Походження льодовиків та їх поширення на земній кулі

 

 

1.  Походження  льодовиків та їх поширення  на земній кулі

 

        Льодовик – це маса  фірну і льоду з постійним закономірним ру- хом, розміщений в основному на суші, має певну форму, значні розміри

й утворений унаслідок накопичення та перекристалізації твердих атмос- ферних опадів.

Головне джерело живлення льодовика –  тверді опади, які накопи- чуються  на  дні,  а  також  на  схилах  западин.  Для  існування  льодовиків

потрібний вологий  клімат із від’ємними температурами  взимку та вліт- ку. Якщо влітку спостерігаються позитивні температури, то період із те-

плою погодою  має бути коротким, щоб сніг, який випав, не встиг розта- нути. Звісно, що в холодну пору року на суші йде накопичення твердих

атмосферних опадів, а в теплий період – їх танення. У будь-який момент часу можна знайти межу між поверхнею, яка вкрита снігом, та поверх-

нею, де снігу  немає. Ця межа має назву сезонної снігової лінії.

Снігова  лінія  –  це  лінія,  яка  поділяє  ділянки  з  позитивним  та від’ємним балансом снігу. Вище снігової лінії прибуток снігу більший за

витрати,  тому  відбувається  його  накопичення,  а  нижче  –  втрати  снігу перевищують надходження, тому сніговий покрив там буває періодично.

 Кліматична снігова лінія – це середнє положення снігової лінії і визначається кліматичними умовами місцевості. Вище неї у середньому

за рік  снігу може накопичуватися більше, ніж танути чи випаровуватись; нижче  увесь  сніг,  що  випав  узимку,  може  повністю  розтанути  влітку.

Вище кліматичної  снігової лінії спостерігається позитивний сніговий ба- ланс, нижче – від’ємний, а на самій лінії – нульовий сніговий баланс. Сніг

накопичується до певної висоти, нижче якої знову  встановлюється рів- новага.

Частина  тропосфери,  що  розташована  вище   кліматичної  снігової лінії,  в  межах  якої  сніговий  баланс  позитивний  і  відбувається   накопи-

чення твердих  атмосферних опадів, називають хіоносферою.

Висотне  кліматичне  положення  снігової  лінії  визначається  кліма- тичними  умовами.  Найвище  снігова  лінія  розміщена  в  субтропіках  (на

висоті - 6500 м), де спостерігається найбільш висока температура повіт- ря, недостатня кількість атмосферних опадів і підвищена сухість повітря

в цих широтах. На екваторі вона розміщена на висоті 4900 м. Найнижче

снігова лінія, розміщена  в полярних районах, опускаючись  в Антарктиді до рівня моря,  що пояснюється низькими температурами. У Південній

півкулі, для  якої характерний морський клімат і  випадає більше опадів, кліматична снігова лінія  розташована нижче, ніж у Північній півкулі.

 Якщо в тому або  іншому  районі земна поверхня  має висоти, котрі перевищують висоту кліматичної снігової лінії, то саме тут  накопичен-

ня снігу  приводить до його перетворення в  фірн і лід та виникає льодо- вик.  Так,   вище  кліматичної  снігової  лінії  виявляється  вся  Антарктида, вершини  Анд  і  Кордильєр,  деякі  гори  Аляски  тощо.  На  навітряних

(більш вологих  і засніжених схилах) снігова  лінія лежить нижче, ніж на схилах підвітряних.

 

 

 

Таким чином, головна причина зледеніння – кліматична. Основною умовою існування льодовиків є позитивний сніговий баланс, тобто пере-

важання  накопичування  снігу  над його  витратами,  чому  сприяє  велика кількість твердих атмосферних опадів і тривалий період від’ємних тем-

ператур повітря.

Окрім кліматичних умов утворенню льодовиків сприяють і  умови орографічні та геоморфологічні: значні висоти, експозиція схилів (півні-

чна у Північній  півкулі і південна у Південній), сприятлива орієнтація гірських хребтів по відношенню до напрямку перенесення вологих пові-

тряних мас, плоскі  або увігнуті форми рельєфу. Наприклад, на північ- них схилах Джунгарського Алатау кліматична снігова лінія розташована

на висотах  біля 3000 м, а на південних схилах – на висотах біля 3500 м.

  Накопичення снігу  вище кліматичної снігової лінії  не може три- вати нескінченно, і він повинен якимось чином “розвантажуватися”.  Ро-

звантаження накопиченого снігу відбувається постійно шляхом сповзан- ня утворених льодовиків або сходом лавин.

Лінія з нульовим сніговим балансом на тілі самого льодовика про- ходить трохи нижче, ніж кліматична снігова лінія в даному районі Землі.

Це  можна  пояснити  як  додатковим  надходженням  снігу  на  поверхню льодовика шляхом заметілі та лавинного перенесення, так і охолоджую-

чим впливом  самого льодовика.

З  багаторічним  положенням  снігової  лінії  на  поверхні  льодовика приблизно співпадає так звана фірнова лінія. Фірнова лінія – горизон-

тальна лінія, яка відділяє поверхню фірну від поверхні льоду.

За даними Атласу сніжно-льодових ресурсів світу (1997) площа су- часного зледеніння на планеті (площа, що зайнята багаторічним льодом і

снігом) складає 16.25 млн км , або 10.9 % поверхні суші. Запаси води в

 

усіх льодовиках світу складають  25.78 тис. км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 1.1 Області сучасного зледеніння земної кулі

 

 

 

Лавина –  це снігові маси, які сповзають із похилої підстилаючої поверхні гірських схилів, захоплюючи із собою нові маси снігу. Лавини,

характерні  для  гірських  масивів,  де  крутість  схилів  понад  15 ,  потуж- ність снігу перевищує 0,5 м і можуть утворюватися як у холодну пору

року, так  і в теплу. Лавини бувають: сухі та мокрі, або ґрунтові.

Сухі  лавини – снігова маса зривається від найменшого струсу пові- тря чи підстилаючої поверхні (постріл, порив вітру, різкі звуки) у міс-

цях, де кут  похилу поверхні понад 45 , швидкість  руху – до 80 – 100 м/с. Це зимові лавини.

Мокрі, або ґрунтові лавини  –  рухаються перекочуванням по змо- ченій талою водою  поверхні ґрунту або снігу, обростають новими маса-

ми снігу, захоплюють каміння, землю, дерева тощо. Мокрі лавини дуже часто мають постійні шляхи руху, які називають лотками. Мокрі лавини

характерні  для теплої пори року.

 

 

 поширені на материках або великих ос- тровах  (Нова  Земля,  Земля  Франці-Йосифа  та  ін.).  Форма  материкових

льодовиків  майже не залежить від рельєфу  підстилаючої поверхні землі і  в основному обумовлена розподілом снігового живлення льодовика. На-

прямок руху цих льодовиків зумовлений розподілом тиску і похилом йо- го поверхні незалежно від похилу ложа льодовика. Абляція в материко-

вих  льодовиках  незначна.  Зменшення  площі  льодовика  відбувається  за рахунок обламування кінцевих частин льодовика, котрі  сповзають у мо-

ре. Ці уламки утворюють айсберги.

 

  –  це  льодовики,  які  характеризуються  неве- ликими розмірами, залежністю форми льодовика від форми трогів, чіт-

кою різницею між зоною живлення і зоною  стоку, спрямованим лінійним рухом.  Швидкість  руху  таких  льодовиків  значна,  а  температура  льоду

наближається  до температури його танення. Найбільш поширеними ти- пами гірських льодовиків є:

Льодовики вершин: кальдерні льодовики  –  льодовики у кратерах згаслих вулканів; зіркоподібні льодовики – льодовики, які мають кілька

язиків з  одного фірнового басейну, розташованого  на вершині гори.

  Льодовики схилів: карові льодовики  –  невеликі льодовики,  роз- міщені в заглибленні на схилах; висячі льодовики – льодовики на крутих

схилах, у  неглибоких западинах і які не мають чіткого обмеження з  бо- ків; присхилові – витягнуті вздовж гірського підніжжя;

Долинні льодовики – льодовики, що розташовані у верхніх і серед- ніх частинах гірських долин і поділяються на: прості, або альпійські  –

це льодовики, які складаються з одного потоку або льодовикового язика (Альпи); складні, або кавказькі – льодовики, які мають льодовикові по-

токи  з  притоками,  поширені  на  Кавказі;  туркестанські  –  формування льодяного матеріалу відбувається за рахунок снігових лавин, мають ма-

лу площу  живлення і велику площу стоку (Середня  Азія);  деревоподібні або тянь-шанські – льодовики, які за зовнішнім виглядом нагадують де-

рево, характеризуються великими запасами води.

 

 

Утворення льодовиків та їх будова

На  кожному  льодовику  можна  виділити  дві  області:  верхню,  де  від- бувається накопичення снігу, фірну і льоду і нижню, де лід, який перемістився

із  першої  області,  тане.  Ці  області  називають  відповідно  областю  живлення (акумуляції) і областю абляції (витрат).

Тверді  атмосферні  опади,  які  накопичуються  в  увігнутих  формах рельєфу,  із  часом  змінюють  свій  первісний  вигляд.  Під  дією  сонячних

променів  свіжий  сніг  у  поверхневому  шарі  розтає.  Тала  вода  просочу-

 

ється в глиб снігу, замерзає, утворює льодяні кристали. Уночі  поверхня талого снігу вкривається льодяною кіркою, яка називається настом. Од-

ночасно з  цим сніг ущільнюється й осідає. В міру подальшого накопи- чення  снігу  його  нижні  шари  під  тиском  верхніх  ще  більше  ущільню-

ються і переходять у пухирчасту сіро-білу масу, яка  складається з дефо- рмованих льодяних зерен. Це так званий  фірн. Щільність фірну – 450-

 

800 кг/м  (у середньому близько 650 кг/м ).

Усе, більш ущільнюючись, фірн переходить у білий фірновий лід (щільність якого 850 кг/м ),  а далі – в чистий прозорий лід блакитного

кольору  (із  щільністю  800   -920  кг/м ),  який  називається  глетчерним льодом.   Зміна  кольору  та  щільності  льоду  при  утворенні  льодовиків

спричинена  видаленням із маси льоду пухирців повітря. Так, свіжий сніг містить до 90 % повітря, фірн – 60 %, фірновий лід – 30 %, глетчерний –

15 %.

Важливе  значення  при  утворенні  льодовиків  має  режеляція  –  це замерзання окремих брил льоду при стиканні. При температурі 0 С  ре-

желяція відбувається при нормальному тиску, а при  більш низьких тем- пературах – при підвищеному. Повторне замерзання талої води на пове-

рхні льоду  – конжеляція .Важливою властивістю льоду є пластичність – здатність текти під дією сили ваги, і, яка залежить також від темпера-

тури і  тиску. Під дією сили ваги та пластичності льодовики рухаються.  Таким чином, в льодовиках спостерігається три принципово різних

способи утворення  льоду –  шляхом рекристалізації снігу та фірну (під тиском), шляхом замерзання талої води в товщі фірну (інфільтраційний

лід), шляхом замерзання талої води на поверхні льоду (конжеляційний лід).

 

 У  різних  кліматичних  умовах,  а  також  у  різних  частинах  одного льодовика процес льодоутворення відбувається по-різному.

За П. Шумським та А. Крекне можна  виділити декілька зон льодо- утворення, які відрізняються по характеру танення щорічного снігу, сту-

пені водовіддачі  та вигляду льодоутворення  :

1. Снігова (рекристалізаційна) зона – зона, в якій танення та во- довіддача  відсутні.  Льодоутворення  відбувається  шляхом  рекристаліза-

ції. Товщина  фірну 50 - 150 м. Нижня межа зони відповідає середній рі-

 

чній температурі  біля - 25  С. Зона поширення - внутрішня частина Ан- тарктиди  (вище  900-1350  м  над  рівнем  моря),  Гренландії  (вище  2000-

3000 м), вершини  Паміру (вище 6 200 м).

2.  Снігово-фірнова  (рекристалізаційно  -  режеляційна)  зона  – зона, де танення снігу відбувається тільки в теплу пору року, водовідда-

ча практично  відсутня. Льодоутворення  відбувається в основному шля- хом рекристалізації. Товщина фірну –  20  -  100 м. Зона характерна для

периферії льодовикового покриву Антарктиди (на висоті 500 – 1 100 м), Гренландії, для високих гір Паміру (вище  5 800 м).

 

(холодна

рекристалізаційна) зона – зона, де танення і водовіддача із річного ша-

 

ру снігу помірні. У  нижніх шарах вода знову замерзає. Льодоутворення відбувається  на  2/3  шляхом  замерзання  інфільтраційної  води  і  на  1/3

 

шляхом  рекристалізації.  Температура  льодовика  нижче  0 поширена в горах з континентальним кліматом.  

Ця  зона

 

4.  Тепла  фірнова  (тепла  інфільтраційно-рекристалізаційна)  зона – зона, де танення та водовіддача значні, формується інтенсивний

стік.  Льодоутворення  відбувається  як  шляхом   інфільтраційного  замер- зання    так  і  рекристалізації.  Товщина  фірну    –  20–40  м.  Температура

льодовика біля – 0  С. Ця зона поширена в горах і на арктичних островах в умовах морського клімату.

5. Фірново-льодяна (інфільтраційна) зона – танення і водовідда- ча значні. Льодоутворення в основному інфільтраційне. Товщина фірну

не більше 5 -  10  м. Зона характерна для гірських льодовиків в умовах континентального клімату.

6.  Зона  льодяного  живлення  (інфільтраційно-конжеляційна)  – танення і водовіддача інтенсивні. Льодоутворення відбувається шляхом

інфільтрації  та конжеляції. Фірну в цій зоні немає. Зона типова для гір- ських льодовиків в умовах континентального клімату.

Поступове  накопичення  снігу в області живлення льодовика  приз- водить до того, що під дією сили тяжіння та градієнтного тиску надли-

шок льоду, який має певну пластичність, переміщується в область абля- ції,  де  починає  танути.  Ця  область  не  має  фірну  і  складається  лише  з