Previous PageNext Page

16. A jég munkája


Eljegesedések

Hull a pelyhes fehér hó...

Gleccserek

A szárazföldi jégtakaró a Föld legfontosabb édesvíz tartalékait jelenti, egyik fontos klima szabályozó tényezőjét alkotja. A különböző becslések szerint a mai jégtakarók 2-25 millió km3 édesvizet tárolnak. Ha a jég teljesen elolvadna, a jelenlegi vízszint 20-60 m-rel emelkedne. Keletkezése, mozgásformái fontosak a földtani ismeretek között. Bár Magyarországon ma nem képződik jégtakaró, a negyedkori pleisztocénben földtani felépítésünket jelentős mértékben befolyásolta a közeli kontinentális jégtakaró, s az itt kialakult geomorfológiai formák jelentik mai felszínünk tagoltságát is.

A hó, amely napjainkban hullik, igen nagy porozitású, kis sűrűségű anyag, 0,2 g cm-3 értékkel. A sarkköri területeken, illetve magashegységekben (azaz az állandó hóhatáron túli területeken) lehulló hó túlélheti az évszakos változási ciklust, s felhalmozódhat, nagyobb sűrűségűvé válva. Állandó újrakristályosodás, tömörödés során válik firn-jéggé, melynek sűrűsége 0,5-0,6 g cm-3. 30-100 méter vastag jég felhalmozódásával a jég sűrűsége eléri a 0,8-0,9 g cm-3 értéket. Ekkor, a nagy terhelés hatására kerül a plasztikus folyás állapotába. Néhány bár irányított túlnyomás hatására a jég oldalirányban folyással tér ki, s sebességét a jégtakaró saját súlyából fakadó terhelés adja. Az ilyen természetes folyás állapotában lévő jég a gleccser. A firn határ az a határ, ahol a felhalmozódó jég és az elolvadó jég (abláció) mennyisége egyensúlyban van.

Gleccserek a jégtakaró azon része, amely mozog. A nem mozgó jég nem gleccser. Nagy részük völgyi gleccser, fjord gleccser. Ez a gleccser a firnteknőből, gleccser-cirkuszból kiindulva folyik le a völgyben. A gleccser alsó vége a gleccser nyelv. Bár a gleccser állandóan mozog, a gleccser nyelv egyhelyben marad, ha helye megegyezik a firn határral. Több gleccser összefolyásából keletkeznek a fjord-gleccserek - a gleccserek "alsó szakasza" a több gleccser összefolyásából táplálkozó hegylábi gleccserek.



Kontinentális gleccserek - szárazulati jégtakarók - arktikus és antarktikus  területek - Antarktisz, Grönland, Izland, Spitzbergák, Alaszka, Kanada ÉNY-i része -  alakultak ki.  Az Antarktisz szárazföldi jégtakarója 14 millió km2 területű, felhalmozódása mintegy 10 millió éve kezdődött, s helyenként 4000 m vastagságú, korábban valószinűleg vastagabb volt.A jégtakaró súlyából fakadó terhelés hatására a földkéreg az Antarktiszon mintegy 1 km mélyebb, lenyomott helyzetben van. A grönlandi jégtakaró 2 millió km2 felszínű. A kontinentális jégnél a nagy terhelés hatására a jégtakaró az állandó folyás - szétterjedés állapotában van, a torta tetején szétterülő viszkózus csokoládé mázhoz hasonlóan. A jégtakaró centruma mindig magasabban van, mint szélei.


Kőolajkutatás kontinentális jégtakarón ÉNY Kanadában

A gleccserek mozgása

A gleccserek, bár változatlannak látszanak, állandó mozgásban vannak, az olvadás és jég felhalmozódás egyensúlyára törekedve. Bár a mozgás látszólag egyszerű elvet követ, számos befolyásoló tényező miatt a gleccserek mozgásának pontos megértése még várat magára. A mozgásra, illetve a kiváltó feszültségekre a gleccser szerkezete enged következtetni.

A gleccserek mozgási sebessége általában 1-2 m/nap, de néha ugrásszerűen ideiglenesen megnő, havi többszáz, ezer méter megtételével. A rendszeresen megjelenő gleccserhasadékok a jég kis terhelés (kb 1 bar) hatására bekövetkező törését jelentik. A gleccsereken belül jól követhető  rétegzettség (az egymást követő hóesések közötti hómentes időket jelző porsávok, olvadásos felszínek formájában) sokszor mutat gyűrődést. Jelentős lehet a palás szerkezet kialakulása (ezt a levegőzárványok jól jelzik). A folyás az olvadásponthoz közeli állapotban történik, állandó újrakristályosodás mellett. A folyás kialakulásáért legalább részben a jégkristályok 0001 bázislap szerinti könnyű siklatása lehet a felelős.

A gleccserek okozta erózió

A Földön ismert legagresszívebb, felszíni eróziót okozó hatás a jég munkája. A jég munkája több nagyságrenddel gyorsabb eróziót fejt ki, mint azonos tömegű szél vagy víz munkája. Az eróziót részben olvadás - újrafagyás, részben felszínkoptatás révén fejti ki. Az erózió következtében részben nagy blokkok szakadnak le az aljzatról és szállítódnak, részben igen finom kőzetliszt keletkezik a csiszoló hatás eredményeként. A gleccserek így jellegzetes formákat hoznak létre: a gleccser kezdőpontját jelentő gleccser-cirkuszt, és az U-alakú völgyeket (fjordokat). A gleccserekből kiemelkedő maradványhegyek a levésett, éles felszínű hornok (pl a Matterhon a Zermatt Alpokban).   A gleccserek mozgásának nyomát a mederfalakon rovátkolás jelzi.

A jég eróziója során keletkező üledékek

Till a gleccserből közvetlenül kiülepedő, osztályozatlan, üde, agyagtól görgeteg-blokkokig terjedő szemnagyságú üledék. A legtöbb üledéket a gleccser talpon folyó gleccserpatakok, illetve ebből kilépő források rakják le.

Morénák a tillből felhalmozódás útján létrejött felszíni formák. Fajtáik: fenékmoréna, végmoréna, szegélymoréna. A visszahúzódó jégfront előtti területet általában  a fluvio-glaciális üledékek felhalmozódásából létrejött, illetve a jég elolvadása után helybenmaradt morénaanyag alkotta kimosási-síkságok alkotják. Eskerek - vasúti töltés szerű vonalas osztályozatlan terraszképződmények  - jönnek létre az olvadásból származó vízzel táplált gleccserpatakok üledékeiből.

Pleisztocén jégkorszak

A Pleisztocén időszak során - az elmúlt 3 millió évben a kontinentális jégtakaró a jelenleginél háromszor nagyobb területet fedett. Európában a kontinentális jégtakaró középpontja Skandinávia lehetett, s kiterjedt Skóciáig, Németország északi részeiig, Hollandiáig, Lengyelországig, Oroszország északi részeiig. Az amerikai  jégtakaró fedte Kanada egészét, és az USA északkeleti államainak területét.

Az emberiség fejlődésének története egyúttal a jégtakaró visszahúzódásának története is. A pleisztocén megértése az emberi evolúció megértéséhez nélkülözhetetlen.

Az eljegesedés időszakát hideg glaciális és melegebb interglaciális időszakok váltakozása építi fel. A glaciális időszakokat till üledékek, az interglaciális időszakokat meleg-mérsékelt klimát jelző mocsári üledékek, fauna-flóra váltakozása jelzi. Az európai alpi régióban 5, az Egyesült Államok-Kanada területén 4 glaciális/interglaciális időszakból felépülő váltakozást ismertek fel. Az európai eljegesedési időszakokat alpesi völgyekről, az amerikaiakat az érintett  államokról nevezték fel

            legfiatalabb                             Würm                 Wisconsin
                                                           Riss                    Illinoian
                                                          Mindel                 Kansan
                                                          Günz                    Nebraskan
                                                          Donau

A skandináv és német területeken évszakos váltakozás miatt ritmikusan váltakozó szemcseméretű tavi agyagok keletkeztek a visszahúzódó jégtakaró végmorénái előtt kialakult tavakban Az un. szalagos agyag üledékek (varv) a fák évgyűrűihez hasonló idő korreláció létrehozását tették lehetővé, amelyet azóta a szénizotóp korokkal igazoltak. Eszerint a jég visszahúzódása Skandináviában 13,000 évvel ezelőtt kezdődött, s évi 120-400 m mértékű volt, 9,000-10,000 évig tartó folyamatként.

Eljegesedések radiometrikus kora

C14 kor alapján jól megvonható a Würm időszak kezdete (40,000 éve), de korábbi korok esetében a módszer hibahatára már túl nagy. K-Ar kort határoztak meg moréna üledékek alatt illetve között települő láva és tufa kőzetekből. A különféle területeken kapott koradatok 4 M év és 10,000 év között változó kort adtak. Paleomágneses kor alapján további finomítást lehetett elérni.

Sztratigráfiai és kronológiai adatok szerint:
1. A pleisztocén 2,5-3 M éve kezdődött, s hidegvízi fauna megjelenése jelzi.
2. Mágneses pólusfordulás van 2,5 M évnél - a glaciális üledékek megjelenése ekkor kezdődik.
3. A Homo sapiens legkorábbi megjelenése Afrikában 2 M éve történt.
4. Német radiometrikus koradatok szerint a Rajna folyóterraszaiban:
                - pre Günz vége         570,000
                - Günz vége               420,000
                - Nagy interglaciális   140,000
    ez azt igazolja, hogy a Pleisztocén kor messze túlnyúlik a korábbi legidősebbnek tartott Günz eljegesedésen.

 A különféle kormeghatározások alapján az utolsó Würm/Wisconsin glaciális története:
1. A magas tengervízszintet adó utolsó interglaciális időszak vége 70,000 évvel ezelőtt volt.
2. Az utolsó glaciális időszak 70,000 és 40,000 év közötti időtartamhoz kapcsolódott.
3. Az Észak-Amerikai és Észak-európai jégtakaró visszahúzódása 30,000-40,000 évvel ezelőtt kezdődött.
4. Második glaciális (A Würm maximuma) 30,000-10,000 év közé esik.

A pleisztocén klímaváltozások
Az alábbi pontokban egyezőek a különféle kutatói vélemények:
1. A harmadkor végén a nagy lehűlés 3 M éve kezdődött. Az ezt követő időszak interglaciális időszakaiban a  hőmérséklet a mainál melegebb volt. Csak a legutolsó eljegesedést (elmúlt 80,000 év) ismerjük részletesen. Ebben az időszakban a klimaváltozások az Északi félgömbön egységes képet mutatnak.
2. A glaciális időszakokban a jéggel nem borított  (periglaciális) területeket tundra fedte, amely alatt permafrost létezett, s amely klíma ma az Északi félgömb sarkköri területeire jellemző. Ilyen talajszelvények jelentkeznek Dél-Németországban, Új Zélandban.
3. A jelenlegi meleg-mérsékelt klímájú területeken a felszínen folyóvízi áramlást alkotó csapadék a mainál jelentősebb volt - a Nagy Tavak létrejötte ehhez kapcsolható.
4. A kontinentális jégtakaró kialakulásához az óceánból jelentős mennyiségű vizet kell kivonni. A glaciális időszakok csúcsán a tengerszint a jelenleginél 120-145 m-rel volt alacsonyabb. A legtöbb tölcsértorkolatú kikötő az ebben az időszakban képződött folyóvölgyek elfulladt utóda. A jelenlegi partvonal feletti partvonalat jelző terraszok a jelenleginél melegebb interglaciális időszakokat jeleznek.

Eljegesedések a földtörténeti időkben
Három jelentős eljegesedési időszakot ismerünk a földtörténetben:
        Negyedkor            Northern Europe - Northern America
        Késő Paleozoikum South America - Africa - India - Australia - Antartica
        Késő Prekambrium
A fenti három időszak egy kb 3 x 108 éves periodicitást jelent.
A negyedkor 3 M éves időtartamán  belül több oszcilláció - glaciális/interglaciális - is ismert 105 év oszcillálással..

Az eljegesedések oka

1. Besugárzás mennyisége
Az O izotópok szerint a klíma a Jura időszak végétől (140 m év) fokozatos lehűlést mutat. Így talán a nap tevékenységéhez is kapcsolható.

Az elmúlt 750,000 évre vonatkozóan a grönlandi jégtakaró átfúrásával kaptak részletes eredményeket a klímaváltozásra. A jégbe zárt adatokat az alábbi diagram mutatja: A vastag folyamatos vonal a besugárzás mennyiségének változását, a tagoltabb, oszcillált görbe az O izotópokból becsült hőmérséklet változásokat mutatja be. A görbén az látható, hogy  a fenti időszakban több nagy besugárzási ciklus mellett sokkal rövidebb periódus idejű hőmérséklet változások jelentkeznek.

2. A Föld orbitális mozgásának változása


A Föld pályaelemeinek fenti három elemből összetevődő változása:
            - A Földtengely dőlésének változása                41,000 év
            - A Földtengely bugócsiga szerű imbolygása    23,000 év
            - A Földpálya ellipticitás változása                 100,000 év

A fenti három elemből összeadódó egybeesési periódusok (Milankovich ciklusok) a pleisztocén utolsó időszakára vonatkozóan megegyeznek a Günz-Mindel-Riss-Würm periódusokkal.

3. A pólusok kontinentális helyzete
Egyes vélemények szerint az eljegesedések számára akkor kedvező a helyzet, ha a pólusok kontinentális területre esnek, ahol a hőmérsékleti kiegyenlitődés szerepe kisebb, mint az óceánokban. (Az északi pólus körülzártsága miatt kontinentálisnak tekinthető). Ennek ellentmond az az észlelés, hogy a pólusok helyzete az utolsó 20 M évben csak néhány fokot változott.

4. Szárazulatok kiemelkedése
Orogén eredetű kiemelkedés magyarázatot adhat eljegesedés bekövetkezésére, de nem ad magyarázatot glaciális/interglaciális válatkozásokra.

5. Óceáni áramlási folyamatok
Lehülés során jelentkező jégképződés vizet von el az óceánokból, s a keletkező gátak megváltoztatják az áramlásokat. Ez történhetett a Sarki Óceán esetében. Növekvő vízszinteknél visszaállnak korábbi áramlások. Ennek az elméletnek ellentmond, hogy az eljegesedések nem a sarki tenger felé eső oldalon a legerősebbek, s az eljegesedések kezdete nem esik egybe jégmentes Sarki Óceán keletkezésével.

6. Atmoszféra változás
Eljegesedés során a jég mennyisége nő, a jéggé fagyó vízből CO2 szabadul fel, ez felszaporodik az atmoszférában, üvegház hatást hoz létre, amely végül a jég elolvadásához vezet. Ennek ellentmond, hogy az óceánok karbonát tartalmának puffer hatása miatt ez a variáció nem lehet jelentős. Bizonyos mértékig a vulkáni működés is hozzájárulhat H2O és CO2 mennyiségének növekedéséhez a légkörben.

Glaciális időszakok képződményei Magyarországon
A Pleisztocén időszakban a Kárpát-medence területe a glaciális területtel szomszédos periglaciális övbe tartozott. A száraz hideg klimán az ős folyóvölgyekben kiterjedt kavics-homok terraszok, az egyéb területeken jelentős erózió és talajképződés, az alföldi területek jelentős részén széllel szállított kőzetliszt szemcsenagyságú üledék, lösz keletkezett, rakódott le.