Геологическая деятельность ледников. Транспортировка и аккумуляция

 

Ледники при своем движении переносят (транспортируют) огромное количество разнообразного обломочного материала (от тонких частиц до крупных валунов), состоящего преимущественно из продуктов надледникового и подледникового выветривания, а также из обломков, возникающих при механическом разрушении горных пород движущимися ледниками. Весь этот обломочный материал, попадающий в тело ледника, переносимый и откладываемый им, называется мореной.

Морены бывают различными: одни из них находятся в движении и перемещаются вместе с телом ледника, другие уже отложились. В соответствии с этим принято подразделять ледниковые морены на движущиеся и отложенные.

Движущиеся морены в горных ледниках. В каждом горном леднике среди движущихся морен можно выделить несколько их разновидностей, в зависимости от их расположения в леднике (рис. 9.18).

Боковые морены развиты в виде вытянутых в длину валов или гряд по бокам ледникового языка. Они образуются главным образом из обломков горных пород, отделившихся в результате процессов выветривания от возвышающихся над ледником крутых склонов долины. Сюда же может поступать обломочный материал, приносимый водными потоками по боковым ущельям и частично от оползаний горных склонов и осыпей.

Срединные морены могут образоваться двумя способами: 1) в результате соединения гряд боковых морен при слиянии двух ледников, 2) в результате вытаивания внутренней морены. В срединных моренах также сохраняется форма длинных валов, или гряд. В некоторых ледниках наблюдается несколько полос срединных морен, что указывает на слияние многих ледников и на сложность их строения. Примерами могут быть крупные сложные ледники Средней Азии — Федченко и Иныльчек (рис. 9.3).

Поверхностные морены, покрывающие всю поверхность ледника. При абляции, особенно интенсивной в направлении к концу ледника, может образоваться сплошной слой морены, покрывающий поверхность ледника как в результате разваливания гряд срединных морен, так и вытаивания внутренних. По данным Р. Флинта (1963), высота гряд срединных морен различна, местами достигает первых десятков метров. Они предохраняют лежащий под ними лед от стаивания, в то время как примыкающие к ним участя:; чистого льда подвергаются абляции и понижаются. Подтаивание льда смежных участков увеличивает крутизну склона моренных гряд, и с них начинают скатываться обломки, они начинают оползать, оседать, в результате чего происходит увеличение ширины моренного чехла на леднике. Если в пределах долинного ледника развито несколько срединных морен, то при условии таяния в концевой части его гряды как бы теряют свои прежние очертания и обломочный материал почти полностью может покрыть поверхность ледника. В этом большую роль играет также вытаивание обломочного материала, заключенного внутри ледника (внутренние морены). Особенно часто это наблюдается при усилении таяния, захватывающего все более и более глубокие уровни ледниковых языков. При этих условиях даже редкие включения обломков образуют на сниженной поверхности ледника уже заметные скопления.

По мнению С.В. Калесника, вытаивание внутренней морены (как, следствие интенсивной абляции) является главным фактором в образовании сплошного моренного слоя на поверхности ледника. Образующийся подобными способами поверхностный слой обломочного материала называют абляционной мореной(Флинт, 1963). Некоторые исследователи название «поверхностная морена» относят именно к этому сплошному слою, в отличие от боковых и срединных, образующих гряды и валы.

Внутренние морены могут накапливаться как в фирновом бассейне, так и в области ледникового языка. Процесс образования прост. Все обломки, попадающие в фирновый бассейн, постоянно захороняются все новыми и новыми порциями снега, обильное выпадение которого является необходимым условием нормального развития ледника. В дальнейшем, уже внутри движущегося льда они попадают в область стока.

В пределах ледникового языка образование внутренних морен связано с различными трещинами. Обломки, попавшие на поверхность ледника, частично проникают в трещины и при последующем смерзании их впаиваются в тело ледника. В образовании внутренней морены принимает участие и донная морена, которая по плоскости скалывания выдавливается вверх внутрь ледника и даже на его поверхность. Обычно это свойственно концевым частям ледников.

Нижняя, или донная, морена представляет собой обломочный материал, вмерзший в придонные части ледника. Она состоит из обломков горных пород, возникших в результате процессов: а) доледникового выветривания, б) подледникового выветривания и в) разрушения ложа движущимся ледником. Благодаря доледниковому выветриванию уже в самые начальные стадии формирования ледника снег выпадает на поверхность, покрытую обломками, и обволакивает их. При последующем уплотнении снега обломки вмерзают в него. Льды, вытекая из фирнового бассейна и двигаясь по долине, увлекают с собой этот обломочный материал и по дороге обогащаются продуктами разрушения ледника и подледникового выветривания.

Движущиеся морены в покровных ледниках. В покровных ледниках материкового типа главное развитие получают движущиеся донные и внутренние морены. Последние возникают в результате выдавливания нижней морены при деформациях льда во время его перемещения по крупным неровностям рельефа. Поверхностные морены здесь, как правило, отсутствуют, так как нет условий для их образования; вся поверхность материка погребена подо льдом. И только в краевых частях ледниковых покровов, где имеются нунатаки, обтекаемые льдом, или они разделяются на отдельные ледники, появляются полосы поверхностных морен. Кроме того появление внутренних и даже донных морен на поверхности окраинных частей ледников возможно в результате перемещения и чешуйчатого надвигания отдельных блоков льда по внутренним плоскостям сколов (разрывов).

Отложенные морены. Обломочный материал, содержащийся в теле ледника или на его поверхности, при благоприятных условиях начинает откладываться уже в процессе движения льда. Но особенно интенсивно ледниковая аккумуляция проявляется в период отступания ледника, т.е. его таяния, когда на поверхности подледникового ложа остаются морены всех перечисленных выше типов. Некоторые из них и в отложенном виде сохраняют особенности, присущие им в период движения (валы боковых и иногда срединных морен). Среди отложенных морен различают конечные, или краевые, и основные.

Конечная морена. Ледники непрерывно двигаясь от областей питания к периферии приносят большое количество обломочного материала. В конце ледникового языка, или покровного щита, лед стаивает и весь принесенный сюда материал сгружается у его края. При длительном периоде стационарного положения конца ледника перед ним образуются целые гряды, или валы, обломочного материала, которые называются конечными моренами. В формировании отложенных конечных морен принимают участие все виды движущихся морен — поверхностные, внутренние и донные (см. рис. 9.18).

Конечноморенные гряды, окаймляя ледники, отражают форму их краевой части. В горных ледниках они имеют дугообразную форму, с различной кривизной дуги и высотой от нескольких до 30 — 40 м, в материковых — следуют за контуром краевой части ледяного покрова. Иногда они принимают сложный фестончатый вид, достигают большой высоты и ширины. Они часто прерываются вытекающими из-под ледника водами, образуя разрозненные гряды и отдельные холмы.

Конечные морены имеют большое значение для выяснения режима ледников. Хорошо выраженная конечноморенная гряда свидетельствует о длительной остановке ледника (о стационарном положении края). Наличие нескольких гряд конечных морен, разделенных понижениями, указывает на прерывистое отступание ледника, т.е. чередование остановок и быстрого отхода. При непрерывном отступании ледника, без каких-либо задержек, конечные морены в их типичном виде не образуются, а обломочный материал, приносимый к концу ледника, откладывается на освобождаемой ото льда площади более или менее равномерно. При новом наступании ледника ранее созданные конечные морены могут быть целиком или частично разрушены и вновь переработаны движущимся льдом.

Основная морена. Она представляет собой накопление всего обломочного материала, переносимого ледниками (донной, внутренней и поверхностной в горных ледниках, донной и внутренней — в материковых), одевающего поверхность прежнего подледникового ложа. По мнению ряда исследователей, донная морена откладывается в области абляции в процессе движения ледника. На это указывают значительная уплотненность отложенного материала и закономерность расположения валунов, длинные оси которых параллельны направлению движения ледника.

При стаивании ледника постепенно начинает оседать и обломочиый материал, находящийся в верхних частях ледникового тела и на его поверхности. После исчезновения ледника этот слой обломочного материала (абляционная морена) накладывается на донную морену.

Абляционная морена отличается от донной меньшей уплотненностью, почти полным отсутствием четко выраженной ориентировки валунов и местами более грубым составом (вследствие того, что талые воды вымывают тонкие частицы). Соотношение донной и абляционной морен различно в различных ледниках. В некоторых долинных ледниках, богатых движущимися поверхностными и внутренними моренами, почти вся толща ледниковых отложений (основной морены) coстоит из абляционной морены. При этом боковые и срединные морены, откладываясь, сохраняют в некоторых случаях валообразную форму. В материковых ледниках основная морена состоит главным образом из отложенной донной морены. Абляционная морена или отсутствует, или образует относительно маломощный слой на поверхности донной (рис. 9.19).

Основная морена образует на значительных площадях почти сплошной покров, различно выраженный в рельефе. В районах бывшего в четвертичный период материкового оледенения развит преимущественно равнинно-моренный и холмисто-моренный рельеф. Помимо неправильных хаотически разбросанных холмов, созданных ледниковой аккумуляцией, существуют местами более правильные формы, называемые друмлинами (рис. 9.20). Это сравнительно невысокие продолговатые холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника. По данным Р.Ф. Флинта, друмлины имеют обычно следующие размеры: длина 1 — 2 км, ширина 400 — 600 м и высота 15 — 30 м. Местами же наблюдаются существенные отклонения от приведенных размеров как в сторону их уменьшения, так и увеличения. Друмлины различны и по своему строению. Часть из них целиком сложена очень плотным моренным материалом («моренные друмлины»). В других — наблюдается ядро из коренных скальных пород, расположенное обычно в конце, обращенном к наступающему льду, за которым накапливается моренный матреиал (рис. 9.20, б). И, наконец, встречаются друмлины, состоящие целиком из коренных пород — «скальные друмлины». Друмлины располагаются группами и покрывают значительные площади, образуя так называемые друмлинные поля (рис. 9.20, а). В каждом из них могут быть найдены переходные формы друмлинов от чисто «скальных», сложенных коренными породами, к типично «моренным» и все они имеют примерно одинаковый облик. Это удлинненные холмы. Происхождение друмлинов недостаточно ясно. Несомненно одно, что они представляют собой подледниковые образования и формировались при движении ледника как в результате экзарационной, так и аккумулятивной его деятельности при значительном динамическом воздействии льда.

Друмлины встречаются преимущественно в областях распространения ледников материкового типа, обладающих большой мощностью.

Особенности строения отложенных морен. Морена состоит из самого разнообразного обломочного материала — тонких глин, суглинков, глинистых песков, гравия, гальки и валунов (рис. 9.21). Диаметр валунов изменяется от нескольких сантиметров до 2 — 3 м и более. Соотношение между составляющими частями в морене может быть самым различным. Оно зависит от многих факторов: от близости к центрам оледенения, интенсивности поступления обломочного материала, от состава пород подледникового ложа, от длины пройденного ледником пути и его мощности. Местами в морене преобладают глины или суглинки, в которые включены отдельные, более крупные обломки — гравий, щебень, валуны, иногда же они состоят из смеси крупнообломочного материала с глинистым песком различной зернистости.

Таким образом, характерными особенностями ледниковых морен, отличающих их от других континентальных отложений, являются: 1) неоднородность состава, 2) отсутствие сортировки обломочного материала; 3) отсутствие слоистости.

Ледниково - морские отложения. Помимо типичных основных морен, отложенных в пределах материков, выделяют также смешанные ледниково-морские отложения. Они образуются главным образом в области шельфа, где спускающиеся с материка ледники на некотором расстоянии от него всплывают — находятся на плаву, обламываются в краевой части, образуя айсберги. В этом случае из ледника на дно моря выпадает вытаивающий обломочный материал. Поскольку выпадение моренного материала происходит в водной среде, то отложения приобретают специфические особенности, отличающие их от типичных континентальных морен. В них местами проявляется некоторая сортировка материала, нарушается ориентировка длинных осей валунов относительно направления движения ледника и, главное, в них находятся раковины морских организмов. Таким образом, они обладают как ледниковыми, так и морскими признаками.

Геологическая деятельность ледников складывается из взаимосвязанных процессов разрушения горных пород подледникового ложа с образованием разнородного обломочного материала, переноса материала и его аккумуляции.

Разрушительная деятельность ледников называется экзарацией (от лат. «exaratio» — выпахивание). Экзарация заключается в механическом отрыве глыб от ледникового ложа и разрушении ложа вмерзшими в движущийся лед обломками горных пород. Вероятно, движение ледника сопровождается подлёдным морозным выветриванием коренных пород ложа. Под воздействием выделяемой из-за трения теплоты нижние слои льда частично плавятся, образовавшаяся вода может проникать в трещины пород и, вновь замерзая, разрушать последние (оказывая расклинивающее воздействие на стенки трещин).

Перенос материала ледниками. Скопления обломочного материала переносимого или отложенного ледником называют морена. Соответственно, различают движущиеся и отложенные морены. Перемещение материала осуществляется движущимися моренами, то есть моренами, перемещаемыми движущимся льдом.

К движущимся моренам относятся поверхностные, внутренние и донные. Поверхностные мореныобразуются за счёт обломочного материала, поступающего на поверхность ледника со скалистых склонов долины. Поверхностные морены, в свою очередь, разделяется на боковые и срединные. Боковые морены представляют собой валы, протягивающиеся вдоль боковых сторон ледникового языка, сложенные обломочным материалом, поступившим со склонов (коллювий обрушения и оползания, лавинный материал). Срединные морены образуются при слиянии ледников, когда их боковые морены объединяются в один вал. В сложных ледниках срединных морен несколько, и все они тянутся, повторяя изгибы ледника, не сливаясь друг с другом. Поверхностные морены типичны для горных ледников, где активно протекают физическое выветривание на обнажённых склонах и гравитационные процессы. Иногда вся поверхность ледникового языка бывает засыпана мореной (что характерно для ледников памирского типа), такие ледники называют «забронированными».

Внутренние морены образуется за счёт обломков, поступающих со снежными лавинами в фирновый бассейн и вмерзающих в лёд по мере его образования (в области питания ледника), а также, отчасти, за счёт поверхностных (при попадании обломков в трещины) и донных морен (внедрение материала из донной морены при движении ледника). В сложных ледниках пополнение внутренней морены может происходить и за счёт слияния с донными моренами ледниковых притоков (рис.). Для покровных ледников поверхностные и внутренние морены не характерны, так как над их поверхностью обычно не поднимаются не покрытые льдом возвышенности, являющиеся источником сноса обломочного материала.

Обазование внутренней морены за счёт поступления материала
донной морены ледникового приток. Донная морена представляет собой обломочный материал, оторванный от ложа в процессе экзарации, и переносимый в придонных слоях ледника. Решающую роль в процессе образования мореносодержащего льда в основании ледника имеет послойно-пластичное течение и скольжение блоков и пластин льда по поверхностям срывов, обеспечивающие затаскивание материала внутрь ледника. С донной мореной связан основной объём переносимого ледником обломочного материала.

Аккумулятивная деятельность ледников отражается в формировании отложенных морен и генетически тесно связанных с ними флювиогляциальных отложений. Отложенные мореныпредставляют собой скопления обломочного материала, оставленного ледником после его отступления или стаивания, и образуются за счёт всех видов движущихся морен. Среди отложенных морен выделяют три генетических типа: конечные (или краевые), основные и абляционные. Конечные (краевые) морены представляют собой валообразные возвышенности, распространённые по периферии ледника, и образующиеся за счёт «сгружения» обломочного материала при таянии его краевых частей. Положение конечной морены трассирует длительное стационарное положение края ледника. При этом ледник остаётся активным, но скорость движения ледника из области питания соответствует скорости абляции (происходит «сгружение» вновь и вновь поступающих к тающему краю ледника движущихся морен). Наличие нескольких гряд конечных морен отражает «остановки» края ледника в процессе его отступления. Среди конечных морен выделяют насыпные (обязанные своим происхождением описанному механизму «сгружения» обломочного материала) и напорные, образующиеся при напоре края движущегося ледника на уже отложенные насыпные морены и коренные породы.
Основные морены образуются как в процессе движения ледника, так и при его остановке и стаивании. При движении ледника происходит насыщение нижних горизонтов мореносодержащего льда обломочным материалом, что приводит к снижению его пластичности и, как следствие, отслаиванию части донной морены (и образованию за счёт неё отложенной основной морены). Доказательством такой модели образования основной морены (предложенной Ю.А. Лаврушиным) является её высокая плотность, штриховка на поверхности морены и её чешуйчато-блоковое строение. Согласно другой широко известной модели, образование основной морены происходит путём отложения обломочного материала донной морены при донном таянии ледника. Абляционные морены возникают при стаивании остановившегося ледника (мёртвого льда) и «сгружении» рыхлого материала всех морен на поверхность основной морены. Абляционные морены представлены преимущественно рыхлыми грубообломочными и песчаными частицами, что связано с выносом более мелкозернистого материала образующимися при таянии ледника водами.

Наряду с отложенными моренами, в процессе аккумуляции формируются водно-ледниковые образования, объединяющие флювиогляциальные и ледниково-озёрные отложения.

 

Типы метаморфизма

В зависимости от масштабов проявления метаморфизма его принято разделять на региональный и локальный.

Контактовый метаморфизм связан с воздействием теплового потока магматических расплавов и сопровождающих их флюидных потоков на вмещающие породы земной коры. Масштабы контактового воздействия на породы зависят в первую очередь от состава, объёмов и температуры магматического тела. Экзоконтактовые зоны небольших даек, силлов и лавовых потоков имеют ширину от миллиметров до нескольких метров, при этом в них не отмечается значительного преобразования вмещающих пород (иногда ограничивающегося лишь дегидратацией минералов). Вокруг крупных интрузивов ширина экзоконтактовых ореолов достигает эначительно больших масштабов - до сотен метров и километров. Наиболее мощные экзоконтактовые зоны окружают крупные гранитоидные интрузивы, что связано с насыщенностью последних флюидами. Отделяясь от магматического расплава, они проникают в толщи вмещающих пород, приводя к их разогреву. Степень преобразования пород экзоконтактовый зоны снижается по мере удаления от интрузива: минеральные ассоциации, состоящие из высокотемпературных минералов, располагаются вблизи интрузива, низкотемпературные ассоциации – на периферии контактовой зоны. Необходимо добавить, что форма контактовых ореолов и выделяемых внутри них зон, обличающихся минеральными ассоциациями, имеют сложные очертания, что связано с различной флюидопроницаемостью толщи (максимальной в области трещин и разломов) и составом пород.

Динамический (или дислокационный ) метаморфизм протекает в условиях значительного стрессового давления и связан с зонами тектонических разломов, где происходит дробление, деформация и перекристаллизация пород.

Региональный метаморфизм, в отличие от предыдущих типов, охватывает обширные площади. Достижение термодинамических условий, необходимых для начала метаморфизма, может достигаться двумя путями. Первый путь связан с прогибанием территории и погружением пород на значительную глубину, где высокая температура достигается за счёт геотермического градиента, а давление – за счёт веса вышележащих пород. Такой тип регионального метаморфизма называют метаморфизмом погружения. Изучение глубокопогружённых толщ указывает, что при таком механизме осуществляются лишь низкотемпературные метаморфические преобразования, соответствующие начальным этапам метаморфизма. Процессы глубокого метаморфического преобразования протекают только при воздействии на погружённые породы горячих глубинных флюидов, поступающих из мантии при активизации эндогенных процессов на данной территории.

Продукты вулканизма

 

Вулканизм определяется как комплекс процессов, связанных с поступлением продуктов магматической деятельности на поверхность и в атмосферу Земли. Продукты вулканической деятельности разнообразны. К их числу относятся:

1. Лава – магматический расплав, излившийся на поверхность и потерявший газы.

2. Твёрдые продукты извержений – вулканический пепел, вулканический песок, лапилли, вулканические бомбы и глыбы, различающиеся между собой размером обломочных частиц. Они также в основном являются производными магмы, но не излившейся, а застывшей в жерле вулкана. Образуются эти обломки и выбрасываются на поверхность при извержениях эксплозивного (взрывного) типа, когда лавовая «пробка» разрушается под давлением скопившихся газов. Иногда твёрдые продукты являются производными не до конца застывшего расплава. Они выбрасываются при извержении в виде сгустков очень вязкой лавы, и окончательно застывают уже в полёте или на поверхности.

3. Вулканические газы – производные флюидной фазы магматических расплавов, отделяющиеся от них в процессе вулканической деятельности. Ведущий среди них компонент – водяной пар. Его доля среди газообразных продуктов извержений обычно составляет от 50 до 90%. Важную роль могут играть CO₂ (углекислый газ), SO₂(сернистый газ), F, Cl, N, H₂S (сероводород); встречаются CO (угарный газ), CH₄ (метан) и другие газы. Струи газовых эманаций, возникающие в процессе вулканической деятельности, называются фумаролами (от латинского fumus – дым). Выделяются различные типы фумарол, отличающиеся друг от друга температурой и набором компонентов:

- сухие фумаролы – наиболее высокотемпературные (> 500º С) эманации, почти не содержащие водяных паров;

- сольфатары – среднетемпературные (от 100º до 300º С) фумаролы, в которых существенную роль играют сернистые соединения;

- аммиачные фумаролы – с высокими содержаниями углекислого аммония; для них типичны температуры порядка 100º С;

- мофетты – низкотемпературные (менее 100º С) фумаролы, в составе которых доминируют углекислый газ и водяной пар.

4. Термальные воды – продукт конденсации отделяющихся от магмы водяных паров. Нередко термальные воды вулканического происхождения могут быть высоко минерализованными, содержать большое количество растворённых газов. В целом они чрезвычайно разнообразны по температуре (может достигать точки кипения), степени минерализации и составу растворённых компонентов. Изливаясь на поверхность, они образуют термальные источники (спокойно изливающиеся) и гейзеры. Гейзерами называют фонтанирующие источники, в которых горячая вода выбрасывается под давлением скапливающегося внизу пара. Вулканические термальные воды могут использоваться в качестве лечебных, а также как источник тепловой энергии.

Если поднимающиеся к поверхности вулканические газы проникают в рыхлые осадки, конденсация водяных паров может привести к насыщению их водой. Образуется полужидкая грязевая масса, которая может под действием газов выдавливаться на поверхность. Так появляются грязевые вулканы. Следует иметь в виду, что грязевые вулканы могут возникнуть и вне связи с обычным вулканизмом, если смешиваются подземные воды и поступающие с глубины под давлением газы не вулканического происхождения (например, нефтяные).

Главной стадией любого вулканического процесса является вулканическое извержение – вынос на поверхность лавы и твёрдых, и одновременно значительной доли других продуктов вулканической деятельности. Механизм извержений бывает различным:

- эффузивный механизм заключается в спокойном излиянии достаточно жидкой лавы на поверхность;

- экструзивный – медленное «выдавливание» очень вязкого расплава из жерла вулкана;

- эксплозивный – извержение взрывного характера, в ходе которого «пробка» из застывающей или уже застывшей лавы выбрасывается давлением скопившихся под ней вулканических газов; иногда при эксплозивных извержениях возникают «палящие тучи» – выбросы раскалённых вулканических газов, насыщенных пепловыми частицами, которые потоками скатываются по склонам вулканов.

Механизм извержений зависит от состава магматических расплавов и содержания газовой фазы. Для лав основного состава характерна низкая вязкость, и они, как правило, изливаются на поверхность спокойно.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: