Ледники и ледниковый рельеф.

На своем пути туристы встречают не только жидкую, но и твердую, замерзшую воду. Находящееся в активном движении скопление льда, образовавшегося при уплотнении и перекристаллизации снега, называется ледником.

Ледники – едва ли не самый важный фактор, формирующий горный рельеф, по крайне мере, с точки зрения путешественников. Льдом занято 11% всей земной суши. Но к большому сожалению альпинистов и туристов, лишь 0,5% от этой площади принадлежит горным ледникам. Все остальное относится к полярным областям.

Последние 15 тысяч лет ледники, в среднем, отступают, но периодически их деградация сменяется временным наступлением. Из истории известно, что в V-VII веках н.э. многие перевалы, занятые в настоящее время ледниками, служили обыкновенными караванными путями. К ним относятся перевалы Кашал-Аяк на Памире и знаменитый Сен-Готард в Альпах. Затем климат стал более холодным, ледники начали расти и с XVII-XVIII века эти перевалы стали доступными лишь для туристов и великих полководцев. Однако, последние 100 лет ледники отступают, сокращаясь на 10% за каждые 50 лет. Примером такого сокращения может служить ледник Большой Азау на склонах Эльбруса, потерявший в XX веке половину своего языка.

Ледники образуются за счет накопления снега и его преобразования (метаморфизации) в лед. Для образования ледника необходим холодный и влажный климат, при котором количество выпадающего снега больше или равно количеству таящего. Накопление снега возможно только при отрицательной среднегодовой температуре.

Линия, ограничивающая зону, в пределах которой среднегодовое количество твердых осадков равно их убыли, называется снеговой линией. Ледники образуются только выше снеговой линии. Положение снеговой линии зависит от широты местности. В Гренландии она совпадает с нулевой отметкой, в массиве Бырранги – 500 м, на Кавказе 3000 м, на Алайском хребте – 4800 м, в Гималаях до 6000 м. Зависит она и от влажности климата. В Альпах она проходит на отметке 2600 м, на Западном Кавказе – 2700 м, на Восточном Кавказе – 3800. В зависимости от экспозиции склона изменяется количество осадков, меняется и положение снеговой линии. Так на северных склонах Алайского хребта она проходит на уровне 4000 м, на южных – 4800 м.

В пределах одной горной системы снеговая линия ниже на передовых хребтах. Так, на Таянь-Шане на передовых хребтах снеговая линия опускается на 600 метров ниже, чем на главных. Встречаются и исключения из правил. Например, на Западном Кавказе, на Бзыбском хребте находится ледник Химса. Он существует в зоне положительных среднегодовых температур и сохраняется только за счет большого количества выпадающего на его поверхность снега. Влажный воздух, идущий с моря, охлаждается над ледником и дает ему воду в виде снега. На соседних участках хребта, где ледников нет, столь интенсивного выпадения осадков не происходит.

Как же образуется лед? Снег попадает на дно долин в виде твердых осадков, либо сносится туда лавинами. На плоских и вогнутых частях склонов снег может накапливаться многие сотни лет. Под воздействием солнца и ветра он преобразуется в фирн. Снежинка – это лучистый кристаллик льда. Солнце и ветер изменяют упавшую снежинку, при этом она теряет звездную форму и превращается в зернышко. При таянии снега, вода просачивается в его толщу и там замерзает. Но при этом новых кристаллов не образуется, а происходит рост уже существующих. Заметную роль здесь играет и сублимация, возгонка снега. Образующиеся при этом водяные пары конденсируются и намерзают на кристаллы фирна. Фирном называется снег, имеющий зернистую структуру и возраст более года. При меньшем возрасте фирн принято называть фирновым снегом. Зерна фирна постепенно растут, достигая величины от 5 до 100 миллиметров.

Чем старше фирн, тем глубже он залегает, и тем крупнее его зерна. С ростом зерен, из фирна вытесняется воздух, и он становится плотнее. Наконец, зерна срастаются и образуют однородную массу – белый фирновый лед. Нечто подобное видим мы на асфальте весной, когда дворники скалывают лед с мостовых. Но в городах свежий снег пешеходы превращают в лед всего за пару дней, а в природе для этого требуются многие годы.

Лед одновременно хрупок и пластичен. Чем выше температура и давление, тем пластичнее лед. Благодаря пластичности нижние слои льда выдавливаются верхними, и они начинают течь. Из-под толщи фирна выползает глетчерный лед. Разумеется, направление его течения зависит от рельефа местности. Для того, чтобы лед начал течь по пологой поверхности необходим вес шестидесятиметровой толщи льда. Однако, если уклон долины значителен, лед течет и при меньшем давлении. При крутизне 40-45° для этого достаточно всего двухметровой толщи.

Скорость течения льда измеряется сантиметрами в сутки, но у крупных ледников она достигает 3-7 метров в сутки.

У ледника различают зону питания или фирновый бассейн, где собираются основные массы снега и зону стока – язык ледника. Граница между ними называется фирновой линией.

По мере течения вниз по долине, лед тает и, наконец, не некоторой высоте количество притекающего льда становится равным количеству тающего. Здесь язык ледника кончается. Если количество осадков постоянно, ледник занимает стационарное положение. Если оно увеличивается – ледник наступает, пока вновь не придет в равновесие.

Когда климат теплеет, и количество твердых осадков сокращается, линия равновесия поднимается выше по долине. При быстром отступлении ледника, участки льда на концах языка или у берегов, обычно покрытые моренным чехлом, перестают двигаться и отделяться от ледника. Такой лед называется мертвым. Лед под моренным чехлом тает неравномерно, образуя воронки, озера, крутые сбросы. Движение по таким участкам требует особого внимания. Мертвый лед, засыпанный толстым обломков, называется погребенным льдом.

ЛЕДНИКОВЫЕ ТРЕЩИНЫ

Разрывы в теле ледника, вызванные неодинаковой скоростью течения льда, называются ледовыми или ледниковыми трещинами.

Из-за нагрева скал края ледника тают быстрее, поэтому средняя его часть оказывается выпуклой. Давление льда в этой зоне больше, чем на краях, а значит и лед здесь пластичнее. По этой причине средняя часть ледника течет быстрее, и непластичные верхние слои льда разрываются, образуя трещины (огивы), выгнутые в сторону языка и смыкающиеся ближе к краям (рис. 9а). Трение краев ледника о склоны долины может привести к образованию боковых трещин, ширина которых уменьшается в сторону оси и верховьев ледника (рис. 9б). Если долина расширяется или язык вытекает на равнину, лед растекается в стороны, образуя продольные трещины, ориентированные перпендикулярно направлению растекания (рис. 9в).

Рисунок 9

При повороте долины лед, находящийся на внешней стороне дуги поворота, отстает от льда, текущего по внутренней дуге. При этом образуются радиальные трещины, расширяющиеся в сторону увеличения радиуса (рис. 9г). Там, где дно долины меняет уклон, возникают зоны растяжения, и образуются поперечные трещины (рис. 9д), расширяющиеся книзу на вогнутых участках и кверху – на выпуклых (рис. 10). Наложение трещин разного направления образуют сетку трещин.

Между краями ледника и склонами долины, из-за нагрева скал или береговых морен, образуется углубление или трещина, называемая рантклюфтом. Рантклюфт нередко служит наиболее простым путем подъема на язык ледника или обходом ледопада, но при этом он бывает опасен из-за камнепадов и обвалов с ледника и склонов долины, включающих участки мертвого льда.

Разрыв или подгорная трещина, отделяющая неподвижный лед и фирн склонов цирка от движущегося в зоне питания ледника называется бергшрундом. Края бергшрунда могут располагаться на разной высоте, образуя нависающие ледовые и фирновые стенки высотой в несколько метров. Бергшрунд, особенно с нависающей стенкой, – серьезное препятствие. Обычно он преодолевается по снежным мостам или конусам выноса лавин. При отсутствии мостов, если трещина встретилась на подъеме, приходится спускаться в бергшрунд и подниматься по нависающей стенке с помощью подсаживания или втыкания в его стенку ледорубов или ледобурных крючьев. Если бергшрунд встретился на спуске, иногда удается перепрыгнуть его на страховке или спуститься в него на закрепленной веревке, чтобы перебраться на нижний край, раскачиваясь, или переходя по снежной пробке.

Рисунок 10

Ледниковые трещины могут быть открытыми, зияющими, и закрытыми, засыпанными снегом. Закрытые трещины представляют большую опасность. Двигаться по засыпанному снегом или закрытому леднику можно только в связках. Зоны, где трещины наиболее вероятны, определяются по изгибам ложа ледника, как указано выше. Обнаружить закрытые трещины удается по узким полосам более светлого или более темного снега (не путать с бороздами таяния, напоминающими картофельные грядки). Закрытые трещины заметнее в стороне от линии движения, поэтому, выбирая путь, надо внимательно осматривать весь окружающий рельеф. В неясных случаях снег зондируют ледорубом или лыжной палкой. Наиболее опасно движение по закрытому леднику в темноте, в тумане, при рассеянном свете и после снегопада, когда внешние признаки трещин мало заметны.

Если уклон долины велик, а мощность ледника недостаточна, течение нижних, пластичных слоев разбивает верхние, непластичные. Возникает ледопад (рис. 9е). То же происходит, если ложе ледника неровное, имеет выступы твердых пород – ригели.

Отдельные пики и зубцы льда в зоне ледопада называют сераками. Ледопад – серьезное препятствие, нередко определяющее сложность перевала. Из-за постоянного движения ледника рельеф ледопада непостоянен. Указать однозначный путь по ледопаду невозможно, однако, наиболее часто удается найти проход по вогнутым участкам ледника и ледовым кулуарам, где из-за сжатия верхних слоев льда, количество трещин минимально.

Глубина ледниковых трещин может достигать ста метров, но обычно, из-за пластичности льда в нижних слоях, она не превышает 30-40 метров. Там, где дно долины выполаживается, трещины закрываются и продолжается спокойное течение ледника.

ВИДЫ ЛЕДНИКОВ

Различаются ледники горные, покровные и полупокровные. Покровные ледники возникают на равнине и занимают значительные части суши (Антарктида, Гренландия). Полупокровные ледники образуются в горах с плоскими или пологими вершинами. Этот тип ледников характерен для Скандинавских стран и островов Ледовитого океана. Они имеют куполообразную форму и растекаются от центра к периферии, образуя языки выводных ледников. Над большими ледовыми куполами воздух охлаждается и стекает вблизи поверхности, создавая локальные зоны сильного ветра, поземки или пурги.

Горные ледники, в свою очередь, делятся на долинные, каровые, висячие, возрожденные и звездообразные.

Долинные ледники имеют область питания и язык, спускающийся вниз по долине. Среди долинных ледников различают простые, имеющие одну зону питания и один язык, сложные или древовидные, имеющие много зон питания и один язык, а также перемётные, имеющие одну зону питания и два или несколько языков.

Каровые ледники, в отличие от долинных, не имеют языка. Располагаются они в чашеобразных углублениях склонов – карах. Размеры их невелики.

Висячие ледники образуются во впадинах на крутых склонах и имеют небольшие языки, не касающиеся дна долины. Опасны обвалами льда с языков.

Возрожденные ледники образуются на дне долины за счет обвалов льда с висячих ледников или при разрыве языка долинного ледника крутой и высокой скальной ступенью.

Звездообразные ледники (разновидность полупокровных) образуются на плоских и конических вершинах гор и растекаются с них многими языками. К ним относятся ледники вулканов Эльбруса и Казбека.

Крупнейший долинный ледник Евразии – ледник Федченко на Памире. Его длина 74 километра. Не многим уступает ему крупнейший ледник Тянь-Шаня – Инылчек. Его длина около 70 километров.

По способу питания различают ледники альпийского и туркестанского типа. В питании альпийских ледников основную роль играют твердые осадки. Многие ледники Памира и Тянь-Шаня не имеют фирнового бассейна и питаются за счет лавин, сходящих со склонов долины. Это ледники памирского или туркестанского типа. Из-за особенностей питания эти ледники несут очень много обломочного материала.

РЕЛЬЕФ ЛЕДНИКА

Из-за нагрева скал и боковых морен края ледника стаивают быстрее центральной части. Поэтому в поперечном разрезе язык ледника выпуклый. Участки льда под срединными моренами стаивают медленнее открытого льда, поэтому между срединными моренами образуются глубокие впадины. Стекающая по поверхности ледника талая вода образует борозды, ручьи и речки, переправа через которые не всегда возможна.

Под маленькими, прогреваемыми солнцем камнями лед протаивает, образуя неглубокие ледовые стаканчики. Под большими обломками, защищающими лед от солнечных лучей, он не тает, образуя ножку. Крупные глыбы на ледовых ножках называются ледниковыми столами или грибами. Талая вода, сливаясь в трещину, размывает ее края. При смыкании трещины в месте размыва остается глубокий ледниковый колодец. По этим колодцам вода поступает во внутренние каналы ледника и к его ложу. При вращательном движении воды колодец приобретает спиралевидную форму и называется ледниковой мельницей.

Под воздействием солнца избирательное таяние приводит к образованию на поверхности льда и фирна кальгаспоров – остроконечных выступов до полутора-двух метров высотой. Кальгаспоры располагаются рядами и наклонены в сторону полуденного положения солнца. Нередко кальгаспоры занимают большую площадь (ледник Грум-Гржимайло на Памире). Характерный наклон и коническая форма придает им сходство с фигурами молящихся, поэтому их называют снегами кающихся или кающимися фирнами. Небольшие кальгаспоры значительно облегчают движение по крутым снежным склонам, образуя ступеньки. Многочисленные высокие кальгаспоры на относительно пологой поверхности ледников образуют труднодоступные заросли, дорогу в которых приходится прорубать.

Вода, передвигаясь по внутренним и подледниковым каналам, вытекает из языка, давая начало реке. В этом месте в языке образуется горизонтальное конусообразное углубление – ледниковый грот. Гроты некоторых ледников доступны. Но посещение их опасно из-за вывала камней и глыб льда со свода.

Иногда вода, передвигающаяся по внутренним каналам ледника, может выходить на его поверхность, образуя фонтаны.

На языках ледников, покрытых моренным чехлом в зоне таяния, из-за неравномерного прогрева возникают холмы, воронки, озера, образуется сложный лабиринт, затрудняющий движение и требующий тщательного выбора пути. Такое неравномерное таяние называется термокарстом (рис. 9ж).

На пологих вогнутых и ровных поверхностях ледника в среднем его течении, вод, скапливаясь под снегом удерживается им, образуя снежные болота. В болотах, как правило, нет опасных трещин, но всегда есть возможность провалиться в глубокую промоину, заполненную ледяной водой.

РАБОТА ЛЕДНИКА

Рисунок 11

Верховья долины, длительное время занимаемые ледником, превращаются в глубокие впадины в виде амфитеатров. Такие, закрытые с трех сторон котловины, называются ледниковыми цирками.

Вода, образующаяся от таяния льда между ледником и окружающими скалами, попадает в трещины и замерзает, откалывая от стенок куски породы. Ледник уносит обломки, углубляя и расширяя, таким образом, свое ложе (рис. 11). Подтачивая основания склонов, ледник ускоряет их обрушение, внедряется в скальный массив. Стенки ложа ледника становятся круче и начинают отодвигаться вглубь горного массива. При формировании двух "пятящихся" навстречу друг другу цирков гребень хребта понижается, образуя седловину. С Самых высоких частей горного хребта ледники растекаются в разные стороны, а цирки, образующиеся на склонах, расширяясь, создают остроконечные пирамидальные вершины – хорны. Примером могут служить вершины Маттерхорн в Альпах или Ушба на Кавказе. Высочайшая вершина планеты Джомолунгма (Эверест) – типичный хорн, остаток более значительной горы, "съеденной" ледниками.

При движении ледник производит большую разрушительную работу в границах своего ложа. Давление льда на подстилающие породы, при толщине 100 метров, достигает 100 тонн на квадратный метр. Ледник выпахивает ложе вмерзшими обломками скал, дробит породы своим весом. Если скала прочная, ледник шлифует и истирает ее. Часть массива, обращенная к верховьям, сглаживается и выравнивается, а склон, направленный в долину, остается крутым. Так возникают бараньи лбы. Рыхлые породы ледник разрушает и уносит с собой, речные V- и U-образные долины превращаются в корытообразные или троговые.

МОРЕНЫ

Скопление обломков – продуктов выветривания, попавших на ледник со склонов и дна долины, переносимых ледником, называется мореной. Название это происходит от имени древнеславянской богини смерти Морены, отсюда же слова "мор" и "мороз".

Рисунок 12

Различают движущуюся вместе с ледником и отложенную неподвижную морену. Движущаяся морена делится на донную, поверхностную и внутреннюю. Разновидностями поверхностей морены являются срединная, боковая и плащевая морены. Боковые движущиеся морены питаются за счет разрушения бортов ледникового ложа и обвалов со склонов. Срединные морены образуются из боковых в местах слияния ветвей ледника (рис. 9з). Поверхностные, плащевые морены формируются в зоне питания ледника за счет обломков, сносимых на ледник лавинами. Поверхностные морены особенно часто встречаются на ледниках среднеазиатских гор, где языки ледников могут быть полностью покрыты моренным чехлом значительной толщины на протяжении нескольких километров. На таких покровных моренах встречается растительность вплоть до небольших деревьев.

Отступающий ледник оставляет после себя валы отложенных морен (рис. 12 и 13). Отложенные морены имеют вид остроконечных гряд или пологих вытянутых холмов. Среди отложенных различают береговые и конечные морены. При стационарном положении языка ледника весь доставляемый течением льда материал откладывается, образуя вал конечной морены. Если ледник, отступая, делает остановки, образуется несколько моренных валов. Холмистый рельеф по пути отступления ледника называют основной мореной. Основные морены крупных ледников образуют сплошные моренные поля, протяженностью в несколько километров. Передвижение по таким полям связано с большими физическими затратами. Ориентирование и выбор оптимального пути в хаосе морен затруднены.

Рисунок 13

Неподвижные береговые морены образуются из обломков, осыпающихся с краев ледника.

По мере отступления ледника уменьшается и его мощность и поверхность опускается ниже гребней береговых морен на многие десятки и даже сотни метров. Склоны береговых морен, обращенные к леднику, сохраняют значительную крутизну и подвергаются эрозии. Обратный склон, обращенный к склону долины, обычно более полог и покрыт растительностью. Пространство между береговой мореной и склоном долины или между моренными валами называют моренным карманом. Карманы достигают значительных размеров. По ним могут протекать ручьи, пролегать тропы, в некоторых случаях здесь может расти лес. Карман морены обычно безопасное и удобное место для бивуаков. По гребням береговых и срединных морен пролегают наиболее удобные пути в верховья ледников. В часто посещаемых районах по ним проложены тропы, а в удобных местах устроены площадки для бивуаков.

Основной материал, из которого слагаются морены – окатанные обломки (валуны), песок разной крупности, гравий, щебень, моренные глины и суглинки, образующиеся при перетирании горных пород ледником.

Моренные отложения легко размываются реками, поэтому долины многих горных рек, разработанные в моренных отложениях древних ледников, так называемых конгломератах, имеют крутые труднопроходимые склоны. Крупные валуны защищают от размыва участки морены, образуя останцы причудливых форм. Например, останцы в долинах рек Кыртык и Ирик в Приэльбрусье, левобережная морена ледника Ленина на Заалайском хребте Памира.

Размыв морен талыми водами приводит к образованию селей.

При падении с гребней морен выполнить самозадержание ледорубом очень трудно. Поэтому тропы, а при их отсутствии маршруты движения, часто проходят ниже гребня со стороны склона долины. Движение без троп по крутым моренным (конгломератным) склонам весьма трудоемко. Нередко требуется вырубать ступени. Прохождение конгломератных склонов сопряжено с большим риском из-за неустойчивости валунов и невозможности закрепить веревку. Нередко по технической сложности и физической нагрузке такие склоны сравнимы с перевалами 3А категории сложности.

Если под мореной находится лед, то из-за неравномерности таяния (термокарст) могут образовываться воронки и крутые протяженные ледовые склоны, прикрытые тонким слоем морены, легко скатывающимся вместе с неосторожными путешественниками.

Нелишне заметить, что подмосковная Клинско-Дмитровская гряда представляет собой основные морены, оставленные древним оледенением. В эпоху оледенения лед переносил валуны на расстояние до 1000 километров. По их расположению удается определить откуда пришел ледник и откуда принесены валуны. По их расположению в Подмосковье и средней полосе удалось вычислить и найти некоторые полезные ископаемые в Карелии, а также коренные месторождения золота в Скандинавии. Благодаря ледниковым отложениям, под Москвой в Парамоновском овраге находят россыпное золото и гранаты.

4. Формы горного рельефа.

Рисунок 13

Горами альпийского типа называются молодые, высокие, поднимающиеся выше снеговой линии горы, несущие комплекс ледниковых форм рельефа: цирки, остроконечные гребни, пирамидальные вершины. Только такие горы могут быть объектами горного туризма и альпинизма.

Горы называются молодыми, если они несильно разрушены, то есть имеют значительное превышение гребней над узкими и глубокими долинами. Другими словами, если ширина долин во много раз меньше высоты окружающих склонов.

Горная страна – обширный, геологически обособленный район горной местности со сложной орографией. Например: Тянь-Шань, Памиро-Алай.

Горный узел – выделяющаяся высотой, сложной орографией и оледенением обособленная часть горной страны. Например: Фанские горы, Матчинский горный узел и узел Такали в пределах Памиро-Алая, узел Даут на Кавказе.

Горный хребет – вытянутый в одном направлении участок горного рельефа с близкой высотой соседних вершин. Например: хребет Абишира-Ахуба, Сванский хребет на Кавказе, Дарвазский и Язгулемский хребты на Памире.

Горная цепь – самостоятельный, главный, горный хребет большой длины при относительно малой ширине. Например: Туркестанский хребет на Памиро-Алае, хребет Ак-Шийрак на Тянь-Шане, Главный Кавказский хребет.

Отрог – относительно короткий, второстепенный хребет, ответвляющийся от основного. Во многих случаях через отроги пролегают перевальные пути, соединяющие разные истоки одной реки, одного ледника. По гребням отрогов пролегают наиболее безопасные и часто простейшие пути подъема на перевалы, расположенные в главном хребте. Например: ряд перевалов через Заалайский хребет, перевалы Ребро и Дорофеева в хребте Академии наук на Памире.

Долина⁸ – межгорная впадина большой протяженности при относительно малой ширине, служащая путем стока поверхностных вод: рек и ледников.

Висячая долина⁹ – долина притока реки или ледника, устье которой находится значительно выше дна основной долины.

Устьевая ступень¹⁰ – участок склона основной долины между дном основной и висячей долины. Обычно имеет значительную крутизну в сравнении с крутизной висячей долины и высоту не менее 50 метров.

Ущелье – глубокая долина с крутыми, свыше 30° склонами.

Каньон (пропасть) – глубокая долина с крутыми, свыше 60° склонами, если ее ширина значительно меньше глубины. В практике путешествующих каньоном называют технически сложный участок долины с крутыми, обрывающимися в реку берегами, то же препятствие может называться прижимом.

Вершина – выступающая над хребтом остроконечная или куполообразная возвышенность.

Седловина⁷ – местное понижение хребта. Не всякая седловина служит перевалом.