Леонид Серебрянный - Ледники в горах

Анализируя процессы абразии, английский геоморфолог Дж. Боултон предложил различать воздействие крупных обломков, вмерзших в основание ледника, что обычно приводит к образованию штрихов и борозд, и собственно абразионную полировку ложа мелкоземом, который находится между крупными обломками и ложем. Чтобы выяснить эффект абразии, на контакте мореносодержащего льда с ложем плотно закреплялись металлические пластины. При повторном осмотре уже через несколько недель поверхность пластин была испещрена штрихами.

Помимо натурных экспериментов, неоднократно ставились и лабораторные опыты как с самим льдом, так и со сходными по свойствам материалами. Полученные результаты подтвердили, что мореносодержащий лед может разрушать скальные породы и образовывать специфические абразионные микроформы. Из этих же опытов выяснилось, что тонкие частицы не являются эффективным абрадирующим материалом, поскольку их поверхности быстро сглаживаются. Соответственно для абразии необходимо поступление к ложу свежих частиц. Некоторая часть из них может образоваться в результате дробления крупных камней.

Темпы абразии непосредственно зависят от скорости движения мореносодержащего льда, так как с увеличением скорости возрастает количество обломков, воздействующих на единицу площади ложа.

К числу наиболее легко абрадируемых пород относятся некоторые разновидности фельзитов и известняков, а также жильный кварц. В процессе абразии лед пополняется тончайшими частицами, которые иногда называют ледниковой мукой или пудрой. В пользу абразивного происхождения этого материала свидетельствует тот факт, что во многих моренах от 60 до 70% алевритовой фракции представлено кварцем, кальцитом и полевым шпатом, а выветрелых глинистых минералов немного.

Не менее важным механизмом экзарации является ледниковое выпахивание, которое, как полагают, более эффективно, чем абразия, и контролируется первичной трещиноватостью пород ложа и процессами режеляционного льдообразования.

Механизм выпахивания наиболее просто объясняется в тех случаях, когда ложе ледника состоит из рыхлых и сильно выветрелых отложений. Однако ледник, несомненно, может разрушать также устойчивые массивно-кристаллические породы. У. Льюис показал, что ледник способен выламывать крупные глыбы даже самых прочных пород и, вероятно, именно этим объясняется ступенчатость продольных профилей многих трогов. Существенными предпосылками для подобного выпахивания являются резкие смены процессов таяния и замерзания у ложа ледника.

Для выпахивания необходимо предварительное растрескивание ложа на отдельные блоки. В горных районах данное условие почти всегда соблюдается. Ледники там приурочены к глубоким долинам, заложенным на месте тектонических разломов, что само по себе предопределяет повышенную трещиноватость пород ложа. Растрескивание пород усугубляется в результате разгрузки давления под мощным льдом. По мере врезания льда в ложе породы с удельным весом 2,5 г/см 3замещаются льдом с удельным весом 0,9 г/см 3. Такое снижение плотности, естественно, может вызвать появление трещин горизонтальной дилатации, обычно приуроченных к ослабленным зонам в самих горных породах.

Другая причина образования трещин — быстрое уменьшение мощности льда при сокращении оледенения. Английский исследователь У. Харленд, работавший на ледниках Шпицбергена, в 1957 г. выдвинул следующую гипотезу: при отступании ледников растрескивание ложа зависит не только от уменьшения нагрузки, но и от криогенных процессов. Есть основание полагать, что выпахивание эффективнее проявляется в породах, где расстояние между трещинами колеблется от 1 до 7 м.

Хотя механизм выпахивания еще до конца не раскрыт, по-видимому, самую важную роль в нем играют перепады давления из-за толчкообразного характера движения ледников. Это приводит к плавлению льда на выступах ложа. Образующаяся водная пленка проникает в трещины подстилающих пород, где снова замерзает, и породы разрушаются.

В пользу такого механизма свидетельствуют натурные наблюдения в глубоких ледниковых туннелях в Альпах. Измеренные скорости движения и температуры базальных слоев льда, как выяснил X. Карол, оказались вполне достаточными для того, чтобы на выступах ложа чередовались процессы таяния и замерзания льда. В нашей стране к процессам подледникового выветривания привлек внимание видный мерзлотовед А. И. Попов.

Реальность криогенной подготовки пород ложа для экзарации подтверждается аналитическим изучением моренного мелкозема. Так, на субполярных ледниках Шпицбергена и Тянь-Шаня, у которых в основании, по всей вероятности, часто проявляются фазовые переходы воды, глины и алеврита в мореносодержащем льду действительно больше, чем в умеренных ледниках Кавказа, где, по теоретическим предположениям, условия для подледникового выветривания менее благоприятны.

Непосредственными орудиями выпахивания служат крупные валуны, контактирующие с ложем ледников. В этом мы убедились на леднике Семенова, расположенном в верховьях реки Сарыджаз на Тянь-Шане. Нам удалось обследовать подледниковый грот протяженностью около 300 м. Во многих местах было заметно, как крупные окатанные валуны из мореносодержащего льда налегают на отщепленные мало сдвинутые угловатые блоки коренных пород.

Все три процесса — абразия, выпахивание и подледниковое выветривание — протекают одновременно и тесно связаны между собой. В результате каждый из них вносит свой вклад в формирование общего облика мореносодержащего льда: выпахивание обогащает его крупными камнями, а абразия и выветривание — мелкоземом.

В пользу экзарационной деятельности ледников свидетельствует петрографический анализ крупных обломков пород, извлеченных из мореносодержащего льда, в частности находка кварцевых дацитов в материале донной морены ледника Дыхсу на Кавказе. По данным академика Д. С. Белянкина, эта порода вообще не встречается на склонах, обрамляющих ледник. Остается предположить, что под ледником скрыта дацитовая дайка.

Петрографический и минералогический анализы могут быть привлечены и для выяснения положения участков ложа, наиболее сильно разрушаемых ледниками. Такой подход особенно эффективен, когда ледники пересекают геологические структуры разного состава. В результате специальных исследований на нескольких крупных долинных ледниках Кавказа, Тянь-Шаня и Шпицбергена выяснилось, что зона наибольшей экзарации располагается в районе кинематической границы питания. Кроме того, на сложнодолинных ледниках дополнительные очаги экзарации возникают на участках слияния ледников-притоков. Следовательно, не вызывает сомнения тот факт, что ложе ледника наиболее интенсивно разрушается именно там, где максимальные скорости движения и мощность льда.