Леонид Серебрянный - Ледники в горах
Как и троги, кары наследуют древние эрозионные формы, причем на начальные стадии образования каров сильно воздействует нивация. По мере расширения каров и отступания их задних стенок формируются острые вершины и гребни, типичные для зрелого альпинотипного рельефа. В том случае, когда кары расположены на разных сторонах вершины, на пересечении их задних стенок образуются характерные пирамидальные, чаще всего трехгранные, но иногда и четырехгранные пики, которые А. Пенк в 1909 г. предложил называть карлингами. Ярким примером карлингов является хорошо известная альпинистам пирамидальная гора Маттерхорн в Альпах. На очень зрелой стадии в результате прорыва гребней гор образовывались перевалы, по которым лед перетекал из одного кара в другой.
Высота днищ каров тесно связана с высотой границы питания ледников. На современных каровых ледниках эта граница расположена на 3/5 расстояния между высотами нижней и верхней частей ледников. Данная зависимость очень четко выражена и может быть использована для реконструкции положения границы питания ледника во время формирования кара.
Так, например, Дж. Эндрюс установил, что в прибрежных районах Лабрадора во время последнего оледенения указанная граница располагалась на 240 м ниже современной, и подсчитал, что с тех пор средние летние температуры воздуха повысились на 6° С. В высокогорных районах депрессия границы питания ледников во время последнего оледенения была более значительной. Так, в Скалистых горах на западе США днища каров расположены на высоте 3000 м над уровнем моря, тогда как сейчас граница питания ледников поднята до 4200 м.
Поскольку во время многочисленных оледенений в горах граница питания ледников находилась на разных гипсометрических уровнях, кары могли формироваться на разных высотах. Действительно, очень часто на склонах гор кары расположены один над другим. В крупные кары врезаются маленькие, образуя каровую лестницу.
После того как связь каров с ледниковыми процессами перестала вызывать споры, ученые стали уделять больше внимания конкретным механизмам их образования. Одно время наиболее убедительной казалась возможность формирования каров за счет морозного выветривания пород в трещинах, обрамляющих ледосборы, — бергшрундах. Теоретически предполагалось, что в этих трещинах на контакте ледника с коренными породами происходит периодическое таяние—замерзание просачивающейся сверху воды.
Можно представить себе, с какими трудностями столкнулись исследователи, поставившие перед собой цель — проверить это предположение. В. Джонсон провел наблюдения в бергшрунде на северном склоне горы Лайель в Сьерра-Неваде. Ему удалось спуститься до глубины 45 м. В нижних 6—10 м он наблюдал с одной стороны полости коренные породы, с другой — заднюю стенку ледника, причем иногда эти поверхности смыкались. Во многих местах неровная трещиноватая скальная поверхность была покрыта ледяными сосульками, что подкрепило мнение о большой роли морозного выветривания в формировании каров.
Однако после детальных наблюдений выяснилось, что в этих трещинах не происходит крупных и резких колебаний температуры, которые способствовали бы чередованию таяния и замерзания. Напротив, во всех бергшрундах проникающие с поверхности ледника талые воды примерзают к задней стенке кара и, покрывая ее ледяной коркой, предохраняют от выветривания.
Гораздо большей популярностью пользуется гипотеза эрозионного происхождения каров под влиянием вращательного скольжения каровых ледников. Причиной такого движения является то, что основная масса снега накапливается в верхней части ледника под задней стенкой кара, а конец ледника испытывает значительные потери льда в результате абляции. Все это делает поверхность ледника чрезмерно крутой и предопределяет вращение как главный механизм для восстановления равновесия между верхней и нижней частями ледника.
Эта теория подтверждается в основном результатами изучения слоистости в каровых ледниках. Ленты льда образуются вследствие годовой аккумуляции снега. Во время движения льда они слегка деформируются, но, выходя на поверхность ледника в области абляции, приобретают вид кривых, почти параллельных задней стопке. Детальные наблюдения в искусственных туннелях в некоторых каровых ледниках показали, что эти слои имеют синклинальную форму. Причем максимальные углы наклона (около 40°) приурочены к средним частям ледников, что может быть связано с их поворотом.
Наблюдения в искусственно вырытом туннеле позволили Дж. Мак-Коллу установить, что скорости движения каровых ледников меняются от 10 мм/сут в центральных частях до 1 мм/сут у концов (рис. 11). Подсчитано, что около 90% движения каровых ледников связано со скольжением по ложу. В результате скольжения ложе абрадируется включенными в придонные слои льда камнями. Действительно, основные морфологические элементы недавно освободившихся от льда каров и их стенок часто имеют вид сглаженных и отполированных поверхностей.
Наряду с абрадирующим воздействием ледника многие исследователи большое значение придают механизму выламывания глыб льдом. Вероятно, именно с этим механизмом преимущественно и связан неровный характер днищ и задних стенок каров.
Вместе с экзарационными формами нередко встречаются и так называемые исполиновы котлы — воронки, которые могут достигать в поперечнике до 16 м при глубине до 20 м. Они отличаются более или менее выраженной округлой или овальной формой сечения, причем по бортам их прослеживаются многочисленные выступы и вмятины, ориентированные параллельно внешнему краю.
Рис. 11. Схема строения карового ледника
а — поперечный профиль; б — движение; 1 — изотахи от 0,5 до 0,9 см/сут; 2 — изотахи менее 0,5 и более 0,9 см/сут; 3 — линии тока льда
Норвежский географ Ю. Ессинг считает, что происхождение исполиновых котлов объясняется главным образом разрушительным воздействием мореносодержащего льда, перегруженного каменными обломками. Тем не менее ряд исследователей в этом процессе приписывают решающую роль работе талых вод. Это мнение, как нам кажется, не лишено оснований, поскольку легко представить, что такие формы могли быть выработаны мощными потоками талых вод, низвергавшимися в трещины и колодцы подо льдом. Зато нет никаких сомнений по поводу образования маргинальных ложбин стока, которые и сейчас вырабатываются талыми ледниковыми водами вдоль бортов ледников. Нередко они формируются за рекордно короткий срок. Так, у края ледника Хидден на Аляске за три года образовалось русло глубиной 3 м на протяжении 1,6 км.
Рассмотренные формы рельефа дают представление о многообразных проявлениях ледниковой эрозии. Троги, кары, висячие долины, ледниковые лестницы накладывают яркий отпечаток на высокогорные ландшафты, придавая им неповторимость и привлекательность.
Следы былых ледников
Ледниково-аккумулятивные образования в горах встречаются гораздо реже, чем описанные выше грандиозные троги, кары, ригели и другие проявления экзарации. Это объясняется тем, что следы ледниковой аккумуляции — морены — быстро разрушаются, сохраняясь лишь на некоторых участках долин, преимущественно ближе к концам современных ледников. Кроме того, во многих случаях морены погребены под осыпями и обвалами. Заметим, что сам термин «морена», введенный в гляциологию еще в XVIII в. О. Соссюром, имеет довольно широкую трактовку, поскольку охватывает как формы рельефа ледникового происхождения, так и отложения, существующие на самих ледниках и вне их пределов.
Первые исследователи гор обращали внимание на скопления крупных камней на днищах долин, представляющих собой то гряды в виде подков, то системы холмов, очень похожих на те, которые образуются у концов современных ледников. Отсюда возникло предположение, что подобные формы рельефа являются древними конечными моренами, маркирующими прежние положения концов ледников.
Более выровненные участки между конечными моренами с поверхности иногда тоже сложены ледниковым материалом. Как выяснилось в результате геофизических исследований, эти морены имеют огромные мощности, исчисляемые сотнями метров, и заполняют днища трогов (правда, в составе таких толщ присутствуют также водно-ледниковые и осыпные отложения). Самые верхние горизонты морен, отвечающие молодым этапам ледниковой истории, вскрываются в обнажениях по берегам рек и становятся доступными для непосредственного обследования.
Конкретное изучение морен имеет принципиальное значение, поскольку позволяет решить давний спор о геологической деятельности горных ледников.
Еще в конце прошлого века с утверждениями о пассивном характере воздействия ледников на ложе выступали Ж. Люка, А. Гейм, А. Пенк и другие исследователи, которых называли консервационистами, или протекционистами. Эти представления в нашей стране развивали К. К. Марков, Н. П. Костенко и др. Они считали, что основная масса обломочного материала, слагающего морены, образовалась из продуктов выветривания бортов трогов и каров, а роль ледника в процессе формирования морен сводится к пассивному перемещению этих обломков вниз по долинам.
