Общая геология

Ледники

Ледники



Ледник долины Бухер на Аляске прекрасно представляет большой ледник, который получает лед от нескольких меньших ледников, которые присоединяются к нему как притоки потока. Изображение Геологической службы США.

Что такое ледник?

Ледник - это медленно текучая масса льда с невероятными эрозионными способностями. Долинные ледники (альпийские ледники, горные ледники) преуспевают в скульптурировании гор в неровные гребни, пики и глубокие U-образные долины, когда эти высокоэрозивные ледяные реки спускаются вниз по горным склонам. Долинные ледники в настоящее время активны в Скандинавии, Альпах, Гималаях, а также в горах и вулканах вдоль западных берегов Северной и Южной Америки. Удивительный, зубчатый ландшафт южных Альп Новой Зеландии также благодаря эрозивной силе ледников. Освещение сигнальных маяков в фильме «Властелин колец - Возвращение короля» 1 захватывает этот знаменитый пейзаж.

Континентальные ледники (ледяные щиты, ледяные шапки) представляют собой массивные слои ледникового льда, которые покрывают суши. Континентальные ледники в настоящее время глубоко разрушают коренные породы Антарктиды и Гренландии. Огромные ледяные щиты невероятно толстые и, таким образом, во многих местах оказали давление на поверхность земли ниже уровня моря. Например, в Западной Антарктиде максимальная толщина льда составляет 4,36 километра (2,71 мили), в результате чего поверхность земли становится угнетенной на 2,54 километра (1,58 мили) ниже уровня моря! 2 Если бы весь ледниковый лед на Антарктиде мгновенно растаял, все, что было бы видно на поверхности земли Антарктиды, было бы большим и небольшими массивами суши с разбросанными островами, окруженными Южным океаном.

Южная Гренландия из космоса: Небольшой континентальный ледник покрывает Гренландию. Спутниковое изображение НАСА и Геологической службы США.

Отбор проб ледникового льда: Ученый собирает образцы снега с ледника Таку Аляски. Изображение Геологической службы США.

Как образуются ледники?

Для образования ледникового льда необходимо значительное количество снега. Крайне важно, чтобы зимой накапливалось больше снега, чем того, что тает летом. Снежинки - это шестиугольные кристаллы замерзшей воды; однако слои пушистых снежинок - это не ледяной лед… пока, по крайней мере.

По мере накопления толстых слоев снега глубоко захороненные снежинки становятся все более плотно упакованными вместе. Плотная упаковка заставляет снежинки приобретать округлые формы, поскольку гексагональная форма снежинки разрушается. Со временем глубоко закопанные хорошо округленные зерна становятся очень плотно упакованными, вытесняя большую часть воздуха, попавшего между зернами. Зернистые снежные зерна называются Фирн, и их формирование занимает около двух лет. 3

Толстый покрывающий снежный покров оказывает огромное давление на слои погребенного пихта, и эти зерна начинают таять чуть-чуть. Фирн и талая вода медленно рекристаллизуются, образуя ледниковый лед. Этот процесс преобразования может занять от нескольких десятилетий до сотен лет, поскольку скорость образования ледникового льда сильно зависит от количества снегопада. (Процесс рекристаллизации означает, что ледниковый лед действительно является разновидностью метаморфической породы.)

Ледник Тазлинской долины: Расщелины видны вблизи истончающейся конечной зоны в зоне потерь. Обратите внимание, что поверхность льда грязная из-за скопления частиц песка и гравия. Ледник Тазлинской долины на Аляске отступает. Изображение Брюса Ф. Молнии, USGS. Нажмите на изображение, чтобы увеличить.

Зоны ледника: Мультипликационный разрез через ледник, показывающий зону скопления и зону потерь. Изображение Геологической службы США.

Как протекают ледники?

Ледник начинает течь, когда толстая масса льда начинает пластически деформироваться под действием собственного веса. Этот процесс пластической деформации (внутренней деформации) происходит из-за того, что кристаллы льда способны медленно изгибаться и изменять форму без разрушения или растрескивания. Пластическая деформация происходит на глубине 50 метров (164 фута) от поверхности ледника. 4

Толстый ледниковый лед довольно тяжелый, и большой вес ледника может привести к таянию льда вдоль основания ледника. Таяние происходит из-за того, что температура, при которой лед тает, уменьшается из-за давления, оказываемого весом вышележащего ледникового льда. Тепло от поверхности Земли также может привести к таянию льда вдоль основания ледника. Процесс базального скольжения происходит, когда между базальным льдом и поверхностью Земли накапливается тонкий слой талой воды. Талая вода выполняет функцию смазки, позволяя леднику легче скользить по коренным породам и осадкам.

Если подо льдом накапливается большое количество скользкой талой воды, лед может начать очень быстро продвигаться в виде волны. Иногда известный как скачущий ледник, растущий ледник течет с очень высокой скоростью. Например, летом 2012 года ледник Якобсхавн, расположенный на восточном побережье Гренландии, должен был продвигаться со скоростью 46 метров в день (151 фут / день). 5 Считается, что ледник Якобсхавн ответственен за создание большого айсберга, который в конечном итоге потопил Титаник в 1912 году.

Фотографии до и после: Фотографии, сделанные в том же месте в Национальном парке и заповеднике Glacier Bay на Аляске. Верхняя фотография показывает ледник Мьюир в 1880-х годах, а нижняя фотография показывает тот же самый вход в 2005 году. Ледник Мьюир отступил на 50 километров (31 миля). Оба изображения предоставлены Геологической службой США.

Каковы зоны ледника?

Площадь ледникового образования называется зоной накопления. В этой зоне больше снега накапливается каждую зиму, чем та, которая тает летом. Погребенные скопления снега превращаются в Фирн и в конечном итоге перекристаллизовываются в ледниковый лед. Ледниковый лед уходит из зоны накопления, когда толстый лед пластически деформируется под действием собственного веса. В долинном леднике лед стекает вниз по склону от зоны накопления, в то время как для континентального ледника лед течет вбок наружу и от зоны накопления.

Область ледника, которая испытывает большее количество таяния, чем образование ледникового льда, называется зоной потерь (зоной абляции). В этой зоне, когда лед тает, куски песка и гравия на поверхности ледника остаются позади. Важно отметить, что ледяной лед всегда пополняет эту зону, так как ледяной лед продолжает вытекать из зоны накопления.

Линия, которая отделяет зону накопления от зоны потерь, называется снеговой линией (линией равновесия). Снеговая линия может быть видна в конце лета между чистой ледяной поверхностью зоны скопления и грязной, покрытой осадками поверхностью зоны потерь.

Верхние 50 метров поверхности ледника, где лед не подвергается пластической деформации, называют зоной разрушения. В этой зоне лед хрупкий и деформируется только в результате растрескивания, разрушения и разрушения. Трещины - это трещины или трещины во льду, длина которых может достигать сотен метров и глубиной до 50 метров. 4

Конец или носок ледника называется концом и является частью зоны потерь. Когда конечная часть ледника впадает в водоем, лед на носке откалывается или отламывается, образуя плавающие куски льда, называемые айсбергами.

Джон Мьюир написал об одном из своих 1880-х приключений на Аляске, когда он и походная собака Стиккин отправились в длительный поход по леднику 6 долины. В обратном пути их путь был прерван трещинами, и Джону пришлось пройти немалый путь. расстояние, пока он не обнаружил ненадежный, узкий ледяной мост, охватывающий глубокие трещины. Понятно, что Стиккин довольно неохотно пересек опасный ледяной мост, и Джон потратил немало времени и усилий, чтобы побудить страшную собаку перейти. Стиккин и Джон в конце концов благополучно вернулись в лагерь, и к ним присоединились его товарищи, которые были очень расстроены им. Джон не дал никому знать, куда он идет!

цирки: Два цирка, содержащие небольшие долинные ледники, разделены между собой. Glacier Bay Национальный парк, Аляска. Изображение Геологической службы США.

Почему ледники продвигаются и отступают?

Ледники имеют снежный бюджет, очень похожий на денежный банковский счет. Чем больше денег поступает на банковский счет, тем больше его размер. Однако, если будет снято больше денег, чем зачислено на счет, количество доступных денег значительно уменьшится. Прогресс и отступление ледникового льда довольно похожи.

Когда в зоне накопления образуется больше ледникового льда, чем та, которая тает в зоне потерь, ледник будет расти и продвигаться. Конец наступающего ледника будет продвигаться дальше от зоны накопления и, следовательно, удлинять ледник.

Ледник отступает, когда летом тает больше льда, чем зимой. Ледник уменьшается в размерах по мере таяния льда в зоне потерь. Отступающий ледниковый лед фактически никогда не течет назад; лед просто тает быстрее, чем пополняется из-за образования нового ледникового льда в зоне скопления.

Если количество ледникового образования в зоне накопления равно количеству таяния в зоне потерь, то ледник не продвигается и не отступает. Пока лед внутри ледника продолжает вытекать из источника к конечной точке, носок ледника будет стоять неподвижно, поскольку баланс ледникового льда балансирует между двумя зонами.

Ледниковый пейзаж: Видны несколько маленьких цирков, каждый из которых является зоной скопления или местом рождения небольшого долинного ледника. Два долинных ледника текут вокруг небольшого рога и сливаются воедино, образуя более крупный долинный ледник. Давным-давно ледник большей долины стекал по всей длине долины, вырубая U-образную долину. Ледник отступает, потому что только часть вырезанной в форме ледника U-образной долины содержит лед. Поток талой воды вытекает из конечной точки ледника и стекает по свободной ото льда части долины. Изображение с гор Чугач, Аляска, Брюс Ф. Молния, USGS

Как изменение климата влияет на ледники?

Производство парниковых газов (например, углекислого газа и метана) способствует медленному повышению глобальных температур во всем мире. По словам ученых НАСА, ледяной лед теперь тает с более высокими темпами, чем когда-либо прежде. 7 Малые долинные ледники по всему земному шару являются наиболее уязвимыми для глобального изменения климата. По данным Национального центра данных по снегу и льду, примерно девяносто процентов всех наблюдаемых ледников отступают. 8 Например, в 1910 году в национальном парке Глейшер в Соединенных Штатах было около 150 долинных ледников. В 2010 году осталось только 25 активных ледников, и некоторые из этих оставшихся ледников могут исчезнуть к 2030 году. 9 Ледниковый лед в Гренландии и Западной Антарктиде также уязвим для изменения климата. Например, в гренландском льду наблюдаются более высокие скорости таяния, при этом в 2002 г. была зарегистрирована запись о таянии. Если бы таял весь ледяной лед Гренландии или таял ледяной покров Западной Антарктики, уровень моря поднялся бы на 5 метров (16 футов). 10 Общая тенденция отступления ледников во всем мире отражает повышение глобальных температур.

Ледник Ссылки
1 «Властелин колец» - возвращение короля: режиссер Питер Джексон в исполнении Элайджи Вуда, Яна МакКеллена и Вигго Мортенсена, «New Line Cinema and Three Foot Six», 2004, DVD.
2 Справочная карта Антарктики: опубликовано Американским геофизическим обществом.
3 Все о ледниках: как формируются ледники ?: статья, опубликованная на веб-сайте Национального центра данных по снегу и льду, опубликована в июне 2015 года.
4 Glacier: статья в энциклопедии «Новый мир», доступ к которой был июнь 2015 года.
5 Дальнейшее летнее ускорение Якобсхавна Исбру: I. Joughin, B.E. Смит Д.Е. Шин и Д. Флорисиоу; Краткое сообщение опубликовано в The Cryosphere, 2014, доступ к июню 2015.
6 Путешествия на Аляске: Джон Мьюир, ReadaClassic.com, 172 страницы, 2012.
7 На грани: мониторинг ледников для наблюдения за глобальными изменениями: Джон Вейер, статья на веб-сайте НАСА Обсерватория Земли, 1999 год, доступ к которой опубликован в июне 2015 года
8 Все о ледниках: жизнь ледника: статья, опубликованная на веб-сайте Национального центра данных по снегу и льду, опубликована в июне 2015 года.
9 Отступление ледников в национальном парке Глейшер: статья, опубликованная на веб-сайте Геологической службы США, опубликована в июне 2015 года.
10 Время на полке: статья Дэвида Херринга, опубликованная на веб-сайте НАСА, 2005 год, опубликована в июне 2015 года.

Каковы некоторые из эрозионных особенностей, вырезанных в ледниках долины?

Цирк - это небольшое углубление в форме чаши или амфитеатра. Арет - это узкий, крутой, зазубренный гребень эродированной породы. Рог - это заостренная ледяная горная вершина, окруженная цирками и аретами. (Известный рог в швейцарских Альпах - Маттерхорн.) U-образная долина образуется, когда долина ледника стекает по долине ручья, а эрозивная сила протекающего ледника превращает V-образную долину ручья в плоскую, с крутыми стенами U-образная долина.

В следующий раз, когда вы посмотрите освещение последовательности сигнальных маяков в фильме «Властелин колец - Возвращение короля» 1, попробуйте определить некоторые из этих удивительных эрозионных особенностей.

Об авторе

Сара Беннетт преподает уроки геологии в Университете Западного Иллинойса и любит путешествовать пешком по национальным паркам. Она призывает всех пойти на прогулки по природным местам и погрузиться в красоту Земли.