Образование и строение ледников

На каждом леднике можно выделить две области: верхнюю, где идет накопление снега, фирна и льда, и нижнюю, где лед, переме­стившийся из первой области, тает. Эти области называют соответ­ственно областью питания (аккумуляции) и областью абляции (рас­хода).

Выпадающий на поверхность ледника и поступающий с приле­гающих склонов снег постепенно накапливается, уплотняется под давлением вышележащих слоев и под влиянием рекристаллизации и частичного таяния и замерзания просочившейся (инфильтрую- щейся) воды превращается сначала в зернистый снег, а затем в фирн, или зернистый лед, представляющий собой конгломерат бесфор­менных зерен льда крупностью 0,5—5 мм. Свежевыпавший снег может иметь очень малую плотность (до 100 кг/м³). По мере уплотне­ния и рекристаллизации его плотность возрастает до 200—400 кг/м³. Фирн имеет уже плотность порядка 450—800 кг/м³ (в среднем около 650 кг/м³).

Дальнейшее уплотнение фирна и рекристаллизация приводят к образованию ледникового (глетчерного) льда плотностью 800— 920 кг/м³ в зависимости от типа образования. Плотность чистого льда без пузырьков воздуха при нормальном атмосферном давлении около 917 кг/м³. На большой глубине в толще ледника плотность ледни­кового льда под влиянием давления может увеличиться до 925 кг/м³.

На образование толщи ледника влияют также: явление режеля- ции, т. е. способность кристалликов льда прочно смерзаться друг с другом и заполнять поры и трещины; уменьшение температуры плавления с увеличением давления (увеличение давления на 10⁵ Па понижает Т_зш на 0,0073 °С, поэтому в толще ледника, где давление увеличивается приблизительно на 10⁵ Па на каждые 10—12 м глу­бины, лед может таять и при отрицательной температуре); явление конжеляции, т. е. повторное замерзание талой воды на поверхности льда.

Таким образом, в ледниках наблюдается три принципиально различных способа образования льда — путем рекристаллизации снега и фирна (под давлением), путем замерзания талой воды в толще фирна (инфильтрационный лед), путем замерзания талой воды на поверхности льда (конжеляционный или так называемый «нало­женный» лед).

В различных климатических условиях, а также в разных частях одного и того же ледника процесс ледообразования идет по-разно­му. По П. А. Шумскому и А. Н. Кренке, можно выделить несколь­ко зон ледообразования, которые отличаются по характеру таяния ежегодного снега, степени водоотдачи и вида ледообразования.

1. Снежная (рекристаллизационная) зона. Таяние и водоотдача отсутствуют. Ледообразование происходит целиком путем рекрис­таллизации. Толщина фирна 50—150 м. Нижняя граница зоны соответствует средней годовой температуре около -25 °С. Зона рас­пространена во внутренних частях Антарктиды (выше 900—1350 м над уровнем моря) и Гренландии (выше 2000—3000 м), на высочай­ших горах Памира (выше 6200 м).

2. Снежно-фирновая (рекристаллизационно-режеляционная) зона. Слабое таяние происходит лишь в теплый период года, водоотдача практически отсутствует (талая вода вновь замерзает внутри годо­вого слоя снега). Ледообразование идет в основном путем рекри­сталлизации. Толщина фирна 20—100 м. Зона характерна для пери­ферии ледниковых покровов Антарктиды (на высотах 500—1100 м) и Гренландии, для высоких гор Памира (выше 5800 м).

3. Холодная фирновая (холодная инфилътрационно-рекристаллиза- ционная) зона. Таяние и водоотдача из годового слоя снега уме­ренные. В нижних слоях вода вновь замерзает. Ледообразование происходит на ²/з путем замерзания инфильтрационной воды и на ¹/з путем рекристаллизации. Температура ледника ниже 0°С. Эта зона широко распространена в Арктике и в горах с континенталь­ным климатом.

4. Теплая фирновая (теплая инфильтрационно-рекристаллизаци- онная) зона. Таяние и водоотдача значительные, формируется ин­тенсивный сток. Ледообразование идет в равной степени путем инфильтрационного замерзания и рекристаллизации. Толщина фирна 20—40 м. Температура ледника около 0 °С. Зона широко распро­странена в горах и на арктических островах в условиях морского климата.

5. Фирново-ледяная (инфильтрационная) зона. Таяние и водоот­дача значительны. Ледообразование в основном инфильтрацион- ное. Толщина фирна не более 5—10 м. Зона характерна для горных ледников в условиях континентального климата.

6. Зона ледового питания (инфильтрационно-конжеляционная). Таяние и водоотдача интенсивные. Ледообразование идет путем инфильтрации и конжеляции, т. е. замерзания талой воды на по­верхности льда и формирования «наложенного» льда. Фирна в этой зоне нет. Зона типична для горных ледников в условиях континен­тального климата.

Перечисленные выше зоны образуют область питания (аккуму­ляции) ледника. Их поверхность представлена либо снегом, либо фирном, либо льдом.

Поскольку накопление и таяние снега и льда происходят с го­довой периодичностью, а условия накопления и таяния льда и за­мерзания талой воды в толще ледника от года к году изменяются, ледник в области питания обычно имеет слоистое вертикальное строение.

В зависимости от климатических и орографических условий «набор» зон ледообразования у конкретного ледника может быть различным. Так, снежная зона практически отсутствует у горных ледников (кроме некоторых вершин на Памире, Эльбруса на Кав­казе и др.). На ледниках Кавказа также практически отсутствует холодная фирновая зона.

Постепенное накопление снега и льда в области питания лед­ника ведет к тому, что под влиянием силы тяжести и градиентов давления избыток льда, обладающего пластичностью, смещается в область абляции, где постепенно тает. Эта область не имеет фирна и состоит лишь из льда. Область абляции у горных ледников часто называют языком ледника.

Т

36° 28° З.Д.

Рис. 4.2. Поперечный разрез Гренландского ледникового покрова (по Б. Фрист- рупу). Обозначения см. на рис. 4.3. Пунктир — профиль выводного ледника

4 106 200 500 км

3

v SIS

Рис. 4.3. Продольные разрезы карового (а) и долинного (б) ледников:

/—область питания; //—область абляции; / — ложе ледника (коренные породы); 2— поверхность ледника; 3— снег и фирн; 4 — лед; 5— морены; 6— линии тока льда; ПТ — подгорная трещина; ЛП — ледопад; ДМ —придонная морена; КМ —конечная морена

Отношение площади области питания (аккумуляции) ледни­ка (F_n) к площади области абляции (расхода) (F_a) называют ледни­ковым коэффициентом:

K = FJF_a. (4.1)

Значение ледникового коэффициента различно у разных ледни­ков. В современных условиях долинные ледники Альп, Кавказа, Скандинавии имеют к_л от 1 до 2. У каровых ледников этот коэф­фициент меньше (0,5—1). В последнее время вместо ледникового коэффициента стали широко применять другой показатель — доля области питания, т. е. отношение площади области питания ко всей площади ледника.

В теле крупных ледников имеется сложная гидрографическая сеть, представляющая собой систему взаимосвязанных полостей, гротов, трещин, колодцев, каверн, полностью или частично запол­ненных водой, линз воды и ручейков.

В местах изменения рельефа ложа ледника (расширение или перегиб ложа) при движении ледника возникают соответственно продольные и поперечные трещины.

На поверхности и в толще ледника, а также вблизи него встре­чаются скопления обломочного материала — морены. Они подразде­ляются на две основные группы — влекомые, в которых обло­мочный материал перемещается ледником, и отложенные, пред­ставляющие собой скопление обломочного материала, ранее прине­сенного и отложенного ледником. Среди влекомых морен выделяют морены поверхностные (включая боковые, срединные, поперечные и фронтальные), внутренние и при­донные (рис. 4.4). Отложенные морены подразделяются на бе­реговые и конечные.

Рис. 4.4. Схема поперечного строения горного ледника. Влекомые морены:

Л —придонная; Я— внутренняя; В— срединная;

Г— боковая