Однородный слой под ледниковым покровом Антарктиды

[Anatoly_k]

Во внутриконтинентальных областях Антарктиды, практически на всех радиолокационных временных разрезах, под ледниковым покровом имеется однородная зона, резко отличная от вышележащей слоистой толщи. На рисунке 1 приведён радиолокационный маршрут от ст. Мирный к ст. Пионерская (Восточная Антарктида), На рисунке 2 возле станции Берд в Западной Антарктиде. Эта однородная зона появляется на записях на некотором расстоянии от побережья (область «c» на рисунке 1) и тянется непрерывно вглубь материка, причём верхняя граница этой зоны в главных чертах повторяет рельеф подстилающего основания.

На рисунке 1: a – верхняя часть ледника снег и фирн, b – собственно слоистый ледник, c – однородная зона; d – подстилающее каменное основание.

Что это может быть?

Я высказываю предположение, что, вероятнее всего, под ледником, лежащем на тёплом каменном основании, может быть талая вода.
Это предположение сразу вызывает ряд вопросов. Вот некоторые из них:
1. Может ли образоваться такая водная прослойка под ледником?
2. Как наличие такого слоя воды влияет на динамику ледникового покрова (может ли он двигаться по нему)?
3. Какова мощность этого слоя воды?
4. Имеет ли вода из этого слоя выход в океан?

Какие ещё могут быть объяснения этому явлению?

[Павел]

Скорее всего - затухание сигнала с глубиной.
Если бы это была вода - лёд лежал бы ровно. Не было бы соответствия выступов дна и складок льда.

[Идрис]

В разделе Вопросы геологии есть тема "Термальные источники в Антарктиде". Там я предполагал, что подо льдом образуется система обширных пустот. Ряд из которых занят водой, ряд воздухом. Тема обсуждается длительное время, есть множество страниц. Там приведены данные современных исследований, где показано, что американцы "открыли" подо льдом систему из десятков крупных озер, соединенных многочисленными реками. Есть карты, сстатьи и т.д. Также ими было установлено, что уровень воды этих озер может колебаться на десятки метров. В той ветке ряд форумчан высказывал предположение, что формирование обширных пустот (пусть и занятых водой) под таким толстым слоем льда якобы невозможен, что лед сильно пластичен и все такое, но все же мне представлялось и чем дальше, тем сильнее представляется, что это не так. Что подо льдом Антарктиды скрываются обширные участки без льда. Вероятно большая часть таких пустот занята водой, но большие участки заняты просто воздухом. По тем же данным американцев из их статей по подледным озерам Антарктиды следует, что из таких озер происходят резкие выбросы воды. Параметр величин около кубометра стока в неделю. Так что можете представить себе, что это за сток и через какие полости он идет. Весьма вероятно этот сток куда то стекает. Весьма вероятно в океан. Там же показаны данные о скорости движения собственно ледника и сделаны выводы, что над теми участками где подледный сток значительный скорость движения ледника вырастает чуть не в десятки раз.
Вообше советую проссмотреть ту тему, начиная с первой страницы.

[Anatoly_k]

Скорее всего - затухание сигнала с глубиной.
Если бы это была вода - лёд лежал бы ровно. Не было бы соответствия выступов дна и складок льда.

Против затухания сигнала с глубиной есть два возражения:
1. При прохождении через лёд радиолокационный сигнал должени затухать на определённой глубине, т.е. на на каком-то расстоянии от поверхности ледника и верхняя граница однородной зоны повторяла бы, в этом случае, рельеф дневной поверхности, но на разрезах она повторяет подстилающий рельеф;
2. После затухания наблюдается достаточно интенсивный сигнал от основания.
В доказательство могу привести амплитудную кривую типичную для представленных разрезов и поставить ещё один вопрос - чем обусловлена такая высокая амплитуда принятых сигналов от снега, фирна и льда? Однородная зона сответствует низкой (практически нулевой) амплитуде сигнала.
Лёд не твёрдая пластина, он пластичен и имеет различную мощность и, в соответствии с этим, создаёт различное давление на воду (если она под ним есть), т.е. граница между льдом и водой скорее всего не будет горизонтальной. Если мощность ледника в одном месте возрастёт (нельзая забывать, что ледник постоянно пополняется сверху осадками в виде снега и могут быть перемещения массы снега и льда на поверхности из-за неровностей дневного рельефа), то давление на воду в месте увеличения мощности возрастает и вода выдавливается. При более подробном рассмотрении этого вопроса можно заметить в этом процессе аналогию с гидромашиной.
За счёт пластичности льда образуются его складки и соответствия подстилающему рельефу (выступы).

[Anatoly_k]

В разделе Вопросы геологии есть тема "Термальные источники в Антарктиде". Там я предполагал, что подо льдом образуется система обширных пустот. Ряд из которых занят водой, ряд воздухом. Тема обсуждается длительное время, есть множество страниц. Там приведены данные современных исследований, где показано, что американцы "открыли" подо льдом систему из десятков крупных озер, соединенных многочисленными реками. Есть карты, сстатьи и т.д. Также ими было установлено, что уровень воды этих озер может колебаться на десятки метров. В той ветке ряд форумчан высказывал предположение, что формирование обширных пустот (пусть и занятых водой) под таким толстым слоем льда якобы невозможен, что лед сильно пластичен и все такое, но все же мне представлялось и чем дальше, тем сильнее представляется, что это не так. Что подо льдом Антарктиды скрываются обширные участки без льда. Вероятно большая часть таких пустот занята водой, но большие участки заняты просто воздухом. По тем же данным американцев из их статей по подледным озерам Антарктиды следует, что из таких озер происходят резкие выбросы воды. Параметр величин около кубометра стока в неделю. Так что можете представить себе, что это за сток и через какие полости он идет. Весьма вероятно этот сток куда то стекает. Весьма вероятно в океан. Там же показаны данные о скорости движения собственно ледника и сделаны выводы, что над теми участками где подледный сток значительный скорость движения ледника вырастает чуть не в десятки раз.
Вообше советую проссмотреть ту тему, начиная с первой страницы.

Возможно поднимемая мною тема имеет отношение к термальным источникам, например как можно объяснить такое поведение однородной зоны (рисунок 4)? Если однородная зона - вода, то такое её поведение можно объяснить локальным увеличением мощности водного слоя вследствие увеличения геотермального потока в некоторой области.
По-поводу воздушных полостей ничего определённого сказать не могу, т.к. вряд ли при такой протяжённости однородной зоны можно ассоцииировать её с воздухом. Ледник висит на "воздушной подушке"?
Возможно, под ледником в отдельных местах имеются воздушные полости, но если там есть ещё и вода, то между этими слоями (лёд, воздух, вода, подстилающее основание) должны быть контрастные границы, но признаков таких границ, на имеющихся в моём распоряжении радиолокационных разрезах, нет.

[Павел]

Над подлёдными озёрами поверхность ледника и его подошва практически горизонтальны.
Это - установленный факт.
Именно благодаря пластичности льда выравнивание и происходит.
Вы бы заглянули в упомянутую Идрисом тему.
Там много про это говорилось.

Что же касается отражения от скального основания - совершенно не удивлён. Интенсивность отражения между слабо отличающимися по свойствам слоями льда явно должна уступать интенсивности отражения границе "лёд-порода".

[Anatoly_k]

Над подлёдными озёрами поверхность ледника и его подошва практически горизонтальны.
Это - установленный факт.
Именно благодаря пластичности льда выравнивание и происходит.
Вы бы заглянули в упомянутую Идрисом тему.
Там много про это говорилось.

Что же касается отражения от скального основания - совершенно не удивлён. Интенсивность отражения между слабо отличающимися по свойствам слоями льда явно должна уступать интенсивности отражения границе "лёд-порода".

Вы можете привести пример горизонтальности поверхности и подошвы ледника над озёрами?
В теме Идриса не говорится об однородной зоне под ледником.
Если Вы не поняли, мой вопрос по амплитудам заключался в следующем:
1. Где здесь затухание сигнала?
2. Почему такая большая амплитуда сигнала в начальной части записи? Это запись отражений от промежуточных слоёв льда с другими свойствами или что-то другое?

[Павел]

"Вы можете привести пример горизонтальности поверхности и подошвы ледника над озёрами?

Озеро Восток.

Если Вы не поняли, мой вопрос по амплитудам заключался в следующем:
1. Где здесь затухание сигнала?
2. Почему такая большая амплитуда сигнала в начальной части записи? Это запись отражений от промежуточных слоёв льда с другими свойствами или что-то другое?

Да, я не совсем вас понимаю.
Попробую, тем не менее, ответить.
1.Затухание сигнала увеличивается с увеличением глубины зондирования. Это прекрасно видно на второй вашей иллюстрации, где начинает "исчезать" скальный фундамент.
2. В начальной части записи - это сверху? Если так, то сигнал здесь имеет минимальные потери, чем и объяснима его высокая амплитуда.

[Anatoly_k]

"Вы можете привести пример горизонтальности поверхности и подошвы ледника над озёрами?

Озеро Восток.

Если Вы не поняли, мой вопрос по амплитудам заключался в следующем:
1. Где здесь затухание сигнала?
2. Почему такая большая амплитуда сигнала в начальной части записи? Это запись отражений от промежуточных слоёв льда с другими свойствами или что-то другое?

Да, я не совсем вас понимаю.
Попробую, тем не менее, ответить.
1.Затухание сигнала увеличивается с увеличением глубины зондирования. Это прекрасно видно на второй вашей иллюстрации, где начинает "исчезать" скальный фундамент.
2. В начальной части записи - это сверху? Если так, то сигнал здесь имеет минимальные потери, чем и объяснима его высокая амплитуда.

Первое, что приводят в качестве горизонтальности - "озеро" Восток. Привожу рисунок из статьи Мартина Зигерта (рисунок 5). Где здесь горизонтальность?

Чтобы определиться с амплитудами давайте их разметим (рисунок 6). На рисунке обозначены: 1 - электромагнитный сигнал, принятый антенной от снега и фирна, 2 - от слоистого льда, 3 - переходная зона (по моим предположениям - зона таяния), 4 - однородная зона (по моим предположениям - водный слой), 5 - сигнал, который в настоящее время везде фигурирует как граница лёд-вода (по моим предположениям - от границы воды и каменного основания). Сигнал на приёмную антенну поступает из изучаемой среды после посылки в неё зондирующего импульса.
1. Где здесь, по Вашему мнению, исчезает "скальный фундамент"?
2. Что всё же обозначает понятие "минимальные потери" (применительно к рисунку 6)?

[Павел]

А где можно ознакомиться с этой статьёй?

[Павел]

Только сейчас сообразил.
Пожалуйста, не воспринимайте первый рисунок буквально.
Если ему доверять безоговорочно, Антарктида - плоская...

[Anatoly_k]

Сообщите свой адрес, я вышлю статью Зигерта.

[Павел]

Спасибо, уже не нужно. Посмотрел имеющиеся у меня материалы.
Указанный вами перепад высот связан, очевидно, с движением ледника, но он мало что меняет - лёд над озером Восток лежит пускай и наклонно, но в одну сторону. Волн не наблюдается.
Т.о. мы опять возвращаемся к наиболее естественному объяснению - затуханию эхо-сигнала с глубиной.

[Anatoly_k]

Для Вас область 4 на рисунке 6, видимо, связана с затуханием сигнала, но всё должно иметь своё объяснение.
1. Почему "затухание" происходит на различных временах (ещё раз посмотрите на рисунки 1, 2 и 4)? Я могу привести ещё массу подобных разрезов, где "затухание" ведёт себя таким странным образом. Чем можно объяснить такое неравномерное "затухание"?
2. Почему после "затухания" опять появляется довольно интенсивный сигнал (область 5)? Чем Вы можете это объяснить?
3. Могут ли области 3 и 4 говорить о смене физических свойств изучаемых веществ?
Если характер кривой на рисунках 3 и 6 говорит об изменении физических свойств изучаемого вещества (здесь это лёд), то и область 3, где постепенно пропадает слоистость, может стать переходной зоной от льда к воде (зоной таяния), а область 4, где присутствует однородное вещество - водным слоем. Такие предположения и приведут к непроверенной гипотезе, подтверждений которой я имею уже достаточно. Эта гипотеза скорее не принятая, чем не проверенная или не подтверждённая. Если попробовать её принять, то можно обсудить и всё, чем её можно подтвердить и к чему она может привести.

[Павел]

Своё мнение геолога я высказал. Ваши вопросы - больше к геофизикам. Надеюсь, кто-нибудь из них сюда заглянет.
Подумайте всё-таки, что удерживает вашу гипотетическую воду и ледник на ней, если выгнуть профиль по реальному рельефу.