الحركة الجليدية

الحركة الجليدية هي حركة الأنهار الجليدية ، والتي يمكن تشبيهها بأنهار من الجليد. وقد لعبت دورًا هامًا في تشكيل العديد من المناظر الطبيعية. تقع معظم البحيرات في العالم في أحواض نحتتها الأنهار الجليدية. يمكن أن تكون الحركة الجليدية سريعة (تصل إلى 30 مترًا في اليوم ، كما لوحظ في نهر ياكوبشافن الجليدي في جرينلاند ) ^{[ 1 ]} أو بطيئة ( 0.5 متر في السنة على الأنهار الجليدية الصغيرة أو في وسط الصفائح الجليدية)، ولكنها عادةً ما تكون حوالي 25 سنتيمترًا في اليوم . ^{[ 2 ]}   

تحدث حركة الأنهار الجليدية من خلال أربع عمليات، وكلها مدفوعة بالجاذبية: الانزلاق القاعدي ، والزلازل الجليدية التي تولد حركات جزئية لأجزاء كبيرة من الجليد، وتشوه القاع ، والتشوه الداخلي.

• في حالة الانزلاق القاعدي ، ينزلق النهر الجليدي بأكمله فوق قاعه. ويزداد هذا النوع من الحركة إذا كان القاع من الرواسب الناعمة، وإذا كان قاع النهر الجليدي ذائباً، وإذا كانت مياه الذوبان متوفرة بكثرة.
• وبالتالي، يقتصر تشوه قاع النهر الجليدي عادةً على مناطق الانزلاق. ويُظهر تجمع المياه الذائبة الموسمية وتغلغلها تحت الأنهار الجليدية تسارعًا وتباطؤًا موسميًا في تدفقات الجليد، مما يؤثر على الصفائح الجليدية بأكملها. ^{[ 3 ]}
• تتعرض بعض الأنهار الجليدية لهزات جليدية ، إذ يمكن للأنهار الجليدية "التي يبلغ حجمها حجم مانهاتن وارتفاعها ارتفاع مبنى إمباير ستيت أن تتحرك 10 أمتار في أقل من دقيقة، وهي هزة كافية لتوليد موجات زلزالية متوسطة الشدة". ^{[ 4 ]} وقد لوحظ تزايد في وتيرة هذه الهزات الجليدية، حيث "تراوحت الهزات بين ستة و15 هزة سنوياً من عام 1993 إلى عام 2002، ثم قفزت إلى 20 هزة في عام 2003، و23 هزة في عام 2004، و32 هزة في الأشهر العشرة الأولى من عام 2005". ^{[ 5 ]} أما النهر الجليدي المتجمد حتى قاعدته فلا يتعرض للانزلاق القاعدي.
• يحدث التشوه الداخلي عندما يتسبب وزن الجليد في تشوه بلوراته. ويحدث هذا بسهولة أكبر بالقرب من قاع النهر الجليدي، حيث تكون الضغوط في أعلى مستوياتها. وهناك أنهار جليدية تتحرك بشكل أساسي عن طريق الانزلاق، والزلازل الجليدية ، وأخرى تتحرك بشكل شبه كامل عن طريق التشوه.

تتحرك الأنهار الجليدية وتتدفق نحو أسفل المنحدرات نتيجةً للتشوه أو الانزلاق. ولا يكون تدفق المواد عبر النهر الجليدي ثابتًا في جميع نقاطه، بل يتفاوت سرعته تبعًا لعوامل عديدة. ويمكن وصف هذه العوامل من خلال تأثيرها على إجهادات النهر الجليدي. ويمكن التمييز بين نوعين من الإجهادات: إجهادات دافعة (تتسبب فيها الجاذبية في تدفق النهر الجليدي نحو أسفل المنحدر) وإجهادات مقاومة (تمنع تسارع النهر الجليدي نحو أسفل المنحدر). ^{[ 6 ]}

الإجهاد كمية متجهة بوحدات قوة لكل وحدة مساحة. وهو كمية مفيدة لوصف حركة الأنهار الجليدية، لأن فعالية القوة (مثل الجاذبية أو الاحتكاك) تزداد أو تنقص تبعًا للمساحة التي تتوزع عليها. ولأغراض وصف حركة الأنهار الجليدية، يمكننا تصنيف جميع الإجهادات إلى نوعين: (أ) إجهادات عمودية تؤثر بشكل عمودي على السطح المدروس، أو (ب) إجهادات قصية تؤثر بشكل عرضي على السطح المدروس. ^{[ 7 ]}

يتعرض الجليد الجليدي لإجهاد دافع ناتج عن إجهادات القص القاعدية، وهي إجهادات قص تقع على قاع الجليد. بالنسبة لنموذج أساسي لإجهاد القص القاعدي، يمكننا القول ما يلي: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle \tau =\rho gh\sin(\alpha )}$

حيث α هو ميل قاع النهر الجليدي، وρ هي كثافة الجليد، وg هي تسارع الجاذبية، وh هو سمك الجليد. لاحظ أيضًا ما يلي: ^{[ 9 ]}

${\displaystyle \sigma =\rho gh}$

حيث يمثل σ الإجهاد العمودي الذي تتعرض له قاعدة النهر الجليدي نتيجة وزن الجليد. (لاحظ أن التعبير ρgh مكافئ للتعبير عن الضغط الهيدروستاتيكي، أي الإجهاد الساكن المؤثر على نقطة ما تحت وزن عمود من السائل). ^{[ 10 ]} وبالتالي، فإن إجهاد القص هو ببساطة مركبة وزن الجليد في اتجاه المنحدر. من الواضح إذن أن حالة الإجهاد في النهر الجليدي ليست ثابتة عبر سمكه، لأن الإجهاد العمودي يزداد كلما اقتربنا من قاعدة النهر الجليدي نتيجة زيادة الوزن الواقع على الطبقات السفلية (في الواقع، يتغير الإجهاد خطيًا تقريبًا مع العمق). على أي حال، تحت تأثير إجهاد القص هذا، سيتشوه الجليد، ويخضع لتدفق لزج غير خطي. يمكن نمذجة العلاقة بين مقدار التشوه وإجهاد القص باستخدام قانون غلين-ناي للتدفق ، وهو قانون تأسيسي يصف خواص انسياب الجليد الجليدي وينص على ما يلي:

${\displaystyle {\dot {\epsilon}}_{e}=A\tau _{e}^{n}}$

باختصار، يتناسب معدل الإجهاد (التشوه لكل وحدة طول من النهر الجليدي) طرديًا مع ثابت A مضروبًا في إجهاد القص القاعدي مرفوعًا للأس n، وهو ثابت آخر. ^{[ 9 ]} عادةً،

${\displaystyle A\approx 2.4\cdot 10^{-24}Pa^{-3}s^{-1}}$و${\displaystyle n\approx 3}$[ ^{11 ]​}

تجدر الإشارة إلى أن الثابتين A و n يستندان إلى ملاحظات تجريبية لحركة الجليد، وليسا مستمدين من قوانين فيزيائية. وتشير معظم الدراسات إلى أن قيمة n في قانون القوة يجب أن تتراوح بين 2 و 4.

يمكن التعبير عن قانون التدفق هذا أيضًا في شكل موتر كما يلي:${\displaystyle \tau _{ij}=2\eta {\dot {\epsilon _{ij}}}}$أين${\displaystyle \eta ={\frac {1}{2A\tau ^{n-1}}}}$ويُشار إليها باللزوجة الفعالة للجليد. ^{[ 11 ]} في هذا التعبير،${\displaystyle \tau _{ij}}$يمثل هذا موتر الإجهاد الانحرافي الذي يتعرض له الجليد. الإجهاد الانحرافي هو مُركِّب الإجهاد الذي يُؤدي إلى تشوه المادة بدلاً من تغيير حجمها الكلي (والذي يُمثله مُركِّب الإجهاد الهيدروستاتيكي). وبالتالي، نلاحظ أن تدفق الجليد وخواصه الريولوجية شديدة الحساسية لإجهادات القص داخل الجليد. ^{[ 12 ]} مع ذلك، وكما ذُكر سابقاً، يعتمد إجهاد القص على الضغط الهيدروستاتيكي الذي تتعرض له طبقة الجليد.

بالإضافة إلى تشوه النهر الجليدي، هناك أيضًا الانزلاق القاعدي ، وهو حركة/انزلاق النهر الجليدي بالنسبة إلى قاع الصخور الذي يستقر عليه. سرعة تدفق النهر الجليدي هي مجموع التشوه والانزلاق القاعدي. تصف المقاومة القاعدية الشغل المبذول لتقليل تدفق النهر الجليدي نتيجة انزلاقه على طول قاع الصخور، وتعتمد على عوامل عديدة مثل خصائص قاع الصخور (قابلية تشوه الرواسب/صلابتها). ^{[ 13 ]} غالبًا ما ينشأ الماء الذائب بين قاع الصخور والنهر الجليدي إما بسبب ذوبان الجليد تحت ضغط عمودي عالٍ بالقرب من القاع أو بسبب الماء الذي تسرب عبر الشقوق الجليدية. يعمل هذا الماء الذائب على تليين السطح الفاصل بين النهر الجليدي وقاع الصخور، مما يزيد من معدلات الانزلاق القاعدي. تعتمد نسبة حركة النهر الجليدي التي تُعزى إلى التشوه مقابل الانزلاق القاعدي على بيئة النهر الجليدي. فعلى سبيل المثال، قد تُعزى حركة الأنهار الجليدية على المنحدرات الباردة والشديدة الانحدار في الغالب إلى الانزلاق القاعدي، ولكن في البيئات الأكثر دفئًا والأكثر انبساطًا، قد لا يساهم الانزلاق القاعدي إلا بنسبة 10-20% من حركة الأنهار الجليدية. ^{[ 14 ]}

إذا تحرك طرف النهر الجليدي للأمام أسرع من ذوبانه، فإن النتيجة النهائية هي تقدمه. أما تراجع النهر الجليدي فيحدث عندما تذوب كمية من المواد من طرفه أكثر مما يتجدد بتدفق المياه إلى تلك المنطقة.

يرى علماء الجليد أن اتجاهات توازن كتلة الأنهار الجليدية أكثر جوهرية من تقدم أو تراجع نهايات الأنهار الجليدية الفردية. ففي السنوات التي تلت عام 1960، شهد العالم انخفاضًا ملحوظًا في الحجم الإجمالي للأنهار الجليدية، ويرتبط هذا الانخفاض بظاهرة الاحتباس الحراري . ^{[ 15 ]} فعندما يقل سمك النهر الجليدي نتيجة فقدان كتلته، يتباطأ تدفقه ويقل تكوّن الشقوق الجليدية.

إن دراسة حركة الأنهار الجليدية والتضاريس الناتجة عنها تتطلب أدوات من العديد من التخصصات المختلفة: الجغرافيا الطبيعية وعلم المناخ والجيولوجيا هي من بين المجالات التي يتم تجميعها أحيانًا معًا وتسمى علوم الأرض .

خلال العصر البليستوسيني ( العصر الجليدي الأخير )، تقدمت صفائح جليدية ضخمة تُعرف بالأنهار الجليدية القارية فوق معظم أنحاء الأرض. وقد أدى تحرك هذه الأنهار الجليدية القارية إلى تكوين العديد من التضاريس الجليدية المألوفة اليوم . ومع توسع الأنهار الجليدية، نتيجة لتراكم وزنها من الثلج والجليد، سحقت وأعادت توزيع الصخور السطحية، مما أدى إلى تكوين تضاريس ناتجة عن التعرية مثل الأخاديد الجليدية ، والأحواض الجليدية ، والوديان المعلقة . لاحقًا، عندما انحسرت الأنهار الجليدية تاركةً وراءها حمولتها من الصخور المسحوقة والرمال، تشكلت تضاريس ناتجة عن الترسيب ، مثل المورينات ، والإسكيرات ، والدروملينات ، والكامات . تحتوي الجدران الحجرية الموجودة في نيو إنجلاند (شمال شرق الولايات المتحدة ) على العديد من الصخور الجليدية المنقولّة، وهي صخور جرفتها الأنهار الجليدية لمسافات طويلة من صخورها الأصلية.

في مرحلة ما، إذا أصبح النهر الجليدي في جبال الألب رقيقًا جدًا، فسيتوقف عن الحركة. سيؤدي ذلك إلى توقف أي تآكل قاعدي. سيصبح مجرى النهر المتدفق من النهر الجليدي أكثر صفاءً مع تناقص الطمي الجليدي . يمكن أن تتسبب حركة الأنهار الجليدية أيضًا في تكوين البحيرات والبرك. تتشكل بحيرات الغلايات عندما يترك نهر جليدي متراجع كتلة جليدية تحت الأرض. أما بحيرات السدود الجليدية فتتشكل عندما يُحجز مجرى مائي (أو جريان ثلجي) بواسطة الطمي الجليدي .

• الزلازل الجليدية
• زلزال جليدي
• فيضان ناتج عن انفجار بحيرة جليدية

• كيف تتشكل الأنهار الجليدية وكيف تتدفق
• اتجاهات توازن كتلة الأنهار الجليدية ( مؤرشفة بتاريخ 2 يناير 2012 في أرشيف الإنترنت)
• رسوم متحركة لتقدم الأنهار الجليدية
• تقدم وتراجع نهر كولومبيا الجليدي في مضيق الأمير ويليام
• الجغرافيا الطبيعية للأشكال الأرضية الجليدية
• روابط لمزيد من الموارد المتعلقة بالأنهار الجليدية على الإنترنت. مؤرشفة بتاريخ 8 مارس 2005 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .