Другие исследователи ледника, профессор Фордс и доктор Тиндалл, замечали лишь края этих прослоек и называли их грязевыми полосами. Рассматривая их как чисто поверхностные явления, они дали объяснения их появления, которые я считаю совершенно несостоятельными. Поистине, рассматривать эти последовательные линии грязи на леднике как ограничивающиеся лишь его поверхностью и объяснять их с этой точки зрения — это примерно то же самое, если бы геолог счел линии, представленные пластами на срезе осадочной породы, выражающими всю их протяженность и объяснял их как поверхностное отложение, обусловленное внешними причинами.
Еще несколько деталей могут помочь сделать это утверждение более ясным для моих читателей. Давайте вообразим, что в этих горных районах выпал свежий слой снега и что на его поверхность было рассыпано отложение грязи, которое при появлении любой влаги от таяния снега или от падения дождя и тумана теснее соединится с ним. Следующий снегопад отлагает новый пласт снега, отделенный от лежащего под ним только что описанным слоем пыли, и этот пласт в свою очередь может получить подобное отложение. Для большей легкости и простоты объяснения я говорю здесь так, будто каждый последовательный снежный пласт обозначен подобным образом; разумеется, это не буквально так, поскольку снегопады зимой могут следовать один за другим столь быстро, что времени для такого скопления посторонних материалов на каждой вновь образованной поверхности не остается. Но всякий раз, когда такой свежий снежный пласт или скопление пластов остается с обнаженной на некоторое время поверхностью, подобное отложение грязи неизбежно обнаружится на нем. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока у нас не образуется ряд последовательных снежных пластов, разделенных друг от друга тонкими слоями пыли. Разумеется, такие прослойки, отмечающие слоистость снега, столь же постоянны и неизгладимы, как и прослойки более грубых материалов, чередующихся с мельчайшим илом в осадочной породе.
Постепенное продвижение ледника, которое, хотя и более быстрое летом, чем зимой, никогда не прекращается, должно, разумеется, изменить соотношение этих пластов друг с другом. Их нижний край ежегодно срезается на определенном уровне, поскольку снег, отлагающийся каждую зиму, с наступлением лета тает до определенной линии, определяемой местным климатом данного места. Но хотя снег выше этой линии не тает, мы видели в предыдущей статье, что он не может бесконечно накапливаться в верхних регионах из-за своей собственной тенденции двигаться вниз в более низкие долины и втискиваться между их стенами, прокладывая таким образом путь к выходу внизу. Теперь, поскольку это движение очень постепенное, очевидно, что должно существовать заметное различие в продвижении последовательных пластов: более низкие и старые опережают верхние и более недавние; то есть, когда снег, покрывавший лик земли в течение одной зимы, тает на леднике до так называемой снеговой линии, ниже и за пределами этой линии будут видны выступающие слои предшествующих лет, которые уже частично превратились в лед и стали частью замороженной массы ледника, вместе с которой они движутся вперед и вниз. Осенью, когда пыль целого сезона скопилась на поверхности снега предыдущей зимы, масштаб слоя, который год за годом будет отныне выходить наружу ниже в виде грязевой полосы, можно оценить наилучшим образом.
Помимо снежных пластов и чередующихся с ними слоев пыли, существует еще одна особенность горизонтального и параллельного строения массы, непосредственно связанная с рассмотренными выше. Я имею в виду слои чистого плотного льда, возникающие через различные интервалы между снежными пластами. В июле, когда снег предыдущей зимы тает до линии вечного снега, массы наверху, которым предстоит противостоять летней жаре и стать частью ледника навсегда или по крайней мере до тех пор, пока они не растают на нижнем конце, начинают претерпевать изменения, через которые проходит любой снег, прежде чем приобрести характер ледникового льда. Он оттаивает на поверхности, на него падает дождь или он конденсирует влагу, постепенно пропитываясь, и, приняв зернистый характер фирнового льда, в конечном итоге превращается в чистый плотный льд. К концу августа или началу сентября, когда ночи в Альпах уже очень холодные, но еще до первых постоянных осенних снегопадов поверхность этих масс замерзает до большей или меньшей глубины, варьирующейся, разумеется, в зависимости от температуры. Эти слои льда становятся многочисленными и параллельны друг другу, подобно слоям льда, образованным из мокрого снега. Такие ледяные корки я сам наблюдал на леднике снова и снова. Этот слоистый фирновый лед представляет собой теперь основание, на котором накапливаются первые осенние снегопады. Эти пласты льда могут образовываться не только ежегодно перед наступлением зимних снегопадов, но могут повторяться через интервалы всякий раз, когда вода, скапливающаяся на обширной снежной поверхности либо в результате таяния, либо от дождя, замерзает при сильном морозе до того, как произойдет новое отложение снега. Или представьте, что свежий слой легкого пористого снега накопился поверх того, поверхность которого уже была слегка покрыта ледяной глазурью от мороза; дождь или роса, падающие на верхний слой, легко проникнут сквозь него, но когда они достигнут нижнего, их остановит уже образовавшаяся пленка льда, и при достаточно низкой температуре они замерзнут между ними. Этот результат можно часто наблюдать зимой на равнинах, где происходят резкие изменения температуры.
Существует еще третья причина, которой потенциально может быть обусловлен тот же результат и о которой я скажу подробнее в дальнейшем; но поскольку она, в отличие от предыдущих, не являлась предметом непосредственного наблюдения, ее следует считать гипотетической. Замечательные эксперименты доктора Тиндалла показали, что вода может образовываться во льду под действием давления, и поэтому возможно, что на большей глубине в леднике, где лежащий выше вес массы достаточен для образования воды, накопившаяся таким образом вода может замерзнуть в ледяные слои. Но это настолько зависит от внутренней температуры ледника, о которой мы мало что знаем за пределами сравнительно небольшой глубины, что в настоящее время не может служить надежным основанием даже для предположений.
Таким образом, на верхних снежных полях имеется три вида горизонтальных отложений: пласты снега, слои пыли и слои льда, чередующиеся друг с другом. Если бы не было никаких модифицирующих обстоятельств, способных изменить контур и поверхность ледника — если бы он беспрепятственно двигался по открытой долине, а нижние слои, образующие массу, постепенно опережали бы верхние, наша задача была бы весьма простой. Тогда мы имели бы продольную массу снега, заключенную между каменными стенами, поверхность которой пересекалась бы прямыми поперечными линиями, отмечающими ежегодные приращения ледника, как на приложенном рисунке.
Но эта масса снега, прежде чем достичь выхода из долины, будет сжата, исковеркана, сложена в складки, разорвана в тысячах направлений. Пласты снега, которые в верхних горных диапазонах были распластаны по широким, открытым поверхностям, должны быть скучены в относительно ограниченные долины, протискиваться и проталкиваться сквозь узкие проходы, попеременно тая и замерзая, пока они не перейдут из состояния снега в состояние льда, короче говоря, претерпеть постоянные трансформации, в результате которых первоначальная слоистость будет существенно изменена. Прежде всего, более быстрое движение центра ледника по сравнению с краями будет сдвигать линии слоистости вниз по направлению к середине быстрее, чем по бокам. Точные измерения показали, что ось ледника может двигаться в десять или двадцать раз быстрее его краев. Здесь не место приводить подробный отчет об экспериментах, предпринятых для выяснения этого результата, но я отсылаю тех, кто интересуется этим вопросом, к измерениям, приведенным в моей «Ледниковой системе», где видно, что середина может двигаться со скоростью двести футов в год, в то время как края могут продвигаться не более чем на десять, пятнадцать или двадцать футов. Эти мои наблюдения имеют преимущество перед наблюдениями других исследователей в том, что, охватывая всю протяженность ледника как в поперечном, так и в продольном направлениях, они охватывают период в несколько последовательных лет, а не ограничиваются летними кампаниями и несколькими зимними наблюдениями. Следствием такого характера продвижения будет то, что прямые линии, проведенные поперечно по поверхности ледника наверху, будут постепенно превращаться в изогнутые внизу. Спустя несколько лет такая линия появится на поверхности ледника в виде полумесяца, обращенного выпуклостью вниз, внутри которого выше находятся другие полумесяцы, все менее круто изогнутые вплоть до линии прошлого года, которая снова может оказаться прямой поперек снежного поля. (См. прилагаемый рисунок, на котором изображена часть ледника Лаутер-Аар.)
Таким образом ледник фиксирует на своей поверхности свой ежегодный рост и продвижение, а также регистрирует неравномерность скорости продвижения между осью и боками.
Но это лишь поверхностные явления. Давайте посмотрим, каков будет эффект на внутреннюю структуру. Рассматривая изменения, происходящие внутри ледников, мы не должны забывать о форме долин, содержащих их. Ледник лежит в глубоком ложе, и тенденция массы будет заключаться в том, чтобы оседать к его более глубокой части и сгибаться внутрь и вниз при сильном боковом давлении — то есть прогибаться к центру и подниматься вдоль краев, следуя очертаниям ложа. Если теперь мы исследуем срез поперечного разреза ледника, мы обнаружим, что его пересекает множество линий, в одних местах вертикальных, в других более или менее косых, и часто эти линии соединяются на нижних концах, образуя петли, одни из которых узкие и вертикальные, в то время как другие вполне открытые. Эти линии обусловлены складчатостью пластов в результате бокового давления, которому они подвергаются при скучивании в нижнем течении долин, а разница в их падении объясняется большей или меньшей силой этого давления. Гравюра на следующей странице изображает поперечный разрез через Лаутер-Аар и Финстер-Аар, два главных притока великого ледника Аара, и включает также ряд небольших боковых ледников, которые впадают в них. Пласты слева, которые имеют наименьшее падение и сложены лишь плавно вниз, образуя очень открытые петли, принадлежат Лаутер-Аару, где боковое давление сравнительно невелико. Те, что почти вертикальны, отчасти принадлежат нескольким малым приточным ледникам, которые были скучены вместе и подверглись очень сильному сжатию, а отчасти — Финстер-Аару. Тесные однородные вертикальные линии на этой гравюре изображают другую особенность в строении ледника, называемую синими полосами, к которой я обращусь чуть позже. Эти петли или линии, уходящие в глубину массы ледника, были предметом многих дискуссий, и в последнее время относительно них было предложено несколько теорий. Я считаю, что они вызваны, как уже говорилось, снежными пластами, первоначально отложенными горизонтально, но впоследствии сложенными в более или менее вертикальное положение в результате бокового давления, оказанного на них. Слои пыли и льда, чередующиеся со снежными пластами, разумеется, подвергаются тому же воздействию и искривляются, гнутся и складываются под действием того же бокового давления.
Доктор Тиндалл выдвинул точку зрения, согласно которой линии видимой слоистости и особенно грязевые полосы поперек поверхности ледника обусловлены ледопадами: то есть ледник, проходя через острый угол, поперечно растрескивается вследствие натяжения, и эти трещины, где тыльная сторона ледника последовательно разламывалась, при повторном уплотнении вызывают появление поперечных линий, причем грязь скапливается в борозде, образующейся между последовательными гребнями. К несчастью для его теории, линии слоистости постоянно встречаются в ледниках, где подобных ледопадов не наблюдается. Его основные наблюдения по этому поводу были сделаны на леднике Ле-Жеан, где ледопад весьма примечателен. Линии, возможно, делаются более отчетливыми на леднике Ле-Жеан благодаря каскаду, и это неизбежно должно быть так, если трещины совпадают с границей, на которой ежегодная снеговая линия проходит почти прямо поперек ледника. Однако в районе ледника Аар, где проводились мои собственные исследования, все притоки, впадающие в более крупный ледник, испещрены такими ребрами поперек, и большинство из них вливается в главный ствол по пологим склонам без малейшего намека на каскад.
Следует помнить, что эти поверхностные явления ледника наблюдаются далеко не всегда и не при любых условиях. В течение первого года моего пребывания на леднике Аар я не подозревал, что стратификация его притоков носит столь повсеместный характер, каким я обнаружил его впоследствии; первоначальные линии пластов зачастую стерты настолько, что их невозможно разглядеть, за исключением самых благоприятных обстоятельств. Но когда ледник оказывается промыт дождем и свет падает на него под правильным углом, эти линии становятся совершенно отчетливыми там, при иных условиях их не удавалось разглядеть вовсе. Проведя много летних сезонов на одном и том же леднике и возобновляя свои наблюдения год за годом в одних и тех же местах, я могу с уверенностью заявить, что линии стратификации существуют не только во всем великом леднике Аар, но и во всех его притоках. Разумеется, в нижней части ледника они сильно видоизменены вследствие тесного слияния его притоков, а также в силу того обстоятельства, что их движение, изначально независимое, сливается с движением главного ледника, охватывающего их все. Мы видели, что не только центр ледника движется быстрее его боков, но и более глубокая масса ледника также движется с иной скоростью, нежели его более поверхностная часть. Мои собственные наблюдения (к деталям которых я вновь отсылаю читателя в своем труде «Système Glaciaire») показывают, что в верхней части ледника, особенно в области фирна, дно массы движется, по-видимому, быстрее поверхности, тогда как ниже, по направлению к концу ледника, поверхность, напротив, движется быстрее дна. Прилагаемый рисунок по дереву демонстрирует продольное сечение ледника, на котором представлено это различие в движении верхней и нижней частей массы: слои почти горизонтальны в верхних снежных полях, в то время как их нижняя часть с уклоном движется быстрее в области фирна, а ближе к нижнему концу верхняя часть берет верх и продвигается быстрее нижней.
Я впервые представил эти результаты в двух письмах от 9 октября 1842 года, которые были опубликованы в немецком периодическом издании — «Jahrbuch» Леонарда и Бронна. Последние три приведенных выше рисунка по дереву — поперечное и продольное сечения ледника, а также рисунок, изображающий концентрические линии стратификации на поверхности, — являются точными копиями тех, что содержались в тех публикациях. Эти статьи, судя по всему, были упущены из виду современными исследователями, и я позволю себе перевести здесь отрывок из одной из них, поскольку в нем результаты неравномерности движения по всему леднику и ее влияние на первоначальную стратификацию массы суммированы столь же немногословно и точно, сколь я мог бы выразить это сегодня, двадцать лет спустя: — «Соединяя эти взгляды, представляется, что ледник можно представить состоящим из концентрических оболочек, которые возникают из параллельных пластов верхней области в результате следующего процесса. Первоначально правильные пласты продвигаются в постепенно сужающиеся и углубляющиеся долины, вследствие чего их края приподнимаются, а середина изгибается не только вниз, но благодаря более быстрому движению также и вперед, так что внутри массы они приобретают корытообразную форму. Ниже ледник подтачивается окружающим воздухом и приобретает особую форму, характерную для его нижнего течения». Последнее предложение намекает на другую серию фактов, которую мы рассмотрим в будущей статье; тогда мы увидим, что тепло стен в нижней части течения растапливает бока ледника, так что вместо того, чтобы повторять корытообразную форму долины, он становится выпуклым, выгибаясь кверху в центре и опускаясь по краям.
Я столь подробно и, возможно, утомительно для моих читателей остановился на этой части своей темы потому, что стратификация ледника постоянно подвергалась сомнению более современными исследователями ледниковых явлений и фактически была отвергнута как устаревшая теория. Они рассматривают линии стратификации, грязевые полосы и прослойки льда, чередующиеся с более пористым снегом, как разрозненные поверхностные явления, тогда как я считаю их все тесно связанными между собой в качестве первичных существенных особенностей первоначальной массы.
Существует еще одна особенность ледникового строения, тесно связанная сходством положения и внешнего вида со стратификацией, которая крайне озадачила исследователей ледниковых явлений. Я имею в виду так называемые синие полосы, или полосы инфильтрации, также определяемые как жильное строение, полосчатая или слоистая структура, краевая структура и продольная структура. Трудность, как мне кажется, заключается в том, что две совершенно разные структуры — стратификация и синие полосы — в определенных частях ледника часто переплетаются друг с другом таким образом, что кажутся идентичными, в то время как в других местах одна выступает на первый план, а другая играет подчиненную роль, и наоборот. В зависимости от имевшихся у них возможностей для исследований, наблюдатели либо смешивали обе структуры, полагая их тождественными, либо одни упускали из виду одну из них и настаивали на другой как на преобладающей особенности, в то время как сама эта особенность категорически отрицалась другими, которые видели лишь ее собрата и принимали его за единственный заметный и важный факт в этом специфическом структурном характере льда.
Мы уже видели, как возникает стратификация ледника в сопровождении слоев пыли и прочих чужеродных для ледника материалов, и как параллельно поверхности этих пластов могут формироваться синие полосы плотного льда. Мы также видели, как горизонтальность этих пластов может изменяться под воздействием давления до тех пор, пока они не займут в толще ледника положение, варьирующееся от слегка наклонного до вертикального. И вот, пока положение пластов претерпевает такие изменения под давлением, в самом строении льда происходят иные изменения.