Gleccserek

A szárazföldi jégtakaró a Föld legfontosabb édesvíz tartalékait jelenti, egyik fontos klima szabályozó tényezõjét alkotja. A különbözõ 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 képzõdik jégtakaró, a negyedkori pleisztocénben földtani felépítésünket jelentõs 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 sûrûségû 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 sûrûségûvé válva. Állandó újrakristályosodás, tömörödés során válik firn-jéggé, melynek sûrûsége 0,5-0,6 g cm^-3. 30-100 méter vastag jég felhalmozódásával a jég sûrûsége 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 lévõ 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 firnteknõbõl, 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 területû, felhalmozódása mintegy 10 millió éve kezdõdött, s helyenként 4000 m vastagságú, korábban valószinûleg 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 felszínû. A kontinentális jégnél a nagy terhelés hatására a jégtakaró az állandó folyás - szétterjedés állapotában van, a torta tetején szétterülõ viszkózus csokoládé mázhoz hasonlóan. A jégtakaró centruma mindig magasabban van, mint szélei.

A gleccserek mozgása

A gleccserek, bár változatlannak látszanak, állandó mozgásban vannak, az olvadás és jég felhalmozódás egyensúlyára törekedve. Bár a mozgás látszólag egyszerû elvet követ, számos befolyásoló tényezõ 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 ugrásszerûen ideiglenesen megnõ, havi többszáz, ezer méter megtételével. A rendszeresen megjelenõ gleccserhasadékok a jég kis terhelés (kb 1 bar) hatására bekövetkezõ törését jelentik. A gleccsereken belül jól követhetõ  rétegzettség (az egymást követõ hóesések közötti hómentes idõket jelzõ porsávok, olvadásos felszínek formájában) sokszor mutat gyûrõdést. Jelentõs lehet a palás szerkezet kialakulása (ezt a levegõzárványok jól jelzik). A folyás az olvadásponthoz közeli állapotban történik, állandó újrakristályosodás mellett. A folyás kialakulásáért legalább részben a jégkristályok 0001 bázislap szerinti könnyû siklatása lehet a felelõs.

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 tömegû 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 kõzetliszt keletkezik a csiszoló hatás eredményeként. A gleccserek így jellegzetes formákat hoznak létre: a gleccser kezdõpontját jelentõ gleccser-cirkuszt, és az U-alakú völgyeket (fjordokat). A gleccserekbõl kiemelkedõ maradványhegyek a levésett, éles felszínû hornok (pl a Matterhon a Zermatt Alpokban).   A gleccserek mozgásának nyomát a mederfalakon rovátkolás jelzi.

A jég eróziója során keletkezõ üledékek

Till a gleccserbõl közvetlenül kiülepedõ, osztályozatlan, üde, agyagtól görgeteg-blokkokig terjedõ szemnagyságú üledék. A legtöbb üledéket a gleccser talpon folyó gleccserpatakok, illetve ebbõl kilépõ források rakják le.

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

Pleisztocén jégkorszak

A Pleisztocén idõszak 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 fejlõdésének története egyúttal a jégtakaró visszahúzódásának története is. A pleisztocén megértése az emberi evolúció megértéséhez nélkülözhetetlen.

Az eljegesedés idõszakát hideg glaciális és melegebb interglaciális idõszakok váltakozása építi fel. A glaciális idõszakokat till üledékek, az interglaciális idõszakokat meleg-mérsékelt klimát jelzõ mocsári üledékek, fauna-flóra váltakozása jelzi. Az európai alpi régióban 5, az Egyesült Államok-Kanada területén 4 glaciális/interglaciális idõszakból felépülõ váltakozást ismertek fel. Az európai eljegesedési idõszakokat alpesi völgyekrõl, 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 szemcseméretû tavi agyagok keletkeztek a visszahúzódó jégtakaró végmorénái elõtt kialakult tavakban Az un. szalagos agyag üledékek (varv) a fák évgyûrûihez hasonló idõ korreláció létrehozását tették lehetõvé, amelyet azóta a szénizotóp korokkal igazoltak. Eszerint a jég visszahúzódása Skandináviában 13,000 évvel ezelõtt kezdõdött, s évi 120-400 m mértékû volt, 9,000-10,000 évig tartó folyamatként.

Eljegesedések radiometrikus kora

C¹⁴ kor alapján jól megvonható a Würm idõszak kezdete (40,000 éve), de korábbi korok esetében a módszer hibahatára már túl nagy. K-Ar kort határoztak meg moréna üledékek alatt illetve között települõ láva és tufa kõzetekbõl. 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 kezdõdött, s hidegvízi fauna megjelenése jelzi.
2. Mágneses pólusfordulás van 2,5 M évnél - a glaciális üledékek megjelenése ekkor kezdõdik.
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 legidõsebbnek tartott Günz eljegesedésen.

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

A pleisztocén klímaváltozások
Az alábbi pontokban egyezõek a különféle kutatói vélemények:
1. A harmadkor végén a nagy lehûlés 3 M éve kezdõdött. Az ezt követõ idõszak interglaciális idõszakaiban a  hõmérséklet a mainál melegebb volt. Csak a legutolsó eljegesedést (elmúlt 80,000 év) ismerjük részletesen. Ebben az idõszakban a klimaváltozások az Északi félgömbön egységes képet mutatnak.
2. A glaciális idõszakokban a jéggel nem borított  (periglaciális) területeket tundra fedte, amely alatt permafrost létezett, s amely klíma ma az Északi félgömb sarkköri területeire jellemzõ. Ilyen talajszelvények jelentkeznek Dél-Németországban, Új Zélandban.
3. A jelenlegi meleg-mérsékelt klímájú területeken a felszínen folyóvízi áramlást alkotó csapadék a mainál jelentõsebb volt - a Nagy Tavak létrejötte ehhez kapcsolható.
4. A kontinentális jégtakaró kialakulásához az óceánból jelentõs mennyiségû vizet kell kivonni. A glaciális idõszakok csúcsán a tengerszint a jelenleginél 120-145 m-rel volt alacsonyabb. A legtöbb tölcsértorkolatú kikötõ az ebben az idõszakban képzõdött folyóvölgyek elfulladt utóda. A jelenlegi partvonal feletti partvonalat jelzõ terraszok a jelenleginél melegebb interglaciális idõszakokat jeleznek.

Eljegesedések a földtörténeti idõkben
Három jelentõs eljegesedési idõszakot ismerünk a földtörténetben:
        Negyedkor            Northern Europe - Northern America
        Késõ Paleozoikum South America - Africa - India - Australia - Antartica
        Késõ Prekambrium
A fenti három idõszak egy kb 3 x 10⁸ éves periodicitást jelent.
A negyedkor 3 M éves idõtartamán  belül több oszcilláció - glaciális/interglaciális - is ismert 10⁵ év oszcillálással..

Az eljegesedések oka

1. Besugárzás mennyisége
Az O izotópok szerint a klíma a Jura idõszak végétõl (140 m év) fokozatos lehûlést 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 hõmérséklet változásokat mutatja be. A görbén az látható, hogy  a fenti idõszakban több nagy besugárzási ciklus mellett sokkal rövidebb periódus idejû hõmérséklet változások jelentkeznek.

2. A Föld orbitális mozgásának változása

A Föld pályaelemeinek fenti három elembõl összetevõdõ változása:
- A Földtengely dõlésének változása                41,000 év
- A Földtengely bugócsiga szerû imbolygása    23,000 év
- A Földpálya ellipticitás változása                 100,000 év

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

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

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

5. Óceáni áramlási folyamatok
Lehülés során jelentkezõ jégképzõdés vizet von el az óceánokból, s a keletkezõ gátak megváltoztatják az áramlásokat. Ez történhetett a Sarki Óceán esetében. Növekvõ vízszinteknél visszaállnak korábbi áramlások. Ennek az elméletnek ellentmond, hogy az eljegesedések nem a sarki tenger felé esõ oldalon a legerõsebbek, s az eljegesedések kezdete nem esik egybe jégmentes Sarki Óceán keletkezésével.

6. Atmoszféra változás
Eljegesedés során a jég mennyisége nõ, a jéggé fagyó vízbõl 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 jelentõs. Bizonyos mértékig a vulkáni mûködés is hozzájárulhat H₂O és CO₂ mennyiségének növekedéséhez a légkörben.

Glaciális idõszakok képzõdményei Magyarországon  

A Pleisztocén idõszakban a Kárpát-medence területe a glaciális területtel szomszédos periglaciális övbe tartozott. A száraz hideg klimán az õs folyóvölgyekben kiterjedt kavics-homok terraszok, az egyéb területeken jelentõs erózió és talajképzõdés, az alföldi területek jelentõs részén széllel szállított kõzetliszt szemcsenagyságú üledék, lösz keletkezett, rakódott le.