Древние метаморфизованные морены называются тиллитами. Соотношение тиллитов с другими породами, наличие в их составе валунов с ледниковой штриховкой или галек, несущих следы характерной ледниковой обработки, несортированность и другие признаки позволяют отличать их от осадочных пород и выделять даже в древнейших толщах. В настоящее время тиллиты встречены в архейских отложениях Северной Америки и Африки (бассейн р. Конго), в протерозойских Китая (свита Наньтоу), Африки, Австралии, европейской части России и Сибири (Енисейский кряж).Протерозойские морены прекрасно сохранились. Они переполнены исштрихованными валунами и галькой и несмотря на интенсивный метаморфизм имеют чрезвычайно характерный облик. В палеозое оледенения были очень широко развиты на территории современных тропиков. Верхнепалеозойские тиллиты известны в Южной Америке, Африке, Индии и Австралии. От этих оледенений кроме хорошо сохранившихся морен остались и другие следы деятельности ледников - ленточные глины, отполированные древними ледниками бараньи лбы и т. п.
В мезозое сколько-нибудь крупных ледниковых эпох неизвестно. Оледенения достигли крупного масштаба лишь в четвертичном периоде, когда наступило общее похолодание климата. В это время один из центров оледенения находился на Скандинавском полуострове, откуда ледники распространялись на всю Европу. Другой крупный центр находился в Альпах. Альпийские ледники далеко заходили в окрестные равнины. В Азии Гималаи и другие горные системы были охвачены оледенениями, сравнимыми с оледенением Альп. В Африке ледники спускались с вулканов Кении и Килиманджаро много ниже, чем в настоящее время. В Южной Америке огромные ледники спускались с Анд в тропические равнины. Отложенные ими толщи морен тянутся вдоль хребта. В Северной Америке ледники спускались с трех центров - Лабрадорского, Киватинского и Кордильерского - значительно южнее Великих озер, но северная оконечность материка не подвергалась оледенению.
Ледник из Скандинавского центра перешел акваторию современного Северного моря и соединился с местными ледниками Великобритании, покрыл всю Северо-Германскую низменность, где его движение было остановлено возвышенностями Гарца и Исполиновых гор, на северных склонах которых норвежские валуны поднимаются до высоты 580 м. На Русской равнине ледник спускался до 50° с. ш. двумя мощными языками по долинам Днепра и Дона. Как и современные покровные ледники, Скандинавский ледник двигался мощным слоем, сминая и скручивая подстилающие его горные породы, надвигая их друг на друга. Судя по высоте распространения экзотических валунов, оставленных ледником в Исполиновых горах, мощность его льда на Скандинавском полуострове была не менее 2 тыс. м. На южном побережье Балтийского моря она достигала 1000 м. В Московской области мощность льда, как полагают, превышала 1000 м. Ледник наступал троекратно, оставляя покров донной морены - валунные суглинки и супеси с валунами из скандинавских, финляндских и местных пород.
Время самого древнего четвертичного оледенения было установлено в Альпах и названо по р. Миндель минделъским веком. Впоследствии миндельским было также названо время первого четвертичного оледенения в Русской равнине. Это оледенение охватило всю Северную Европу, Кавказ и другие горные области. В Европе миндельское оледенение распространялось до Карпат. В России ледник доходил до г. Мозыря на р. Припяти, среднего течения р. Оки и далее к Соликамску. Не все, однако, геологи разделяют мнение о наличии миндельского оледенения в России, указывая на отсутствие следов похолодания, отразившегося на изменении фауны и флоры. На юге Росии для этого времени характерны остатки южных животных (слонов, носорогов, лошадей, бизонов и др.) и теплолюбивых растений.
После отступания Миндельского (Лихвинского) ледника климат значительно потеплел и многие теплолюбивые растения (граб, самшит, рододендрон наряду с сосной, елью и др.) и животные (гиппопотамы, слоны, эласмотерии, верблюды, носороги, бизоны, лошади и другие) проникли далеко на север. Эта эпоха получила название миндельрисского межледниковья, так как в Альпах она отделяет миндельское оледенение от следующего рисского.
Рисское оледенение было наиболее крупным. Лед покрывал всю Северную Европу и распространялся южнее Лондона и Берлина. В Испании, Франции и Италии ледники с гор спускались глубоко в низины. В Украине ледник спускался по долинам Дона и Днепра южнее Киева, Харькова и Воронежа. Значительному оледенению подверглась и Азия: ледники покрывали Северный Урал, Северный Тянь-Шань, Памир, Алтай, Саяны, Верхоянский и другие хребты Сибири. В центральной части Якутии накапливались мощные неподвижные массы фирна. Ледники проникали на север Западно-Сибирской низменности, надвигаясь со стороны Урала, Новой Земли и Енисея. Рисский, или Днепровский, ледник очень быстро отступил, не оставив после себя конечной морены (только донную). Но похолодание, сопровождавшее это оледенение, отразилось на флоре и фауне. В Европе далеко на юг проникли многие холодолюбивые животные - мускусный овцебык, мамонт, шерстистый носорог, северный олень и др.
Рисское оледенение сменилось очень коротким межледниковьем (риссвюрмским, пли микулинским). Фауна межледниковья содержит некоторые теплолюбивые формы (сайга, дикая лошадь, тушканчик и др.).
Последнее наступание ледника (висленское оледенение) распространилось лишь на Северо-Германскую низменность и север европейской части России. Отмечают два максимума этого оледенения: во время первого лед-пик доходил до Смоленска и Костромы (калининское оледенение), в течение второго - до Вильнюса и Осташкова (валдайское, или осташковское, оледенение). Оба максимума обычно сопоставляют с вюрмским оледенением в Альпах. При отступании ледники этого оледенения оставили концентрические гряды конечных морен, многочисленные озы, камы, друмлины, ледниковые озера и другие характерные формы моренного ландшафта, широко распространенные в северных и северо-западных областях европейской части России.
Изучая современные ледники в горах и на материках, установив особенности их строения, механизм передвижения, разрушительную и аккумулятивную работу, можно выявить наличие оледенений в геологической истории Земли, использовав знаменитое выражение Ч. Ляйеля: «Настоящее - ключ к прошлому».
18-20 тыс. лет назад облик поверхности Земли в Северном полушарии был совсем иным, чем в наши дни. Огромные пространства Северной Америки, Европы, Гренландии, Северного Ледовитого океана были заняты гигантскими ледяными покровами с максимальной мощностью в их центре до 3 км, а общий объем льда превышал 100 млн км" 1 . Это было последнее крупное оледенение, продвинувшееся на Русской равнине почти до широты Москвы, а в Северной Америке - южнее Великих озер. С тех пор ледники стали отступать, и сейчас лед последнего оледенения сохранился только в Гренландии и на ряде островов Канадской Арктики. В последние 10 тыс. лет, называемые голоценом, окончательный распад ледниковых шапок и их быстрое таяние произошли около 8 тыс. лет назад, когда климат был теплее современного. Этот период соответствовал «климатическому оптимуму». Где-то между 8 тыс. и 5 тыс. лет назад климат стал еще теплее, а в Африке более влажным. Но между 5 тыс. и 3500 годами назад произошло сильное похолодание и местами возникли новые ледники, что позволило выделить даже «малый ледниковый период». Именно к нему относятся ныне существующие ледники на Кавказе, в Альпах, на Памире, в Скалистых горах Северной Америки и др.
Все эти события произошли с момента окончания максимального продвижения ледников за последние 18 тыс. лет. Но в четвертичном периоде, начиная примерно с 2 млн лет тому назад, достоверно выделяется не менее четырех ледниковых, или криогенных, эпох, следы которых обнаружены в Евразии и Северной Америке. В начале XX в. немецкими геологами А. ПенкомиЭ. Брюкнером в Альпах были обоснованы четыре крупных оледенения: гюнц (поздний плиоцен), миндель (ранний плейстоцен), рисс (средний плейстоцен) и вюрм (поздний плейстоцен) с двумя стадиями наступания ледников либо с двумя самостоятельными оледенениями. Впоследствии, когда выделялись следы древних оледенений в других местах, им хотя и давали местные названия, но всегда сопоставляли их с Альпами. Трудами многих российских геологов на Русской равнине установлены следы не менее четырех оледенений, в самом общем виде сопоставимых с альпийскими. Такая же картина и в Северной Америке. Изучение керна океанских осадков и льда из Антарктического покрова на предмет соотношения содержания легкого - |й О и тяжелого - 18 0 изотопов кислорода, как показателя изменений климата и температуры воды в океанах, позволило выделить те же самые холодные климатические интервалы в тех же самых возрастных границах, что и в Альпах или на Русской равнине. Тем самым были доказаны глобальность климатических изменений за четвертичный период и примерная синхронность оледенений в Северной Америке и Евразии. Однако океанская стратиграфия, т. е. изучение слоев океанских отложений, дает сейчас более точные данные, отличающиеся от классических континентальных, в которые пытаются «втиснуть» ставшие уже привычными представления.
На Русской равнине максимальное продвижение ледников устанавливается в раннюю стадию (днепровскую) среднечетвертичного оледенения или в донскую, языки которого спускались по долине Днепра до Днепропетровска, а по долине Дона южнее Воронежа. Вторая (московская) стадия оледенения среднего плейстоцена достигала районов южнее Минска и Москвы. Все остальные оледенения имели конечно-моренные гряды севернее (рис. 12.17). Установлены границы оледенений в Западной и Восточной Сибири, где, конечно же, лучше выражены следы последнего оледенения в виде протяженных извилистых конечно-моренных гряд и валов. Огромное количество льда отбирало воду из океана, уровень которого в позднем плейстоцене понизился от 100 до 140 м. Наличие гигантских ледяных покровов в Панарктическом регионе некоторые геологи ставят под сомнение, что заставляет искать новые фактические данные, подтверждающие либо опровергающие классическую схему.
Рис. 12.17. Схема границ распространения московского оледенения (по И. Н. Чукленковой). 1-8 - варианты проведения границ (конечно-моренных гряд), по данным разных авторов. 9 - граница распространения валдайского оледенения
Ледниковые покровы последнего оледенения вместе с Панарктическим ледником, по мнению М. Г. Гроссвальда, создали непреодолимое препятствие для рек, текущих в северном направлении, например для Северной Двины, Мезени, Печоры, Иртыша, Оби, Енисея и др. (рис. 12.18). Вследствие этого перед фронтом покровного ледника возникли огромные под- прудные приледниковые озера, которые искали пути для стока в южном направлении (рис. 12.19). И такие пути в виде хорошо сохранившегося грядово-ложбинного рельефа, ориентированного в субширотном направлении, были найдены во многих местах Западной Сибири, Приаралья и
Северного Прикаспия. Временами происходили катастрофические прорывы этих приледниковых озер, а также, возможно, озер из-под ледниковых покровов «теплого» типа. Широкие, плоскодонные ложбины стока, например в древней реке на месте современных Манычских озер в Предкавказье, пропускали до 1000 км 3 в год воды. Этот расход сильно менялся по сезонам. Когда ледниковые покровы начали таять и отступать, многие ложбины стока талых ледниковых вод были унаследованы речными системами. Следует подчеркнуть тесную связь формирования, наступания и таяния ледниковых покровов с колебаниями уровня океана, который очень чутко реагировал на «отбор» и поступление в него воды за счет роста или таяния ледников.
Рис. 12.18. Максимальное распространение ледникового покрова 20 тыс. лет назад (ранневалдайское оледенение). Стрелками показано движение льда. Точки - прилед- никовые озера (по М. Г. Гроссвальду)
Современные расчеты, произведенные И. Д. Даниловым, показывают, что в конце позднего плейстоцена, во время последнего максимального оледенения, площадь, занятая льдом в Северном полушарии, не превышала 6 млн км 2 , а объем льда - 7-8 млн км 3 , в то время как подземное оледенение (вечная мерзлота) охватывало площадь до 45 млн км 2 при объеме более 1 млн км 3 льда. В обоих полушариях
Рис. 12.19. Конечно-моренные пояса, направления движения льда и ледниково-
подпрудные озера европейской части СССР в эпоху последнего оледенения (по X. Арсланову, А. Лаврову и Л. Потапенко). Ясно видно, что лед поступал со стороны Баренцева и Карского морей: 1 - границы оледенения, максимальная из стадий отступания; 2 - направления движения льда; 3 - подпрудные озера; 4 - каналы сброса талых вод (спиллвеи); 5 - пункты радиоуглеродного датирования ледниковых (а) и озерных (б) отложений. Цифрами показаны древнеозерные уровни
объем плавучих льдов составлял 45-50 млн км 3 . Вполне естественно, что Великие четвертичные оледенения, какими бы они ни были по своим размерам, оставили намного больше следов, чем более древние. Тем не менее в истории Земли установлено несколько довольно продолжительных эпох, во время которых отмечались похолодание и развитие ледников (рис. 12.20). Признаки, по которым реконструировались ледники, близки между собой. Это развитие тиллитов (древних уплотненных и метаморфизованных морен), тиллоидов (образований, напоминающих морены), эрратических валунов с типичной ледниковой
|
млрд лет ЯРЧН |
- К? - |
Рис. 12.20. Основные криогенные (ледниковые) эпохи в истории Земли (черные)
Следы наиболее древнего оледенения зафиксированы в отложениях раннего протерозоя в Канаде, на Балтийском щите (2,5-2 млрд лет), причем обращает на себя внимание длительность интервала 400 млн лет, в пределах которого обнаруживаются предположительно ледниковые отложения. Более молодая ледниковая эпоха фиксируется в слоях позднего рифея и венда (0,9-0,63 млрд лет) на Русской плите, в Канаде, США, Шотландии и Норвегии, на Северном Урале и в других регионах. Трудно выделить области распространения ледников и реконструировать их морфологию и объем.
В раннем палеозое (ордовик-силур ) в интервале 0,46-0,42 млрд лет установлены следы оледенения в Западной Африке, в Сахаре, возмож-
штриховкой, бараньих лбов и курчавых скал, ленточных глин и других явно ледниковых или водно-ледниковых (флювиогляциальных) отложений.но, в Аргентине, Бразилии, Юго-Западной Африке, Западной Европе, Северной Америке.
Отложения явно ледникового генезиса относятся к временному интервалу 0,35-0,23 млрд лет, что отвечает каменноугольному и пермскому времени позднего палеозоя. Это было время существования огромного суперматерика Пангеи II, когда Южная и Северная Америки, Африка и Евразия, Антарктида, Австралия и Индостан были спаяны вместе, а между Евразией и Гондваной (южные материки) существовал океан Тетис. Области распространения ледников в это время не нуждаются в комментариях. По-видимому, существовал в высоких широтах крупный ледниковый покров или ряд покровов, радиально растекавшихся от центра. Великое позднепалеозойское оледенение достаточно хорошо изучено и документировано.
И, наконец, кайнозойский криогенный период (38 млн лет - ныне), длящийся намного больше, чем хорошо изученные Великие четвертичные оледенения. Начало этого периода относится к интервалу 38-25 млн лет назад, т. е. к позднему олигоцену, когда возникли первые ледники в Антарктиде, прежде всего в Трансантарктических горах и горах Гамбурцева. Всеобщий ледниковый покров сформировался в раннем миоцене (25-20 млн лет назад). В среднем миоцене (15 млн лет назад), по-видимому, сформировался Гренландский ледник, а общее похолодание и резкое ухудшение климатической обстановки четко фиксируются с рубежа 700 тыс. лет. Возможно, этим временем определяется начало четвертичного ледникового периода, а его последним крупным событием было оледенение, начавшееся около 25 тыс. лет назад и последний раз достигшее максимума 18 тыс. лет назад, после чего началась быстрая деградация ледникового покрова, отступавшего со скоростью до 5 км в год.
В позднем палеозое наряду с областями теплого тропического климата существовали и полярные зоны. Широкое развитие материковых ледников в позднем палеозое (средний, поздний карбон) достоверно установлено на юге Африки, в Австралии, Индии, Южной Америки, Антарктиде. Причем по характерным штрихам, бороздам, царапинам, которые оставляют ледники на горных породах при своем движении, по особенностям расположения моренных отложений можно восстановить направление движения позднепалеозойских ледников. Считают, что существовало несколько центров оледенения, где зарождались ледники и откуда они начинали свое движение.
В некоторых случаях создается впечатление, будто центры оледенения находились вне современных материков. Так в Южной Африке, в районе города Дурбан, льды двигались со стороны современного Индийского океана. Это говорит в пользу существования единого суперконтинента Гондваны в позднем палеозое. В этом случае центр оледенения мог быть расположен в прилегавшей непосредственно к югу Африки Антарктиде. Правда, имеются иные суждения. Французский геолог Фурмарье считает, например, что гипотетический центр оледенения, откуда надвигались ледники на район города Дурбан, отделен в настоящее время от Африки глубинным разломом и скрыт под водами Индийского океана.
Оледенение позднего палеозоя было грандиозным. Судя по мощности накопленных морен (до 300-600 метров), можно предположить, что центральные области Гондваны в карбоне были покрыты ледяным панцирем, толщина которого могла достигать 5-6 км. Периодически ледники частично таяли. В толщах хаотических моренных отложений появляются в такие периоды прослои ленточных глин. Причины позднепалеозойского оледенения многие ученые видят в ином расположении полюсов (южный полюс, например, располагался на юге Африки), в иной циркуляции воздушных масс и в относительно высоком гипсометрическом положении Гондваны над уровнем моря (известно, что чем выше мы поднимаемся, тем становится холоднее; в среднем на 1000 метров подъема температура понижается на 3-5°С).
В основном тропики тогда проходили вдоль северных и северо-восточных берегов субширотного океана Тетис, охватывая современные районы Европы, частично Средней Азии, запада Северной Америки, севера Африки, севера и запада Южной Америки. Точками на рисунке показаны области оледенения. Они располагались в центре Гондваны. Площадь позднепалеозойского оледенения была необычайно велика. Это породило сомнение в возможности существования таких грандиозных ледников. Некоторые ученые считают даже, что на Земле не хватило бы воды для формирования столь огромных ледниковых масс. Существование ледников ими не отвергается, но предполагается, что размеры их были значительно скромнее. Несомненно одно: в позднем палеозое существовала четко выраженная климатическая зональность. Области полярного климата сменялись умеренным климатическим поясом, который в свою очередь переходил в тропический пояс.
Самые благоприятные условия для существования ледников следует искать в полярных областях Земли – в Арктике и Антарктике. А благоприятнейшие из благоприятных – в полярных районах, которые испытывают влияние океанических циклонов и получают много снега. Расход льда на таяние в них незначителен, а его приход, связанный со снегопадами, сравнительно велик. В итоге граница питания ледников опускается очень низко, иногда доходя до уровня моря. Поэтому современное оледенение приурочене к полярным районам с достаточно влажным, циклоническим климатом. Именно в них сосредоточена основная масса ледников, а сами эти ледники имеют наибольшие размеры и покровный характер.
На карте Северной полярной области, или Арктики, сразу бросается в глаза Гренландия с ее гигантским ледниковым щитом, лежащая на «стыке» Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана. К ней жмутся и более мелкие центры современного оледенения с характерными для них «островными» ледниковыми покровами. На западе – это острова Девон, Элсмир, Баффинова Земля, Аксель-Хейберг, на востоке – Свальбард (Шпицберген), Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля, острова Де-Лонга.
В Южной полярной области абсолютно господствует самый большой ледник планеты – Антарктический ледниковый покров. К нему тяготеют ледниковые комплексы субантарктических островов – Южных Шетландских, Южных Оркнейских, Южной Георгии, Кергелена и др.
Что касается умеренных и низких широт, то в них ледники могут существовать лишь в горах, особенно в горах, получающих много осадков. Выберите на карте мира любой крупный район горного оледенения – и он наверняка окажется одним из рекордсменов по количеству выпадающего снега. Таковы Аляска и Британская Колумбия в Северной Америке, Норвегия, Альпы и Кавказ в Европе, Гималаи, Каракорум, Памиро-Алай, Тянь-Шань и Камчатка в Азии, Анды в Патагонии и Южные Альпы в Новой Зеландии.
Каждый из названных районов современного оледенения по-своему знаменит. Так, сетчатые ледники Юго-Восточной Аляски и Патагонских Анд сочетаются с живописными ландшафтами «альпийского» высокогорья и фьордовых побережий, их «приливные» ледники, такие, как знаменитый Колумбия (площадью в 1370 квадратных км), принадлежат к числу крупнейших. Уникальны предгорные ледники Аляски: достаточно назвать величайший в умеренных широтах ледник Беринга (площадь 5800 квадратных км) и вошедший во все учебники предгорный ледник Маласпина на южном побережье Аляски (площадью 2200 квадратных км).
Долинные ледники Альп – Большой Алечский, Фернагтфернер, Хинтерайсфернер – много меньше аляскинских, однако они были первыми объектами гляциологических исследований. Их изучение можно считать первыми шагами в познании законов движения и колебаний ледников. А вот Гималаи, Каракорум, Памир и Тянь-Шань знамениты своими огромными дендритовыми ледниками. Самые известные из них – Сиачен, Биафо, Балторо, Федченко, Южный Иныльчек – протяженностью 60 – 77 км каждый с колоссальными бассейнами площадью во многие сотни квадратных километров.
