Приледниковые водоемы и Великая система стока

курсовая работа

Введение

Ледниковые покровы северных материков подпруживали реки, текущие в Северный Ледовитый океан. В результате этого и в Северной Америке, и в Евразии возникало множество ледниково-подпрудных озер, объединявшихся в трансконтинентальные системы стока талых ледниковых вод. Известны, в частности, гигантские ледниковые озера, формировавшиеся у южного края Лаврентьевского ледникового щита, в том числе знаменитое озеро Агассиса, озера Мак-Коннелл и Альгонкские. Современные Великие озера Северной Америки - Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри, Онтарио - это всего лишь остаток той группы великих приледниковых бассейнов.

Ледниковые озера возникали там, где отступал ледник, подгоняемый потеплением. Особенно много таких озер в Карелии. Многие озера России имеет ледниковое происхождение.

Объектом исследования являются приледниковые водоемы и Великая система стока.

Предметом исследования являются общие сведения о приледниковых водоемах и Великой системе стока, а также их географические аспекты.

Цель курсового проекта - на основе картографических и описательных данных изучить понятия приледниковых водоемов.

Поставленная цель исследования предполагает решение следующих основных задач:

- познакомиться с теоретическими основами изучения ледниковых водоемов;

- общие сведения о Великой системе стока;

? проанализировать географические аспекты приледниковых водоемов.

1. Теоретические основы изучения приледниковых водоемов

1.1 Приледниковые водоемы: основные понятия

Леднимк ? масса льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действием силы тяжести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей плиты. Ледники образуются в результате накопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) при их положительном многолетнем балансе. Ледниковые озера образуются не только в горах. За последние 2 млн. лет наша планета неоднократно испытывала похолодание. На огромной территории происходило накопление снега и образование мощных ледниковых щитов, покрывающих большую часть Северной Америки и Европы. Последняя ледниковая эпоха закончилась с точки зрения геохронологии совсем недавно 10-12 тыс. лет назад. Огромный ледник 1,5 км занимал всю Канаду, а край его доходил до широт городов Нью-Йорка, Чикаго, Сиэтла. В Европе ледник распространялся до широт Копенгагена, Берлина и Ленинграда.[8][7]

Термин «ледоем» в начале 30-х годов предложил советский геолог В.П.Нехорошев. Он считал, что межгорные впадины Алтая и Саян в максимальные фазы оледенений полностью занимали ледники, спускавшиеся с окружающих гор, т.е. впадины становились гигантскими ледоемами, которые начинали функционировать как самостоятельные центры оледенения. Эти центры питали мощные долинные ледники в выходящих из ледоемов речных долинах. Четвертичные ледоемы Нехорошева были восстановлены для многих межгорных впадин ? Улаганской, Джулукульской и др. Эти реконструкции прежде всего базировались на том, что на дне котловин формировались морены и водно-ледниковые образования ? камы и озы. Но в некоторых котловинах, например в Чуйской и Курайской, такие формы обнаружены не были. К тому же на склонах этих котловин сохранились озерные террасы. Значит, впадины служили вместилищем для озерных вод, которые как будто не оставляли места для ледников.[7] Поэтому к началу 80-х годов алтайские котловины считали либо четвертичными ледоемами, либо древними ледниково-подпрудными озерами. Водоём ? постоянное или временное скопление стоячей или со сниженным стоком воды в естественных или искусственных впадинах (озёра, водохранилища, пруды и т. д.). В широком смысле, также ? обозначение морей и океанов. Изучением водоёмов занимается наука гидрология.[8]

Приледниковые озера ? сложные динамические элементы нивально-гляциальных ландшафтов. Главные условия и факторы их возникновения и дальнейшего развития ? изменение климата, динамика ледников, гидрологический режим водных потоков, впадающих в озера. Различное их сочетание определяет особенности формирования озерных котловин, и их дальнейшую трансформацию. Озеро, образованное тающим ледником и снежно-фирновой толщей, перекрывающей ледник выше границы питания. При этом ледник может находится как в стадии деградации, так и в фазе активного наступления. Приледниковые озёра разных генетических типов являются непременным элементом нивально-гляциальной зоны. Чем крупнее ледники, тем крупнее озёра, и тем больше их число и (или) площади.[8] Следует отметить, что в зарубежной литературе терминологически, при раскрытии термина «ледниковое озеро», указывается точный генезис конкретного приледникового водоёма (ледниково-подпрудное озеро Мизула, моренно-подпрудное Ладожское озеро и т. п.).

1.2 Приледниковые отложения

Отложение приледниковых областей. В приледниковых или перигляциальных областях формируются своеобразные осадки зандры (от немецкого зандр - песок), лимногляциальные (от греческого лимнэ ? озеро, или озерно-ледниковые, отложения и лесс).[8]

Зандры и зандровые поля располагаются сразу же за грядами конечных морен и представляют собой отложения рассекающих по равнинам талых ледниковых вод. Они в основном были сформированы после таяния материковых четвертичных оледенений. Большой объем талых вод занимал не только впадины и иные понижения в рельефе, но и заливал водораздельные пространства. Отложения зандр характеризуются определенной дифференциацией обломочного материала. Более грубые осадки разнозернистые и грубозернистые пески с гравием и галькой откладываются обычно вблизи внешнего края конечных морен, а далее на огромных равнинных площадях, залитых талыми водами, накапливаются более однородные пески и только в краевых частях, там, где скорости водных потоков снижаются, формируются тонкозернистые пески и супеси. Примерами зандровых полей, которые были сформированы в межледниковые эпохи в четвертичном периоде, являются Мещерского, Припятское и Вятское полесье, и участки Западно-Сибирской низменности. В современную эпоху зандровые поля образуются перед ледниками Исландии и на Аляске. Лимногляциальные, или озерно-ледниковые, отложения образовались в приледниковых озрных бассейнах. На равнинных территориях распространения материковых четвертичных оледенений такие озера своим образованием обязаны подпруживающему действию выходящих из-под ледников потоков перед возвышенностями рельефа или грядами конечных морен, а также подпруживанию моренных материалом стока рек. По мере отступания ледника во время таяния размеры и глубина озер увеличивались. Например, на Северо-Американском континенте во время отступания ледника возникло озеро Агасси, длина которого при максимальном уровне составила 1100 км, а ширина-400 км. В краевых частях приледниковых озер накапливались песчаные осадки, местами с включениями гравия и гальки, а в удаленных от края ледника в спокойных условиях формировались осадки ленточного типа, представленные чередующимися тонкозернистыми песками, алевритами и глинами. Местами для них характерна четко выраженная сезонная слоистость, проявляющаяся в ритмичном повторении годичных лент осадков. Они состоят из более мощного относительно грубого песчаного, иногда песчано-алевритового слов и маломощного зимнего глинистого слойка. Подсчет годовых слойков дат возможность судить о длительности осадконакопления, времени возникновения озера и скорости отступания ледника. По имеющимся сведениям, основанным на анализе ленточных глин, скорость отступания последнего ледника в Швеции составила 325 мгод, а в Финляндии-260 мгод.

Лессы. Характерной чертой для перигляциальных областей является широкое распространение лессов и лессовидных суглинков. Они развиты на юге Восточно-Европейской равнины, в Западно-Сибирской низменности, в Западной Европе, Северной Америке. Эти своеобразные отложения плотным чехлом перекрывают не только низменные участки, но и водоразделы, и их склоны. Большое распространение и своеобразие состава лессов издавна привлекало внимание исследователей. Но в отношении происхождения лессов нет единого мнения. Многие принимают концепцию эолового происхождения лессов. По их мнению, массы холодного воздуха, спускавшиеся с ледников, постепенно нагревались и подходили к приледниковым районам теплым и сухим. [8]

Разность в температурах создавали своеобразные атмосферные фронты. Возникали ветры большой силы, которые поднимали и развеивали ледниковые, водно-ледниковые, аллювиальные и иные отложения с земной поверхности, уносили их и откладывали тонкую пыль, которая в последствии была преобразована в лесс. Другая группа исследователей считает, что пылеватый материал может образовываться и в условиях различных экзогенных процессов, а превращение его в лесс происходит путем последующего лессообразования или в результате выветривания и почвообразования или криогенного гипергенеза. В последние десятилетия удалось выявить в мощных толщах лессовидных отложений Украины и Средней Азии погребенные горизонты ископаемых почв, состав и строение которых свидетельствует о том, что они образовались в условиях межледниковья, климатические условия которого были похожи на современные.[4][2]

1.3 Виды приледниковых озер

Генетические разновидности приледниковых озер зависят от механизмов формирования запрудных плотин, к числу которых относятся: подпруживание ледникового стока ледником, мореной (конечной, береговой, с ледяным ядром или без него), лавинным или селевым конусом выноса, ригелем. Для изучаемой территории выделено 7 видов приледниковых озер различного происхождения.[11]

Каровые приледниковые озера, плотина которых представлена ригелем. Материал, его слагающий, как правило, представлен устойчивыми к размыву породами. Часто встречаются приледниковые озера, плотина которых имеет смешанное происхождение. Так, выделяется отдельная группа приледниковых карово-моренных озер, в которых роль запруды выполняет отложенная береговая или конечная морена, перекрывающая ригель (озера Азау, Сылтранкель).[11]

Ледниково-запрудные (плотина представляет собой край питающего ледника или в случае наступания ледника соседней долины). Озера этой группы чаще всего образуются в карманах между береговой мореной и ледником, за счет интенсивного таяния последнего вследствие тепловой отдачи с прогреваемой морены. Примером является озеро Башкара - латеральный ледниково-запрудный водоем. Также ледниково-запрудные озера образуются в случае быстрой подвижки ледника вниз по долине, причем происходит подпруживание не только ледникового стока, но и стока речного (Санибанское озеро - результат запруживания долины р. Кауридон в месте слияния с р. Фардон ледово-каменными завалами ледника Колка).

Моренно-запрудные - наиболее многочисленная группа водоемов, пояс распространения которой имеет наибольший высотный диапазон. Образуются за счет подпруживания талого ледникового стока рыхлообломочным несортированным материалом стадиальных морен. Эталонным видом является озеро Донгузорункель, подпруженное активной мореной наступающего ледника Чегет-Кара.[10]

Межморенные рассматриваются как частный случай моренно-запрудных (плотину образуют морены двух ледников соседних долин или как результат неравномерного отложения стадиальных морен одного ледника).

Наледниковые (котловина образована процессами термокарста и термоабразии на поверхности ледника, плотина как объект блокирования стока отсутствует).[11] Группа многочисленных озер, часто эфемерных, образующихся вследствие неравномерного отложения поверхностной морены на леднике и в зонах напряжений течения льда.

Селево-запрудные (плотина образуется в результате отложения селевого материала при прохождении паводка в соседней долине или в случае схода селя со склонов в долину реки). Практически ежегодно селевые процессы отмечаются в долинах Шхельды, Мижирги, Адылсу и др.) [3]

Лавинно-запрудные (плотина образуется в результате отложения лавинного материала при подпруживании конусом выноса лавины ледникового стока, чаще всего происходит в верхних участках троговых долин с крутыми склонами). [3][11]

2. Общие сведения о Великой системе стока

2.1 Системы приледниковых стоков

Сток ? это перемещение вод по земной коре, являющееся важнейшим звеном общего круговорота воды в природе. Различают поверхностный, или речной, сток и подземный. Поверхностный в зависимости от места стока подразделяется на склоновый, когда сток идет по склонам, и русловой.[1][10]

В последнюю ледниковую эпоху (около 22-18 тыс. лет назад) возникали ледниковые комплексы, которые соединялись, перекрывая высочайшие горные системы Северной и Центральной Азии (от гор Чукотки, Верхоянского хребта, хребта Кодар, Байкало-Патомского нагорья, гор Южной Сибири до Тибета и Гималаев). Вместе с оледенением севера и северо-востока материка они образовали новый, ледовый, Трансазиатский водораздел, разделявший две обширные внутриконтинентальные гидрологические системы приледниковых стоков. [3] Одна из них, Гоби-Амурская, начиналась во внутриледниковых бассейнах центральноазиатских котловин и имела сток на восток, в бассейн Тихого океана. Другая, гораздо более величественная, Транссибирская система талого стока, через сеть каналов - сбросов приледниковых озер, ? часто имеющих каньонообразную форму (спиллвеев; от англ. spillway ? водослив), спускалась на юго-запад, через Верхне-вилюйский, Тунгусский, Каз-Кетский, Тургайский и Узбойский каналы, в котловину Каспия и далее через Манычский спиллвей и проточные Босфор и Дарданеллы в Средиземное море и в Атлантический океан [3]. Тургайская ложбина стока, в частности, относится к величайшим спиллвеям мира. Возможно, что еще крупнее были параллельные прадолины огромной Манычской ложбины в Приаралье. Один из пусковых механизмов (триггеров) регулярных катастрофических сбросов сибирских ледниково-подпрудных морей ? мощные выплески систематически поступавших на равнину талых вод из котловинных ледниково-подпрудных озер в горах Южной Сибири. [1] Одновременно из горных районов на север поступали порции воды объемом в десятки тысяч кубокилометров. Расходы алтайских фладстримов достигали 18x106 м3/с, т.е. они превосходили параметры миссульских паводков. Установлено, что при полном одновременном спуске всех приледниковых алтайских озер в акваторию Мансийского моря его зеркало поднималось не менее чем на 12 м, что на 4 м больше необходимого для переливания этого озера через Тургайский порог. Катастрофические спуски Дархатского и Хубсугульского ледниково-подпрудных озер в Северной Монголии не могли не вызывать такой же эффект в Енисейском подпрудном озере, в результате чего приходил в действие крупнейший сибирский Каз-Кетский спиллвей (на месте современного низкого водораздела между бассейнами рек Енисея и Оби в верховьях рек Кеть и Каз), который запускал в работу всю грандиозную систему стока пресноводных ледниково-подпрудных морей Северной Азии. [1]

Предполагается, что прорывы самых крупных четвертичных котловинных ледниково-подпрудных озер Южной Сибири происходили с периодичностью около одного раза в столетие, такой же была, следовательно, и периодичность сбросов поверхностного слоя воды толщиной в несколько метров из равнинных приледниковых бассейнов в бассейн Атлантики. Если же иметь в виду динамичность самой системы сибирских стоков, можно полагать, что современный рисунок гидрографической сети равнинных территорий, испытавших четвертичное оледенение, обусловлен преимущественно климатическими, а не тектоническими причинами и на таких территориях должны были образовываться равнинные скейбленды (от англ. scab - струп, корка, короста, land - земля) - участки, где в земную поверхность врезаны многочисленные ущелья, каньоны, каналы. Последние, вероятно, не только сильно отличаются от горных, но и обладают рядом специфических черт, которые позволяют отличать их от других ландшафтов. Перспективными для обнаружения дилювиальных (от лат. diluvium - потоп, наводнение) ассоциаций представляются, в частности, обширные территории плато Путорана, Тунгусского траппового плато и многие другие районы Средней и Восточной Сибири, где широко развиты базальтовые покровы разного возраста. [1]

2.2 Влияние крупных приледниковых озер на земную кору

С одной стороны, нагрузка толщи озерных вод глубиной в несколько сот метров могла быть не слишком весомой для заметного прогибания локальных участков континентальной коры.[4] С другой ? эта нагрузка периодически возникала и снималась очень быстро за счет заполнения и катастрофического спуска озер, что в свою очередь приводило к “расшатыванию” ограниченных участков суши и неизбежным локальным землетрясениям, трещинам и разломам в обрамлении озерных котловин, а также обвалам и оползням. Примечательно и то, что эта периодически возникавшая “лимноизостазия” ? еще один пример реакции эндогенной составляющей геоморфогенеза на изменения внешних условий, имеющие исключительно климатические причины. Сейсмическая нестабильность бассейнов крупных ледниково-подпрудных бассейнов, обусловленная периодическими и резкими колебаниями нагрузки на днищах озерных котловин, могла служить и импульсами к ледниковым подвижкам ? сёрджам, в результате которых реки вновь подпруживались и озерные ванны вновь начинали заполняться талыми водами. [1] [3]

Помимо спиллвеев, многие из которых сегодня изучены и датированы, к геологическим свидетельствам транссибирских приледниковых стоков относятся известные уже более 200 лет бэровские бугры Северного Прикаспия, ложбинно-грядовый рельеф Западных Кызыл-Кумов, гривный рельеф восточной части Барабинской степи и юга Западной Сибири, а также знаменитые “древние ложбины стока” бассейна южной части равнинной Оби. [3] За северными пределами Приобского плато эти ложбины стали известны еще в конце 1950-х годов, когда сибирский геоморфолог А.А.Земцов положил на карту спиллвеи Таз-Енисейского междуречья. Он показал, что одна из древних ложбин, частично занятая сейчас реками Тым и Сым, имеет ширину 30-40 км и протягивается на юго-запад. Другая же ложбина такого типа, Камышловский лог, ориентированная почти широтно, рассекает Ишимскую степь по линии железной дороги Омск-Петропавловск. Средняя ширина этой ложбины достигает 25 км при глубине около 20 м, лог имеет падение в 30 м на юго-запад по простиранию.[4][7]

3. Географические аспекты изучения приледниковых водоемов

3.1 Основы четвертичной гляциогидрологии

Предметом четвертичной гляциогидрологии является режим и гидравлические характеристики водных потоков и водоемов ледникового происхождения (приледниковых озёр различного возраста и генетических типов), а также количественная и качественная оценка эффекта их геологической работы. К объектам четвертичной гляциогидрологии относятся геолого-геоморфологические следы (отложения и рельеф) водных потоков и водоемов, возникновение и существование которых обусловлено четвертичными оледенениями, или процессами и явлениями, с ними связанными. Приледниковые озера различных генетических и морфологических типов являются непременным атрибутом нивально-гляциальной зоны. Чем крупнее ледники, тем крупнее подпрудные озера, и тем больше их число. В общем случае, как полагает А. Н. Рудой, можно говорить о том, что площади приледниковых озёр увеличиваются с ростом площади континентального оледенения до тех пор, пока имеется свободная ото льда и океана поверхность суши для заполнения депрессий талыми водами, и пока граница питания ледников не опустится ниже этой поверхности. У краев крупных ледниковых систем ? в Гренландии, в Центральной Азии, в Патагонии ? насчитывается много тысяч таких озёр. В одной лишь юго-восточной Аляске количество достигает 750.Верхним гипсометрическим и климатическим пределом распространения озёр является снеговая линия. Нижний предел в определенном смысле оказывается размытым, и его положение зависит от длительности существования озёр, которая, в свою очередь, определяется генезисом и морфологией озерной ванны и возрастом озера. Можно полагать, что нижняя граница «озерного пояса» совпадает сейчас с базисным уровнем Мирового океана.[4]

В формировании ванн приледниковых озёр главную роль играют ледяные плотины. Именно они, замыкая речные долины и межгорные впадины (или перегораживая равнины), создают ёмкости, которые заполняются массами талой воды (ледниково-подпрудные озёра). Механизмы ледникового подпруживания в горах, по мнению А. Н. Рудого, почти без исключения определялись катастрофически быстрыми подвижками ледников ? ледниковыми сёрджами. По мнению М. Г. Гросвальда, и сёрджи огромных ледниковых лопастей материковых покровов были способны блокировать сток крупных речных систем и создавать огромные ледниково-подпрудные озёра вдоль их краёв. [6][4]

Главная особенность режима всех ледниково-подпрудных озёр состоит в их периодических прорывах. Они приводят к частичному или полному опорожнению озерных ванн и катастрофическим паводкам (дилювиальным потокам) в нижележащих долинах. Основная, наиболее общая причина этих прорывов ? в низкой плотности льда относительно воды и малой прочности льда из-за его трещиноватости во фронтальных частях плотин. Механизмы прорывов озёр бывают различными: от медленного просачивания через внутриледниковые сколы и по подледниковым и внутриледниковым каналам-спиллвеям до переливания озерных вод через плотину и её быстрым, хотя, как правило ? и не полным, разрушением. Все эти процессы сопровождаются активной механической и термоэрозией, и все они быстро приводят к геологически мгновенным сбросам огромных водных масс. Дилювиальные потоки благодаря своей высокой энергии производят большую работу, часто сильно преобразуя земную поверхность ниже участков прорыва озёр, а повторяемость (периодичность) прорывов, наряду с их мощностью, особенно усиливает геологический и геоморфологический эффект этой работы.[6]

3.2 Древние приледниковые озера

Наиболее древние приледниковые озёра и озёра с неустойчивыми плотинами в настоящее время не существуют. Они оставили свои следы в виде озёрных отложений, береговых линий (озерных террас) и дропстоунов (англ. Dropstone) на днищах и бортах в пределах озёрных котловин. К косвенным свидетельствам существования подпрудных озёр относятся геолого-геоморфологические следы их осушений. Пространственно эти две группы свидетельств оказываются далеко разобщенными: первые (озёрные отложения и рельеф) локализованы в пределах озёрных ванн, вторые удалены от них на десятки и сотни километров. Подконтрольные же ледниково-подпрудным озёрам площади влияния прорывных водных потоков распространяются на тысячи и десятки тысяч километров. К косвенным признакам существования ледниково-подпрудных озёр можно отнести и остатки морен подпруживавших ледников на участках прорывов. Однако практически такие сохранившиеся фрагменты не несут точной информации о режиме ледниково-подпрудных озёр и о гидравлических характеристиках дилювиальных потоков, так как сами по себе, вне совокупности с другими, прямыми, признаками, не диагностируются в дилювиальном отношении, хотя и могут в некотором приближении давать представление о мощности льда в каналах стока.[10]

3.3 Формы рельефа приледниковых водоемов

Озерные котловины различны по размерам, глубинам, строению и происхождению. Подпрудные озера, котловины которых занимают положения (гляциодепрессии) к северу от конечной морены или между краевыми образованиями. Обычно они округлые в плане, неглубокие, с асимметричным поперечным профилем. Примером могут служить озера Снярвды в Польше, Мюриц в Германии, Нарочь и Освейское в Беларуси и др. В области ледниковых языков в их проксимальной части большое распространение получили ложбинные озера (ринны, гляциогенные рытвины), расположенные в глубоких крутых котловинах, вытянутых по движению ледника. К этому типу следует отнести самое глубокое озеро Беларуси Долгое (более 50 метров), многочисленные ринновые озера Литвы, Латвии, Польши, Германии.[7]

Существует две точки зрения на происхождение ложбинных котловин. Они могли образовываться под влиянием эрозионной деятельности подледниковых талых вод в условиях высокого гидростатического давления. Согласно второй точке зрения, гляциогенные рытвины есть результат выпахивающей деятельности ледника. Об этом свидетельствует трогообразная форма поперечного профиля, значительная переуглубленность котловин в сравнении с соединяющими их протоками. [6]

Типичны для конечных морен и холмисто-моренного рельефа котловины эворзионного происхождения в виде небольших, но глубоких котлов, выбитых в ложе ледника вертикально падающими в трещины талыми водами. Широко распространены в разных частях бывших ледниковых языков термокарстовые озера, образованные на месте вытаявших ледяных глыб и протаявшего мерзлого грунта. Такие котловины округлых очертаний, плоские, с небольшими глубинами. Наиболее разнообразно строение сложных котловин типа озера Селигер на Валдайской возвышенности, озер Кривое и Отолово в Белорусском Поозерье. Они представляют сочетание многочисленных заливов и плесов, длинных мысов и полуостровов в виде озовых гряд. Образование таких котловин связано с толщей неподвижного льда, разбитого трещинами. [6] В период таяния участки монолитного льда превращаются в плесы озера, а трещины, заполненные рыхлым слоистым материалом, становятся мысами, разделяющими эти плесы.[9]

В процессе таяния ледника образованные его деятельностью котловины заполнялись глыбами льда и мерзлыми моренными и флювиогляциальными осадками, оказавшими длительное консервирующее влияние на котловины. Их расконсервация (термокарст) закончилась после отступания ледника в начале голоцена 9-10 тысяч лет назад. Этим объясняется хорошая геоморфологическая сохранность (внешняя молодость) котловин в зоне валдайского оледенения.[1][7]

Высокая озерность территории зоны последнего оледенения сочетается со слабым развитием речной сети. Исключение составляют древние крупные долины (Западная Двина, Печора, Неман), оформленные одновременно с отступающим ледником. Долины рек и ручьев, соединяющих озера на моренных возвышенностях, отличаются невыработанным продольным профилем, неглубоким врезом и другими признаками молодости. От интенсивности развития профиля равновесия этих рек зависит продолжительность существования озер, которые по мере углубления долин будут спущены.

Делись добром ;)