تعميق مفرط

تتشكل المضائق البحرية عندما يشق نهر جليدي واديًا على شكل حرف U بفعل تآكل الصخور المحيطة به. معظم المضائق البحرية عميقة جدًا (أي أعمق من البحر المجاور). عادةً ما تحتوي المضائق البحرية على عتبة أو ارتفاع عند مدخلها ناتج عن انخفاض التآكل باتجاه المدخل، ويزداد هذا الارتفاع بفعل الركام الجليدي النهائي للنهر الجليدي السابق ، مما يؤدي في بعض الحالات إلى تيارات مد وجزر قوية مصحوبة بشلالات مياه مالحة.

يمتد مضيق سوغنيفورد في النرويج لمسافة 205 كيلومترات (127 ميلاً) داخل اليابسة. ويصل أقصى عمق له إلى 1308 أمتار (4291 قدمًا) تحت مستوى سطح البحر، وكما هو الحال في ظاهرة التعمق المفرط، فإن أعمق الأعماق تتركز في الأجزاء الداخلية من المضيق. بالقرب من مصبه، يرتفع القاع فجأة إلى عتبة على عمق حوالي 100 متر (330 قدمًا) تحت مستوى سطح البحر. يبلغ متوسط ​​عرض الفرع الرئيسي لمضيق سوغنيفورد حوالي 4.5 كيلومترات (2.8 ميل) . ترتفع المنحدرات المحيطة بالمضيق بشكل شبه عمودي من الماء إلى ارتفاعات تصل إلى 1000 متر (3300 قدم) وأكثر. ويُظهر مدخل سكلتون في القارة القطبية الجنوبية تعمقًا مفرطًا مماثلاً يصل إلى 1933 مترًا (6342 قدمًا) ، وكذلك قناة ميسييه في تشيلي التي يصل عمقها إلى 1288 مترًا (4226 قدمًا) .         

يكتب نيسجي: "...الأنهار الجليدية ضرورية لتكوين المضائق البحرية. وأقوى دليل على التعرية الجليدية هو تعمق قيعان المضائق البحرية إلى ما دون مستوى سطح البحر الحالي والماضي، وتجاوزها لعتبة الصخور الخارجية. وبالنظر إلى حجم المياه المتآكلة خلال فترة زمنية محدودة، يبدو أن مجرى الجليد الذي يشكل قناة تصريف محددة بوضوح (مضيق بحري) هو أحد أهم عوامل التعرية العاملة على سطح الأرض." ^{[ 2 ]}

تُسمى بعض البحيرات العذبة التي تشكلت في وديان طويلة نحتتها الأنهار الجليدية، والتي تتميز بتعمقها الكبير، وغالبًا ما تسدها ركام جليدي نهائي، بالمضائق البحرية أو "بحيرات المضائق البحرية" (وفقًا للاتفاقية النرويجية لتسمية المضائق البحرية). ^{[ 3 ]} تتشكل بحيرات المضائق البحرية عادةً في المناطق الجبلية التي توجه تدفقات الجليد عبر وديان ضيقة.

على الرغم من وجودها في العديد من البلدان، تُعدّ بحيرات المضايق البحرية في مقاطعة كولومبيا البريطانية بكندا مثالًا نموذجيًا على طبيعتها. ففيها، تتخلل الهضبة الداخلية بحيراتٌ عديدةٌ ممتدةٌ وعميقةٌ بفعل التعرية الجليدية. ومن هذه البحيرات بحيرة أوكاناغان ، التي يبلغ  عرضها 3.5 كيلومتر  وطولها 120 كيلومترًا، وقد نحتتها التعرية الجليدية إلى عمق يزيد عن 2000 متر (6562 قدمًا) تحت مستوى الهضبة المحيطة (و 600 متر (1969 قدمًا) تحت مستوى سطح البحر)، على الرغم من أن جزءًا كبيرًا من هذا العمق مملوءٌ بالرواسب الجليدية، بحيث يبلغ أقصى عمق للبحيرة حاليًا 232 مترًا (761 قدمًا) . وتوجد بحيرات مضايق بحرية مماثلة يزيد طولها عن 100 كيلومتر (62 ميلًا) في أماكن أخرى من كولومبيا البريطانية. ^{[ 4 ]} تقع بحيرة كوتينيه بين سلسلتي جبال سيلكيرك وبورسيل في منطقة كوتينيه بمقاطعة كولومبيا البريطانية، ويبلغ طولها حوالي 100 كيلومتر (62 ميلاً) وعرضها من 3 إلى 5 كيلومترات ، وكانت تُصرّف سابقًا عبر خندق بورسيل إلى بحيرة ميسولا في مونتانا . وبالمثل، تشكلت قنوات نفقية في وادي فلاتهيد أسفل بحيرة فلاتهيد بفعل تصريف المياه الجليدية من مصادر متعددة، مثل شمال غرب الوادي (خندق جبال روكي)، وشمال الوادي (سلسلة جبال وايتفيش)، وشمال شرق الوادي (الفرع الأوسط والفرع الشمالي لنهر فلاتهيد)، وتدفقت هذه المياه إلى الوادي، لتخرج جنوبًا في نهاية المطاف إلى وادي ميشن وبحيرة ميسولا الجليدية. تقع قواعد القنوات النفقية أسفل مستوى بحيرة فلاتهيد بكثير، مما يشير إلى حدوث تآكل في قنوات نفقية جليدية مضغوطة هيدروستاتيكيًا تحت الجليد في كولومبيا البريطانية. ^{[ 5 ]}           

الوادي النفق هو وادٍ كبير وطويل على شكل حرف U، حُفر في الأصل تحت الجليد الجليدي بالقرب من حافة الصفائح الجليدية القارية، مثل تلك التي تغطي القارة القطبية الجنوبية حاليًا، والتي كانت تغطي أجزاءً من جميع القارات خلال العصور الجليدية الماضية . ^{[ 6 ]} تتفاوت أحجامها (حتى 100  كيلومتر طولًا و4  كيلومترات عرضًا). تُظهر الأودية النفقية ظاهرة التعمق المفرط الكلاسيكية، حيث قد تتراوح أقصى أعماقها بين 50 و400 متر؛ وتختلف في عمقها على طول محورها الطولي. تُظهر مقاطعها العرضية جوانب شديدة الانحدار (شبيهة بجدران المضائق البحرية) وقيعانًا مسطحة نموذجية للتآكل الجليدي تحت الجليدي. تشكلت الأودية النفقية بفعل التآكل تحت الجليدي بفعل الماء، وكانت بمثابة مسارات تصريف تحت الجليد تحمل كميات كبيرة من المياه الذائبة. تظهر حاليًا على شكل أودية جافة، وبحيرات، ومنخفضات في قاع البحر، ومناطق مليئة بالرواسب. إذا كانت هذه التكوينات مليئة بالرواسب، فإن طبقاتها السفلية تتكون أساسًا من رواسب جليدية أو جليدية نهرية أو جليدية بحيرية، وتُستكمل بطبقات علوية من رواسب معتدلة. ^{[ 7 ]} ويمكن العثور عليها في مناطق كانت مغطاة سابقًا بصفائح جليدية، بما في ذلك أفريقيا وآسيا وأمريكا الشمالية وأوروبا وأستراليا، وفي عرض البحر في بحر الشمال والمحيط الأطلسي وفي المياه القريبة من القارة القطبية الجنوبية.

تظهر أودية الأنفاق في الأدبيات التقنية تحت عدة مصطلحات، بما في ذلك قنوات الأنفاق، والأودية تحت الجليدية، والحفر الخطية.

قد تتشكل في الأحواض الجليدية القريبة من رؤوس الأنهار الجليدية تجاويف عميقة ناتجة عن التعرية الجليدية السريعة تحت الجليد، حيث يرتفع قاع النهر الجليدي في اتجاه تدفق الجليد . يكون شكل المدرج المقعر مفتوحًا من جهة المنحدر، وهو ما يتوافق مع المنطقة الأكثر استواءً من المنصة، بينما يكون قسم الجلوس المقعر عبارة عن منحدرات شديدة الانحدار تشبه الجرف، حيث يتجمع الجليد والحطام الجليدي ويتقارب من ثلاثة جوانب أو أكثر أعلى منه. ينتهي قاع الحوض الجليدي على شكل وعاء، كونه منطقة التقاء معقدة لتدفقات الجليد المتجمعة من اتجاهات متعددة وما يصاحبها من أوزان صخرية، وبالتالي يتعرض لقوى تعرية أكبر نوعًا ما، وغالبًا ما يكون مجوفًا أسفل مستوى مخرج الحوض الجليدي المنخفض (المنصة) ووادي المنحدر (الخلفية). ^{[ 8 ]} تتشكل بركة جليدية في المنطقة العميقة بمجرد ذوبان النهر الجليدي.

يُطلق على الجانب المواجه للنهر الجليدي من منطقة التعمق اسم الجدار الأمامي، بينما يُطلق على الجانب المواجه للنهر الجليدي اسم المنحدر المعاكس. يكتسب الماء المتدفق أسفل الجدار الأمامي طاقةً تُذيب الجليد المحيط به، مُشكلةً قنوات. ومع مرور الماء عبر القاع، تستمر درجة حرارته في الانخفاض؛ ونظرًا لارتفاع الضغط عند هذه النقطة، تنخفض درجة حرارة الذوبان، ويصبح الماء فائق التبريد أثناء ذوبانه للجليد المحيط. ينقل الماء المتدفق الرواسب ويُسبب تآكلًا موضعيًا للصخور الأساسية. ^{[ 10 ]}

تُصرَّف المياه السطحية عبر الفوهات الجليدية إلى نظام قنوات تحت الجليدية تسمح بتدفقها إلى تجاويف الجليد. ومع ازدياد التدفق، يزداد فقدان الضغط في هذه القنوات، مما يؤدي إلى ارتفاع منسوب المياه، وبالتالي ارتفاع الضغط الهيدروليكي عند الجدار الأمامي للنهر الجليدي. ومع ازدياد الضغط في هذه القنوات، يزداد الضغط في التجاويف وفي الرواسب الجليدية القاعدية المسامية. ويؤدي هذا الضغط إلى تراكم المياه داخل النهر الجليدي، كما أن ازدياد الضغط عند قاع النهر الجليدي يقلل من الضغط الذي يمارسه الجليد على القاع (ويُشار إليه بالضغط الفعال عند القاع). وبما أن الاحتكاك مع القاع يتناسب طرديًا مع الضغط الفعال عند القاع، فإن هذا الضغط يُعزز الحركة القاعدية للنهر الجليدي. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

يكون التعرية في أقصى درجاتها على طول الجدار الصخري. ويعزى ذلك إلى دخول المياه موسمياً إلى تلك المناطق عبر المطاحن، مما ينتج عنه ضغوط متغيرة ولكنها مرتفعة دورياً، ومعدلات تدفق عالية، وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة. ويُعتقد أن هذا التغير يُسهم في استخراج الكتل من الجدار الصخري، بالإضافة إلى قوى التعرية الناتجة عن تيارات الحطام سريعة الحركة التي تحملها المياه الجارية. ^{[ 10 ]}

تميل مياه ذوبان سطح الأنهار الجليدية إلى الهجرة نحو قاعدة الغطاء الجليدي. وبمجرد وصولها إلى هناك، تعمل على تليين السطح الفاصل بين الجليد والصخور الأساسية. يصبح الضغط الهيدروليكي للماء كبيرًا، مدفوعًا بانحدار سطح الجليد العلوي وتضاريس قاع النهر الجليدي. يعوض هذا الضغط الهيدروليكي جزءًا من وزن النهر الجليدي (حيث يميل الجليد الأقل كثافة إلى الإزاحة بفعل الماء). يعزز كلا التأثيرين حركة الجليد القاعدية. تكشف بيانات حركة الجليد عن زيادات كبيرة في سرعة الجليد خلال فترات وجود مياه الذوبان (أي في فصل الصيف) مقارنةً بقيم الشتاء. لا يتحرك النهر الجليدي بشكل منتظم، بل يُظهر أنماطًا متغيرة من الحركة مع تقدم الموسم، نتيجةً للتطور الموسمي لنظام التصريف تحت الجليدي. لوحظت أكبر حركات جليدية خلال فترات الانتقال، مع ازدياد كمية المياه المتدفقة إلى النهر الجليدي. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

يؤدي تدفق المياه المتغير إلى زيادة معدل تدفق الجليد. وتشير الملاحظات إلى أن المياه الجوفية تُصرّف إما عبر قنوات عند الضغط المنخفض أو عبر تجاويف مترابطة عند الضغط المرتفع. وعند تجاوز معدل تدفق المياه حدًا حرجًا، ينتج عن ذلك تشكّل قنوات وتباطؤ حركة النهر الجليدي. في الواقع، تُثبّط معدلات تدفق المياه الثابتة العالية حركة الأنهار الجليدية. وتؤدي الزيادات العرضية في مدخلات المياه، كتلك الناتجة عن دورات الذوبان اليومية القوية، إلى تقلبات مؤقتة في ضغط المياه. وتُنتج هذه الارتفاعات المفاجئة تسارعًا في حركة الجليد. وبالمثل، تتسبب الأمطار وأحداث تصريف مياه البحيرات السطحية في حدوث حركة. ^{[ 13 ]}

تشير نماذج التعرية الجليدية التحليلية إلى أن تدفقات الجليد التي تمر عبر مساحات ضيقة، مثل الممرات الجبلية، تُحدث تعرية متزايدة أسفل تدفقات الجليد الأكثر سمكًا وسرعة، مما يُعمّق القناة أسفل المناطق الواقعة في اتجاهي المنبع والمصب. وتتمثل الظاهرة الفيزيائية الأساسية في أن التعرية تزداد مع معدل تدفق الجليد. ورغم أن هذا يُبسّط العلاقات المعقدة بين المناخات المتغيرة مع الزمن، وسلوكيات الصفائح الجليدية، وخصائص قاع النهر الجليدي، إلا أنه يستند إلى الإدراك العام بأن زيادة تدفق الجليد عادةً ما تزيد من معدل التعرية. ويعود ذلك إلى أن معدل الانزلاق القاعدي ومعدل التعرية مترابطان ويتأثران بنفس المتغيرات: سمك الجليد، وميل قاع النهر الجليدي، وميل النهر الجليدي العلوي، ودرجة حرارة القاعدة. ونتيجة لذلك، تكون المضائق البحرية المُنمذجة أعمق ما يكون في أضيق القنوات (أي المناطق ذات التضاريس المحيطة الأعلى). ويتوافق هذا مع الملاحظات الفيزيائية الفعلية للمضائق البحرية. ^{[ 16 ]}

مع استمرار تدفق المياه وارتفاعها على المنحدر المعاكس أسفل الأنهار الجليدية المعتدلة (أو "الدافئة القاعدة")، ينخفض ​​الضغط ويتراكم الجليد الهش في الجليد القاعدي . وتُحمل الرواسب التي تحملها المياه إلى الجليد المتراكم. ^{[ 17 ]} عند النقطة التي يتراكم فيها الجليد على المنحدر المعاكس بالقرب من نهاية النهر الجليدي، يتجاوز معدل ذوبان الجليد السطحي (بالنسبة للأنهار الجليدية التي رُصدت مؤخرًا) معدل التراكم في الأسفل. والنتيجة النهائية هي أنه بالنسبة للنهر الجليدي الذي يحتفظ بشكله العام، ستنتقل كتلة النهر الجليدي بفعل تدفق المياه لتراكم جليد جديد، وعن طريق نقل الرواسب إلى طبقات بسمك أمتار تُلاحظ في منطقة التراكم، وعن طريق حركة كتلة الجليد الكلية لاستعادة الجليد المفقود بسبب الذوبان. ^{[ 10 ]}

تختلف قدرة نقل الرواسب وحمولتها في الأنهار الجليدية تحت الجليدية، حيث لا يكون الماء فائق التبريد، وفي الأنهار الجليدية التي تقع في نطاق التبريد الفائق، اختلافًا كبيرًا. فعندما تتشكل ركام جليدي أو ركام جليدي ضحل (صخور أساسية)، ينتهي التعمق الزائد بتكوين قاع رسوبي متنامٍ. وعندما يكون هناك ارتفاع كبير في المنحدر المعاكس، ينمو الجليد نتيجة التبريد الفائق للجداول المتدفقة صعودًا على الوجه شديد الانحدار للركام الجليدي الضحل، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة النقل إلى ما دون الحمولة المنقولة، وبالتالي ترسب الرواسب لملء الوجه المعاكس للتعمق الزائد وصولًا إلى عتبة التبريد الفائق. عندما يكون التدفق قادراً على إزالة جميع الرواسب المنقولة ولكنه غير قادر على تآكل الصخور الأساسية بنفس سرعة تآكل الصخور الأساسية بواسطة النهر الجليدي في المنطقة العميقة، يتشكل الجليد على الصخور الأساسية، ويؤدي التآكل تحت الجليدي إلى خفض قاع النهر الجليدي في المنطقة العميقة مع ترك عتبة صخرية أساسية. ^{[ 8 ]}

يتسارع التعرية تحت الجليدية بسبب تكوين العدسات الجليدية تحت الجليدية ، مما يساهم في عملية التعمق المفرط.

لوحظت طبقات من الرواسب أو الطمي الجليدي أسفل الصفائح الجليدية في القطب الجنوبي؛ ويُعتقد أنها ناتجة عن عدسات جليدية تتشكل في الحطام وفي الصخور الأساسية. في المناطق الجليدية سريعة التدفق، تنزلق الصفيحة الجليدية فوق رواسب مشبعة بالماء (الطمي الجليدي) أو تطفو فعليًا على طبقة من الماء. وقد ساهم الطمي والماء في تقليل الاحتكاك بين قاعدة الصفيحة الجليدية والصخور الأساسية. وتأتي هذه المياه الجوفية من المياه السطحية التي تتسرب موسميًا من ذوبان الجليد على السطح، بالإضافة إلى ذوبان قاعدة الصفيحة الجليدية. ^{[ 18 ]}

من المتوقع أن ينمو الجليد داخل الصخور الأساسية أسفل النهر الجليدي خلال أشهر الصيف عندما تتوفر كميات وفيرة من المياه عند قاعدة النهر الجليدي. تتشكل عدسات الجليد داخل الصخور الأساسية، وتتراكم حتى تضعف الصخور بدرجة كافية فتتشقق أو تنفصل. تتحرر طبقات الصخور على طول الحد الفاصل بين الأنهار الجليدية والصخور الأساسية، مما ينتج عنه معظم الرواسب في هذه المناطق القاعدية للأنهار الجليدية. ولأن معدل حركة النهر الجليدي يعتمد على خصائص هذا الجليد القاعدي، فإن الأبحاث جارية لتحسين قياس هذه الظاهرة. ^{[ 19 ]}

تُقدّم بحيرات المضايق النرويجية مثالاً ممتازاً على التعمق المفرط؛ فجميع قيعان البحيرات في القائمة التالية لأعمق تسع بحيرات مضايق في النرويج تقع تحت مستوى سطح البحر، على الرغم من كونها بحيرات مياه عذبة. ^{[ 20 ]}