Ледниковая эрозия и осадконакопление

Оледенение изменяет поверхность суши в результате как эрозии, так и аккумуляции, создавая своеобразные формы рельефа и типы осадков. Действие ледников уникально вследствие огромного объема льда, который движется по долинам или поверх орографических элементов, благодаря высокой вязкости льда, что помогает ему эродировать и переносить частицы фактически любого размера, не сортируя их, и из-за динамичного характера краев ледника, где отложение материала определяется соотношением между поступающим и тающим льдом.
Ледниковая эрозия. Ледниковая эрозия происходит в основном тремя способами: 1) путем удаления рыхлого материала, образовавшегося на месте в результате выветривания; 2) путем коррозии-разрушения и выпахивания коренных пород с помощью обломков, либо вмерзших в дно ледника, либо влекомых ледником по ложу; 3) путем выпахивания, когда ледник отрывает ограниченные трещинами глыбы коренных пород и переносит их вместе со льдом.
По тому, как отполированы и исштрихованы валуны и гальки, оставшиеся в долине, по которой прошел ледник, видно, что лед был способен крепко держать обломки. Такие же штриховка и полировка обнаруживаются на дне и бортах ледниковых долин.
Большая часть материала, который формируется в результате такой ледниковой абразии, является чрезвычайно тонкозернистой и выносится потоками, возникающими при таянии льда, в виде тонкой горной муки.
Выпахивание коренных пород особенно эффективно там, где борта или дно долины неровные, или там, где изменяется крутизна долины.
Эрозионные формы рельефа. Фактически все типы ледников вызывают заметные изменения ландшафта, но самые живописные формы рельефа образуются под действием горных ледников. Большинство горных ледников не выпахивало своих собственных долин, а двигалось по тем, которые уже были выработаны текучими водами. Возникнув в каком-нибудь районе, ледники немедленно начинают изменять его ландшафт. Результаты эрозии под действием долинных ледников настолько характерны и так сильно отличаются от результатов воздействия других градационных агентов, что ледниковую долину легко узнать, даже если ледник, который ее сформировал, исчез совсем.
В долинах, которые в течение долгого времени были заняты ледниками, вместо форм, образующихся при обычном атмосферном выветривании и речной эрозии, возникают формы рельефа, высеченные льдом. Молодая речная долина в поперечном сечении, как правило, имеет V - образную форму, но когда по такой долине проходит ледник, ее борта и дно подвергаются эрозии, и в результате формируется U-образная долина с плоским дном.
Поскольку лед - твердое вещество и не гак подвижен, как вода, он не может легко огибать крутые излучины, выработанные рекой, существовавшей до ледника. В результате ледник стремится срезать небольшие выступы и в конце концов размолоть их, исштриховывая долину и оставляя усеченные отроги, которые называют также ограниченными отрогами.
У верхних концов ледниковых долин на горных склонах благодаря выпахивающему действию ледника образуются похожие на амфитеатры впадины, окруженные крутыми скалами. Они называются ледниковыми цирками и представляют собой одну из наиболее ясно выраженных особенностей оледенения. Так как ледниковые цирки постепенно расширяются, углубляются и разрастаются вверх, цирки, расположенные на разных склонах горного хребта или горы, могут в конце концов соединиться. Пространство между такими цирками становится все уже, и здесь в конце концов остаются острые зазубренные гребни и пирамидальные вершины, такие, как, например, гора Маттерхорн в Швейцарских Альпах.
Для дна ледниковой долины характерны куполовидные выступы, которые имеют гладкий склон с той стороны, откуда двигался ледник, и шероховатый или зазубренный склон с противоположной стороны, что обусловлено ледниковым выпахиванием. Такие структуры называют бараньими лбами.
В нормальной речной системе притоки впадают в главную долину на одном уровне с главной рекой. Если такая речная сеть заполняется ледниками, то главная долина вследствие большего объема льда будет углубляться быстрее, чем боковые долины. Когда ледники отступят, окажется, что притоки располагаются выше главного русла. На многих горных реках разница в высоте долин измеряется сотнями метров, а иногда превышает 1000 м. Долины, разгружающиеся гипсометрически выше главного русла, называются висячими долинами, и реки из них низвергаются в главную долину каскадами или в виде водопадов, как, например, в случае знаменитого Йосемитского водопада.
Формы рельефа, образующиеся в районах материкового оледенения, подробно описаны в ряде работ; они не представляют такого живописного зрелища, как те, что сформировались под действием горных ледников. Ледниковое выпахивание происходит лишь на участках развития крутопадающих или сильно трещиноватых пород или на холмах, через которые переползает ледник. В тех местах, где движение льда происходит параллельно древней гидросети, долины могут выпахиваться и углубляться, а там, где лед перемещается поперек речной сети, ледниковые осадки накапливаются в долинах, сглаживая таким образом рельеф.
Из всех особенностей материкового оледенения самой распространенной является ледниковое выпахивание, действие которого направлено на формирование низменностей, очищенных от почвы и рыхлого материала, образовавшегося на поверхности коренных пород в результате выветривания. Это удаление почвенного слоя сразу с площадей в тысячи квадратных километров является важным событием в процессе эрозии и аккумуляции материала.
Накопление ледниковых отложений. Материал, эродируемый и транспортируемый ледником, должен в конце концов отложиться либо у краев ледника, либо за его пределами, если происходит дальнейший перенос материала с помощью ветра и воды. Груды обломков, откладываемые непосредственно льдом, называются ледниковыми (гляциальными) отложениями, а материал, который откладывается ледниковыми потоками, носит название флювиогляциальных осадков.
Термин ледниковые отложения (ледниковые наносы) обычно применяют для описания всех отложений, которые переносятся и откладываются ледником. Такие отложения могут быть неслоистыми, и в этом случае их называют моренной, или валунной, глиной, или слоистыми. Отсутствие слоистости указывает на то, что материал был отложен непосредственно льдом и не испытал воздействия текущей воды. Неслоистые отложения образуют специфические формы рельефа, которые зависят от соотношения между льдом в леднике и осадком. Слоистость ледниковых отложений свидетельствует о влиянии воды, которая текла по льду, внутри его, под ним или у краев ледника. В зависимости от соотношения между льдом и текущей водой слоистые отложения в свою очередь образуют характерные формы рельефа.
Неслоистые ледниковые отложения. Крупные валуны, переносимые ледниками, называются эрратическими. Они откладываются непосредственно из глетчерного льда, и обычно их обнаруживают в сотнях километров от коренных пород, из которых они образовались. Один из самых крупных эрратических валунов, известных в США, - это гранитный валун размером 27 х 12 х 9м у города Мадисон в шт. Нью-Гэмпшир. Эрратические валуны располагаются в таких местах, куда никакие агенты транспортировки, кроме ледников, не могли их доставить.
Переносимый ледником материал называется мореной. Морены можно разделить на донную (основную) морену, которая откладывается под наступающим льдом и во время таяния ледника, конечную морену, которая откладывается там, где количество тающего льда равно количеству льда, поступающего вследствие течения ледника, боковую морену, которая образуется по краям долинного ледника и параллельна его границам, срединную морену, которая возникает, когда объединяются две боковые морены сливающихся ледников. Донная морена представляет собой наиболее важные и шире всего распространенные отложения покровных материковых ледников. Она образует чехол изменчивой мощности, для которого характерны многочисленные крупные и мелкие впадины, занятые топями, болотами и озерами, без сколько-нибудь заметной связи между водотоками и более возвышенными участками рельефа. В некоторых областях развития донной морены встречаются гладкие овальные холмы, сложенные валунной глиной, которые в горизонтальном сечении имеют форму линз. Их длинные оси параллельны направлению движения льда. Такие холмы носят название друмлинов, высота их обычно достигает 10-50 м, ширина - 100 м, а длина - 1000 м. Механизм формирования друмлинов пока неясен, но расположение этих холмов указывает на то, что условия, благоприятные для их образования, существовали только во время наступания ледников.
Конечная, боковая и срединная морены встречаются в виде гребней, выделяющихся в рельефе; они формируются в период таяния ледников. Конечная морена как ледниковое образование накапливается во время таяния конца ледника. Когда фронт льда относительно неподвижен, т.е. когда скорость таяния равна скорости течения ледника, этот материал может отложиться в виде высокого вала, параллельного границе льда. Конечные морены позволяют нам установить максимальное продвижение ледника и выделить стадии, в течение которых фронт ледника находился на одном месте.
Боковая морена растет за счет обломков, накапливающихся по краям долинного ледника. Когда лед тает, боковые морены остаются в виде валов или террас по краям горных долин с крутыми склонами. В большинстве ледниковых долин боковые морены выражены лучше конечной и донной морен.
Если уклон долины не слишком велик, то послеледниковые потоки оставляют большую часть материала там, где ледник его отложил; в таких местах боковые и конечная морены соединяются и образуют непрерывный вал, или дамбу, поперек долины. В отгороженных этими валами впадинах возникают озера, которые постепенно заполняются осадками и превращаются в болота или луга. Луга занимают плоские днища многих ледниковых долин, подчеркивая U-образный характер ледниковой долины и создавая идеально ровные площадки, похожие на газоны.

Слоистые ледниковые осадки. Вода, которая образуется из тающего льда у края ледника, течет через конечную морену одним или несколькими потоками, а не в виде непрерывного слоя воды. Вода уносит тонкообломочный материал - песок, алеврит и горную муку-от границы льда и откладывает его в форме полого наклоненного аллювиального конуса, который называют зандровой равниной. Самый тяжелый материал, такой, как галька, гравий и грубый песок, откладывается возле конечной морены. Затем осаждаются более мелкий песок и алеврит.
Горная мука настолько тонка, что река продолжает нести ее, и обычно горной муки в воде содержится так много, что она окрашивает ледниковую реку в молочно-белый или серый цвет. Благодаря действию текущей воды эти осадки сортируются и откладываются в виде слоев, поэтому их легко отличить от морены.
На зандровых равнинах в результате таяния крупных масс льда, оставшихся здесь при отступании главного ледника, часто возникают небольшие бессточные впадины. Эти впадины называются ледниковыми котловинами, а те области развития зандров, где таких котловин много, носят название западинных зандровых равнин.
В тех местах, где потоки воды текут по ледниковому щиту, внутри его или под ним, текущая вода действует как агент, сортирующий осадки и формирующий их слоистость. После того как лед растает, остаются извилистые валы, сложенные неправильно слоистым песком и гравием. Эти валы, которые называются озами, могут протягиваться на многие километры в длину, а ширина их обычно достигает лишь 15-20 м.
Там, где у конца ледника талые воды текли по поверхности льда или внутри его, гравий и песок накапливаются в виде конусообразных холмов, которые называются камами. Камы образуются, вероятно, вдоль поясов развития конечных морен и могут располагаться в виде гряд, по морфологии напоминая гряды конечной морены.
И озы, и камы формировались, когда существовавший прежде покровный ледник отступал или стоял на месте, и если когда-нибудь материковые ледники будут наступать, то они, вероятно, уничтожат эти особенности рельефа.