Кіріспе

Мұздықтарда пайда болған географиялық нысан

Түзек аңғары – континенттік мұздықтардың шетіне жақын, мұз астында қазылған, қазір Антарктиданы жабатын және бұрынғы мұздық дәуірлерде барлық құрлықтардың бөліктерін қамтыған U пішіндес аңғар. Олардың ені шамамен, ал тереңдігі болуы мүмкін. Түзек аңғарлары судың мұз астындағы эрозиясы нәтижесінде пайда болған және еріген судың көп көлемін тасымалдаған мұз асты дренаж жолдары қызметін атқарған. Олардың көлденең қималары көбінесе фьордтардың тік беткейлеріне ұқсайды. Қазіргі кезде олар құрғақ аңғарлар, көлдер, теңіз түбіндегі шұңқырлар және шөгінділермен толған аймақтар түрінде кездеседі. Егер олар шөгінділермен толтырылған болса, олардың төменгі қабаттары негізінен мұздық, мұздық-ағындық немесе мұздық-көлдік шөгінділермен, ал жоғарғы қабаттары қосымша қалыпты шөгінділермен толтырылады. Оларды Африка, Азия, Солтүстік Америка, Еуропа, Австралия сияқты бұрын мұздықтармен жабылған аймақтарда, сондай-ақ Солтүстік теңізде, Атлантика мұхитында және Антарктидаға жақын суларда табуға болады. Түзек аңғарлары техникалық әдебиеттерде түрлі терминдермен аталады, мысалы, туннельдік арналар, мұз асты аңғарлары, мұздық жолдары, жылан тәрізді иректер және сызықтық ойыстар.

Маңыздылығы

Туннельді аңғарлар Арабия және Солтүстік Африкада мұнайға бай аймақтарды анықтауда маңызды рөл атқарады. Жоғары ордовик – төменгі силур материалдарында шамамен қалың, көміртекке бай қара шифер қабаты кездеседі. Әлемдегі мұнайдың шамамен 30%-ы осы шифер кен орындарында табылады. Бұл шөгінділердің пайда болуы әлі зерттелуде, бірақ шифердің мұздық және мұздық-теңіз шөгінділерімен қапталуы анықталды, бұл шөгінділер шамамен 445 миллион жыл бұрынғы Хирнантиан мұз басу кезеңінде қалыптасқан. Шифер мұздық суларының теңіз ортасын қоректік заттармен байытуымен байланысты. Осылайша, туннельді аңғарлардың болуы осы аймақтарда мұнайдың бар екенін көрсетеді. Туннельді аңғарлар мұздықтардан ағатын еріген судың маңызды бөлігін құрайды. Еріген судың ағыны мұздық мұзының қозғалысына әсер етеді, бұл мұздық-мұздық аралық кезеңдердің ұзақтығын түсіну үшін маңызды және мұздық циклдарды анықтауға көмектеседі, бұл палеоэкологиялық зерттеулердегі маңызды мәселе. Туннельді аңғарлар әдетте тау жыныстарына ойылып жасалған және әртүрлі өлшемдегі мұздық қалдықтарымен толтырылған. Бұл конфигурация оларды суды жинау және сақтау үшін өте қолайлы етеді. Сондықтан олар Солтүстік Еуропаның, Канаданың және АҚШ-тың көп бөлігінде маңызды су жинағыштар (аквиферлер) ретінде қызмет етеді. Мысалдарға Оук Риджс Морейн су жинағышы, Спокан Доласы Раттдрум Прерия су жинағышы, Магомет су жинағышы, Сагинау Лоб су жинағышы және Корнинг су жинағышы жатады.

Жерленген, ашық және ішінара толтырылған

Туннельді аңғарлар ашық аңғарлар түрінде де, жартылай немесе толығымен көмілген аңғарлар түрінде де кездеседі. Көмілген жағдайда, олар мұздық суларымен немесе басқа да қиыршық тас-құмдармен жартылай немесе толығымен толып қалуы мүмкін. Аңғарлар тау жыныстарына, құмға, сазға немесе глинадқа қазылып жасалған болуы мүмкін.

Өлшемі

Олар арнаның тереңдігі мен ені бойынша әртүрлі; Даниялық мысалдар кең және тереңге дейін созылады. Олар бағыты бойында тереңдігімен өзгереді, тереңдеуді көрсетеді; тереңдеген бөліктері тау жынысына дейін кесіп түседі және әдетте сол туннель аңғарының ағыс жоғары немесе төмен тұсындағы бөліктерінен әлдеқайда терең болады. Олардың тік беткейлері көбінесе асимметриялық болады. Олар көбінесе рецессиялық моренада аяқталады. Бірнеше мұздық циклдардан пайдалған туннель аңғарлары бір-бірін қиып өтуі мүмкін. Туннель аңғарлары көбінесе дерлік параллель бағыттармен созылады. Олар абразия арқылы мұздық эрозияның айқын белгілерін қамтитын және өтетін аймақтарда пайда болады, сондай-ақ сопақшалар мен рош-мутон тастар да кездеседі. Терминалдық мореналар және шеттік жайылымдар сияқты шөгінділер олардың соңғы бөлігінде табылады. Туннель аңғарларының арналары көбінесе кенеттен басталып немесе тоқтатылады. Олардың бойлық профилі дөңгелек өрнекті құрайды. Олар көбінесе тар арналы сулармен толған созылған көлдермен жабылған. Олар көбінесе эскерлер сияқты кейінгі шөгінділердің белгілерін көрсетеді. Jökulhlaup эрозиясына қатысты, Пиотровски мұз қабаттары кейбір жағдайларда суық негізде болуы мүмкін дейді; яғни, олар мұздаған жермен (мәңгі мұздақпен) жанасып, оған тікелей жабысады. Еритін су осы мұздаған жердің шегінде жиналады, мұзды көтеріп, байланысын үзіп, Исландиядағы jökulhlaup сияқты, күшті су ағынына әкеледі. Осы jökulhlaup салдарынан туннель аңғары қалыптасады. Субгляциалдық судың мерзімдік ағындары Шығыс Антарктида мұз қабатының астындағы субгляциалдық көлдер арасында қозғалатын суды байқады. Спутниктік деректерде бір жылдан кем уақыт ішінде шамамен тараған субгляциалдық су ағыны тіркелді. Ағын баяулағанда, мұздың салмағы туннельді жауып, көлді қайтадан мөрлеп қойды. Су ағыны мұз және шөгіндідегі арналар арқылы сәтті модельделді. Аналитикалық модель көрсеткендей, кейбір аймақтарда мұз бен тау жынысының геометриясы ағынды тоқтатып тастайтын бөліктерді қамтиды, егер шөгінді субстратының эрозиясы арнаны құрып, ағынды сақтап тұрмаса. Осы деректер мен талдауды Исландиядағы jökulhlaup байқауларымен біріктіре отырып, тұрақты күй моделінің ерекшеліктерін қамтитын jökulhlaup гипотезасының кейбір түрінің дұрыс екенін көрсететін тәжірибелік дәлелдер бар.

Туннельдік аңғар теориясының жалпы ерекшеліктері

Субледістік еріген су ағысы барлық теорияларға ортақ; сондықтан арналардың қалыптасуын түсінудің кілті – субледістік еріген су ағысын түсіну. Еріген су мұздық бетінде (супраглициалдық), мұздық астында (базалық) немесе екеуінде де пайда болуы мүмкін. Еріген су супраглициалдық немесе базалық ағысқа ие болуы мүмкін; супраглициалдық және базалық су ағысының белгілері өтетін аймаққа байланысты өзгереді. Супраглициалдық ағын барлық жер бетіндегі ортадағы өзен ағысына ұқсас – су гравитация әсерінен жоғарыдан төменге ағып жатыр. Базалық ағын маңызды айырмашылықтарды көрсетеді. Базалық ағыста су, не мұздың түбінде ерігеннен пайда болады, немесе гравитация күшімен төмен тартылады, жүздеген метрлік мұз қаптаған қалтада мұздықтың түбінде көлдерге жиналады. Егер жер бетінде су ағызу жолы болмаса, жер бетіндегі еріген су төмен ағып, мұздың жарықтарында жиналады, ал базалық еріген су мұздықтың астында жиналады; кез келген көз мұз асты көлін құрайды. Базалық көлде жиналған судың гидравликалық қысымы мұз арқылы ағып кетуімен артады, қысым мұз арқылы жол ашуға немесе мұзды жүздіруге жеткілікті деңгейге дейін жетеді) немесе мұздық мұзға қарай (Ротлисбергер арналары деп аталады) арналар арқылы, соңында мұздың шетінде ағып шығады. Ең қарапайым деңгейде туннельді аңғар осы құбылыстардың кеңейтілген нұсқасы деп қарастырылуы мүмкін. Туннельді аңғарлар немесе туннельдік арналар мұздық мұздың астындағы еріген су ағыны арқылы қалыптасады. Туннельді аңғарлар көбінесе мұздың алға және артқа шегіну кезеңдерінде шөгінділердің жиналуымен көміледі немесе жартылай көміледі. Най арнасының қалыптасуын кеңейтуге байланысты тартымды болғанымен, тұрақты күй теориясының кемшілігі – ол туннельді аңғарлардың консолидацияланбаған шөгіндіде қазылуын талап етеді, онда еріген су бастапқыда тар мұз асты құбыр арқылы өтеді. Еріген судың шөгінділерді эрозиялауымен, мұз өз салмағының әсерінен қуысқа деформацияланып, одан да үлкен туннельді аңғарды құрайды. Алайда тұрақты күй теориясы тастың эрозиясын есепке алмайтын сияқты, ол кеңінен байқалады. Су жиналғанда, босату жолы құрылғанға дейін қосымша мұз көтеріледі. Егер бұрыннан бар арна болмаса, су бастапқыда кең фронтты жөкүлхлауп ретінде шығарылады, ағын фронты ондаған шақырымға жетеді, жұқа қабатпен таралады. Ағын жалғасқанда, ол астындағы материалдар мен үстіндегі мұзды эрозиялайды, қысым төмендегенде мұздың көп бөлігі астыңғы бетке орналасып, кең фронтты босатуды тоқтатып, ағынды арнаға бағыттайды. Арнаның бағыты негізінен үстіндегі мұздың қалыңдығымен, екіншілік – астыңғы жердің градиентімен анықталады және мұздың қысымы суды мұздың аз қалыңдығы бар аймақтарға дейін "тауға қарсы" итеруі мүмкін, содан кейін мұздық бетінде пайда болады. Сондықтан белгілі бір мұздықпен қалыптасқан түрлі туннельді аңғарлардың конфигурациясы, әсіресе мұздық астындағы бастапқы беттік рельеф шектеулі болса, туннельді аңғарлар қалыптасқан кездегі мұздықтың қалыңдығының жалпы картасын ұсынады. Туннельдерде және туннель аузында табылған қалдықтар көбінесе ірі тастар мен тас жыныстардан тұрады – бұл жоғары ағын жылдамдықтары мен өте эрозиялық ортаны көрсетеді. Бұл эрозиялық орта Антарктикада байқалғандай терең және кең туннельдердің қалыптасуымен сәйкес келеді. Туннельді аңғарлар ашық, жартылай толтырылған немесе толығымен толтырылған күйде болуы мүмкін, бұл мұздықтың шегінуіне байланысты. Толығымен толтырылған конфигурация маңызды, өйткені толтырылған туннельді аңғарлар су (аквифер) немесе мұнай үшін тамаша резервуарға айналады. Бұл аңғар еденінде және аңғар шеттерінде салыстырмалы түрде ірі түйіршікті құмтастардың орналасуына байланысты, себебі ірі түйіршікті шөгінділер оңай орналасып, туннельді аңғардың толтыру сатыларындағы ағып жатқан суда жиналады.

Географиялық таралуы

Мұздықтар қалыптастырған туннельді аңғарлар әр құрлықта табылды.

Африка

Түндік Африка елдері, соның ішінде Ливияда, Кейінгі Ордовик мұз басу кезеңімен байланысты туннельді аңғарлар анықталды. Бұл ірі каналдармен толған құмтас денелері (туннельді аңғарлар) ежелгі Солтүстік Гондваналенд шегіндегі мұздықпен байланысты шөгінділердің ерекше тұнбалық белгісі болып табылады. Олар тереңдігі және ені бойынша әртүрлі келеді. Туннельді аңғарлар тау жынысына ойылып салынған және ұзындығы бойынша іздерін табуға болады. Мысалы, Мавританияда, Батыс Сахарада, Солтүстік Гондвана құрлықтық шельфіндегі Кейінгі Ордовик силицикластикалық мұздық белгілері мен шөгінділеріне туннельді аңғарлар ретінде анықталған ойыс арналар кіреді. Толтырылған туннельді аңғарлар бірнеше шақырымға созылып, ені бірнеше жүз метрге жетеді. Қайта құрулар осы құрылымдардың мұздық мұздың шеткі аймақтарында орналасқандығын көрсетеді; аңғарлардың қималары мұздықпен қалыптасқандары расталғандарға ұқсас, аңғарлар туннельді аңғарларға ұқсас шығару конустарымен аяқталады, ал ішкі толтырылымы мұздықтан кейінгі, туннельді аңғарларда байқалатынға ұқсас. Оңтүстік Африканың солтүстігіндегі Кейп провинциясында Пермь-карбон дәуіріне жататын туннельдік аңғарлар жүйесі анықталды.

Антарктида

Қазіргі кезде Антарктика мұзының астында туннельді аңғарлардың қарқынды қалыптасуы байқалады.

Еуропа

Туннельді аңғарлар мен оларға байланысты мұздық әсерлері Ресей, Беларусь, Украина, Польша, Германия, Солтүстік Франция, Нидерланды, Бельгия, Ұлыбритания, Финляндия, Швеция, Дания және Норвегияда анықталды. Олар Данияда, Солтүстік Германияда және Солтүстік Польшада егжей-тегжейлі зерттелді, онда Вейхсельдің қалың мұздық қабаты және Скандинавия тауларынан ағып келген ертедегі мұздықтар Скандинавиядағы мұз жинақталу биіктігінің әсерінен Солтүстік Еуропаның беткейімен көтеріле бастады. Олардың бағыты олардың пайда болған кездегі мұз ағынының бағытын көрсетеді. Олар Ұлыбританияда кеңінен таралған, мысалы, Чеширден бірнеше мысалдар келтірілген. Олар Солтүстік теңіздің түбінде де кездеседі. Туннельді аңғарларда пайда болған көлдерге Германиядағы Руппинер көлі (Остпригниц-Руппин аймағындағы көл, Бранденбург), Вербеллинзе және Швилохзее кіреді.

Солтүстік Америка

Оканаган көлі – Британдық Колумбияның Оканаган аңғарындағы ірі, терең, лента тәрізді көл. Ол Кордилер мұздықтарының Оканаган бөлігінен пайда болған туннельді аңғарда қалыптасқан. Көлдің ұзындығы шамалы, ені аралығында, ал су бетінің ауданы құрайды. Солтүстік Айдахо және Монтана жерлерінде Пурселл және Кордилер мұздықтарының Флэтхед бөліктері астында туннельді аңғарлардың пайда болуына куәлік ететін іздер бар. Оңтүстік-шығыс Альбертадағы туннельді аңғарлар бір-бірімен байланысқан, тармақталған желі құрайды, оған Сейдж Крик, Жоғалған өзен және Сүт өзені кіреді және көбінесе оңтүстік-шығысқа қарай ағып шығады. [[Файл:Жоғарғы көлдің батиметриялық картасы, ең терең нүкте, траншеялар 2. png Миннесотадағы тау жынысы түзілімдерінің туннельді аңғарларына мысал ретінде Уоррен сарқылымы және мұздықтардың қалдырған шөбінің астында жатқан бірнеше аңғарлар жатады, бірақ оларды Миннеаполистегі көлдер тізбегі және Сент-Полдағы көлдер мен құрғақ аңғарлар арқылы көптеген жерлерде табуға болады. Онтариодағы Каварта көлдері Висконсин мұз дәуірінің соңғы кезеңінде пайда болған. Ниагара жарлығынан балқыған мұз туннельді аңғарлар арқылы ағып, Лорантид мұздықтарының негізгі бөлігі мен Онтарио көлінің бассейніндегі мұз массасы арасында батыстан шығысқа қарай өтетін жолды құрады. Cedar Creek Canyon – Индиана штатының Аллен округінде орналасқан туннельді аңғар. Бұл өте тік, тар, шамалы терең шатқал, онда Сейдар сағасының төменгі бөлігі орналасқан, ол Сент-Джозеф өзенінің ең ірі саласы болып табылады. Канаданың шығыс жағалауындағы Лаврентий арнасында көптеген туннельді аңғарлар анықталды, олар мұздықтан пайда болған Сент-Лоуренс өзенінің су асты аңғарынан бастау алады. Тоннельді аңғарлардың құрамын зерттеген сейсмикалық профильдер олардың жасы әртүрлі екенін көрсетеді, ең жасы Соңғы мұздық максимумнан кейін пайда болған. Олар Жаңа Шотландияның шығыс жағалауындағы Шотландия шельфін кесіп өтетін мұз асты судың эрозиясы нәтижесінде пайда болған. Олар Кэбот бұғазының оңтүстігіндегі Лаврентий арнасынан бастау алады. Сонымен қатар, сейсмикалық профильдер миоценнен кейінгі тереңге көмілген каналдарды көрсетіп тұр, олардың кейбіреулері қазіргі теңіз деңгейінен төмен жатыр, сыртқы Лаврентий арнасының шығыс бөлігін кесіп өтеді және олар да туннельді аңғарлар деп саналады. Сейсмикалық профильдер Банкуро және Сэбл аралдарының жағалауларындағы ірі туннельді аңғарларды да картаға түсірді.

Оңтүстік Америка

Перито-Морено мұздығы Оңтүстік Патагония мұз алабының оңтүстігінде орналасқан және Аргентино көліне тікелей құяды. Ол Аргентино көлін Лос-Темпанос арнасына және Рико тармағына бөліп, арнаны жауып, мұз бөгетін жасайды. Аргентино көлі мерзімімен үзілістер арқылы су тасқынына ұшырайды, бастапқыда туннель арқылы су ағызылып, кейін шатыры құлап, ашық арна пайда болады.