Ледники в горах - Леонид Серебрянный

Самые крупные конечные морены принадлежат к типу напорных и прекрасно иллюстрируют колоссальные масштабы геологической деятельности ледников. Активно наступающие концы ледников деформируют и сминают в складки подстилающие отложения и передвигают массы грунта на значительные расстояния. В составе напорных морен часто присутствует материал неледникового происхождения: аллювий, озерные пески и глины, торф, нередко с крупными растительными остатками. Известны случаи, когда в моренах находили целые стволы деревьев. Например, в морене ледника Большой Азау, спускающегося с Эльбрусского массива, Г. В. Абих в 1847 г. обнаружил стволы сосны со свежими ветками и хвоей и тем самым доказал, что ледники Кавказа незадолго до этого активизировались. Аналогичные находки удалось сделать и в других районах, однако в целом они не так уж часты.

Формирование напорных морен во многом определяется термическими условиями на ложе ледника и составом подстилающих пород. Ясно, что леднику гораздо легче расправиться с пластичными глинами, чем с мерзлыми грубообломочными осадками.

Известны случаи, когда ледники, спускавшиеся во фьорды, пересекали их и выталкивали со дна толщи осадки с многочисленными раковинами морских моллюсков. Одну из таких морен в верховьях Ван-Мейен-фьорда нам показал Л. С. Троицкий, энтузиаст палеогляциологического изучения Шпицбергена. Впоследствии на Тянь-Шане мы наблюдали четко выраженные напорные морены с крупными гляциодислокациями — смятыми в складки и осложненными сбросами пачками захваченных ледником рыхлых отложений.

Типичной формой ледниковой аккумуляции в горах являются также береговые морены. В рельефе они выражены лучше, чем конечные, и считаются их морфологическим продолжением вдоль бортов ледников. Береговые морены могут непосредственно прислоняться к бортам трогов и иметь односторонний крутой склон. Это чаще всего наблюдается на суженных участках долин. Нередко береговые морены представляют собой гряды, отделенные от бортов трогов ложбинами стока и имеющие асимметричное строение: склоны, обращенные к леднику, более круты, чем противоположные. Рассматриваемые гряды на десятки метров возвышаются над поверхностью ледника, маркируя ее положение в прошлом.

Как правило, береговые морены прослеживаются сериями, в результате склон трога, обращенный к леднику, приобретает четко выраженную ступенчатую форму. По береговым моренам реконструируется последовательное убывание ледников.

Происхождение береговых морен до недавних пор оставалось неясным. Сложилось представление, что основной источник береговых морен — материал субаэрального выветривания, перемещаемый вдоль бортов ледника в виде боковых морен. Однако при этом возникал вопрос: могло ли субаэральное выветривание поставить массу обломочного материала, слагающего береговые морены, высотой по 60—70 м? Возникали сомнения и по поводу длительности рассматриваемых процессов, но сейчас точно установлено, что мощные береговые морены образуются очень быстро.

Именно поэтому мы решили провести литологический анализ материала береговых и боковых морен. Поскольку формирование срединных морен на основном леднике часто происходит в результате слияния боковых морен ледников-притоков, мы ожидали, что по литологическим показателям срединные и боковые морены будут идентичны. Однако полученные данные совершенно не укладывались в привычные схемы. Оказалось, что по составу и строению боковые и береговые морены очень похожи на материал мореносодержащего льда, а количество продуктов субаэрального выветривания в них незначительно. Как же объяснить этот парадоксальный факт?

Мы приняли во внимание, что в пределах ледниковых языков движение льда осуществляется не только вниз по долине, но и к ее бортам. Причем особенно сильна боковая составляющая на тех участках ледника, где преобладает течение сжатия. Логично было бы предположить, что часть мореносодержащего льда перемещается от ложа ледника к его бортам и, следовательно, является важным источником формирования боковых морен.

Для проверки данного предположения мы провели дополнительные полевые исследования в прибортовых частях ледников, а где было возможно, спускались в трещины и промоины во льду. Нам удалось наблюдать, как мощные пачки мореносодержащего льда вздымаются от ложа ледников к их бортам. Замеры ориентировки удлиненных обломков подтвердили, что в отдельных частях ледников поперечное растекание льда происходит особенно активно.

Постепенно прибортовые участки ледников насыщаются мореной, что приводит к уменьшению их пластичности, выключению из общего движения ледников и постепенному омертвению. Так начинается процесс трансформации боковых морен в береговые гряды. Последовательность этого процесса хорошо прослеживается на аэрофотоснимках ледников во многих горных странах. Проведенные в последние годы геофизические исследования показали, что в береговых моренах часто встречается погребенный лед, — еще одно подтверждение нашей модели.

Конечно, в боковые части ледников попадает обломочный материал и со склонов ледосборов, но он присутствует лишь в самых верхних частях береговых морен и по объему значительно уступает обработанным льдом камням, поступившим из-под ледника. В этом легко убедиться, если внимательно приглядеться к крутым обрывам береговых морен, подрезанных ледником. Здесь сразу бросается в глаза наличие окатанных камней, плотно сцементированных мелкоземом. В тех местах, где морена примыкает к борту трога, она может быть перекрыта обвально-осыпными шлейфами. Двучленное строение береговых морен подчеркивается, когда материал, поступающий из разных источников, четко различается по цвету. В целом береговые морены очень быстро разрушаются, чему в немалой степени способствует вытаивание глыб погребенного льда, а также обвально-осыпные процессы. Иногда на склонах береговых морен, сильно расчлененных эрозией, вырабатываются специфические формы — земляные пирамиды.

Как мы убедились, ледники способны не только разрушать горы, но и производить немаловажную созидательную работу, формируя целый класс аккумулятивных форм рельефа и связанных с ними рыхлых отложений — морен. Именно в этих образованиях заключена богатая информация о жизнедеятельности ледников. Недаром морены составляют основу всех палеогляциологических реконструкций. При этом, однако, не следует забывать, что достоверность наших представлений о динамике ледников и эволюции горного оледенения определяется не формальным подходом к изучению морен, а глубоким познанием их состава и строения, а также процессов их формирования.

Количественные оценки экзарации

В связи с изучением ледников многих исследователей интересовал вопрос: насколько экзарация по своим темпам отличается от нормальной речной эрозии? Консервационисты, например, оспаривают роль ледников в разрушении гор. Безусловно, оценить воздействие ледников на подстилающую поверхность отнюдь не просто, тем более что постановка продолжительных натурных экспериментов на контакте ледника с ложем весьма сложна.

Первые опыты такого рода были проведены в Альпах в середине прошлого века, когда Ф. Симонс установил метку на скалах перед наступающим концом ледника Дахштайн. Подобные эксперименты неоднократно повторялись на других наступающих ледниках. Для этого на скалы наносили слой краски или укрепляли металлические пластины. В некоторых случаях в коренные породы забуривали скважины, которые заполняли цементным раствором, воском, алебастром и другими веществами. Обследование меток после отступания ледников неизменно подтверждало представления об активном воздействии льда на ложе. Метки оказывались частично разрушены, а на их поверхностях были отчетливо выражены типичные следы ледниковой обработки.

Особенно интересен эксперимент Дж. Боултона и Р. Вивиана, закрепивших мраморную и базальтовую плиты на ложе ледника Брейдамеркюрйёкудль в Исландии. После того как плиты испытали воздействие мореносодержащего льда, переместившегося по ним за время наблюдений всего на 9,5 м, мраморная плита была срезана на 3 мм, а базальтовая — на 1 мм. Подсчеты, выполненные А. де Кервеном, Г. Люттигом и С. Тоураринссоном, показали, что лед вгрызается в скальное ложе на 2,15—5,5 мм в год.

Недостаток этого метода состоит в том, что полученные скорости экзарации относятся к процессам, происходящим лишь у самых концов ледников, и поэтому не могут быть распространены на ледники в целом. Заметим также, что все подобные наблюдения были кратковременными и не учитывали роль такого важного фактора экзарации, как выпахивание.

Многие исследователи пытаются приблизиться к решению проблемы, подсчитывая количество растворенных, взвешенных и влекомых наносов, которые содержатся в реках, вытекающих из-под ледников. Давно известно, что эти реки наполнены тончайшими частицами взвеси, придающими воде специфический цвет: белый, серый, желтый, черный и иногда красный, что отражается даже в местных названиях рек. Например, в горах Средней Азии и Кавказа это Кара-су («Черная вода»), Ак-су («Белая вода»), Кызыл-су («Красная вода») и т. д. Конечно, цвет наносов прямо зависит от состава пород ледникового ложа, а их образование связано с истиранием камней в основании ледника.