Table of Contents

Оригинальное название: The Sculpting Power of Ice

Земные ландшафты не статичны. Они постоянно изменяются тектоническими силами, водой, ветром и льдом. Среди них ледниковая активность выступает в качестве одного из самых мощных геологических агентов, способных вырезать глубокие долины, затачивать горные вершины и откладывать огромное количество осадков в течение тысячелетий. Понимание того, как ледники формируют горные хребты и долины, является ключом к чтению истории, написанной в скалах под нашими ногами.

Ледники — это не просто большие блоки льда; это динамические системы, которые текут, разрушают, транспортируют и откладывают материал. Их влияние простирается от самых высоких альпийских вершин до плоских равнин, оставшихся после их отступления. В этой статье исследуется весь спектр ледниковых действий — от формирования и движения льда до отличительных рельефов, которые определяют ледниковые районы. Мы также рассмотрим роль ледников в формировании горных хребтов, их влияние на климат и экосистемы и значение этих процессов в эпоху быстрого изменения климата.

Природа ледников: формирование, типы и движение

Чтобы понять, как ледники формируют ландшафты, мы должны сначала понять сами ледники. Ледник образуется там, где накопление снега превышает таяние и сублимацию в течение многих лет. Вес высыхающего снега сжимает нижние слои в пряжу и в конечном итоге в плотный, кристаллический ледниковый лед. Как только лед достигает критической толщины - обычно около 30 до 50 метров - он начинает течь под собственным весом, действуя как медленно движущаяся, твердая река.

Формирование и движение ледников

Ледники движутся через сочетание внутренней деформации (пластический поток) и базального скольжения. В умеренных ледниках, где основание находится в точке плавления, тонкий слой воды смазывает ложе, позволяя леднику скользить. В полярных ледниках движение медленнее, происходящее в основном через внутренний ползучесть. Скорость ледника может варьироваться от нескольких сантиметров в день до десятков метров в случае всплеска.

Движение льда оказывает огромное влияние на подстилающую породу. По мере продвижения ледников они захватывают фрагменты скал, используя их в качестве инструментов для измельчения дна скалы. Этот неустанный поток является двигателем эрозии и транспортных процессов, которые создают знаковые рельефы.

Типы ледников

Ледники широко классифицируются по их размеру и расположению. Две основные категории:

  • Долинные (альпийские) ледники: Ограниченные горными стенами, эти ледники стекают вниз по существующим речным долинам. Они отвечают за преобразование V-образных речных долин в плоскодонные U-образные желоба. Примерами являются ледник Атабаска в канадских Скалистых горах и Мер-де-Глейс во французских Альпах.
  • Континентальные ледяные щиты:] Огромные ледяные массы, покрывающие большие площади суши, такие как Гренландия и Антарктида. Эти листы могут быть толщиной в тысячи метров и иметь способность изменять целые континенты. Они образуют плоские, обширные равнины и вырезают глубокие бассейны.
  • Ледники Пьемонта: Возникают, когда ледник долины выплескивается на относительно равнину, распространяясь на долину. Ледник Маласпина на Аляске является классическим примером.
  • Приливные ледники:] Кальве непосредственно в море, образуя айсберги. Эти ледники особенно эффективны при эрозии из-за их быстрого течения и взаимодействия с океанской водой.

Каждый тип оставляет свой отпечаток на ландшафте, но все они разделяют основные процессы эрозии и осаждения.

Ледниковая эрозия: механизмы и их влияние

Ледниковая эрозия — это не единый процесс, а комбинация различных механизмов, которые действуют вместе, чтобы вылепить поверхность Земли.Два основных механизма — выщипывание и истирание, дополненные выветриванием от замерзания и эффектом бульдозирования ледяного фронта.

Спайки и ссадины

Плакан (карьеризация) происходит, когда талая вода у основания ледника проникает в трещины в породе. По мере того, как вода замораживается, она связывает породу с движущимся льдом. Когда ледник движется, он буквально вытаскивает блоки скалы, создавая грубые, ступенчатые поверхности. Этот процесс наиболее эффективен на хорошо сросшейся или раздробленной породе.

Истинная обработка — это эффект наждачного покрытия, вызванный обломками пород, застрявшими в основании ледника, когда он измельчается над коренной породой. Это создает гладкие, полированные поверхности и мелкозернистую каменную муку. Порезы (параллельные царапины) на поверхности породы являются прямым свидетельством истирания и указывают направление потока льда. Вместе выщипывание и истирание составляют подавляющее большинство ледниковой эрозии.

Заморозка и бульдозирование

В дополнение к выщипыванию и истиранию, выветривание с замораживанием-оттепелью работает на стенках пород над поверхностью ледника, производя угловой мусор, который падает на лед. Этот мусор встраивается в ледник и способствует эрозии. бульдозирующий эффект происходит на передней части наступающего ледника, где лед толкает осадок и обломки горных пород перед ним, образуя толкающие морены.

Сочетание этих процессов позволяет ледникам разрушаться со скоростью, намного превышающей скорость рек во многих местах.Один ледник может перемещать миллионы тонн материала в течение своей жизни, меняя целые долины и горные хребты.

Эрозионные формы: Шрамы льда

Возможно, наиболее ярким визуальным свидетельством ледниковой активности является набор эрозионных рельефов, оставшихся позади. Эти особенности распространены во многих горных хребтах мира, включая Гималаи, Анды, Европейские Альпы и Скалистые горы.

U-образные долины и висячие долины

Одной из отличительных форм рельефа альпийского оледенения является U-образная долинаU-образная долина. В отличие от V-образного профиля, вырезанного реками, U-образная долина имеет крутые, часто вертикальные стены и широкий, плоский пол. Эта форма является результатом того, что ледник занимает всю ширину долины и разрушает как дно, так и бока. Классическая долина Йосемити в Калифорнии является учебником пример U-образного ледникового желоба.

Когда меньший приток ледник встречает больший ледник ствола, меньший ледник пол часто оставляют возвышенным относительно главного дна долины после отступления льда. Это создает висящую долину , часто отмеченный впечатляющим водопадом, каскадирующим вниз по крутой стене.

Цирк, Тарнс и Арет

Во главе ледника долины образуется чашеобразная впадина, называемая круговой (FLT:0]) формой. Цирки раскапываются вращательным движением льда и действием замораживания-оттаивания на стенке. Если цирк позже заполняет воду, он становится тарном (FLT:3) (небольшое горное озеро). Цирки часто имеют крутую заднюю стену и скальную губу на нижнем конце.

Когда два соседних цирка съезжаются обратно в один и тот же горный хребет, они оставляют узкий, острый хребет, называемый arête. Садовая стена в Национальном парке Глейшер (США) является хорошо известным аретом. Там, где три или более цирков сходятся вокруг одной горной вершины, они создают крутой, пирамидообразный рог. Маттерхорн на швейцарско-итальянской границе является культовым рогом, вылепленным несколькими ледниками.

Горны и ледниковые лестницы

По мере роста и углубления долин ледники могут вырезать ряд ступенчатых особенностей, известных как ледниковая лестница . Они происходят там, где ледник проходит по чередующимся полосам твердой и мягкой породы, более глубоко размывая мягкую породу и оставляя скальные ступени. Получающаяся форма земли — последовательность плоских полов, разделенных крутыми скалами — распространена в сильно оледеневших долинах.

Ледниковое осаждение: постройка ландшафта

В то время как эрозия удаляет материал, ледники также транспортируют и откладывают огромное количество осадка. Этот осадок, известный как ледниковый до , несортирован и не стратифицирован, и он образует различные формы осаждения, которые могут резко изменить ландшафт.

Морейн

Морены — это скопления мусора, которые были транспортированы ледником. Они классифицируются по их положению:

  • Последние морены:] Замки обломков, образующиеся по бокам ледника долины, состоящие из материала, вырванного из стен долины.
  • Медиальные морены: Образуются при слиянии двух притоковых ледников, их боковые морены объединяются в единый хребет, идущий по центру более крупного ледника.
  • Терминальные морены:Гряда обломков, осаждённых на самой дальней протяжённости ледника. Они отмечают максимальную протяжённость льда и часто являются заметными чертами на долинах.
  • Наземная морена: Одеяло до тех пор, пока не останется позади, поскольку ледник отступает, часто образуя мягко катящийся пейзаж.

Морейнс дает ценные подсказки о прошлых ледниковых протяженности и движениях.

Драмлины и эскеры

Драмлины обтекаемые, каплевидные холмы, состоящие из троллей. Они образуются подо льдом, параллельно направлению потока, с крутым концом, указывающим вверх, и конусным концом, указывающим вниз, ледник. Драмлиновые поля часто указывают направление движения льда в прошлом и встречаются в регионах, когда-то покрытых континентальными ледяными щитами, таких как район Великих озер Северной Америки.

Лесочники — длинные извилистые хребты из стратифицированного песка и гравия, представляющие собой пласты талых вод, которые когда-то текли через туннели внутри или под ледником. После таяния льда осадок заполняет этот туннель, создавая извилистый хребет.Лесочники являются важными источниками грунтовых вод и агрегатного материала.

Котлы и Outwash Plains

Кеттлс — это углубления, оставленные, когда блок льда, зарытый в ледниковом вымывном расплаве, оставляет отверстие, которое часто заполняет воду, образуя озеро чайника. Пойменные равнины образуются за пределами терминальной морены, где талые потоки откладывают отсортированный песок и гравий на широкой площади. Сочетание чайников и вымывки создает ровный, нерегулярный ландшафт, известный как топография чайника и каме.

Как ледники скульпируют горные хребты

Ледниковая активность не только вырезает отдельные долины, она формирует целые горные хребты. Взаимодействие эрозии и тектоники определяет окончательную форму диапазона.

Альпийское оледенение и пиковое формирование

В альпийских условиях ледники долины вырезают глубокие впадины в горную массу, удаляя так много материала, что топография становится все более прочным. Наклонная эрозия ледниками цирка отодвигает дренажные деления назад, приводя к образованию узких аретов и пирамидальных вершин. На протяжении нескольких ледниковых циклов горный хребет может стать топографическим шедевром острых рогов и глубоких цирков, как видно в Канадских Скалистых горах и Южных Альпах Новой Зеландии.

Ледники также играют ключевую роль в определении высоты горных хребтов. Гипотеза ледниковой кашляки предполагает, что ледниковая эрозия действует как механизм обратной связи, ограничивающий высоту, предотвращая превышение пиков определенной высоты (высота равновесной линии), эффективно разрушаясь над этой линией. Это помогает объяснить, почему многие горные хребты имеют относительно однородные высоты вершин.

Континентальное оледенение и горное уплощение

Континентальные ледяные щиты, как и те, что покрывали большую часть Северной Америки и Европы во время последнего ледникового максимума, могут полностью закапывать горные хребты. Вес и движение льда размывают самые высокие вершины, округляя их и создавая приглушенный, катящийся ландшафт. Горы Адирондак в Нью-Йорке демонстрируют признаки этого сплющивания, с округленными вершинами и обширным ледниковым рысканием. Когда лед отступает, изостатический отскок заставляет землю медленно подниматься, но ледниковое формирование сохраняется.

Ледниковое влияние на климат и экосистемы

Ледники не являются пассивными объектами, они активно взаимодействуют с местным климатом и экосистемами, как во время своего существования, так и после отступления.

Местные климатические эффекты

Большие ледники охлаждают свое окружение, отражая солнечное излучение (эффект альбедо). Они также генерируют холодные нисходящие ветры (катабатические ветры) с поверхности льда, которые могут создавать микроклиматы в прилегающих долинах. Наличие льда влияет на характер осадков, часто вызывая усиленный снегопад на наветренной стороне горных хребтов. Эти эффекты могут сохраняться даже при сжатии ледников, изменяя местные погодные условия.

Ледниковая талая вода смягчает летние температуры в реках ниже по течению и обеспечивает устойчивое снабжение водными экосистемами холодной водой. Это имеет решающее значение для таких видов, как лосось и форель, которые требуют определенных тепловых условий.

Развитие экосистем на ледниковых ландшафтах

Когда ледник отступает, он оставляет за собой бесплодный ландшафт голой породы, до и после промывки. Первичная последовательность начинается с пионерских видов, таких как лишайники и мхи, за которыми следуют травы, кустарники и, в конечном итоге, деревья. Скорость формирования почвы медленная, но ледниково-земляная каменная мука обеспечивает богатые минералы, которые поддерживают рост растений. На протяжении веков развивается разнообразная экосистема, часто характеризующаяся различными зонами растительности, связанными с высотой и уклоном.

Ледниковые долины также создают новые места обитания: висящие долины с водопадами, озёрами циркового типа (тарны) и озерами, затопленными мореной. Эти особенности поддерживают уникальные водные и наземные сообщества.

Ледниковая активность в меняющемся климате

Сегодня большинство ледников мира отступают с беспрецедентной скоростью из-за повышения глобальной температуры. Это быстрое изменение имеет глубокие последствия для ландшафтов, водных ресурсов и уровня моря.

Отступление ледников и новые ландшафты

По мере сокращения ледников они выставляют свежие породы и свежеотложенные осадочные породы. Этот вновь обнажённый ландшафт неустойчив, подвержен массовому истощению (оползни, скальные осадки) и быстрой эрозии талой водой. За моренными плотинами часто образуются проледниковые озера, представляющие опасность катастрофических вспышек ледниковых озер (GLOFs). Потеря льда также снижает эффект подкрепления на стенах долины, приводя к увеличению обвалов и обвалов склонов. Эти процессы создают динамичный и иногда опасный ландшафт в ранее оледеневших регионах.

Последствия для водных ресурсов и уровня моря

Ледники выступают в качестве природных водоемов, хранят зимний снег и выпускают талую воду летом. Многие регионы полагаются на этот сезонный таяние для питьевой воды, орошения и гидроэнергетики. По мере того, как ледники продолжают исчезать, доступность воды станет менее предсказуемой, с потенциалом летних засух и сокращением речных потоков. Во всем мире талая вода из горных ледников способствует повышению уровня моря. По данным МГЭИК, таяние ледников и ледяного покрова вместе являются крупнейшими факторами нынешнего повышения уровня моря, причем горные ледники за пределами Гренландии и Антарктиды составляют примерно треть от общего объема.

Чтобы узнать больше о роли ледников в климатической системе, см. Обзор ледников National Geographic и объяснение USGS ледниковой эрозии . Для подробных данных об отступлениях ледников и изменении климата Всемирная служба мониторинга ледников предоставляет авторитетные записи. IPCC Шестой оценочный доклад (Глава 9) предлагает всеобъемлющую научную оценку вклада ледников в уровень моря.

Заключение

Ледниковая активность - неустанная и преобразующая сила. От измельчения истирания базального льда до создания высоких рогов, от осаждения морен до образования чайниковых озер, ледники оставляют неизгладимый след на горных хребтах и долинах. Их сила - это не только история прошлого, но и история настоящего и будущего. По мере того, как изменение климата ускоряет отступление ледников во всем мире, мы являемся свидетелями быстрого изменения ландшафтов, которые будут продолжаться в течение поколений. Понимание процессов, с помощью которых лед формирует Землю - и последствий ее исчезновения - необходимо для оценки динамичной планеты, которую мы населяем, и для управления ресурсами и опасностями, которые сопровождают мир с меньшим количеством ледников.