Глетчер, или ледник, представляет ледяную реку, спускающуюся по долинам или с высоких гор, или в странах полярных. Г. служит одной из форм разгрузки того громадного запаса снега и фирна, который в значительном количестве выпадает выше снеговой линии. Для образования глетчеров необходимы в горах или в странах полярных известные орографические условия: необходимо присутствие среди гор котловин, а равно и выход из этих котловин на склоны долин. Если таких условий нет — не будет и глетчеров, а все явление скопления снега и фирна выразится следующей картиной. Вершина гор явится покрытой, как бы шапкой, снегом, который близ снеговой линии вокруг горы будет образовать фирновое кольцо, которое, стаивая, будет питать большое количество ручейков, выбегающих из под фирна и своим слиянием образующих реки. Типом таких гор может служить Алтай, отдельным вершинам которого дают название «белков», и где настоящих ледников очень мало. Не особенно благоприятные условия с орографической стороны представляет цепь Кавказских гор, где потому ледников также не особенно много и где они не достигают особенно крупных размеров. Значительно благоприятнее с рассматриваемой точки зрения Альпы и Тянь-Шань, где поэтому и Г. могут достигать больших размеров. Котловина среди гор, поднимающаяся выше снеговой линии, служит местом, где скопляется снег и фирн, и где из под него выходит в долину глетчерный лед в форме ледяной реки или Г. Весьма часто такие котловины имеют форму, напоминающую цирк, с отвесными стенами, часто расположенными уступами; вот почему за такими образованиями сохраняют иногда название цирков (в Скандинавии — ботнер, в Тироле — карэ). По характеру орографии стран, покрытых снегом, Гейм даже и самые ледники подразделяет на альпийские, скандинавские и гренландские. Альпийские ледники выходят из областей гор, богатых цирками и изрезанных многочисленными долинами. Скандинавские ледники спускаются с платообразных гор, среди которых долин мало, и, наконец, гренландские — выходят из-под сплошных и однообразных снеговых покровов, заковывающих собой полярные страны. Еще Соссюр, в конце прошлого столетия, отличил в глетчерах два порядка: ледники первого порядка, образующие большие потоки льда, выполняющего долины, состоят из плотного льда; ледники второго порядка, не представляющие значительных потоков и состоящие из рыхлого льда, а иногда и из фирна, редко вступающие в долины, а большей частью висящие на крутом склоне горы. Конечно, между Г. первого и второго порядка может быть много переходов. Лед Г. красивого зеленого цвета и обнаруживает слоистость, при чем наблюдается чередование слоев чистого льда с слоями полупрозрачного от избытка включенных пузырьков воздуха; характер слоистости глетчерному льду придает еще и мелкая пыль, попавшая на Г. и заключенная в отдельные, тонкие слои. Лед Г. местами взломан в образует причудливые ледяные глыбы, как бы навороченные друг на друга. Местами разбит многочисленными трещинами, которые иногда прикрываются вновь выпавшим снегом и, таким образом, маскируются. Это и составляет одно из существенных препятствий для посещения Г. и требует принятия ряда предосторожностей при посещении их. Чтобы приблизительно представить количество Г. в известных горах, можно указать на статистику таковых в Альпийской цепи, где по настоящее время насчитывают всех Г. 1155, из них первого порядка 249 и второго 906. Но надо иметь в виду, что Г. второго порядка иногда могут появляться и совершенно неожиданно после продолжительного и случайного выпадения больших запасов снега. Такие Г., спорадически появляющиеся и также исчезающие, известны как в Альпах, так в особенности в западной части Кавказского хребта.
От размеров скоплений снега и фирна в котловинах находятся в зависимости и размеры выходящих из них Г. Для примера приведены размеры некоторых глетчеров Альп.
| Название глетчера | Кв. км | Км | В метрах | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Вся поверхность |
Поверхность ледникового потока |
Длина ледников. потока |
Шир. глетчера в середине |
Абсолютная высота нижнего конца | |
| Ледниковое море | 30,13 | 11,65 | 9 | 1000 | 1125—1150 |
| Горнерский | 49 | 20 | 8,5 | — | 1840 |
| Алетчский | 99,54 | 29,45 | 16,5 | 1800 | 1353 |
| Нижний Гриндевальский | 28 | 8,5 | 7,5 | 300—800 | 1080 |
| Ронский | 18,63 | 5,07 | 5 | — | 1777 |
Точно так же изменчива и толщина льда Г. Только присутствие трещин в Г. дает возможность. определять ее. Толщина льда в Г. Альп второго порядка колеблется в пределах от 10—50 метров, тогда как толщина льда Г. первого порядка от 100—400 метров. Размеры Г. стран полярных еще более значительны: так гренландский Г. Гумбольдта имеет в ширину 118 километров, ледник Дове, на земле Франца Иосифа — 60 км; о толщине их можно только догадываться по происходящим от них плавающим ледяных горам. Также трудно судить и о длине их, потому что в большей части случаев такие полярные Г. прямо выходят из-под снегового покрова; но Г. Эйсблинк, например, выдается в море мысом на 22 километра. Вычислено, что только с одного западного побережья Гренландии в пределах 60—80° сев. шир. Г. доставляют ежегодно не менее 10—100 куб. километров плавающего в море льда. Впрочем, и в Альпийской цепи Г. содержат льда не малое количество. По вычислению Гейма, в алетчском Г. (Тирольские Альпы) находится льда 10,8 куб. км. Из льда горнерского Г. можно было бы построить три таких города как Лондон. Угол, по которому спускаются Г., может быть весьма различен, но для больших Г. этот угол колеблется в пределах от 3°—10°, крайне редко в них наблюдался угол 20°—30°. Конечно, надо иметь в виду, что в различных местах долины этот угол может изменяться и сильно увеличивается там, где есть крутые склоны; на таких склонах Г. являются в форме как бы замерзших водопадов и часто такие места на них обусловливают освобождение более или менее значительных масс льда в форме лавин, которые, освобождаясь, с значительной скоростью стремятся вниз по долине. Благодаря значительной массе льда в Г., эти последние могут спускаться значительно ниже снеговой линии и достигать иногда таких мест, где может произрастать табак и цвести рододендроны. Для Альпийской цепи, в особенности для швейцарских Альп, такое опускание ниже снеговой линии наблюдается от 1800—1700 метров.
Движение льда Г. вниз по долинам указывал еще Соссюр; но первое цифровое указание было сделано только в 1827 г. Это явление обратило особое внимание на себя ученых, начиная с сороковых гг. нынешнего столетия, и многие занимались решением этого вопроса. Первый Форбес высказал предположение, что законы движения льда в Г. весьма близки к законам движения воды в реках. Это предположение было проверено Тиндалем, визировавшим поперек Г. линию, концы которой отмечал на берегах долины, а на Г. устанавливал ряд вех или располагал по этой линии камни, окрасив их предварительно в какой-нибудь цвет. Эта прямая линия в известное время обратилась в кривую и выпуклость ее направилась в сторону движения Г., что доказывает, что средина Г. движется быстрее краев. Тиндаль выбирал для наблюдений на Г., напр., такие места, где Г. делает крутой изгиб, и показал, что и здесь наибольшая скорость движения льда выражается кривой, приближающейся в сторону изгиба, как при изгибах рек. Наблюдения в различные времена года обнаружили, что в жаркое время движение быстрее, чем в холодное. Известный ледник «Ледниковое море», спускающийся с Монблана, имел в июле скорость поступательного движения ежедневно 1,323 метра, тогда как в декабре 0,29 метра. В Г. Гренландии такая поступательная скорость льда много больше альпийских и колеблется в пределах от 3,1—20 метров в сутки. Во всяком случае надо признать, что лед Г. представляет массу трудно-текущую и уступающую воде в скорости течения в 80—100 миллионов раз.
Значительно труднее было отыскать причину движения Г. Соссюр полагал, что достаточно одного веса льда для того, чтобы глетчер скользил по склону долины. Но эту гипотезу заменили Шарпантье и Агассис другой — гипотезой расширения. В силу дневного таяния поверхности Г., образующиеся воды просачиваются в лед, а ночью в нем замерзают, что, конечно, вызывает расширение, которое и выражается, по их мнению, поступательным движением. Эта гипотеза держалась недолго и была основательными возражениями опровергнута Гопкинсом, который, между прочим, математическим расчетом доказал, что трение, которое претерпевает Г. о дно и берега долины, одно способно остановить поступательное движение Г., не принимая даже во внимание, что эти последние часто из широких долин входят в узкие ущелья и протискиваются среди них. Тиндаль, желая выяснить причины поступательного движения льда Г., обратил особое внимание на физические свойства льда. При этом вспомнили и о старинном опыте Кристи над замораживанием в артиллерийской бомбе воды. Тиндаль вытягивал лед в брусья, изгибал их в кольца, завязывал в узлы и придавал ему самую разнообразную форму, причем оказалось, что лед обнаруживает наибольшую степень пластичности при температурах близких к точке таяния снега. Так как лед Г. опускается ниже снеговой линии, то, очевидно, он находится в условиях наибольшей пластичности. В настоящее время вводят еще новый элемент — жидкостное истечение. Благодаря опытам Треска и Спринга, было доказано, что некот. однородные твердые тела обладают способностью под сильным давлением вытекать из отверстий, подчиняясь законам истечения жидкостей. Лед ледников находится под громадным давлением запасов снега, выпадающего на горах и скопляющегося в цирках. Так как различные твердые тела обладают способностью к жидкостному истечению в различной степени, то лед, ясно, принадлежит к категории тел, довольно легко подчиняющихся этому явлению, чему до известной степени содействует и его пластичность. Правда, есть одно искусственное твердое тело, которое даже способно течь при еще более меньшем давлении, прямо от собственного веса — это вар, при помощи которого каждый может демонстрировать себе характер движения льда в глетчерах: стоит только положить кусок его на наклонную поверхность, чтобы вар медленно потёк, подчиняясь законам жидкостного истечения.
Пластичность льда Г. обнаруживается только до известных пределов, за которыми идет раскалывание и распадение льда на отдельные куски. Присутствие на Г. многочисленных трещин — факт давно известный; трещин больше там, где ледники спускаются по крутым склонам. Из наблюдений над расположением трещин на Г. можно легко вывести общее заключение, что трещины идут от краев к средине Г., располагаясь как бы навстречу его движению; на крутых склонах эти боковые трещины соединяются между собой в средине Г. Причина такого расположения лежит в том, что Г. при своем поступательном движении в боках долины встречает сопротивление. На поверхности Г. часто можно еще заметить полосы грязи, которые располагаются уже иначе, чем трещины, — их изгибы направлены в сторону движения Г., а происхождение таких полос объясняется пылью, которая приносится ветром и первоначально равномерно располагается по поверхности Г., но в силу его движения лед покрывается небольшими грядками, также изогнутыми в сторону движения; пыль с грядок смывается и, скопляясь между ними, является в форме полос грязи.
Поверхность глетчера подвергается, вообще, довольно энергичному таянию, которым вызываются оригинальные образования, получившие название: ледниковых столов, колодцев, ручьев и мельниц. Под именем ледникового стола (фиг. 2 с.) понимают значительных размеров камень, как бы искусственно помещенный на ледяную ножку и возвышающийся над поверхностью глетчера.
Камень, как плохой проводник тепла, предохраняет лежащий под ним лед от быстрого таяния, тогда как места не защищенные скоро тают и этим обусловливается образование ледникового стола. Ледниковый колодезь представляет цилиндрическое углубление во льду Г., на дне которого находится камень небольших размеров. Лежащие на поверхности Г. мелкие камни, пригреваясь солнечными лучами, как плохие проводники тепла, долгое время сохраняют приобретенную температуру, под влиянием которой лед под ними тает быстрее чем на поверхности Г., и камни таким способом мало-помалу углубляются в лед. Под влиянием того же постоянного таяния поверхности Г. здесь бегут многочисленные ручейки, которые иногда на поверхности полярных глетчеров сливаются в целые озера; иногда такие ручейки скрываются в самый лед Г. и текут не глубоко от поверхности; такие места иногда являются опасными для посетителей Г., потому что нетолстая ледяная покрышка над ручьем не всегда способна выдержать давление веса тела человека. Такие то ручейки достигают дна Г. и текут под ним. Во всяком случае присутствие трещин в Г. отклоняет движение поверхностных вод и эти последние часто низвергаются в трещину и мало-помалу размывают отверстие, приготовляя как бы воронку, направляющуюся внутрь льда. Но так как трещины зависят от склона долины, а Г. имеют постоянное поступательное движение, то при переходе Г. на пологий склон трещина замыкается, взамен ее на крутом склоне образуется новая, а размытое отверстие может сохраниться долгое время. Таким обработанным водой отверстиям некогда бывших и настоящих трещин дают название ледниковых мельниц (фиг. 4) и на каждом Г. непременно есть свои мельницы, иногда достигающие глубины 260 метров.
Движение льда в Г. может представить и другие интересные стороны. На лед их могут попадать обломки горных пород и, безразлично от их веса, будут нестись льдом в места более низменные. То же движение льда должно отразиться и на известном характере обработки ложа, по которому Г. движется. Так как Г. спускается из цирка в долину на такой высоте, где особенно резко наблюдается различие между дневной и ночной температурами, то здесь идет энергичное разрушение горных пород, образующих берега долины. Освобожденные этим путем обломки, сваливаясь, могут попадать на края Г. и путем их постоянного движения скопляться в виде гряд камней. Таким скоплениям камней уже давно в Альпах дано название морен, и они возвышаются здесь над ледником от 10—100 метров, тогда как в Тянь-Шане — до 150 метров. В состав морен входят обломки самых разнообразных размеров и иногда даже наблюдались среди них глыбы 1000—3000 куб. м. Среди морен различают: боковые, серединные, конечную, внутренние и поддонную. Боковыми моренами называют такие гряды камней, которые расположены по краям Г. Но Г., как и реки, могут иногда сливаться между собой и образовать сложный Г. Если два Г. сливаются между собой, то, конечно, левая боковая морена одного сольется с правой боковой мореной другого и на таком сложном Г., кроме боковых морен, можно еще встретить в середине гряду камней, расположенную по направлению движения Г. Такой морене дают название серединной морены. На некоторых больших Г. есть несколько серединных морен, и по числу боковых и срединных морен всегда можно узнать из какого числа простых Г. образовался данный сложный Г. — стоит только из общего числа морен вычесть единицу. Так, знаменитое «Ледяное море» Монблана содержит семь морен и потому образовалось из шести простых Г. Впрочем, для образования серединных морен нужны известные условия: необходимо, чтобы слияние двух Г. произошло под более или менее острыми углами и движение их направлялось в одну сторону. При слиянии Г. под прямым углом или под острым, но при движении их в разные стороны, серединных морен не образуется, а камни боковых морен разносятся по всей поверхности Г. При конце Г., там, где он оканчивает свое движение, весь несомый им материал должен скопиться в более или менее значительных массах, в форме гряды камней, лежащей поперек долины — это есть конечная морена; она особенно интересна в том отношении, что дает возможность судить об изменениях, происшедших с глетчером. Еще Соссюр заметил, что в Альпах прежде Г. имели более значительное распространение, чем ныне: он нашел ниже Ронского Г. целый ряд его конечных морен до самого Женевского озера и этим доказал, что некогда Ронский Г. достигал Женевского озера. Камни, составляющие боковые и серединные морены, могут на крутых склонах глетчеров попадать в трещины, а при переходе на пологий склон трещины будут замыкаться и таким способом внутри ледника могут образоваться скопления твердого материала в виде внутренних морен. Этому скоплению, конечно, в известной степени содействуют и циркулирующие во льду Г. воды. Внутренние морены иногда образуют прослои в Г. от 5—10 метров толщиной, как это наблюдалось в глетчерах Гренландии. Поддонная морена образует под глетчерами более или менее мощное скопление самых разнообразных по величине обломков горных пород. Происхождение ее вызывается несколькими причинами. На дне долины, по которой движется Г. до его происхождения, конечно, могли уже раньше лежать обломки берегов долины. Когда образовавшийся Г. занял ложе долины, он покрыл собой и эти обломки. Но кроме того нахождению разнообразной величины камней под Г. могут содействовать еще и трещины, из которых некоторые достигают дна, и материал боковых и серединных морен будет при помощи таких трещин доставляться ко дну Г. Во всяком случае, надо признать доказанным, что материал поддонной морены находится под громадным давлением Г. и камни, вмерзшие в лед, будут совершать вместе с ним движение вниз по долине и должны подвергаться известной обработке, от которой свободны камни поверхностных морен. Такая обработка выражается стачиванием трущейся поверхности камня и образованием на них ровных плоскостей, покрытых прямолинейными и параллельными друг другу царапинами, называемыми ледниковыми шрамами. Но так как вмерзшие в лед камни могут подвергаться перемещениям при встрече препятствия, то на отдельных камнях поддонной морены не редкость встретить несколько выровненных поверхностей, покрытых ледниковыми шрамами или пересечение нескольких систем шрамов на одной поверхности. Отдельные камни поддонной морены, подвергаясь обработке, должны дать и более тонкие продукты истирания. Материал поддонной морены и представляет тот особенный интерес, что в нем на лицо самые разнообразные продукты истирания: от камней в тысячи куб. метр. до тонкой нежной пыли, или как ее иногда называют, ледниковой муки. Такой нанос может приготовить только Г., — другого геологического деятеля, способного приготовить материал, сходный с поддонной мореной, нам неизвестно. Но достаточно, чтобы материал поддонной морены подвергся влиянию проточной воды, даже при ничтожной скорости течения, чтобы последняя обнаружила на нем сортировку и мелкий продукт истирания был бы унесен водой. Вот почему ручьи и реки, выбегающие из под Г., всегда окрашены механически взвешенными в них мелкими продуктами истирания. Прямое определение, такого материала, окрашивающего воды Г., показало, что в июле месяце в воде некоторых гренландских Г. в одном куб. м воды бывает до 2370 г ила, в воде норвежских Г. — до 300 г. Такая окраска вод Г. даже дает повод называть некоторые воды «ледниковым молоком» (Gletschermilch). Такие окрашенные воды ручьев и рек иногда впадают в озера и придают воде этих последних особую окраску то в белый (Lago Bianco), то в бурый, то даже в черный цвет, и такая окраска дает иногда и самое название озеру. Движение льда Г., вызывая известную обработку материала поддонной морены, и в свою очередь, при помощи последнего запечатлевает и на коренных породах следы своего пребывания двумя разрядами признаков: своеобразными характерами округления и обтачивания скал, а равно и полировкой и шлифовкой горных пород ложа ледника и нанесения на них ледниковых шрамов. В ряду форм, обусловленных деятельностью Г., относят: курчавые скалы, бараньи лбы и куполовидные холмы. Под именем курчавых скал понимают обработанные глетчерным льдом берега долины, при чем все неровности их сглажены, и со стороны такая поверхность кажется как бы покрытой кудрями. Предел, до которого обнаруживается такая обработка на берегах долины Г., в тоже время служит пределом, до которого некогда Г. наполнял долину. Под именем бараньих лбов (фиг. 3) понимают своеобразной формы холмы, имеющие один бок пологий, напоминающий лоб барана, другой — крутой, при чем первый всегда обработан, т. е. сглажен Г., тогда как второй может и не подвергаться обработке.
В плане такой бараний лоб представляется то эллипсовидным, то грушевидным, и длиннейшая ось его обозначает направление движения ледника. Происхождение бараньих лбов объясняют встречей Г. препятствия при его поступательном движении вниз по долине. Возвышение на дне долины первоначально заставляет Г. обтекать препятствие, но по мере увеличения льда в Г. это препятствие заставит Г. подняться на него и, конечно, обнаружить на сторону препятствия, обращенную к Г., значительное истирающее влияние. Вот почему иногда эту пологую сторону бараньего лба называют ударной стороной (Stosseite — немцев). По плану бараньего лба и его длиннейшей оси, а равно и по пологому склону рельефа, можно всегда узнать, даже там, где теперь нет Г. не только направление движения, но и сторону, откуда двигался Г. Под именем куполовидных холмов (фиг. 1) понимают равномерно обточенные вершины некоторых гор, носящие в Швейцарии название «domes arrondis», находящиеся в соседстве с Г. и напоминающие своей формой — купол.
Происхождение их объясняют равномерным сползанием, а с ним и обтачиванием, с такой вершины ледяного покрова. Поверхность ложа Г., а равно и вышеописанных форм, бывает всегда более или менее выровнена, гладка, отшлифована и даже отполирована и нередко покрыта ледниковыми шрамами или бороздами. Степень полировки бывает крайне различна, так как различные горные породы принимают полировку не одинаково. Но есть случаи, когда полировка так совершенна, что кажется, будто поверхность породы покрыта искусственно наведенной глазурью. Конечно, такую обработку глетчером можно видеть только там, где ложе освободилось ото льда, а на это надо было время, а потому, принимая во внимание способность горной породы шлифоваться, еще надо обратить внимание на выветривание, которое в значительной мере может уничтожить следы некогда бывшей шлифовки. Ледниковые шрамы или борозды представляются также весьма разнообразными: то это как бы нанесенные тонкой иглой прямолинейные и параллельные друг другу царапины, то это довольно глубокие желоба, также выдерживающие параллельность и прямолинейность на коротких расстояниях; иногда даже система их огибает, направляясь вниз долины, целую гору. В некоторых случаях приходилось наблюдать по крайней мере две системы шрамов взаимно пересекающихся и, конечно, пересекающая система моложе пересекаемой. Последний случай возможен там, где Г. изменил направление своего движения в где эта перемена была относительно непродолжительное время — иначе новое истирание, производимое глетчером, совершенно уничтожило бы прежде нанесенные ледниковые шрамы. Но все признаки, запечатленные Г. на коренных породах, в случае обнажения последних, легко могут подвергаться уничтожению от процесса выветривания. Для сохранения их всегда нужны определенные условия: недурно сохраняются такие следы под водой, но еще лучше прямо под поддонной мореной, где осторожным освобождением коренной породы от покрывающего ее наноса часто можно освободить почти неповрежденную выветриванием поверхность горной породы со всеми признаками ледниковой обработки даже в странах, где Г. давно уничтожились, как, напр., в Финляндии и в Олонецкой губ. Если в обыкновенных альпийских Г. наблюдается столь сильное запечатление следов своего пребывания, то в странах полярных — там, где ледниками образованы сплошные покровы, тянущиеся на десятки километров — это запечатлевание должно выражаться в телескопических размерах. Формы куполовидных холмов, бараньих лбов должны запечатлеваться на целых горных кряжах и эти последние, освободившись со временем от ледникового покрова, должны носить совершенно своеобразный характер пейзажа в них не будет наблюдаться острореберных вершин и скал; вся поверхность должна быть сглажена, округлена; контуры будут более мягкие, чем без участия деятельности Г. Действительно, такой характер пейзажа и представляют собой страны, где, как положительно доказано разнообразными следами, оставленными глетчерами, некогда ледниковый покров играл такую выдающуюся роль. Для примера можно указать на весь Скандинавский полуостров, с Финляндией, Олонецкой губернией) и Кольским полуостровом. Мягкость контуров в этих странах еще в значительной мере увеличивается и выравниванием неровностей покрывающим их наносом, оставленным Г. Но стоит только или путем естественным или искусственным обнажить нижележащую коренную породу, чтобы на ней во всей сохранности обнаружились разнообразная степень шлифовки полировки и различной глубины ледниковые шрамы.
Приложение
править
1. Куполовидный холм в долине Джунбулака в Саянском хребте. 2. Общий вид альпийского глетчера. А — фирновое поле (начало глетчера); В — конец глетчера. a, b, d — срединные, боковые и конечные морены; с — ледниковый стол. 3. Бараний лоб в с. Соломенском (Олонецкой губ.). 4. Ледниковые мельницы на Басканском глетчере Кавказа.