Геологическая деятельность подземных вод.

Подземные воды - часть гидросферы Земли и предмет изучения гидрогеологии. Для подземных вод, как и для других полезных ископаемых, подсчитываются запасы и производится учёт их расходования. Химизм подземных вод является критерием для поисков некоторых полезных ископаемых. Тёплые и горячие подземные воды могут использоваться в целях теплофикации и энергетики. Но в нашем курсе больше внимания уделяется деятельности подземных вод как фактора денудации и меньшее - вопросам их происхождения, условий залегания, динамики.

По поводу происхождения подземных вод существует несколько гипотез. Первая - гипотеза Мариотта (начало XVIII в.) - инфильтрационная, согласно которой атмосферные воды попали внутрь путём просачивания по порам и трещинам горных пород. Вторая гипотеза - конденсационная, или гипотеза "подземной росы", выдвинутая в 1877 г. немецким учёным О.Фольгером. Имеется в виду проникновение в грунт водяных паров, которые затем, сгущаясь, переходят в жидкое состояние. Эта гипотеза хорошо объясняет происхождение горизонтов пресных вод в пустынях и полупустынных областях. Третья гтпотеза была высказана известным австрийским геологом Э.Зюссом, отметившим возможность поступления водяных паров непосредственно из магмы, при её остывании в недрах земной коры. Эти воды Зюсс называл ювенильными, т.е. девственными, не участвовавшими ещё в круговороте воды на поверхности Земли, в противовес водам вадозным, "блуждающим" в поверхностном круговороте. Во внутренних частях земной коры могут оказаться и "седиментационные воды" - погребённые при осадконакоплении морские воды.

В настоящее время установлено, что подземные воды могут образоваться всеми указанными способами.

Вода может находиться под землёй в свободном и химически связанном состоянии. Химически связанная вода входит в состав минералов в виде конституционной, кристаллизационной и гидратной воды. Эти типы воды являются предметом изучения минералогии, т.к. представляют собой составные части минералов.

Химически несвязанная вода может присутствовать в виде гигроскопической, плёночной, капиллярной и гравитационной воды. Когда говорят о подземных водах, то имеют в виду воды гравитационные. Только они практически доступны для эксплуатации и служат объектом изучения гидрогеологии. Гравитационная вода содержится в крупнопористых породах, с порами более 1 мм в диаметре. В таких порах вода начинает перемещаться под влиянием силы тяжести даже при неполном их заполнении. Только эти воды и являются практически свободными, т.к. капиллярные, а особенно плёночные воды, хотя и слабо, но всё же связаны с породой.

Важнейшие гидрогеологические свойства горных пород - водопроницаемость и влагоёмкость. Водопроницаемость определяется наличием пустот в породе, т.е. пористостью у зернистых пород и скважистостью или трещиноватостью у пород массивных. По степени водопроницаемости горные породы разделяют на 5 категорий (по другим данным на 3). Плотные глины пропускают воду в таком ничтожном количестве, что их практически можно отнести к водоупорным. Влагоёмкостью горных пород называют их способность вмещать и удерживать определённое количество воды при данных температуре и давлении.

Типы подземных вод и их динамика.

По условиям залегания, питания и движения среди подземных вод выделяются следующие типы: почвенные воды, верховодка, грунтовые воды, межпластовые воды.

Почвенные воды располагаются в поверхностной зоне промачивания дождевыми осадками и конденсации влаги из воздуха. Это воды висячие, не подстилаемые водоупорами. Они играют большую роль в питании растений, но добыть их колодцами невозможно.

Ниже зоны почвенных вод располагается толща практически сухих пород, содержащих только в небольших количествах плёночную воду. Но если в этой толще имеются прослои или линзы водоупоров, то во влажные сезоны года на них очень долго задерживается некоторое количество воды. Эти временные водоносные горизонты называются верховодки.

В областях с влажным климатом над первым сверху сплошным водоупорным слоем обычно располагается уже более постоянный горизонт подземных вод, насыщающий нижнюю часть проницаемой толщи. Этот первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Питаются они за счёт атмосферных осадков и находятся в зависимости от распределения осадков по временам года. В сельской местности используются для водоснабжения (колодцы).

Если ниже горизонта грунтовых вод лежит толща переслаивания водопроницаемых и водоупорных пород, то над каждым водоупором может располагаться особый водоносный горизонт, называемый межпластовым. Областью питания межпластовых вод служат очень удалённые районы, в которых питательный водоносный горизонт выходит на поверхность. Межпластовые воды не зависят от сезонных изменений количества осадков и отличаются большим постоянством в режиме, чем грунтовые воды.

Напор межпластовых вод может иметь региональное распространение и проявляться на обширной площади. Межпластовые воды с большим региональным напором носят название артезианских вод, а содержащие их горизонты - артезианских водоносных горизонтов. Большие скопления артезианских вод приурочены к так называемым артезианским бассейнам, которые в большинстве случаев представляют собою огромные мульды или прогибы пластов земной коры. Крупные артезианские бассейны служат важными источниками водоснабжения больших промышленных и сельскохозяйственных районов.

Источники. В местах пересечения водоносного горизонта оврагами и речными долинами или разрыва водоупорной кровли трещинами происходит вскрытие подземного потока. Подземные воды начинают вытекать в виде ключей, родников или источников на поверхность. По способу истечения воды различают источники нисходящие и восходящие. В первом случае вода спокойно стекает по склону, во втором выходит под напором и всегда бьёт ключом.

Температура подземных вод. Неглубоко залегающие грунтовые воды испытывают сезонные колебания температуры. Воды, залегающие глубже, в поясе постоянных температур, сохраняют неизменную температуру в течение всего года, равную среднегодовой температуре местности. Там, где средние годовые температуры отрицательные, вода в поясе постоянных температур круглый год застывшая. Так образуется многолетняя ("вечная") мерзлота. В Областях, где среднегодовая температура положительная, подземные воды пояса постоянных температур, наоборот, не замерзают даже зимой. Юг Западной Сибири относится к таким областям.

Воды, циркулирующие ниже пояса постоянной температуры, нагреты выше среднегодовой температуры местности и тем выше, чем они глубже залегают. Здесь начинает действовать тепло земных недр.

Химический состав подземных вод. Подземные воды всегда содержат растворённые газы и соли. Образуясь за счёт атмосферных осадков, они заносят с поверхности Земли растворённые в них кислород, азот, углекислоту. Проходя через почву и горные породы, содержащие органическое вещество, они обогащаются сероводородом, метаном и др. углеводородами. Циркулируя по трещинам горных пород, воды обогащаются карбонатами, сульфатами, хлоридами, а также и трудно растворимыми веществами: кремнезёмом, окислами железа и др. Грунтовые воды сильнее зависят от климата, чем межпластовые. В областях с влажным климатом грунтовые воды обычно пресные или слабо минерализованные. В засушливых областях с замедленной циркуляцией вод они обычно сильнее минерализованы, вплоть до солёных, в которых наряду с карбонатами содержатся сульфаты Na, K, Ca, а также хлористые соли.

Характер минерализации подземных вод сильно зависит от состава пород, по которым они циркулируют. Состав растворимых в воде веществ часто определяет её лечебные свойства. В местах выхода подземных вод с лечебными свойствами, так называемых бальнеологических вод, создаются курорты.

Геологическая работа подземных вод.

Подземные воды на своём пути по порам и трещинам производят в определённых условиях весьма значительную работу химического растворения (коррозию), механического переноса и переотложения вещества. Различают три вида геологической деятельности подземных вод: карст, суффозию и грязевый вулканизм.

Карст. На своём подземном пути вода встречает растворимые породы, к которым относятся галогены (каменная соль), карбонатные породы (известняк, доломит, мрамор), а также сульфаты (гипс, ангидрит). Протекая по трещинкам, вода растворяет породы, отчасти механически размывает их, расширяя путь, часто образуя большие подземные полости и пещеры. Подобную работу производят и атмосферные воды, стекающие по поверхности выходов растворимых прод и просачиваясь в их трещины. Вся совокупность этих процессов носит название карста или карстообразования. Термин происходит от названия известнякового плато Карст к северу от Триеста, в Словении, на северном побережье Адриатического моря. Развитие карста может происходить лишь у поверхности или на сравнительно небольшой глубине от неё, там, где циркуляция подземных вод интенсивна. Более всего распространён карст в карбонатных породах, тогда как соляной и гипсовый карст - явление сравнительно редкое. Это объясняется тем, что соли и гипс обычно залегают среди водоупорных глинистых пород, не пропускающих к ним воду. Кроме того, эти породы обычно массивны, не трещиноваты. В дальнейшем речь пойдёт о карбонатном карсте.

Подземные карстовые ходы начинаются обычно с поверхности Земли, поскольку их появление связано с проникновением под землю атмосферных вод. Поверхностной формой проявления карста являются неглубокие рытвины или борозды, вскрытые на поверхности выхода породы дождевыми водами и называемые каррами. Карры иногда покрывают обширные площади, превращая их в неудобную для обработки и даже труднопроходимую местность - карровые поля. Иногда вода стекает со всех сторон к какому-либо ходу, образуя вокруг него воронкообразное понижение, называемое карстовой воронкой. На дне воронки располагается водопоглощающее отверстие в виде вертикального или наклонного хода, проделанного водой - понор.

В тех областях, где карст очень древний, на дне воронок накапливается много смытых остаточных глинистых продуктов растворения известняков. Они часто бывают богаты окислами железа и окрашены в красный цвет, почему получили название "terra rossa". Они очень плодородны, покрыты пышной растительностью и являются настоящими оазисами среди голых известковых скал. Ещё более крупные и глубокие карстовые котловины, достигающие глубины многих десятков и сотен метров и занимающие иногда площади в десятки км², называются полья.

Растворяющая работа воды создаёт целую систему подземных карстовых форм в виде различных полостей. Среди последних можно выделить прежде всего группу вертикальных и наклонных карстовых ходов, являющихся путями движения воды. К ним относятся карстовые колодцы, достигающие иногда 10-20 м в поперечнике и 200-300 м глубины. Эти ходы ведут в сплошную систему связанных между собой горизонтальных и наклонных туннелей и галерей, нередко расположенных в несколько ярусов и получивших название карстовых пещер. Они бывают весьма велики. Так, суммарная длина всех ходов величайшей в мире Мамонтовой пещеры в США превышает 300 км. По таким пещерам протекают целые подземные реки и ручьи, в их залах умещаются подземные озёра. Вода, проникающая сюда за счёт просачивания атмосферных осадков, содержит много растворённого СО₂. Она поэтому легко растворяет известняк, насыщаясь углекислым Са в виде бикарбоната. Попадая на стену или потолок пещеры, вода выделяет часть растворённого СО₂ и бикарбонат вновь переходит в среднюю соль. Она трудно растворима и частично выпадает в осадок в виде кальцита.

Са(НСО₃)₂ СаСО₃ + Н₂О + СО₂

На потолке, стенах и дне пещер постепенно отлагается известковый натёк, часто образующий причудливые формы. Известковые сосульки, растущие с потолка, называются сталактиты, а поднимающиеся им навстречу с пола столбы - сталагмиты. Сливаясь, они образуют колонны, украшенные натёками. Карбонат кальция, выносимый источниками и отлагаемый у выхода на поверхность, образует скопления пористого и губчатого кальцитового натёка, называемого известковым туфом или травертином.

Суффозия. Наряду с растворением подземные воды способны в определённых условиях выносить из горных пород твёрдые частички чисто механическим путём. Это процесс суффозии. Она особенно проявляется на выходе восходящих источников напорных вод. Вынос источником глины и песка из водоносного слоя уменьшает постепенно объём слагающей его породы и вызывает тем самым просадку и обрушение части склона, расположенной под источником. Осевшая порода размокает и уносится водой. Постепенно над источником в склоне образуется полукруглая выемка с крутыми склонами - суффозионный цирк - обычно небольших размеров. Суффозия на выходе подземных вод является одним из существенных факторов, способствующих возникновению оползней (см. далее). Процесс суффозии, например, интенсивно проявлялся в районе Лагерного сада города Томска.

Грязевый вулканизм. Для возникновения грязевых вулканов необходимы следующие условия: наличие напорных подземных вод, подземных скоплений нефтяных газов и способных разжижаться сильно трещиноватых глинистых пород, дислоцированных и перетёртых до состояния тектонической брекчии. Сущность грязевого вулканизма заключается в следующем. Горючие газы, выделяемые из нефтяных залежей (метан и др.), поднимаются вдоль тектонических разрывов к поверхности и, встречая разжиженные напорными водами глинистые брекчии, выносят их на поверхность. Таким образом, давление нефтяных газов является главной причиной грязевого вулканизма, но без подземных вод, создающих извергающуюся грязь, он также был бы немыслим. Режим извержения грязевых вулканов разнообразен. Иногда извержение происходит спокойно, с переливом через край кратера жидкой грязи. Над кратером вулкана вздувается газово-грязевый пузырь, который лопается и, если в этот момент поднести спичку, газ загорится. В других случаях грязь медленно выдавливается из кратера. Но извержение может сопровождаться и взрывом с самовозгоранием газа. Грязевые вулканы приурочены к залежам нефти, например, они встречаются на Апшеронском полуострове.

Гравитационные явления.

Это перемещение горных пород под влиянием силы тяжести. Продукты выветривания, скапливаясь, начинают перемещаться вниз по склону. Рыхлая порода, движущаяся по склону, образует делювий, а накапливающаяся у подножия склона в виде шлейфа - коллювий. Большую роль в формировании некоторых видов гравитационных накоплений играют подземные воды. Гравитационные явления разделяются на следующие категории: 1) собственно гравитационные; 2) гравитационно-аквальные; 3) аквально-гравитационные; 4) гравитационно-субаквальные.

Собственно гравитационные явления обусловлены полностью действием силы тяжести и происходят в горах, имеющих обрывистые склоны. Масса породы отрывается по трещинам, заранее подготовленным физическим выветриванием, землетрясением или другими факторами. Иногда бывает достаточно выстрела или громкого крика. Обломки летят вниз, дробясь и разрушаясь. Возникает обвал. У подножия склонов образуются осыпи. Обвалы подготавливаются длительное время, а совершаются мгновенно и нередко вызывают значительные катастрофы. К этой категории относятся и снежные лавины. Здесь обрушивающаяся масса состоит из снега.

Гравитационно-аквальные явления наиболее широко распространены. К ним относятся оползни различных типов, при которых отделившаяся по трещинам масса пород скользит по склону, а не падает, как при обвале. Первичная структура породы при этом не нарушается.

В оползнях, как и обвалах, различают стенку отрыва, т.е. тот участок склона, откуда произошло смещение, путь оползня и оползневое тело. Чаще всего оползневое тело ограничено сверху ровной или бугристой площадкой - оползневой террасой. Оползневое тело обычно движется по глинистой породе, служащей водоупором и смоченной водой. Если оползающий склон покрыт лесом, деревья на разных блоках наклоняются ("пьяный лес"). Оползни распространены очень широко в горных и равнинных областях, где есть чередование различных пород с глинистыми породами. На равнинах они приурочены к долинам рек, берегам морей, озёр (правый берег р. Томи в районе Лагерного сада, правый берег Волги в районе Ульяновска, Саратова и др., берег Чёрного моря в районе Одессы).

Борьба с оползнями заключается в укреплении склонов деревьями, кустами, кольями, В нижней части склонов создаются упорные стенки. Поверхностные воды в оползневом районе отводятся по желобам, подземные воды перехватываются канавами, пускаются по трубам. В г. Томске под Лагерным садом уже несколько лет ведётся сооружение штольни с целью канализировать подземные воды и предотвратить промачивание оползневого тела и увлажнение глинистого водоупора. На берегах моря. Строят защитные дамбы, волноломы, препятствующие размыву.

Аквально-гравитационные явления. Основную роль в них играет вода. Различают оползневые потоки, оплывины и сели. Вода пропитывает горные породы, нарушая связи между отдельными частями их и даже отдельными зёрнами. Породы при этом разжижаются и начинают скользить или даже стекать по склону. Так образуются оползневые потоки, обычно вытянутые вдоль какой-либо долины. В этом случае основная масса вещества теряет свою первоначальную структуру и после высыхания представляет собой скопление отдельных комков земли, среди которых местами сохраняются мелкие оползневые тела в первоначальной структурой. Поверхность оползневого потока всегда бугристая. Оплывины имеют меньшие размеры, чем оползневые потоки и не линейные, а округлые в плане очертания.

Своеобразные гравитационные течения совершаются в полярных и высокоширотных областях, где грунт, насыщенный водой, сильно промерзает. В случае его оттаивания вся масса разрыхленной породы под влиянием силы тяжести начинает ползти по склону. Этот процесс называется солифлюкцией. В результате него на склонах образуются холмы плоскоконусовидной формы и ступенчатые террасы, сложенные несортированными обломками пород, сцементированных засохшей грязью.

Крайнюю форму аквально-гравитационных явлений составляют сели и селевые потоки. Сели - бурные горные грязекаменные потоки, насыщенные массой глинистых и песчаных частиц, щебнем, глыбами.Материал мелевого потока скапливается в нижней части долины или у подножия склона в виде шлейфообразного конуса выноса. Селевые потоки образуются чаще всего после сильных дождей или таяния снега в условиях континентального климата. Выносы селевых потоков могут заполнять межгорные впадины, образуя многометровые толщи рыхлых грубообломочных отложений. Сели широко распространены на Кавказе, в Крыму и особенно в горах Средней Азии, где вызывают серьёзные бедствия (уничтожение оз. Иссык близ Алма-Аты и др.).

Борьба с селями сводится, во-первых, к выявлению скопившихся в высокогорье водяных масс и своевременному опорожнению этих резервуаров путём мелких направленных взрывов. Во-вторых, в долине по пути следования селя расставляют металлические и бетонные "ловушки", призванные задержать большую часть крупных обломков потока и смягчить его разрушительную силу. Уникальной в мировой практике защитной мерой является сооружение в г. Алма-Ате специальной противоселевой плотины в урочище Медео по долине реч. Мал. Алмаатинки в 1966-67 годах. В 1973 году плотина задержала крупный селевой поток и была впоследствии надстроена, достигнув высоты 150 м.

Гравитационно-субаквальные явления. К ним относятся оползни, происходящие под водой на морских и речных склонах. Совершаются они в основном под действием силы тяжести. Масштабы их самые различные, на морском дне они бывают гораздо обширнее, чем на суше (мутьевые потоки). Формы близки к поверхностным. Часто встречаются среди отложений древних морей. Очень богаты ими так называемые флишевые отложения, формирующиеся в морских впадинах с относительно крутыми склонами.

Геологическая деятельность льда.

В природе лёд выступает в трёх формах: 1) грунтовый лёд; 2) плавучий - морской, озёрный, речной; 3) горный и материковый.

Грунтовый (подземный) лёд и многолетняя ("вечная") мерзлота.

Зимой в северных странах образуется почвенный лёд, заполняющий поры грунта. Глубина промерзания тем больше, чем ниже зимние температуры и чем тоньше снежный покров, защищающий почву. В большей части умеренного пояса промерзание имеет сезонный характер (сезонная мерзлота). В областях с отрицательной температурой ниже зоны сезонной мерзлоты в зоне постоянной температуры горные породы остаются мёрзлыми круглый год. Вода в порах горных пород находится всё время в твёрдом состоянии (грунтовый или подземный лёд). В таких случаях говорят о многолетней, постоянной или вечной мерзлоте. Она широко распространена в субполярном и холодно-умеренном климате (Канада, Аляска, Восточная Сибирь) и занимает 14% площади суши. Почва здесь имеет следующие особенности в разрезе: вверху (1,5-2 м) находится деятельный слой - слой сезонной мерзлоты. Он насыщен водой или частично содержит воду в нижней части над водоупорными слоями (надмерзлотные воды). Ниже лежит постоянно мёрзлый слой. Далее сказывается влияние внутреннего тепла Земли, циркулируют жидкие подземные воды, обычно имеющие гидростатический напор (подмерзлотные воды). Есть также межмерзлотные воды, появление которых связано с неравномерным распределением температур. Участки талого грунта, к которым они приурочены, называются талики. Эти воды приобретают напор, если они сжимаются замерзающими породами. Поднимаясь по трещинам под действием напора, воды могут замерзать в почве в виде крупных линз, поднимающих поверхностный слой (гидролакколиты). Образующиеся над ними бугры с ледяным ядром (булгунняхи) имеют высоту до 10 м и более.

Местами, например, под действием тепла зданий, мерзлота может оттаивать и открывать межмерзлотные и подмерзлотные воды на поверхность. В других случаях напорные воды изливаются на поверхность и образуют наледи значительных размеров, часто мощностью до 5 м и площадью несколько км².

В суровом климате толщина сезонного оттаивающего слоя мала (0,5-1,0 м). Такой слой находится в переувлажнённом, пластичном состоянии. Периодическое изменение объёма отдельных участков грунта в таких условиях при неравномерном замерзании и оттаивании вызывает пластические деформации (криотурбации). Они приводят к образованию мелких складочек и других нарушений.

Термокарст - процесс вытаивания подземного льда, заключённого в верхней части многолетнемёрзлой зоны, и связанного с этим проседания поверхности и образования отрицательных форм рельефа. Это может происходить и при искусстввенном вмешательстве (рубка леса, распашка, образование водоёмов), или вследствие потепления климата. Протаивания могут иметь различную форму, в том числе полигональную. С разширением объёма ппри промерзании влажных рыхлых пород связаны различные процессы пучения: бугры пучения и т.д..

Солифлюкция (лат. Solum - почва; fluxus - течение) - течение рыхлых, сильно переувлажнённых масс грунта на склонах. Оттаивающий слой переувлажнён, так как талые и дождевые воды не проникают в глубину. Слой начинает течь (уже при уклоне 3-10^о). В результате образуются солифлюкционные террасы.

При обилии на склонах каменного материала он может течь по тонкому увлажнённому субстрату, образуя каменные потоки - курумы.

В России многолетняя мерзлота занимает площадь до 10 млн км². Южная граница мерзлоты: от г. Архангельска вдоль 65^о с.ш. до долины Енисея, далее на юг до гг. Канска и Нижнеудинска, затем, извиваясь, к Иркутску через южную часть оз. Байкал и за пределы России. Возвращается она у р. Амура и направляется к Охотскому морю.

Почвенный лёд и мерзлота оказывают влияние как экзогенный фактор тем, что создают обстановку, в которой геологические процессы протекают своеобразно и требуют специального изучения, чтобы предотвратить разрушение сооружений. Этим занимается инженерное мерзлотоведение (отрасль инженерной геологии). Изучением многолетней мерзлоты и многолетнемёрзлых пород занимается наука геокриология (греч. Krios - холод).

Речной лёд - большого геологического значения не имеет, кроме участия в формировании русел и берегов рек Сибири, текущих с юга на север, в которых верховья вскрываются раньше, воды подпруживаются, лёд шлифует берега, сгребает гальку и валуны в валы вдоль берега.

Озёрный и морской лёд. Геологическая работа - береговой лёд ("береговой припай") разносит гальку, вмёрзшую зимой. Особенно много валунов, щебня, песка разносят айсберги, отрывающиеся от концов горных и материковых ледников. В Атлантике айсберги спускаются до 38^о с.ш., то есть до широты Испании. В настоящее время до 25% поверхности океана бывает сковано льдами.

Горный и материковый (глетчерный) лёд. Это один из главных факторов денудации. Накапливается или в высокогорных областях выше так называемой снеговой линии, или на континентальных пространствах в приполярных областях. Глетчерный лёд возникает из неуспевающего стаять летом снега, постепенно уплотняющегося под влиянием собственного веса и перекристаллизовывающегося.

Снеговой линией называют линию, выше которой выпадающий зимой в горах снег не стаивает полностью в течение лета. Высота снеговой линии неодинакова в различных горных областях и непостоянна даже в одной горной области. Она зависит: 1) от количества атмосферных осадков (снега); 2) от распределения их по времени года; 3) от влияния ветров; 4) от экспозиции горных склонов (на южных склонах снег тает быстрее). На Кавказе высота снеговой линии на северном и южном склонах меняется от 2700 до 3900 м. На крутых склонах снег не задерживается даже выше снеговой линии, а скатывается вниз в виде снежных обвалов, лавин.

Понижения рельефа, долины, ущелья, водосборные цирки горных стран служат основными резервуарами снега, преобразовывающегося в фирн.Этому преобразованию способствует как давление вышележащих толщ снега, так и подтаивание днём поверхности снега, которая ночью смерзается в крупитчатую рассыпчатую массу или даже в сплошной лёд. Образованию фирна способствует и сублимация льда. В фирне много пузырьков воздуха, поэтому он непрозрачен и белый, как снег. Заполняясь снегом и фирном мощностью до сотен метров, верховья долин превращаются в обширные пологоволнистые заснеженные котловины, называемые фирновыми полями. Они и являются областями питания ледника. Под давлением новых порций снега фирн уплотняется, теряет воздух и приобретает сплошную массивную кристаллическую структуру, образуя настоящий глетчерный лёд, прозрачный, голубоватого цвета. При образовании глетчерного льда объём снега уменьшается приблизительно в 10 раз. По строению он существенно отличается от речного и морского льда, состоящих из шестоватых кристаллов, расположенных перпендикулярно поверхности ледяного слоя. Зернистое же строение глетчерного льда напоминает скорее структуру гранита; ему свойственна текстура, обусловленная периодичностью выпадения снега. Эта полосчатая текстура подчёркивается тёмными поверхностями слоёв, на которые были навеяны тонкие пылевидные частицы в перерывах между снегопадами. Есть и неодинаково уплотнённые прослои.

При переполнении котловины начинает спускаться вниз по долине узкий ледниковый язык, или собственно ледник (глетчер). Лёд в нём медленно движется вниз, часто спускаясь до областей древесной растительности. Глетчерный лёд в языке продолжает уплотняться и дальше по мере движения, достигая особой плотности в конце языка.

Движение ледников. Существенная особенность льда - пластичность, способность течь под давлением. Движение ледника во многом аналогично движению водного потока, отличаясь несравненно меньшими скоростями. Давление в леднике бывает огромным, так как мощность льда в горных глетчерах достигает нескольких сотен метров, а толщина ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды достигает 3-3,5 км. В нижней части ледника лёд становится текучим и движется в область с меньшим давлением. Поэтому в полярных странах движущиеся ледники возникают даже на ровной поверхности.

Абсолютная скорость течения льда колеблется от 0,25 мм/час до 1,25 м/час. Но лёд реагирует на мгновенные напряжения как твёрдое хрупкое тело. Поэтому в толще льда часты трещины, особенно в верхней части. Среди них различают поперечные и продольные. Поперечные трещины возникают вследствие трения льда о склоны. Располагаются по краям ледника, направлены косо к берегу и вниз по течению. Продольные трещины возникают в местах расширения ледниковой долины и растекания льда. Особенно густые они на конце языка, в виде веера.

Лёд в леднике расходуется путём таяния (абляция) и меньше - путём прямого испарения в атмосферу. Таяние происходит в основном с поверхности, но частично и у дна под действием давления, которое сильно понижает точку плавления льда. Так, при давлении 2200 кг/см² лёд может таять даже при температуре -22^оС. Образующиеся талые воды стекают по поверхности ледника, проникают в трещины, движутся на глубине вдоль них, по каналам, протаянным в толще льда. Нередко такие подлёдные и внутрилёдные воды находятся под значительным гидростатическим давлением, иногда выбрасываются из трещины в виде фонтанов. Во льду талые воды могут образовывать резервуары, или карманы с значительными объёмами воды. Так, в 1892 году в Альпах возник карман, содержавший 100 тыс. кубометров воды. Карман внезапно прорвался, вода ринулась с высоты 3000 м, было снесено 2 селения.

Главная форма расхода льда в ледниках, спускающихся в море - обламывание глыб (айсбергов), уносимых течениями.

Типы ледников и оледенения.

Ледники в настоящее время покрывают площадь в 16199 тыс. км², или около 11% поверхности суши. Из них: