую основу для полевых наблюдений.
Подледниковая геофизика
Современные геофизические методы, в том числе наземно-проникающий радар и сейсмическое отражение, используются для изображения рош-мутонн под существующими ледниками.Изучая их в их текущей среде формирования, ученые могут наблюдать процессы истирания и выщипывания в реальном времени.Некоторые исследования установили GPS-станции на кистевой стороне рош-мутонн под активным ледником для измерения фактической скорости скольжения и вывода фрикционных условий.Это прямое наблюдение процесса формирования является границей в ледниковой геоморфологии.
Вывод: Непреходящее значение Рош Мутонне
Рош-мутонны — это гораздо больше, чем живописные ландшафтные особенности. Они представляют собой прочный архив ледниковых процессов, сохраняющий в камне запись направления, интенсивности и времени ледового потока. На протяжении более двух веков эти асимметричные формы породы служили основным инструментом для реконструкции масштабов и динамики прошлых ледников. В эпоху быстрого изменения климата и ускорения отступления оставшихся в мире ледников понимание того, как ледяные щиты вели себя в прошлом, имеет важное значение для прогнозирования их будущего. Рош-мутонне обеспечивают ощутимую связь с этими прошлыми оледенениями, предлагая ограничения, которые ученые могут использовать для проверки моделей и информирования общественных решений о повышении уровня моря, водных ресурсах и стабильности ландшафта. Независимо от того, изучается ли из полевого блокнота в Шотландском нагорье, лидарная эстакада Канадского щита или гидролокационный образ антарктического морского дна, рош-мутонне остаются краеугольным камнем ледниковой геологии.