Позднекайнозойский этап оледенении Земли

Кайнозойская эра, самая молодая в геологической истории Земли, охватывавшая последние 70 млн. лет, была связана с коренными преобразованиями природы. В позднем кайнозое не только в полярных, но и в умеренных широтах активизировались процессы оледенения. Во время максимального развития оледенения не менее одной трети поверхности нынешней суши (около 45 млн. км²) было сковано льдом и, кроме того, площадь морских льдов в два-три раза превышала современную.

Следы позднекайнозойских оледенений по сравнению с более древними оледенениями Земли яснее выражены в строении поверхности, что облегчает задачу их исследования. Недаром именно с позднекайнозойскими оледенениями тесно связана разработка учения о материковых оледенениях, которое часто называют ледниковой теорией.

Ледники привлекали внимание ученых очень давно. Еще в XVI в. исландский ученый Т. Вигалин отметил, что в Исландии со времени открытия ее в конце IX в. ледники испытывали весьма значительные колебания в краевых зонах и эти колебания, по всей вероятности, подчинялись более крупным планетарным изменениям климата. В конце XVIII - начале XIX в. в результате детальных наблюдений в предгорных районах Альп были установлены следы более обширного распространения ледников в прошлом. Находки крупных валунов в альпийских долинах и на равнинах Средней Европы навели на мысль, что эти камни могли быть принесены только льдом. Одним из первых мнение о ледниковом периоде высказал великий немецкий поэт И.-В. Гёте, который, как известно, увлекался естественными науками.

Дальнейшее развитие ледниковой теории связано с исследованиями Л. Агассиза в Швейцарии в 30-х годах прошлого века. Опираясь на наблюдения И. Венеца, Й. Шарпантье и других естествоиспытателей, ученый писал о материковом оледенении, распространявшемся на обширных пространствах Европы. Термин "ледниковая эпоха;) был тогда же предложен швейцарским геологом X. Шимпером. Против этой концепции выступил известный естествоиспытатель Ч. Лайель, который склонялся к признанию переноса валунов плавучими льдами. Дрпфтовая гипотеза Лайеля в середине XIX в. находила немало сторонников.

В изучение древнего оледенения на востоке Европы деятельно включились русские ученые. В 1856 г. московский геолог Г. Е. Щуровский опубликовал карту материкового оледенения России, ставшую прообразом нынешних палеогеографических карт, В поддержку ледниковой теории в 1871 г. определенно высказался петербургский геолог Ф. Б. Шмидт. В середине 70-х годов П. А. Кропоткин в России, О. Торелль в Швеции и А. Гейки в Великобритании почти одновременно опубликовали работы о материковом оледенении, основанные на детальных полевых наблюдениях. Среди них бесспорно наиболее значительными были "Исследования о ледниковом периоде" (1876 г.) П. А. Кропоткина. Книга отличалась глубоким обоснованием ледниковой теории и комплексной палеогеографической трактовкой древних оледенений и их отложений (рис. 5). Благодаря этому дрифтовой гипотезе был нанесен сокрушительный удар.

Рис. 5. Зарисовка обнажения морены у г. Хяменлинна в Финляндии (из книги П. А. Кропоткина 'Исследования о ледниковом периоде', 1876). а - ледниковый щебень; b - гранитные бугры

Для России идеи П. А. Кропоткина играют совершенно исключительную роль. Дело в том, что на территории нашей страны древние ледниковые покровы не только обладали громадными размерами, но и образовывали целую систему со сложным распределением во времени и пространстве. Этому способствовали общеклиматические и морфоструктурные условия. Недаром геолог Г. Шпрайтцер в середине 1930-х годов писал, что по сравнению с другими древнеледниковыми областями Русская равнина наиболее подходит для выяснения проблем истории четвертичных оледенений. Действительно, на этой территории решаются многие ключевые вопросы палеодинамики ледниковых покровов. Соответственно возрастает значение идей П. А. Кропоткина, впервые обосновавшего наличие обширных покровов материковых льдов на северо-западе России.

Развитие ледниковой теории в нашей стране проходило в обстановке оживленных дискуссий со сторонниками антигляциализма и гляциомаринизма. Нападки со стороны явных антигляциалистов, отрицавших ледниковую теорию, были лишены глубокого научного обоснования и оторваны от практики конкретных геологических наблюдений и исследований, а потому и не получили сколько-нибудь прочной опоры.

Несколько иначе обстоит дело с гляцяомаринистами, собравшими значительный набор фактов, свидетельствующих о широком распространении четвертичных морских отложений на равнинах Северной Евразии. Попытки синхронизировать эти морские трансгрессии с периодами активизации оледенения, как нам представляется, вряд ли могут оказаться плодотворными, так как они идут вразрез с громадной суммой геологических и палеогеографических данных. Тем не менее нет никаких сомнений в том, что морские и ледовоморские обстановки были весьма характерны для прибрежных равнин Северной Евразии во время продолжительных интервалов четвертичной истории.

Решение этой проблемы тесно связано о современной трактовкой многократности и продолжительности материковых оледенений. П. А. Кропоткин считал, что была только одна ледниковая эпоха. Однако впоследствии благодаря находкам межморенных отложений с ископаемыми остатками теплолюбивых растений и животных неоднократность покровных оледенений была доказана. Эти находки убедительно свидетельствуют о перерывах в развитии оледенений. Если ледники тогда были такие же, как в настоящее время, либо достигали еще меньших размеров, представляется возможным выделять межледниковья. К сожалению, у исследователей еще нет единого мнения по поводу числа самостоятельных межледниковий и оледенений.

Первые доказательства трехкратного оледенения Среднеевропейской равнины, основанные на изучении условий залегания моренных и межморенных отложений, были представлены А. Пенком в 1879 г. В России после классических исследований межморенных отложений, выполненных А. П. Павловым и Н. Н. Боголюбовым в конце XIX в., тоже появились убедительные аргументы в пользу выделения трех самостоятельных оледенений. В итоге последующих работ полигляциализм пустил настолько основательные корни, что попытки возродить, хотя и с известными оговорками, концепцию единого оледенения (моногляциализм) не увенчались успехом.

Идеи полигляциализма опираются на довольно упрощенную трактовку истории четвертичного периода, которая очень часто рассматривается как чередование оледенений и межледниковий. Мало что меняется и от дополнительного обособления некоторых ледниковых стадий и межстадиалов. Такой схематичный подход во многом определялся несовершенством геохронологических представлений и неверной оценкой продолжительности ледниковых и неледниковых интервалов четвертичной истории.

Только благодаря внедрению радиоизотопных методов датирования удалось усовершенствовать абсолютную хронологическую шкалу четвертичного периода. И хотя этот процесс еще окончательно не завершен, наши представления о динамике ледниковых процессов претерпевают коренную перестройку. К настоящему времени разработаны детальные схемы периодизации позднего кайнозоя. Общее число выделяемых покровных оледенений значительно возросло, возраст древнейшего из них был определен более чем в 5 млн. лет, тогда как признаки горного оледенения были четко установлены даже в эоцене.

Проблемы истории позднекайнозойских оледенений - особая тема, к которой мы еще обратимся в одной из последующих глав. Здесь же уместно рассмотреть вопрос о продолжительности материковых оледенений на примере самого последнего из них. Многочисленные геохронологические данные показывают, что последняя трансгрессия материковых льдов на равнины Восточной и Средней Европы длилась всего около 10 тыс. лет и по продолжительности была соизмерима с послеледниковым временем - голоценом. Есть основания полагать, что такую же длительность имел и теплый интервал в середине валдайской (вюрмской) эпохи, 50-40 тыс. лет назад, описанный нами под названием карукюлаского межледниковья.

Таким образом, за последние 50 тыс. лет суммарная продолжительность двух наиболее теплых интервалов и интервала наибольшего развития покровного оледенения составляла 30 тыс. лет. Остальные 20 тыс. лет приходились на переходный этап, во время которого развивалось преимущественно горное оледенение (впоследствии покровное). Этот длительный этап, предшествовавший разрастанию ледниковых покровов классического валдая (вюрма), можно назвать предледниковым, или анагляциальным. Существование такого интервала вытекает не только из геохронологических данных, но и из гляциологических моделей Дж. Вертмана, согласно которым рост ледниковых покровов должен занимать в 2-3 раза больше времени, чем их распад. Известно, что в конце последнего покровного оледенения материковые льды в умеренных широтах растаяли за несколько тысяч лет.

Рассматриваемый предледниковый переходный интервал характеризовался значительными палеогеографическими событиями. В средней полосе Европы формировались лесные ландшафты более северных вариантов. Об этом убедительно свидетельствуют результаты комплексного изучения отложений озерных котловин Центральной России (Неро, Татищево, Сахта, Степная Нива и др.). Кроме того, выяснилось, что предледниковый период по времени совпал с планетарной трансгрессией Мирового океана, которая распространялась на окраины материков (в частности, на северные равнины Евразии). Это был, вероятно, завершающий этап трансгрессии, тогда как ее более ранний этап приходился на карукюлаское межледниковье (рис. 6). Непродолжительный период активизации последнего валдайского оледенения ознаменовался глубокой и резкой регрессией Мирового океана, амплитуда которой достигала 130 м.

Рис. 6. Гляциоэвстатические колебания уровня Мирового океана в позднечетвертичное время. штриховая линия - предполагаемый ход изменений

Результаты датирования по изотопам урана показали, что и 120-50 тыс. лет назад в развитии материкового оледенения и в реакции Мирового океана на этот процесс существовали сходные пространственно-временные соотношения. Можно также констатировать, что основная масса радиоизотопных датировок осадков предпоследнего никулинского, или рисс-вгормского, межледниковья заключена в относительно небольшом временном диапазоне порядка 15-10 тыс. лет (это подтверждается подсчетами по ритмической слоистости межледниковых озерных осадков).

Мнение об относительно небольшой продолжительности вспышек покровного оледенения в более ранние этапы четвертичной истории не бесспорно. Тем не менее, по нашему мнению, веские основания для подобных заключений содержатся в итогах сопряженного анализа микропалеонтологических и радиоизотопных данных, включая реконструкции палеотемператур океана по изотопам кислорода. Заметим, что именно такими короткими вспышками представлялись материковые оледенения плейстоцена и А. П. Павлову.

По суммарной продолжительности собственно ледниковые интервалы, связанные с наибольшими трансгрессиями материковых льдов, несомненно уступали переходным и межледниковым интервалам. Это обстоятельство имеет особенно важное значение для понимания филогенетического развития организмов, населяющих нашу планету, а также процессов формирования рельефа, почв и других компонентов природной среды.

Позднюю часть четвертичного периода (последние 700 тыс. лет), включавшую наиболее значительные материковые оледенения в умеренных широтах северного полушария, нередко называют плейстоценом. В качестве его синонима часто употребляется термин "ледниковый период", иногда он распространяется и на четвертичный период в целом (1,8 млн. лет). Строго говоря, применение термина "ледниковый период" в обоих случаях мало оправданно, так как покровные оледенения. Вовсе не исчерпывали содержание истории ни плейстоцена, ни тем более всего четвертичного периода. Однако громадное воздействие материкового оледенения на поверхность Земли бесспорно. Зная, какие значительные и быстрые геоморфологические преобразования вызывают ледники в наши дни, не приходится сомневаться в том, что за несколько тысяч лет плейстоценовые ледниковые покровы могли произвести значительную моделировку поверхности обширных территорий. Вопрос об оценке масштабов этой работы до сих пор остается открытым. Например, оценки разрушения ледникового ложа в области Балтийского щита за весь плейстоцен колеблются от нескольких метров до 30-60 и более. Не менее велики расхождения и в оценках размеров ледниковой аккумуляции. Путь для решения этих проблем - детальный объемный анализ отложений ледниковой формации. Заметим, что темпы разрушения ложа больших долинных ледников Кавказа составляют не менее 2 мм/год.

Для того чтобы объяснить некоторые важные особенности геологической деятельности древних ледниковых покровов в умеренных широтах, необходимо хотя бы вкратце упомянуть о выдвинутой в конце 60-х - начале 70-х годов советским ученым М. Г. Гросвальдом концепции широкого развития оледенений на шельфах. Очевидно, что ледниковые покровы в периоды их максимального распространения могли питаться за счет осадков, приносимых ветрами южных румбов, так как в скованный льдами Арктический бассейн эти влагонесущие воздушные потоки вряд ли могли проникать. Соответственно на южной периферии крупных ледниковых покровов происходил более интенсивный энерго- и массообмен, получавший отражение и в больших масштабах воздействия льда на ложе. С данным процессом, вероятно, была связана и интенсивная аккумуляция ледниковых отложений в краевой зоне. Следами этой деятельности служат, например, мощные ледниково-аккумулятивные образования Балтийской гряды и Валдайской возвышенности, сформировавшиеся во время последнего покровного оледенения.