Ледники в горах - Леонид Серебрянный

Л. Р. Серебрянный, А. В. Орлов

Ледники в горах

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Ответственный редактор академик Г. А. Авсюк

Рецензент

доктор географических наук М. Г. Гросвальд

Введение

Десятая часть площади нашей планеты скована льдом. Он сплошь покрывает Антарктиду и Гренландию, там под толщей льда, достигающей местами 3—4 км, скрыты целые горные хребты и массивы. Не умещаясь на суше, лед сползает в море, образуя шельфовые ледники. От их краев откалываются айсберги и далеко разносятся морскими течениями. Мощные шапки льда одевают многие полярные острова. В нашей стране они известны на Земле Франца-Иосифа, Новой Земле и Северной Земле, где от льда свободны лишь неширокие полосы прибрежной суши.

Ледники в горах встречаются практически на всех широтах, в том числе и на экваторе. Они являются неотъемлемой частью окружающей среды. В некоторых горных странах оледенение занимает большие площади, например в горах Средней Азии почти 18 тыс. км2.

Изучением ледников занимается гляциология — наука очень широкого профиля. Она охватывает все виды природных льдов, которые иногда даже выделяют в особую оболочку Земли — гляциосферу. Ежегодно на ледники снаряжаются десятки экспедиций. Исследователи, как правило, уделяют основное внимание наблюдениям на поверхности ледников: регистрируют размеры и площади ледяных тел, определяют их режим, замеряют скорости движения льда, ведут метеорологические и гидрологические работы. Чтобы понять закономерности поведения ледников, необходимо выяснить и процессы, происходящие в их внутренних частях. Здесь на помощь ученым приходят глубокое бурение, сейсмо- и радиозондирование, кристаллографические, геохимические и другие методы.

Полевые наблюдения сопровождаются обстоятельными лабораторными исследованиями и теоретическими расчетами движения льда при разных условиях. Таким путем удается понять распределение мощности льда, изменение его температур и физико-механических свойств с глубиной. В конечном итоге повышается надежность расчетов, которые закладываются в долгосрочные прогнозы нивально-гляциальных процессов.

Эта книга знакомит читателя с разными направлениями в изучении горной гляциологии, дает представление об условиях существования горного оледенения и его связях с климатом и рельефом. Вполне понятно, что с одинаковой детальностью изложить весь комплекс проблем горной гляциологии трудно, тем более что тема наших собственных исследований — взаимосвязь ледников с литосферой.

Ледники оказывают колоссальное воздействие на свое ложе. Они, словно гигантские бульдозеры, выкапывают массы камней, перемещают их на большие расстояния и сваливают в громадные кучи. Ледниковые формы рельефа — это фактически единственные свидетельства существования древнего оледенения, которое было гораздо обширнее, чем современное. Реконструкция былого оледенения дает возможность решить одну из ответственных задач, стоящих перед человечеством,— выяснить, как изменяется климат.

Горные ледники важны и как источники влаги, в них сконцентрированы огромные запасы пресной воды. Регулирование стока с ледников приобретает особенно актуальное значение в аридных и даже в некоторых полярных странах, страдающих от нехватки влаги. Долгое время географической загадкой Средней Азии считали полноводные реки, пересекающие пустыни. Теперь же точно установлено, что эти голубые артерии жизни связаны с существованием оледенения в горах.

В этой книге наряду с изложением научных фактов мы стремились также отразить личные впечатления, полученные во время экспедиций на ледники Центрального Кавказа, Тянь-Шаня, Северной Земли, Восточной Якутии и Шпицбергена.

Из истории изучения горных ледников

Хотя о существовании ледников люди знали очень давно, конкретные наблюдения за их поведением начались менее 300 лет назад. В 1696 г. в Копенгагенском университете была защищена диссертация Т. Вигалина «О кристаллических ледяных горах Исландии». Ее автор, проживший ряд лет в непосредственной близости от исландского ледника Ватнайёкудль, показал, что ледники обладают свойством двигаться под влиянием собственной тяжести и периодически наступают. К сожалению, эта работа была опубликована только спустя 100 лет в одном из норвежских журналов.

В 1723 г. в Лейденском университете Й. Шойхцер выступил с гипотезой движения ледников. Он предполагал, что вода может образовывать трещины во льду и замерзать в них, это якобы и определяет течение льда вниз по склонам гор.

Значительный вклад в разработку ледниковой теории внесла группа альпийских исследователей в конце XVIII — начале XIX в. Швейцарский ученый О. Соссюр, автор «Путешествий по Альпам» (1779—1796 гг.), наметил первую схему формирования и разрастания горных ледников. Он обратил внимание на их способность перемещать крупные глыбы горных пород. Несколько позже, в 1802 г., английский геолог Дж. Плейфер утверждал, что валуны, рассеянные в горах Юра, были перенесены громадными ледниками. В 1821 г. независимо от Дж. Плейфера, швейцарский инженер Й. Венец высказал предположение, что некогда ледник занимал всю верхнюю часть долины Роны. На эту мысль его навели наблюдения охотника за сернами Ж. Перодена.

Таким образом, геологические наблюдения в Альпах фактически заложили фундамент ледниковой теории, показав, что в прошлом ледники имели более значительные размеры и выносили камни из центральных районов гор на окружающие равнины. Эти представления развивали А. Бернгарди (1832 г.). Ж. Шарпантье (1835 г.) и К. Шимпер (1835 г.). Последний впервые применил термин «ледниковая эпоха» для обозначения периода разрастания ледников в Альпах. Под влиянием идей этих исследователей И. В. Гёте, интересовавшийся проблемами естествознания, составил образное описание эпохи великого похолодания в Европе, которое сопровождалось разрастанием ледников.

Ледниковая теория, однако, не сразу получила признание. Для ее пропаганды много сделал известный швейцарский геолог Л. Агассис. Ознакомившись с работами альпийских ученых, особенно Ж. Шарпантье, он подготовил в 1840 г. сводный труд под названием «Исследования ледников», который принес ему мировую известность и был переведен во многих странах, в том числе и в России.

Заслугой Л. Агассиса было также и то, что он пропагандировал ледниковую теорию. Он побывал в Англии, где сделал ряд публичных докладов в научных обществах, затем, переехав в США, также неоднократно выступал в защиту ледниковой теории. Геологи, изучавшие строение равнинных стран, тем не менее все еще сомневались в правомочности этой теории, отдавая предпочтение другим представлениям. В частности, долгое время была популярна «дрифтовая теория», объяснявшая разнос валунов, обнаруженных на равнинах Северной Европы, деятельностью морских льдов. Лишь в 1870-х годах почти одновременно в нескольких странах Европы появились работы, в которых признавалось распространение гигантских древних ледниковых покровов. Особенно выделялся фундаментальный труд русского ученого-революционера П. А. Кропоткина «Исследования о ледниковом периоде» (1876 г.). В нем на конкретных примерах рассматривались механизмы воздействия древних ледников на свое ложе и формирование ледниковых отложений. Впоследствии П. А. Кропоткин писал: «Мне хотелось разработать теорию о ледниковом периоде, которая могла бы дать ключ для понимания современного распространения флоры и фауны и открыть новые горизонты для геологии и географии»[1].

С книги П. А. Кропоткина фактически началось распространение ледниковой теории в России, где она была признана многими исследователями. Ф. Б. Шмидт, П. А. Армашевский, С. Н. Никитин, А. П. Павлов и другие геологи во многих районах Русской равнины выявили ледниковые отложения — морены. Их изучение дало возможность наметить центры и границы распространения древних ледников.

В горных районах России интерес к научному познанию ледников проявился еще в первой половине XIX в. Горный инженер Ф. В. Геблер в 1836 г. опубликовал результаты изучения Катунского и других ледников Центрального Алтая. Здесь были впервые отмечены признаки более обширного в недавнем прошлом оледенения. Спустя 10 лет такие же заключения сделал академик Г. В. Абих для Центрального Кавказа, где наиболее тщательно исследовал ледники на южном склоне Эльбруса.

Таким образом, уже на первых порах с позиций ледниковой теории удалось объяснить разнос валунов ледниками на громадные расстояния от мест коренного залегания, а также установить ледниковое происхождение многих форм рельефа в горах. На базе геологических и геоморфологических данных сложились представления о более значительном распространении ледниковых тел в прошлом. Однако для того, чтобы ледниковая теория превратилась в систему строгих научных доказательств, необходимо было придать ей физическое обоснование. Для этого требовались сведения о функционировании самих ледников, что стимулировало постановку и проведение первых гляциологических исследований.