Леонид Серебрянный - Ледники в горах

• Название: Ледники в горах
• Автор: Леонид Серебрянный
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Горные ледники — неотъемлемый элемент природы пашей планеты. Несмотря на то что площадь, занимаемая ими, относительно невелика, они имеют большое значение как естественные регуляторы речного стока, хранители запасов пресной воды и источники энергоснабжения. Кроме того, с ледниками связан целый ряд стихийных бедствий: обвалы, бурные паводки, сели и т. д. Обо всем этом и рассказывает книга. Читатель также познакомится с историей изучения горных ледников, условиями их возникновения и закономерностями эволюции, особенностями их строения и движения.

---

В качестве иллюстрации этой принципиальной модели можно привести поверхностные морены ледника Трюггвебреен на Шпицбергене (рис. 7). Язык ледника протяженностью около 8 км находится в глубоком троге в зоне распространения пород серии Финланнсвеген — гранатово-слюдяных и известковых сланцев. Здесь на поверхности ледника прослеживается пять срединных морен разной длины и окраски. Три из них расположены вдоль левого борта ледника и имеют длину 6—7 км. Установлено, что эти морены начинаются от скальных выступов в зоне Финланнсвеген и сложены соответствующими породами.

Рис. 7. Петрографический состав крупнообломочного материала в моренах ледника Трюггвебреен на Шпицбергене

Породы формации Гекла-Хук: а — кварц-полевошпатовые сланцы с биотитом, очковые гнейсы и другие породы серии Планетфьелла; б — полевошпатовые сланцы, кварциты с мусковитом, амфиболиты серии Харкербреен; в — кварц-полевошпатовые гнейсы и сланцы с мусковитом и биотитом, амфиболиты серии Харкербреен (амфиболитовая зона); г — известковые и гранатовые слюдяные сланцы серии Финнланнсвеген; д — гранитогнейсы и кварциты; с — прибрежная равнина с прерывистым чехлом четвертичных отложений; ж — срединные морены

В осевой зоне ледника выражены и короткие срединные морены. От конца ледника они прослеживаются вверх только на 1—3 км и затем скрываются подо льдом. Визуально источник формирования их установить невозможно. Лишь литологический анализ показал, что они сложены породами серий Планетфьелла и Харкербреен: полевошпатовыми сланцами, кварцитами с мусковитом, амфиболитами, очковыми гнейсами и др. После детальных маршрутов в область питания ледника выяснилось, что эти породы слагают скалы в отдаленных частях ледосборов. Таким образом, удалось четко установить связь между короткими срединными моренами на конце ледника и нунатаками в области питания. Обломки, ссыпающиеся со склонов нунатаков, сразу же погребаются под снегом и, по-видимому, перемещаются на значительное расстояние внутри ледника, вытаивая лишь на его конце. Напротив, обломки, ссыпающиеся с бортов трога в зоне Финланнсвеген, т. е. в пределах области абляции ледника, переносятся вниз по поверхности льда.

Изучив состав и строение поверхностных морен не только на леднике Трюггвебреен, но и на соседних ледниках, тоже спускающихся к берегу Вейде-фьорда, мы смогли уточнить представления о рельефе и геологическом строении обширной труднодоступной территории на юго-западе Ню-Фрисланна. В частности, оказалось, что морфоструктурные и петрографические зоны здесь имеют субмеридиональное простирание. Видимые части этих зон выражены в рельефе в форме относительно небольших скальных массивов, разобщенных снежно-фирновыми полями.

Итак, сопоставляя состав камней в срединных моренах с геологическим строением бортов ледосборов, можно с большой точностью определить места образования даже самых коротких срединных морен. Такие сведения весьма полезны для уточнения представлений о динамике ледников, особенно в районах сетчатого оледенения, где ледяные потоки и скальные останцы образуют причудливую мозаику. Зная состав каменного материала в коротких клиновидных срединных моренах на концах выводных ледников, можно определить контуры фирновых бассейнов и положения ледоразделов, откуда потоки льда растекаются в разных направлениях.

Вполне понятно, что выяснение механизмов формирования срединных морен значительно облегчает геологическую съемку и поиск коренных месторождений полезных ископаемых в горно-ледниковых районах. Конечно, разработка таких месторождений до сих пор сопряжена с немалыми трудностями — поверхность ледников отнюдь не ровная дорога. В нашей стране накоплен уникальный опыт хозяйственного освоения высокогорий. Например, здания аэропорта и филармонии в городе Фрунзе облицованы красивым светлым мрамором, добытым из срединной морены ледника Южный Иныльчек. Эти глыбы поступают от Мраморной стены массива Хан-Тенгри.

Гряды срединных морен могут понизиться и даже совсем исчезнуть, если перестанут поступать обломки со скального обрамления ледника. Кроме того, обломки способны ссыпаться по склонам самих моренных гряд, что ведет к выполаживанию последних. Приближаясь к концу ледника, срединные морены нередко объединяются в сплошной чехол обломочного материала.

Некоторые ледники настолько сильно забронированы камнями в нижних частях, что по ним можно пройти несколько километров, прежде чем увидишь чистый лед. Такое наблюдается на ледниках Халде, Штулу, Караугом на Центральном Кавказе, Семенова, Карасай, Конурленг на Тянь-Шане. У крупного ледника Южный Иныльчек моренный чехол закрывает нижнюю часть языка протяженностью 14 км.

На концах ледников очень часто можно увидеть «ледниковую мебель» — «столы», «стулья» и т. д. Ледниковые столы — это плоские камни на узких ледяных ножках. Камни являются плохими проводниками тепла и поэтому предохраняют нижележащий лед от таяния. Высота ледяных пьедесталов, на которых покоятся камни, дает общее представление о величине таяния и испарения. Соответственно крупные развалы камней на поверхности ледников большей частью выражены в виде валов и гребней.

Еще одно интересное проявление дифференцированного таяния на поверхности ледников — своеобразные конусы, которые внешне очень похожи на муравейники и имеют примерно такие же размеры. Сверху они покрыты довольно толстым слоем темноокрашенного мелкозема, но внутри их, как правило, всегда четко выражено ледяное ядро. Слой мелкозема и в этом случае выступает как теплоизолятор, предохраняющий нижележащий лед от таяния. Иногда муравьиные кучи буквально усеивают поверхность ледниковых языков, придавая им своеобразный облик.

Специальные исследования в ряде горно-ледниковых районов позволили выяснить, что темпы абляции льда зависят от мощности каменного чехла. Если абляция чистого льда составляет 4,5 см/сут, то при мощности чехла 0,5 см она меньше 3 см/сут, а если чехол достигает мощности 20 см — менее 1 см/сут.

Лед под рассмотренным выше скоплением обломков на леднике Адиши за 13 лет отстал в таянии по высоте на 44 м по сравнению с окружающей чистой ледяной поверхностью, что составляет 3,4 м/год. Согласно морфологическим исследованиям Г. С. Вартанова, под бронирующим слоем каменных обломков сохранился от таяния объем льда 0,5 км3.

К совершенно иному эффекту приводит присутствие на ледниках мелких частиц. Нагреваясь, они легко протаивают в лед, что сопровождается образованием цилиндрических углублений — «ледяных стаканов». На их дне лежат маленькие камешки, скопления песка, ветки, листья и даже насекомые. Форма лунок с поразительной точностью передает форму находящихся в них предметов. Некоторые участки ледниковых языков бывают настолько сильно изъедены лунками таяния, что напоминают соты. Следовательно, россыпь мелких частиц значительно усиливает таяние ледников с поверхности.

Возможности искусственного усиления этого процесса с помощью зачернения поверхности ледников были известны с давних пор. Жители многих горных районов добивались ускоренного исчезновения снежного покрова с полей и перевалов, посыпая снег угольной пылью. Известный русский ученый А. И. Воейков отметил, что таяние снега после его зачернения происходит и при отрицательной температуре. Естественная запыленность ледников эоловой пылью составляет в среднем 150—500 г/м3 и тем не менее сильно влияет на таяние ледников.

Первые крупные эксперименты такого рода были проведены Г. А. Авсюком на тянь-шаньских ледниках Карабаткак и Ашутор в 1950—1952 гг. В качестве запылителя использовали каменноугольную и лёссовую пыль. При зачернении ледниковых языков угольной пылью из расчета 50—100 г/м2 таяние возрастало на 20—45%, несмотря на большую естественную загрязненность поверхности (150—500 г/м2). Зачернение чистого льда усиливает этот процесс в 2 раза.

Искусственное усиление таяния ледников имеет немалое значение, хотя экспериментальные методы зачернения снега и льда различными концентрациями и фракциями угольной пыли еще недостаточно разработаны.

Мореносодержащий лед

Обломки горных пород встречаются не только на поверхности и в теле ледника, но и у его основания. Причем камней там может быть так много, что даже выделяют особый тип ледникового льда — мореносодержащий. Мощность его, измеряемая всего несколькими метрами, не идет ни в какое сравнение с общей мощностью ледников, поэтому значение мореносодержащего льда часто недооценивается даже специалистами. Между тем этот пограничный с ложем горизонт оказывает существенное влияние на многие аспекты жизнедеятельности ледников, включая их термический режим, динамику и геологическую деятельность.