Ясно, что изучить загадочные процессы, скрытые под многометровой толщей льда, не так просто. Благоприятные возможности для проведения таких исследований имеются лишь в краевых частях ледников, где можно подобраться к ложу, используя глубокие трещины и туннели. Нередко мореносодержащий лед вскрывается в стенках эрозионных промоин, пересекающих поля мертвого льда; кроме того, этот лед виден в перевернувшихся айсбергах.
Мореносодержащий лед наблюдался в основании десятков ледников. Его мощность сильно колебалась, на выступах коренных пород она составляла не более 20—50 см, а в понижениях рельефа — несколько метров. Замечено, что мощность мореносодержащего льда непосредственно зависит от прочности пород ледникового ложа и даже в небольших долинных ледниках, залегающих на податливых к механическому воздействию песчаниках и алевролитах, достигает 15 м и более. Напротив, если ледники пересекают прочные гранитные породы, мощность обогащенного мореной льда невелика — в среднем всего 1—1,5 м.
В этом мы убедились, проводя гляциологические исследования на Шпицбергене на леднике Норденшельда, который спускается к берегу бухты Адольф в Билле-фьорде.
Ложе ледника выработано в очень прочных, сильнометаморфизованных породах формации Гекла-Хук: биотитовых гранитах, кварц-биотитовых ксенолитах, порфиритах и кварцитах. Мягкие песчаники и алевролиты, как предполагают геологи, скрыты преимущественно только под левой частью ледникового языка. Здесь край ледника Норденшельда сильно истоньчается и в некоторых местах прорезан ложбинами стока талых вод. В прогалинах отчетливо заметно двучленное строение ледника: под верхней толщей чистого льда залегает мощный (4—5 м) горизонт мореносодержащего льда, насыщенный обломками песчаников и алевролитов. Зато в основании центральной, динамически более активной, части ледника толщина мореносодержащего льда заметно уменьшается до 0,5—1,5 м, а среди камней начинают преобладать обломки пород формации Гекла-Хук.
Сколько же каменных обломков содержится в ледниках? Дж. Эндрюс подсчитал, что на леднике Барнс объем камней составляет всего 0,05% общего объема льда во всей области абляции, но в отдельных частях ледников объем камней может быть гораздо больше. В том же леднике в сильно загрязненном льду содержание минеральных частиц возрастает до 8%, а в базальных слоях мореносодержащего льда некоторых ледников Шпицбергена — до 50%. Впрочем, и это не предел; в наиболее загрязненной части ледника Кейсмент в Кордильерах объем камней достигает 64%.
Обычно каменными обломками наиболее насыщены самые нижние пачки мореносодержащего льда, а выше концентрация камней существенно уменьшается. Над мореносодержащим льдом на некоторых ледниках фиксировали слой льда с желтоватой, а иногда буроватой окраской. Этот горизонт, называемый янтарным льдом, содержит лишь незначительные включения алевритовых и песчаных частиц, а также отдельные вкрапления гальки; по мощности он в несколько раз меньше собственно мореносодержащего льда. Сложилось представление, что янтарный лед образуется, когда в ледниках возникают благоприятные условия для проникновения минеральных частиц из мореносодержащего горизонта в вышележащие слои чистого льда.
Ледник Семенова спускается с массива Хан-Тенгри, заполняя верхнюю чисть Сары-Джазской долины
Продвинувшийся вперед конец ледника Безенги. Вдали видна знаменитая Безенгийская стена
Главный хребет Большого Кавказа — крупный район оледенения. С вершины Тетнульд спускается висячий ледник Лахура, внизу — язык крупного долинного ледника Адиши
Крутой борт одного из ледников массива Ак-Шийрак
Хребет Куйлю на Тянь-Шане — крупный центр оледенения
Полосы срединных морен на леднике Коёнды на Тянь-Шане (фото В. М. Лукина)
Причудливые туннели и арки из льда
Правый борт одного из ледников в хребте Кунгей-Ала-Тоо (Тянь-Шань)
Ледник Адиши — идеальный объект для изучения полосчатости льда. В центре ледникового языка крупный каменный холм — след недавнего горного обвала
Пульсирующий ледник Медвежий на Памире разбит глубокими трещинами (фото В. М. Лукина)
Человек с фантазией среди глыб льда может разглядеть диковинных зверей. Этот зверь тоже интересуется: какова глубина трещин (фото В. М. Лукина)
Камни в придонных слоях льда — орудия ледникового выпахивания
Поверхность скал, недавно освободившихся от льда, испещрена бороздами и штрихами
Крупные напорные конечные морены окаймляют концы ледников Трюггвебреен и Зандербреен на Шпицбергене
Рис. 8. Свежеотложенная морена в 20 м от конца ледника Караколтор (Центральный Тянь-Шань). Четко виден контакт морены со штрихованной поверхностью коренных пород
Хотя проблема взаимодействия ледника с ложем занимает центральное место в динамической гляциологии, необходимо отметить, что чистый лед не в состоянии сильно воздействовать на подстилающие более прочные породы. Разрушается ложе лишь в том случае, если в основание ледника включены камни. По поводу их появления имеется несколько предположений. Одно из них сводится к тому, что камни были рассеяны по днищам «доледниковых долин». Это согласуется с находками останцов сильно выветрелых коренных пород на водоразделах. По-видимому, такие же коры выветривания были распространены и в долинах, где легко подверглись экзарации, насыщая обломками основание ледников. В некоторых моренах Центрального Кавказа обнаружены сильно корродированные зерна минералов — свидетельства глубоко зашедшего химического выветривания. Это еще раз подтверждает возможность вовлечения древних кор выветривания в сферу экзарации. Мощность их измерялась несколькими метрами. Нельзя также исключить попадание обломков на ложе с поверхности ледников по линиям тока льда, направленным в области питания вниз, к основанию ледника.
Разрушение ледникового ложа идет несколькими путями.
Наиболее очевидный механизм — абразия, или истирание. Предпосылкой данного процесса служит донное скольжение льда, содержащего обломки разных размеров, по массивным прочным породам (рис. 8). В этом отношении по своему действию на ложе ледники мало отличаются от других абразивных материалов, и здесь можно провести аналогию с воздействием наждачной бумаги на дерево.
Анализируя процессы абразии, английский геоморфолог Дж. Боултон предложил различать воздействие крупных обломков, вмерзших в основание ледника, что обычно приводит к образованию штрихов и борозд, и собственно абразионную полировку ложа мелкоземом, который находится между крупными обломками и ложем. Чтобы выяснить эффект абразии, на контакте мореносодержащего льда с ложем плотно закреплялись металлические пластины. При повторном осмотре уже через несколько недель поверхность пластин была испещрена штрихами.
Помимо натурных экспериментов, неоднократно ставились и лабораторные опыты как с самим льдом, так и со сходными по свойствам материалами. Полученные результаты подтвердили, что мореносодержащий лед может разрушать скальные породы и образовывать специфические абразионные микроформы. Из этих же опытов выяснилось, что тонкие частицы не являются эффективным абрадирующим материалом, поскольку их поверхности быстро сглаживаются. Соответственно для абразии необходимо поступление к ложу свежих частиц. Некоторая часть из них может образоваться в результате дробления крупных камней.
Темпы абразии непосредственно зависят от скорости движения мореносодержащего льда, так как с увеличением скорости возрастает количество обломков, воздействующих на единицу площади ложа.
К числу наиболее легко абрадируемых пород относятся некоторые разновидности фельзитов и известняков, а также жильный кварц. В процессе абразии лед пополняется тончайшими частицами, которые иногда называют ледниковой мукой или пудрой. В пользу абразивного происхождения этого материала свидетельствует тот факт, что во многих моренах от 60 до 70% алевритовой фракции представлено кварцем, кальцитом и полевым шпатом, а выветрелых глинистых минералов немного.
Не менее важным механизмом экзарации является ледниковое выпахивание, которое, как полагают, более эффективно, чем абразия, и контролируется первичной трещиноватостью пород ложа и процессами режеляционного льдообразования.
Механизм выпахивания наиболее просто объясняется в тех случаях, когда ложе ледника состоит из рыхлых и сильно выветрелых отложений. Однако ледник, несомненно, может разрушать также устойчивые массивно-кристаллические породы. У. Льюис показал, что ледник способен выламывать крупные глыбы даже самых прочных пород и, вероятно, именно этим объясняется ступенчатость продольных профилей многих трогов. Существенными предпосылками для подобного выпахивания являются резкие смены процессов таяния и замерзания у ложа ледника.
