Epoki lodowe w skali globu
Epoki lodowe w erach prekambryjskiej i paleozoicznej. Ostatnia epoka lodowa w erze kenozoicznej w okresie czwartorzędu (ostatnie 900 000 lat). W epoce lodowej wyróżnia się fazy ciepłe (interglacjały) i fazy zimne (glacjały).
W czasie ostatniej epoki lodowej na terenie Polski wyróżniono 4 glacjały.
Lądolody - zbiorniki wody słodkiej
75% całkowitej ilości wody słodkiej na świecie uwięziona jest w lądolodach i lodowcach..
Stopienie wszystkich lądolodów i lodowców spowodowałoby podniesienie poziomu wody w oceanach o 60-80 m.
Ruchy poziomu mórz i lądów związane z narastaniem i topieniem się lodolodów
Ruchy eustatyczne poziomu mórz
Ruchy izostatyczne w obrębie lądów
Powstawanie lodowców i lądolodów
Tworzą się powyżej linii wiecznego śniegu, w miejscach dogodnych dla akumulacji śniegu i lodu.
Ich wielkość i grubość uzależniona jest od wielu czynników geograficznych
Śnieżniki - zaczątki przyszłych pól firnowych (cyrków)
Pole firnowe
to obszar gromadzenia śniegu (50-70 kg/m3), firnu (400-800 kg/m3), lodu
firnowego (800-900 kg/m3) i lodu lodowcowego (920 kg/m3) nazywany cyrkiem lub karem lodowcowym.
Typy lodowców górskich
cyrkowy
fieldowy
alpejski
dendrytyczny
piedmontowy
i lądolód
obszar pokryty lodem (>50 000 km2 i grubości >1000 m).
Mniejsza forma to kopuła lodowa (lodowce islandzkie)
W okresie plejstocenu lądolód skandynawski i laurentyjski
Terminy:
nunataki - szczyty skalne opłynięte lodem
lodowce szelfowe - lodowce pływające lub spoczywające na platformie szelfu
cielenie się lodowców - odrywanie się gór lodowych
Proces akumulacji lodowcowej
gromadzenie śniegu i przekształcanie go w firn i lód lodowcowy
Proces ablacji lodowcowej
proces zmniejszania się masy lodu na skutek topnienia, sublimacji (parowanie lodu), cielenia się lodowców, erozji wiatrowej itp.
Bilans lodowca
różnica między całkowitą akumulacją i całkowitą ablacją w ciągu jednego roku.
Bilans zrównoważony - stagnowanie lodowca (lądolodu) - akumulacja moreny czołowej
Cechy termiczne lodowców i lądolodów
lodowce ciepłe, zimne i przejściowe
źródła ciepła: promieniowanie słoneczne, ciepło geotermiczne, tarcie w czasie ruchu, ciepło oddawane przez wodę w czasie zamarzania
Lodowce ciepłe
temperatura lodu zbliżona do punktu topnienia pod ciśnieniem.
Występują na obszarach wysokogórskim, często w klimacie morskim.
Lodowce zimne
występują w klimacie polarnym, kontynentalnym,
brak wód roztopowych w lecie,
niska temperatura w zimie,
znaczna pokrywa śnieżna nie dopuszczająca promieniowania słonecznego.
Lodowce przejściowe
występują na obszarach subpolarnych,
wykazują różne proporcje między lodem ciepłym i zimnym.
Ruch lodowca i lodu lodowcowego
ślizg bazalny i płynięcie wewnętrzne
Ślizg bazalny
ułatwia go obecność wody w stopie lodu.
Charakterystyczny dla lodowców ciepłych
Jego efektem są żłobki, rysy i pręgi na podłożu skalnym, po którym przeszedł lodowiec.
Powstawanie mutonów o asymetrycznym profilu.
Płynięcie wewnętrzne
zwiększa się wraz z miąższością lodu.
Płynięcie wewnętrzne ułatwia blaszkowa budowa lodu i obecność wody roztopowej na granicach kryształów lodu.
Prędkość płynięcia lodowca
największa w środkowej partii jęzora, maleje ku jego brzegom i podstawie.
Płynięcie tensyjne - zwiększone na powierzchniach rosnącego spadku (rozciąganie), płynięcie kompresyjne - na stokach, o przeciwnym do kierunku ruchu nachyleniu (ściskanie).
Linie ruchu lodu i materiału skalnego wklęsłe w profilu podłużnym.
Prędkość ruchu zróżnicowana - od metrów do kilometrów na rok..
Lodowce szarżujące.
Uszczelinienie lodowców
Szczeliny brzeżne w obrębie cyrku lodowcowego,
Szczeliny poprzeczne, podłużne, radialne i skośne w obrębie jęzorów lodowcowych.
Niszcząca działalność lodowca i lądolodu
Procesy egzaracyjne - niszczące podłoże przez płynący lód z materiałem skalnym i poprzez procesy zamarzania i topnienia w stopie lodu.
Świadectwem - kry lodowcowe (np. kra łukowska) i głębiny Morza Bałtyckiego)
Formy i osady lodowcowe
Lodowcowa rzeźba erozyjna
zależy od:
grubości pokrywy lodowej,
reżimu termicznego lodowca,
ilości transportowanego osadu w stopie lodu,
odporności podłoża na niszczenie,
zastanej rzeźby.
Charakterystyczne formy wskazujące na kierunek ruchu lodu:
mutony, rysy i bruzdy lodowcowe.
Formy rzeźby związane ze spływem korytowym lodu:
żłoby lodowcowe - tworzone przez lodowce dolinne (np. doliny fiordowe),
doliny lodowcowe - tworzone przez strumienie lodowe w obrębie lądolodów,
barki lodowcowe, doliny wiszące, lustra skalne.
W profilu podłużnym żłobu lodowcowego zaznacza się kolejno:
cyrk lodowcowy (kar) - półkoliste zagłębienie otoczone stokami górskimi i od strony wypływu lodu ryglem lodowcowym,
żłób lodowcowy,
zagłębienie końcowe - otoczone łukiem moreny czołowej. Większość mis końcowych wypełniają dziś jeziora (Genewskie i Bodeńskie w Szwajcarii, Garda we Włoszech, Toporowy Staw w Tatrach).
Lodowcowa rzeźba akumulacyjna
Pochodzenie osadów transportowanych w obrębie lodowca i różny stopień jego zagęszczenia:
morena wewnętrzna - zasilana głównie przez materiał skalny dostający się na pole firnowe z terenów położonych powyżej granicy wiecznego śniegu,
morena powierzchniowa - zasilana głównie przez materiał dostający się na powierzchnię lodowca z terenu położonego poniżej granicy wiecznego śniegu,
morena denna - zasilana głównie przez materiał skalny pochodzący z egzaracji podłoża i w części z moreny wewnętrznej. Obejmuje największą część transportowanego przez lodowce i lądolody materiału: 30 - 90%.
Formy lodowcowe:
morena boczna - tworzona wzdłuż bocznych krawędzi lodowca,
morena środkowa - tworzona w miejscu połączenia dwóch jęzorów lodowcowych,
morena czołowa akumulacyjna - tworzona przy czole stagnującego lodowca (lądolodu) z osadów wytapiających się z czoła lodowca (lądolodu).
Rozmiary i sposób wykształcenia moreny czołowej zależy od długości
czasu stagnowania, ilości i jakości osadu i obfitości wód roztopowych,
morena czołowa spiętrzona (wyciśnięcia) - tworzy się w czasie posuwającego się czoła lodowca i spiętrzania osadów podłoża i glacjalnych (np. Wzgórza Trzebnickie).
Zaburzenia glacitektoniczne powstają na skutek obciążenia lodem i jego ruchu, w postaci fałdów, uskoków itp.
morena bazalna (denna) - tworzy się poprzez akumulację z lodu aktywnego (z odłożenia) i/lub z lodu martwego (w procesie wytapiania).
Charakteryzuje się często obecnością wielkich głazów (eratyki, głazy narzutowe).
Wyróżnia się:
równiny morenowe płaskie - pierwotna akumulacja lodowcowa wyrównana przez wody roztopowe,
równiny morenowe faliste - pierwotna akumulacja morenowa tworzona w czasie deglacjacji typu frontalnego, czyli idącej od czoła lodowca (lądolodu),
równiny morenowe pagórkowate - pierwotna akumulacja morenowa tworzona w czasie deglacjacji typu arealnego, czyli od powierzchni lodowca (lądolodu),
moreny martwych lodów - powstają wokół brył martwego lodu, w efekcie tworzą ciąg pagórków wokół wytopisk.
Drumliny - wydłużone formy akumulacyjne lub erozyjne, w czasie ruchu lodowca (lądolodu) zgodnie z kierunkiem ruchu.
Największe znane z południowo-wschodniej Kanady (do 50 m wysokości).
Formy rzeźby i osady fluwioglacjalne (wodnolodowcowe)
Ablacja - ubytek masy lodu w obrębie lodowców (lądolodów),
dzielimy ją na ablację fizyczną (przejście lodu w wodę lub w parę wodną),
oraz ablację mechaniczną (cielenie się lodowców, oddzielanie się martwych lodów od lodu żywego, usuwanie poprzez wiatr śniegu z powierzchni lodu).
Źródłem ciepła
na obszarach o klimacie kontynentalnym promieniowanie słoneczne (do 80%),
na obszarach o klimacie oceanicznym - utajone ciepło kondensacji (oddawanie ciepła przy skraplaniu pary wodnej), wpływ ciepłych i wilgotnych mas powietrza, przewodnictwo ciepła wody lub podłoża (np. na kontakcie z wodą morską i wulkanizmem).
Krążenie wód
system powierzchniowy w obrębie szczelin i płaszczyzn ślizgu w lodzie,
system marginalny zasilany przez wodę powierzchniowego systemu krążenia, reprezentowany przez rzeki płynące wzdłuż wałów morenowych,
system włębny wewnątrz lodowca (lądolodu) i w strefie podlodowcowej. Rozwinięty w system tuneli, zasilany pionowymi studniami prowadzącymi wodę od systemu powierzchniowego.
Woda płynie pod ciśnieniem hydrostatycznym.
Fluwioglacjalne (wodnolodowcowe) formy erozyjne
Rynny podlodowcowe wytworzone przez wody roztopowe płynące pod lodowcami (lądolodami) pod ciśnieniem hydrostatycznym (stąd wiele przegłębień w dnach rynien).
Garnki lodowe koliste zagłębienia w litej skale utworzone w dnach pionowych studni lodowych lub na skutek działalności wirów prądowych i kotły eworsyjne utworzone w osadach nieskonsolidowanych.
Bramy lodowcowe - wypływ wód systemu wgłębnego, często związane z rynnami podlodowcowymi.
Jeziora podlodowe
Jeziora zaporowe (zastoiskowe) - tworzone na przedpolu lodowca (lądolodu) na skutek zatamowania spływu wód ku północy przez lądolód (np.zastoisko sandomierskie i warszawskie w czasie recesji lądolodu środkowopolskiego).
Charakterystyczny osad akumulowany w j.z. to iły warwowe, o na przemian warstwach jasnych, letnich i ciemnych zimowych.
Pradoliny - szerokie doliny zbierające wody roztopowe z lądolodów (np. pradolina Toruńsko-Eberzwaldzka, Warszawsko-Berlińska, Baryczy) w przypadku Polski ze spływem ku zachodowi.
Fluwioglacjalne (wodnolodowcowe) formy akumulacyjne
Ozy - długie wały, zwykle ukierunkowane prostopadle do czoła lodowca (lądolodu), tworzone w tunelach subglacjalnych i inglacjalnych (podlodowcowych i wewnątrzlodowcowych) przez akumulację dynamicznych rzek wodnolodowcowych.
Zbudowane z warstwowanych piasków i żwirów.
Kemy - pagórki, wzgórza tworzone przez akumulację rzek z wód roztopowych w otwartych szczelinach lub przetainach (jeziora w obrębie powierzchni lodu) w martwym lodzie.
Zbudowane najczęściej z warstwowanego piasku z domieszką żwiru.
Terasy kemowe - tworzone najczęściej między zboczem doliny a bryłami martwego lodu. Czasami w procesie deglacjacji między wałami ozów a bryłami martwego lodu.
Sandry - rozległe stożki napływowe lodowcowych wód roztopowych,
zbudowane najczęściej z warstwowanych piasków i żwirów,
dziś objęte rozległymi kompleksami leśnymi (Puszcza Piska, Augustowska, Bory Tucholskie itp.).
Zagłębienia wytopiskowe - najczęściej owalne obniżenia z wodą lub wypełnione torfem związane z wytapianiem brył martwego lodu pogrzebanego w osadach morenowych lub sandrowych.
Zlodowacenia plejstoceńskie na terenie Polski
Najstarszy podział czwartorzędu dotyczy Alp. Do dziś stanowi odniesienie do innych podziałów.
Donau - preglacjał (na terenie Polski brak lądolodu),
Güntz - zlodowacenie Narwi,
Mindel - zlodowacenie południowopolskie (Sanu),
Riss - zlodowacenia środkowopolskie (Odry i Warty),
Würm - zlodowacenie północnopolskie (Wisły, vistulianu).
Największy zasięg miało zlodowacenie południowopolskie (Sanu). Oparło się o Sudety i Karpaty,
Najmniejszy zasięg miało zlodowacenie północnopolskie (Wisły, vistulianu). Objęło Pojezierze Mazurskie i Pomorskie, na zachodzie Polski sięgnęło po Zieloną Górę.
Skutki działania lodowców górskich i lądolodów widać dopiero po ich ustąpieniu. Lodowiec górski eroduje, transportuje i osadza rozdrobniony materiał.
Do erozyjnych form polodowcowych należą:
- cyrk (kar) lodowcowy - nieckowate zagłębienie otoczone z trzech stron stromymi zboczami, a z czwartej wygładzonym progiem skalnym. Cyrk powstaje w miejscu dawnego pola firnowego - intensywne wietrzenie mrozowe. Po ustąpieniu lodowca zagłębienie może wypełnić się wodą - jezioro cyrkowe;
- rysa lodowcowa - zadrapanie na powierzchni skał w dnie i zboczach dolin, spowodowane żłobieniem podłoża przez materiał skalny wtopiony w lodowiec;
- wygład lodowcowy (baraniec, muton) - powierzchnie litej skały wyszlifowane przez przesuwający się lód;
- dolina U-kształtna - dolina o płaskim, szerokim dnie i prawie pionowych stokach wyrzeźbiona przez jęzor lodowcowy, zwana inaczej doliną żłobową. Powstała z przekształcenia górskiej doliny rzecznej V-kształtnej w wyniku intensywnego wietrzenia mrozowego;
- dolina wisząca (zawieszona) - boczna dolina o dnie położonym na wyższym poziomie niż dno głównej doliny polodowcowej.
Podstawową formą akumulacji lodowcowej jest morena - wzniesienie zbudowane z materiału niszczonego podłoża i zboczy gór, wtopionego w lód i przemieszczanego pod jego naciskiem. Wyróżnia się kilka typów moren:
- boczna - wał położony wzdłuż bocznych krawędzi jęzora lodowcowego zbudowany z ostrokrawędzistych okruchów pochodzących z niszczenia zboczy górskich;
- środkowa - powstaje w wyniku połączenia moren bocznych dwóch łączących się jęzorów lodowcowych;
- denna - lekko faliste wzniesienie zbudowane z okruchów skalnych wtopionych w dno lodowca i osadzonych na dnie doliny;
- czołowa - wzniesienia powstające u czoła jęzora lodowcowego, bardzo szybko rozmywane przez wody topniejącego jęzora.
W rzeźbotwórczej działalności lądolodów zmiany zachodzą w wyniku działania samego lądolodu oraz wód pochodzących z jego topnienia, tzw. fluwioglacjalnych.
Najbardziej charakterystycznymi formami ukształtowania powstałymi w wyniku erozyjnej działalności wód lodowcowych są:
- rynna - długie i wąskie obniżenie wyrzeźbione w podłożu przez rzeki podlodowcowe płynące pod ciśnieniem; po stopieniu lądolodu tworzą się jeziora rynnowe.
- pradolina - bardzo szeroka dolina o płaskim, często zabagnionym dnie, utworzona przez wody roztopowe i wody rzeczne obszarów, które nie były pokryte lodem. Tworzy się na przedpolu lądolodu, równolegle do jego czoła.
Działalność akumulacyjna lądolodu i wód polodowcowych doprowadziła do powstania następujących form:
- morena denna - zbudowana z tzw. gliny zwałowej (morenowej), czyli mieszaniny iłów, piasków, żwirów i głazów. Tworzy faliste równiny;
- morena czołowa - powstaje przed czołem lądolodu w czasie jego dłuższego postoju. Gdy czoło lądolodu przesuwa się do przodu po powstaniu wału morenowego, materiał morenowy jest spychany i piętrzony - powstaje morena spiętrzona;
- głazy narzutowe (eratyki) - głaz o średnicy do kilkudziesięciu metrów przetransportowany w lodowcu i osadzony po stopieniu lodu;
- drumlin - wydłużone wzgórze dochodzące do 50 m wysokości, zbudowane z gliny lub osadów fluwioglacjalnych z pokrywą gliniastą;
- kem - pagórek o wysokości od kilku do kilkudziesięciu metrów, zbudowany z piasków i żwirów, który powstał w otwartej szczelinie w czasie zatrzymania
Formy akumulacyjne lodowca górskiego:
- morena denna - forma powstała po wycofaniu się lodowca, tworzy falistą rzeźbę
- morena czołowa - tworzy się u czoła lodowca, forma w postaci pagórkowatego wału
- morena boczna - wał morenowy powstały z boku lodowca