Лекция 9. Геологическая работа ледников и ледниковые отложения

Ледниками называют большие скопления льда, то есть замерзшей воды. В обычных условиях лед хрупок и легко разрушается. В то же время в больших массах проявляются также такие свойства льда, как пластичность и текучесть. Именно с ними связано движение ледников. Установлено, что при высоте ледника 60 метров под действием своего веса он перемещается (течет) по подстилающей плоскости при наклоне ее всего один градус.

Работа ледников наглядно проявляется в горах. В движущийся отдельными языками ледник попадают глыбы, куски скал, оторванные с ложа и боков углубленного русла. Этот материал (морена) переносится ледником в большом количестве. При таянии льда морена откладывается и перерабатывается потоками талых вод. Горные ледники подразделяются на альпийские (высокогорные) и скандинавские (ледники плоскогорий).

В отличие от горных, материковые ледники имеют огромные площадь распространения и мощность: в Антарктиде до 4200м, в Гренландии до 2400. Поэтому их работа еще более масштабна, вплоть до смятия верхних слоев ЗК в складки (гляциодислокации) и влияния на характер ТД. В общем в настоящее время ледники занимают 11% земной поверхности, их общий объем 30 млн. куб. км.

На указанных территориях протекает современная эпоха оледенения. Установлено, что в истории Земли оледенения происходили неоднократно. Наиболее крупные, охватившие почти все северное полушарие, происходили в четвертичный период. Для Европейской части России установлено четыре оледенения: Окское (Лихвинское)- раннечетвертичное, Днепровское, Московское (оба среднечетвертичные) и последнее – Валдайское (Осташковское) - позднечетвертичное; эпохи между ними называются межледниковыми, а современная – послеледниковой. Для территории СПб она насчитывает около 20 тыс. лет.

Разрушительная работа льда (экзарация или ледниковая эрозия) проявилась в образовании эрозионных форм ледникового рельефа: вытянутых в направлении движения ледника корытообразных долин – трогов; замкнутых котловин – ванн выпахивания; сглаженных скал с бороздами и царапинами на них. Такие ассимметричные скалы получили название «бараньи лбы», а их группы называют курчавыми скалами.

При таянии ледника переработка талыми водами обломочного материала и его отложение образовали такие аккумулятивные формы рельефа, как валы конечных морен, озы, камы, друмлины, зандровые поля. Конечные морены представляют собой возвышения до десятков метров высотой, сложенные переносимым льдом обломочным материалом, обрамляющие язык ледника; они обозначают границу распространения ледника. Озы – вытянутые по направлению движения ледника гряды с пологими склонами и плоской вершиной (напоминающие сглаженные насыпи), сложенные песками и гравийно-галечниками, переносимыми внутриледниковыми потоками. Камы – холмы, сложенные отложениями внутриледниковых озер. Друмлины – овальные в плане холмы, ядро которых сложено коренными породами, а с поверхности перекрыто отложениями ледника. Зандровые поля сложены песками, это дельты ледниковых потоков, разливающихся за краем ледника на равнине.

Ледниковые отложения делятся на моренные (g) и водно-ледниковые, подразделяющиеся в свою очередь на флювиогляциальные (f) и озерно-ледниковые (lg).

Мощность моренных отложений обычно 2…5 м, в понижениях может быть больше. По составу это супеси и суглинки с включением обломков различной крупности (до глыб и валунов, отсюда название таких отложений – валунная глина). Плотность высокая, до 2,2 т/м3, очень неоднородны, консистенция от тугопластичной до полутвердой. Водопроницаемость мала и породы часто являются водоупором. Прочность моренных отложений значительна, сжимаемость мала, так что они могут служить надежным основанием. В толще морены слоистость отсутствует, цементация также, содержание пылеватой фракции высокое, вследствие чего в воде грунт легко размокает. Вообще, при повышении влажности моренных супесей на 4-6%, а суглинков на 10-20% прочность их резко падает; на склонах это может привести к развитию оползней. В толще морены могут встретиться валуны (иногда ошибочно принимаемые за кровлю скальных пород), а могут быть карманы и линзы водоносных песков с напорными водами.

Флювиогляциальные отложения представлены разнозернистыми песками, гравием, галькой. Слагают отмеченные выше аккумулятивные формы рельефа – озы, камы; зандры чаще представляют собой отложения песков. Часто используются как месторождения местного строительного материала. Образуют напорные межморенные водоносные горизонты. Например, на территории СПб выделено два таких горизонта – верхний межморенный (Полюстровский) и нижний, менее распространенный, развитый в древних эрозионных размывах. Флювиогляциальные отложения могут иметь различную плотность сложения, вплоть до рыхлого состояния. Поэтому при динамических воздействиях сильно уплотняются. Мелкозернистые пески могут переходить в плывунное состояние.

Озерно-ледниковые отложения по составу обычно суглинки, реже супеси и глины. Характерной их чертой является ленточная текстура с чередованием тонких слойков песчаного и глинистого материала из-за отмеченного ранее влияния сезонности осадконакопления. Поэтому отложения такого типа названы ленточными глинами, хотя отмеченная слоистость не всегда четко выражена.

Ленточные глины часто оказываются слабыми грунтами с высокой влажностью, значительной сжимаемостью (Е = 5…7 Мпа) и чувствительностью к нарушению природного сложения. Из-за ленточной текстуры они анизотропны, особенно по водопроницаемости: коэффициент фильтрации вдоль напластования гораздо больше, чем перпендикулярно к нему.