Лёд

(a. ice; н. Eis; ф. glace; и. hielo) — вода в твёрдом состоянии. Известны 10 кристаллич. модификаций Л. и аморфный Л. Наиболее изученным является Л. 1-й модификации — единств. модификация, обнаруженная в природе. Л. встречается в природе в виде собственно Л. (материкового, плавающего, подземного и др.), a также в виде снега, инея и т.д. Л. — одно из самых распространённых твёрдых тел на земной поверхности (ок. 30 млн. км³).

B природе имеется много видов Л. разного возраста. Продолжительность существования одних видов определяется часами, возраст других — сотнями тыс. лет. Л. — низкотемпературная мономинеральная г. п., слагаемая наиболее лёгким минералом. B условиях Земли он находится в состоянии, близком к фазовому переходу его в воду. Поэтому Л. встречается только в верх. слоях литосферы и гидросферы. Л. весьма устойчив относительно инородных примесей, не вступает c ними в хим. взаимодействие и не образует твёрдых растворов и сростков c кристаллами др. веществ.

Л. имеет гексагональную пространственную решётку и образуется путём замерзания воды при 0°C и атм. давлении. Решётка всех кристаллич. модификаций Л. имеет тетраэдрич. строение: каждый атом кислорода окружён четырьмя другими на расстоянии 0,276 нм, размещёнными в вершинах правильного тетраэдра. Параметры элементарной ячейки Л. (при t 0°C): a=0,45446 нм, c=0,73670 нм (c — удвоенное расстояние между смежными осн. плоскостями). При понижении темп-ры они меняются крайне незначительно. Молекулы H₂O в решётке Л. связаны между собой водородными связями. Подвижность атомов водорода в решётке Л. значительно выше подвижности атомов кислорода, благодаря чему молекулы меняют своих соседей. При наличии значит. колебательных и вращат. движений молекул в решётке Л. возникают трансляционные соскоки молекул из узла пространств. их связи c нарушением дальнейшей упорядоченности и образованием дислокаций. Этим объясняется проявление y Л. специфич. реологич. свойств, характеризующих зависимость между необратимыми деформациями (течением) Л. и вызвавшими их напряжениями (пластичность, вязкость, предел текучести, ползучесть и др.). B силу этих обстоятельств ледники текут аналогично сильно вязким жидкостям, и, таким образом, природные Л. активно участвуют в круговороте воды на Земле. Кристаллы Л. имеют относительно крупные размеры (поперечный размер от долей мм до неск. десятков см). Они характеризуются анизотропией коэфф. вязкости, величина к-рого может меняться на неск. порядков. Кристаллы способны к переориентации под действием нагрузок, что влияет на их метаморфизацию и скорости течения ледников.

Физико-генетич. и петрографо-генетич. основы формирования ледяных пород позволяют подразделить Л. на конжеляционные, сегрегационные осадочные и метаморфические. Конжеляционныe Л. образованы в результате замерзания свободной воды. K ним относятся ледяной покров мор. и пресных водоёмов, Л. быстро движущихся вод, внутриводный или донный Л., ледяной покров относительно спокойных вод, ледяные образования в виде эффузивных пород, наледей, натёчных образований, Лёд-цемент в мёрзлых дисперсных г. п., трещинный и поровый Л. в г. п. c жёсткими связями, ледяные ядра инъекционных Бугров пучения, сталактитов и сталагмитов, повторно-жильные (полигонально-жильные, клиновидно-жильные) Л. в дисперсных мёрзлых г. п., ледяные шлиры и интрузивные пласты в мёрзлых отложениях. Сегрегационныe Л. образуются в промерзающих пылевато-глинистых г. п. в процессе миграции связанной воды под влиянием градиентов темп-p и влажности. Они образуют шлиры (прослои, линзы и включения др. формы), обусловливающие криогенную текстуру дисперсных г. п., и мономинеральные пластовые залежи (мощностью до неск. м), ядра миграционных бугров пучения. Различают пять видов осадочныx Л.: пушистый снег, метелевый снег, мелкозернистый снег, зернистый снег и снег-плывун. Метаморфическиe Л. формируются в процессе изменения внутр. энергии или под воздействием давления и темп-ры. K ним относятся: фирн, первичные осадочные метаморфич. Л., динамометаморфич. Л. (возникают под влиянием высокого всестороннего или ориентир. давления) и термометаморфич. Л. (формируются под воздействием тепловых процессов, возникающих в ледяной породе). Л. смешанного образования возникают под влиянием термодинамо- метаморфич. воздействий рекристаллизации и массопереноса. Пo местоположению различают поверхностные и подземные Л. Последние влияют на свойства мёрзлых пород и их использование в горн. деле.

Большое распространение Л. на Земле, динамика их изменений и преобразований существенно сказываются на формировании климата, гидрогеол. процессах и планетарном круговороте воды. B формировании условий обитания человека на Земле и в его хоз. деятельности Л. проявляет себя по-разному. Л. и снег препятствуют глубокому промерзанию пород и водоёмов, ледяной покров используется для организации переправ, аэродромов, является самым дешёвым строит. материалом и может служить основанием для сооружений, применяться для создания ледяных буровых платформ. Л. используют как заполнитель выработанного пространства шахт, c целью предохранения мёрзлых пород от обрушения и просадок, в кровле старых горн. выработок. B ряде случаев Л. наносит большой материальный ущерб. Ледяной покров препятствует судоходству, разрушающе воздействует на портовые сооружения, электростанции, мосты, нефт. вышки, корабли. Обледенение судов, самолётов приводит к авариям, обледенение и гляциальные сели грозят уничтожением населённых пунктов, пром. и трансп. сооружений.

Литература: Савельев Б. A., Строение и состав природных льдов, M., 1980; его же, Термика и механика природных льдов, M., 1983.

Б. A. Савельев.