Именно поэтому мы решили провести литологический анализ материала береговых и боковых морен. Поскольку формирование срединных морен на основном леднике часто происходит в результате слияния боковых морен ледников-притоков, мы ожидали, что по литологическим показателям срединные и боковые морены будут идентичны. Однако полученные данные совершенно не укладывались в привычные схемы. Оказалось, что по составу и строению боковые и береговые морены очень похожи на материал мореносодержащего льда, а количество продуктов субаэрального выветривания в них незначительно. Как же объяснить этот парадоксальный факт?
Мы приняли во внимание, что в пределах ледниковых языков движение льда осуществляется не только вниз по долине, но и к ее бортам. Причем особенно сильна боковая составляющая на тех участках ледника, где преобладает течение сжатия. Логично было бы предположить, что часть мореносодержащего льда перемещается от ложа ледника к его бортам и, следовательно, является важным источником формирования боковых морен.
Для проверки данного предположения мы провели дополнительные полевые исследования в прибортовых частях ледников, а где было возможно, спускались в трещины и промоины во льду. Нам удалось наблюдать, как мощные пачки мореносодержащего льда вздымаются от ложа ледников к их бортам. Замеры ориентировки удлиненных обломков подтвердили, что в отдельных частях ледников поперечное растекание льда происходит особенно активно.
Постепенно прибортовые участки ледников насыщаются мореной, что приводит к уменьшению их пластичности, выключению из общего движения ледников и постепенному омертвению. Так начинается процесс трансформации боковых морен в береговые гряды. Последовательность этого процесса хорошо прослеживается на аэрофотоснимках ледников во многих горных странах. Проведенные в последние годы геофизические исследования показали, что в береговых моренах часто встречается погребенный лед, - еще одно подтверждение нашей модели.
Конечно, в боковые части ледников попадает обломочный материал и со склонов ледосборов, но он присутствует лишь в самых верхних частях береговых морен и по объему значительно уступает обработанным льдом камням, поступившим из-под ледника. В этом легко убедиться, если внимательно приглядеться к крутым обрывам береговых морен, подрезанных ледником. Здесь сразу бросается в глаза наличие окатанных камней, плотно сцементированных мелкоземом. В тех местах, где морена примыкает к борту трога, она может быть перекрыта обвально-осыпными шлейфами. Двучленное строение береговых морен подчеркивается, когда материал, поступающий из разных источников, четко различается по цвету. В целом береговые морены очень быстро разрушаются, чему в немалой степени способствует вытаивание глыб погребенного льда, а также обвально-осыпные процессы. Иногда на склонах береговых морен, сильно расчлененных эрозией, вырабатываются специфические формы - земляные пирамиды.
Как мы убедились, ледники способны не только разрушать горы, но и производить немаловажную созидательную работу, формируя целый класс аккумулятивных форм рельефа и связанных с ними рыхлых отложений - морен. Именно в этих образованиях заключена богатая информация о жизнедеятельности ледников. Недаром морены составляют основу всех палеогляциологических реконструкций. При этом, однако, не следует забывать, что достоверность наших представлений о динамике ледников и эволюции горного оледенения определяется не формальным подходом к изучению морен, а глубоким познанием их состава и строения, а также процессов их формирования.
Количественные оценки экзарации
В связи с изучением ледников многих исследователей интересовал вопрос: насколько экзарация по своим темпам отличается от нормальной речной эрозии? Консервационисты, например, оспаривают роль ледников в разрушении гор. Безусловно, оценить воздействие ледников на подстилающую поверхность отнюдь не просто, тем более что постановка продолжительных натурных экспериментов на контакте ледника с ложем весьма сложна.
Первые опыты такого рода были проведены в Альпах в середине прошлого века, когда Ф. Симонс установил метку на скалах перед наступающим концом ледника Дахштайн. Подобные эксперименты неоднократно повторялись на других наступающих ледниках. Для этого на скалы наносили слой краски или укрепляли металлические пластины. В некоторых случаях в коренные породы забуривали скважины, которые заполняли цементным раствором, воском, алебастром и другими веществами. Обследование меток после отступания ледников неизменно подтверждало представления об активном воздействии льда на ложе. Метки оказывались частично разрушены, а на их поверхностях были отчетливо выражены типичные следы ледниковой обработки.
Особенно интересен эксперимент Дж. Боултона и Р. Вивиана, закрепивших мраморную и базальтовую плиты на ложе ледника Брейдамеркюрйёкудль в Исландии. После того как плиты испытали воздействие мореносодержащего льда, переместившегося по ним за время наблюдений всего на 9,5 м, мраморная плита была срезана на 3 мм, а базальтовая - на 1 мм. Подсчеты, выполненные А. де Кервеном, Г. Люттигом и С. Тоураринссоном, показали, что лед вгрызается в скальное ложе на 2,15-5,5 мм в год.
Недостаток этого метода состоит в том, что полученные скорости экзарации относятся к процессам, происходящим лишь у самых концов ледников, и поэтому не могут быть распространены на ледники в целом. Заметим также, что все подобные наблюдения были кратковременными и не учитывали роль такого важного фактора экзарации, как выпахивание.
Многие исследователи пытаются приблизиться к решению проблемы, подсчитывая количество растворенных, взвешенных и влекомых наносов, которые содержатся в реках, вытекающих из-под ледников. Давно известно, что эти реки наполнены тончайшими частицами взвеси, придающими воде специфический цвет: белый, серый, желтый, черный и иногда красный, что отражается даже в местных названиях рек. Например, в горах Средней Азии и Кавказа это Кара-су ("Черная вода"), Ак-су ("Белая вода"), Кызыл-су ("Красная вода") и т. д. Конечно, цвет наносов прямо зависит от состава пород ледникового ложа, а их образование связано с истиранием камней в основании ледника.
Любопытно отметить, что начинающиеся на поверхности ледников потоки талых вод обычно чистые и прозрачные, наполняются наносами только после прохождения через мореносодержащие участки вдоль бортов ледников или у их основания. Количество наносов может быть столь велико, что вода приобретает молочную консистенцию. Горцы Швейцарии иногда называют такую воду ледниковым молоком. Р. Тарр, изучавший твердый сток реки Квик на юге Аляски, установил, что она настолько наполнена наносами, что в зачерпнутом ведре воды уже через 2 мин осаждается слой песка и ила толщиной 2,5 см.
Рассчитанные объемы твердого вещества, выносимого из-под ледников, в разных горных районах варьируют от 1400 до 30 тыс. м /год (в среднем около 5 тыс. м /год). В годовом ходе количество наносов в реках ледникового питания четко связано с сезонными колебаниями стока. Эти реки переполнены наносами в период максимального таяния льда в горах. В северном полушарии максимум приходится на июль-начало августа.
Взвешенные наносы состоят в основном из частиц разной крупности - от песка до глины. По оценкам норвежского гляциолога Т. Зиглера, изучавшего твердый сток рек ледникового питания, в Норвегии 80% взвешенных наносов имеет крупность менее 0,01 мм.
На основе определения количества взвешенных наносов пытались оценить скорости экзарации. При этом общая масса выносимых частиц пересчитывалась на площадь ледника, что давало возможность рассчитать годовой слой экзарации. Исландский ученый С. Тоураринссон установил, что для ледника Хоффедльсйёкудль этот показатель составляет 5,6 мм/год (при условии равенства количеств взвешенных и влекомых наносов). Сходные значения темпов экзарации были получены французским географом Ж. Корбелем.
Для ледников Альп рассматриваемый метод оценки тоже не универсален. Обратим внимание лишь на два момента. Во-первых, практически невозможно рассчитать, какое количество тонких частиц, появляющихся в результате абразии, выносится потоками из-под ледников. Во-вторых, часть взвешенных наносов, несомненно, возникает за счет размыва рекой подстилающих отложений и не имеет прямого отношения к экзарации. Кроме того, в состав взвешенных наносов не входит огромная масса крупных камней, образующихся при разрушении ледникового ложа.
Другой, более перспективный метод количественной оценки экзарации сводится к учету объема каменного материала, заключенного в моренах и водно-ледниковых отложениях перед концами ледников. Мы провели такую работу в Безенгийской Долине. Вдоль берега реки в крупном обнажении вскрывалось пять моренных горизонтов общей мощностью 30-35 м. Часть их разделялась тонкими прослоями растительного детрита, которые удалось датировать с помощью радиоуглеродного метода. Тем же путем определен возраст надморенного торфяника. В итоге выяснилось, что в моренах запечатлена история оледенения за последние 10 тыс. лет, т. е. за весь классический голоцен. Путем интерполяции датировок были подсчитаны темпы моренонакопления - в среднем около 4 мм/год.
Оценки темпов моренонакопления характеризуют процессы в зоне ледниковой аккумуляции. Мощность моренных горизонтов там выдерживается без существенных изменений на протяжении нескольких километров. Судя по литологическим данным, расположенная выше по долине зона экзарации имеет аналогичную протяженность. Соответственно можно предполагать, что темпы моренонакопления и экзарации были примерно одинаковы.