Сколько оледенений было в четвертичном периоде?

Концепция множественности оледенений давно завоевала широкое признание, однако вопрос о числе оледенений все еще остается дискуссионным. Долгое время считали, что в четвертичном периоде было не менее четырех крупных покровных оледенений, оставивших следы в рельефе и отложениях материков умеренной зоны северного полушария. С известной долей условности число оледенений иногда доводили до пяти.

Такая позиция основывалась на популярной модели оледенения Альп, разработанной в начале нынешнего столетия А. Пенком и Э. Брюкнером. В основу этой модели были положены материалы изучения рельефа альпийских предгорий, где широко распространены террасы, сложенные водно-ледниковыми галечниками. Каждый террасовый уровень прислонен к определенным конечным моренам, фиксирующим стационарное положение концов ледников во время одного и того же наступания. Таким путем четыре основные террасы были сопоставлены с четырьмя оледенениями: гюнц, миндель, рисс и вюрм.

Если во время оледенений происходила аккумуляция галечников, принесенных потоками талых ледниковых вод, то межледниковьям отвечали промежуточные интервалы врезания рек. Для обоснования альпийской модели привлекались, хотя и в весьма ограниченном объеме, материалы изучения межледниковых озерно-болотных осадков, преимущественно рисс-вюрмского возраста. Принципиально это мало повлияло на общую геоморфологическую ориентацию альпийской модели оледенения, которая оказала большое влияние на исследователей древнего горного оледенения.

Во всяком случае, названия альпийских оледенений и межледниковий широко применяются во многих горных странах, в том числе находящихся далеко за пределами Альп. Причина тут кроется в естественном желании исследователей располагать единым планетарным эталоном, с которым можно было бы сравнивать данные, полученные в разных районах.

В последние годы альпийская модель была усовершенствована в связи с выявлением в горах Центральной Европы в раннечетвертичное время еще двух древних оледенений - дунай и бибер. Несмотря на это усложнение, суть модели мало изменилась. Отдельные ее компоненты характеризуют формы рельефа, а не конкретные интервалы времени. Например, установлено, что накопление осадков вюрмской террасы происходило в течение длительного периода, включавшего два оледенения и два межледниковья. Врез, определивший обособление этой террасы, был обусловлен тектоникой, а не эрозией.

Другие схемы четвертичной истории в большей степе-пи строились на учете характера самих отложений и условий их залегания. Еще в конце XIX в. гряды конечных морен на Среднеевропейской и Русской равнинах связывались с конкретными горизонтами ледниковых отложений. Особое внимание обращалось на находки межморенных морских и континентальных осадков. При исследовании их применялись методы микропалеонтологии, включая спорово-пыльцевой и диатомовый анализы, а при изучении самих морен - различные литологические методы (определение гранулометрического и минерального состава мелкозема, замеры ориентировки удлиненных обломков, анализ петрографического состава валунов и т.д.), В итоге проведенных работ удалось обосновать выделение нескольких крупных эпох материковых оледенений.

Сопоставление данных эпох в разных частях Европы показано в табл. 2. Следует сказать, что эта корреляция отражает лишь самые общепринятые закономерности. На самом деле существует очень много схем, сильно различающихся между собой в пределах не только одних и тех же стран, но и районов. Авторы некоторых схем стремились увеличить число древних оледенений, отвечающих гюнцскому, дунайскому и биберскому в Альпах. На других схемах оледенения, показанные в табл. 2, подразделяются на ряд самостоятельных.

Причины указанных расхождений во многом объясняются прерывистым залеганием толщи четвертичных отложений с частым выпадением отдельных горизонтов. Находки межледниковых слоев между двумя моренами встречаются довольно редко, и во многих случаях приходится полагаться на далеко не полную информацию. К этому надо добавить, что и результаты аналитических исследований не всегда бывают однозначными. Даже материалы спорово-пыльцевого анализа, которые очень часто используют как основу при датировании межледниковых отложений, не составляют в этом отношении исключения. Нередко на спорово-пыльцевых диаграммах отражается лишь небольшая и малопоказательная часть межледниковья. Могут быть и такие случаи, когда несколько разновозрастных межледниковых горизонтов обладают сходными спорово-пыльцевыми характеристиками.

В результате изучения состава и строения североамериканских моренных горизонтов и развитых на них ископаемых почв Г. Чемберленом и Ф. Левереттом была разработана модель с четырьмя оледенениями, напоминающая альпийскую. Но за последние годы она подверглась значительной модификации, особенно в связи с привлечением материалов спорово-пыльцевого анализа. Однако существенную роль в схеме играют погребенные почвы. Основным репером служит палеопочва сангамонского межледниковья - вероятного аналога европейского рисс-вюрма.

Лучше всего в Северной Америке изучена самая молодая висконсинская ледниковая эпоха. Оледенение в ту пору достигло гораздо меньшего распространения, чем в предыдущую эпоху - иллинойскую. В штате Иллинойс во время висконсинской эпохи образовалось семь моренных горизонтов, что свидетельствует о неоднократных колебаниях ледникового покрова. Американские исследователи считают, что в висконсинское время было по крайней мере два крупных этапа активизации оледенения, разделявшихся фармдейлским потеплением, которому отвечает самостоятельный горизонт погребенных почв. Сложно развивалось, вероятно, оледенение на территории Северной Америки и во время более древних эпох.

Проблема сопоставления горных и равнинных оледенений вызвала серьезные дискуссии. Среди исследователей высказывались мнения как в пользу параллелизации оледенений Русской равнины с альпийскими, так и против таковой. Несомненным представляется тот факт, что влияние классической альпийской схемы в нынешних условиях стало сдерживать развитие полигляциалистической концепции. На равнинах Европы схемы расчленения четвертичных отложений все более усложняются, а попытки ввести большее число самостоятельных оледенений встречают отрицательную реакцию, и потому приходится осуществлять привязку не к альпийским оледенениям в целом, а к их стадиям, хотя, строго говоря, далеко не всегда подобные корреляции глубоко обосновываются.

Возьмем в качестве примера наиболее простую стратиграфическую схему, предложенную для Среднеевропейской равнины. Она сводится к выделению трех самостоятельных оледенений: эльстерского, заальского и вислинского. Для современных исследователей сопоставление вислинского оледенения с альпийским вюрмом не вызывает особых возражений; корреляция рисса и минделя соответственно с заале и эльстером представляется лишь вероятной, а поиск аналога гюнца на севере Европы весьма проблематичен. Для европейской части СССР степень надежности подобных сравнений тоже резко убывает с нарастанием геологического возраста.

Широко распространенные местные схемы подразделения плейстоцена на ряд оледенений и межледниковий обычно включают также расчленение на ранний (нижний), средний и поздний (верхний) плейстоцен. Началу позднего плейстоцена на многих схемах отвечает никулинское межледниковье (рисс-вюрм), началу среднего - лихвинское межледниковье (миндель-рисс).

Не приходится сомневаться в том, что для более молодой части плейстоцена достоверность хроностратиграфических данных в целом более велика благодаря лучшей сохранности и морфологической выраженности соответствующих отложений. Это, впрочем, отнюдь не исключает расхождений во взглядах исследователей. Тем не менее для среднего и особенно раннего плейстоцена ситуация гораздо более сложна и дискуссионна, чем для позднего плейстоцена.

Еще несколько лет назад, подводя итоги дискуссии по стратиграфии нижнего плейстоцена, советский исследователь Н. И. Кригер отмечал, что пока можно считать доказанным существование следов только одного окского оледенения, но оговаривал вероятность выделения двух или даже трех доднепровских оледенений. В самые последние годы появились фактические аргументы для обособления трех самостоятельных оледенений в нижнем плейстоцене.

Наиболее убедительна аргументация литовских исследователей, располагавших многочисленными литологическими и палеоботаническими данными. Стратиграфическая схема нижнего плейстоцена Литвы предусматривает выделение первого, дзукийского и дайнавского оледенений, что хорошо коррелируется с новейшими западноевропейскими схемами, в частности с данными о многочленности кромерского комплекса. Эти представления увязываются и с полигляциалистической концепцией С. А. Яковлева, который признавал древнейшее ледниковье, I и II древнеледниковья, считая последнее аналогом окского оледенения.

Заметим, что типичные морены раннего плейстоцена представлены только в дзукийском и дайнавском горизонтах, тогда как область развития более раннего оледенения, условно названного первым, была невелика и, по-видимому, не охватывала территорию Литвы. Дзукийское и дайнавское оледенения характеризовались гораздо большими масштабами и проникали даже на территорию Белоруссии, где их аналогами, вероятно, были варяжское и березинское оледенения.

Проблема стратиграфического расчленения среднего плейстоцена имеет исключительно важное значение. Несмотря на немалые достижения в изучении этого этапа, приходится согласиться с мнением Л. Н. Вознячука, что наши знания еще недостаточны для понимания процессов, отразивших воздействие среднеплейстоценового оледенения на развитие природы Русской равнины.

Главное внимание исследователей акцентировалось на анализе отложений одинцовского (рославльского) времени, поскольку от этого зависит признание самостоятельности московского оледенения. Многолетняя дискуссия по этому вопросу все еще не завершена, и наряду с достаточно обоснованным мнением о двух среднеплейстоценовых оледенениях (днепровском и московском) развиваются представления о том, что московское оледенение было лишь одной из стадий убывания днепровского оледенения.

Упомянутая дискуссия заслоняет другую не менее важную и спорную проблему истории днепровского оледенения. Ввиду ограниченности фактической информации нельзя с уверенностью отстаивать синхронный характер границы этого оледенения на равнинах Европы. Не достигнуто ясности в выделении стадий днепровского оледенения, особенно в период его наибольшего распространения. Недостаточно объясненными с позиций динамической гляциологии остаются и условия формирования гигантских ледниковых лопастей - Днепровской и Донской, разделявшихся неледниковым барьером Среднерусской возвышенности. А. А. Величко с соавторами представил факты, свидетельствующие о разновозрастности упомянутых лопастей: Донская лопасть образовалась во время окского оледенения, а Днепровская - во время днепровского.

Сложная история позднего плейстоцена, наиболее обеспеченная разносторонней документацией, заслуживает самостоятельного изложения. Все исследователи считают, что началу позднего плейстоцена соответствует микулинское межледниковье Русской равнины и эмское межледниковье Западной Европы, сопоставляемое с рисс-вюрмом в Альпах. Благодаря четкой стратиграфической выраженности и насыщенности органическими остатками эти межледниковые отложения обычно составляют основу при межрегиональных корреляциях (рис. 11).

Рис. 11. Пространственно-временные соотношения оледенений и межледниковий позднего плейстоцена на севере Европы. Точками показаны межледниковые периоды, штриховкой - развитие оледенения

Различные представления по истории послемикулинского времени (валдая, или вюрма) можно объединить в две группы. Одни исследователи признают единое оледенение огромной длительности с наибольшим распространением ледникового покрова в конце валдая. Другая позиция, которой придерживается и автор книги, отражает наличие двух оледенений. Она находит подтверждение в хроностратиграфии межморенных осадков, лёссов и погребенных почв. Убедительные аргументы в пользу этой концепции были представлены исследователями морской геологии, геоморфологии побережий, осадконакопления в пещерах и т. д.

Оледенения позднего плейстоцена - ранне- и поздневалдайское разделялись более теплым периодом, продолжавшимся не менее 25 тыс. лет. В составе этого периода была выделена оптимальная часть - карукюлаское межледниковье (50-40 тыс. лет), прохладный соминский интервал (40-32 тыс. лет), кемпинское похолодание (32-29 тыс. лет) и теплый брянский интервал (29-25 тыс. лет назад).

Карукюлаское межледниковье получило свое название от хутора Карукюла на юго-западе Эстонской ССР, близ г. Кидинги-Нымме. Здесь при бурении в глубокой древней долине была обнаружена толща ледниковых отложений - морен разного состава, переслаивающихся с песками. Под плотной верхней мореной в шурфах были вскрыты спрессованные слои торфа и озерных осадков с многочисленными стволами и ветками деревьев. Неоднократное датирование ископаемой древесины и торфа по 14C позволило установить возраст в интервале 50-40 тыс. лет назад. Тщательное исследование растительных остатков, включая пыльцу и споры, показало, что озерные и болотные отложения района Карукюла образовались в природной обстановке современного типа. Отсюда появились основания для выделения карукюлаского межледниковья - крупного неледникового интервала в истории Русской равнины.

Сходные данные были получены и в других районах этой равнины. Тем не менее для окончательного доказательства межледниковья 50-40 тыс. лет назад необходимо было проверить одно существенное условие: исчезали ли полностью ледниковые покровы не только на периферии, но и в центре области древнего оледенения Европы (рис. 12).

Рис. 12. Распространение покровных оледенений на севере Европы в позднечетвертичное время (по М. Г. Гросвальду и Л. Р. Серебрянному). Площадь распространения материковых ледниковых покровов во время: 1 - ранневалдайского оледенения; 2 - поздневалдайского оледенения; 3 - стадии сальпаусселькя; 4 - современные ледники; 5 - площадь развития мощных многолетних морских льдов во время оледенений

В последние годы были проведены тщательные исследования в северных районах Скандинавии, Финляндии и на Кольском полуострове, где, согласно геологическим представлениям, располагалась центральная часть Европейского ледникового покрова, оставившего верхнюю морену.

Под этой мореной были найдены морские и континентальные отложения, возраст которых радиоуглеродным методом был определен в 50-40 тыс. лет назад. Эти отложения накапливались во время произрастания редкостойной северной тайги и березового криволесья, которые и в настоящее время распространены в этих районах. Таким образом, природные условия в эпоху рассматриваемого межледниковья были сходны с современными, но резко отличались в период образования верхней морены, когда север Европы был скован ледниковым покровом.

По окончании карукюлаского межледниковья, 40- 25 тыс. лет назад, Европейский ледниковый покров еще не существовал. Этот длительный интервал характеризовался неоднократными колебаниями климата, в целом менее благоприятными по сравнению с современными и межледниковыми условиями. В средней полосе Русской равнины в то время были широко распространены хвойные леса с елью и сосной, местами с примесью березы и ольхи, а на широте Москвы изредка встречались даже широколиственные деревья. Во время непродолжительных похолоданий более теплолюбивые растения и животные устремлялись к югу и в рассматриваемой полосе доминировали таежные ландшафты.

Принимая во внимание геологические и микропалеонтологические данные, можно сделать заключение, что разрастание горных ледников в Скандинавии, несомненно, началось еще в соминское время (40-32 тыс. лет назад). Ориентируясь на модель развития горного оледенения, предложенную М. В. Троновым, можно наметить определенную последовательность событий того времени: закрытие склонов гор снежно-фирновыми полями, заполнение каров, образование ледниковых языков, слияние этих языков, подпруживание масс льда и нарастание их мощности, формирование крупных долинных ледников, а затем и сложных ледников дендритового типа. К концу фазы сетчатого оледенения все долины были заполнены льдом и над ними возвышались только гребни боковых хребтов. К этой картине, вероятно, следует добавить появление ледяных шапок на плоских возвышенных участках. Ледники, занявшие территорию Скандинавского нагорья, на западе и северо-западе имели сток к Атлантическому океану, и там на уровне гидростатического равновесия происходил откол айсбергов.

Развитие оледенения в горных странах осуществлялось на фоне климатических колебаний разной направленности и амплитуды. Резко выраженная волна похолодания в кемцинское время (32-29 тыс. лет назад) сопровождалась активизацией ледниковых процессов. Одновременно на равнинах средней полосы Европы расширилась площадь распространения сезонного снежного покрова и возросла длительность его пребывания. В отдельных местностях на поверхности возникли мерзлотные явления типа морозобойных клиньев. Вместе с тем, судя по палеоботаническим данным, указывающим на произрастание лесов, летние температуры воздуха все еще оставались достаточно высокими.

Не исключено, что в кемпинское время горные ледники могли разрастаться настолько, что выходили в предгорья, формируя крупные ледники подножий. Эти ледники сливались между собой и распространялись на возвышенности Северной Скандинавии.

Во время брянского потепления (29-25 тыс. лет назад) темпы наступания ледников замедлились и, вероятно, на какой-то период установилось более или менее стационарное положение их концов. Небольшое понижение средней летней температуры воздуха могло быть причиной быстрого растекания ледникового покрова. Возраст такого перелома, с которого началось разрастание Европейского ледникового покрова, примерно оценивается в 25 тыс. лет назад. В это время очаги горного оледенения стали играть подчиненную роль по сравнению с сильно увеличившимся ледниковым щитом.

В ходе этого процесса наряду с внешним воздействием (общее похолодание климата) произошли изменения в системе атмосферной циркуляции - постепенно уменьшалась роль влагонесущих потоков воздуха с запада (возможно, в связи с ослаблением действия Гольфстрима под влиянием возросшего откола айсбергов), и в питании ледникового щита стали активно участвовать средиземноморские циклоны. Эти воздушные потоки во многом определяли баланс массы и интенсивное рельефообразующее воздействие ледникового покрова на Русской равнине. В то же время, как справедливо отмечал Г. Хоппе, на севере и северо-западе ледникового щита мог ощущаться дефицит питания.

Еще около 25 тыс. лет назад, когда ледниковый покров занимал значительную часть Фенноскандии, его мощность сильно увеличилась и подстилающая поверхность оказывала относительно небольшое влияние на движение льда, определявшееся главным образом вязкопластичным растеканием. Заметим, что сток льда осуществлялся не только в сторону Русской и Среднеевропейской равнин, но и к западу, в сторону Атлантики. В этом отношении Скандинавское нагорье перестало быть серьезным препятствием, поскольку оно было в значительной части перекрыто льдом, над которым возвышались лишь отдельные гребни и вершины. На выровненных участках нагорья нивально-ледниковая денудация способствовала срезанию ледораздельных массивов, однако оледенение Скандинавского нагорья, строго говоря, не было покровным и, вероятно, там господствовали условия, существующие теперь в горах северо-восточной Гренландии.

Максимальное распространение последнего ледникового покрова на равнинах средней полосы Европы было относительно непродолжительным. Кульминация произошла около 17-16 тыс. лет назад, когда ледник достиг высот Балтийской гряды и Валдайской возвышенности, а затем началась общая быстрая деградация оледенения. Сокращение мощности ледникового покрова, по-видимому, сопровождалось образованием периферических участков мертвого льда, подобно тому, как это наблюдается у краев крупных современных ледников Исландии и Шпицбергена. Преобразование активного льда в мертвый определялось трещинами, наледниковыми ложбинами стока, мореносодержанием льда и, конечно, характером подстилающей поверхности. Вместе с тем на обширных участках краевой зоны, видимо, в условиях менее быстрой деградации формировался рельеф моренных гряд с ледяными ядрами.

Эти два типа деградации покровного оледенения - ареальный и фронтальный - достаточно хорошо изучены. Во время деградации Европейского ледникового покрова в начале преимущественно сокращалась его площадь и преобладало фронтальное отступание. Примерно 13-10 тыс. лет назад резко усилилось снижение поверхности ледникового покрова, сопровождавшееся соответствующим уменьшением объема, и в это время повысилась роль ареальной деградации. Только в теплое аллерёдское время (12-11 тыс. лет назад) Европейский ледниковый покров потерял более половины своего максимального объема. К концу аллерёда территория Русской равнины полностью освободилась от ледникового покрова.

Кратковременное похолодание и наступание льдов во время стадии сальпаусселькя (10,8-10,2 тыс. лет назад) были заключительными аккордами в истории последнего материкового оледенения Европы. В это время возник массивный пояс краевых ледниковых образований вдоль берегов Норвегии, в Средней Швеции, в Южной Финляндии и Центральной Карелии. По окончании стадии сальпаусселькя на территории Северной Скандинавии быстро расширялись свободные от льда площади. Отмирание остатков Европейского ледникового покрова завершилось 9-8 тыс. лет назад.

Подведем теперь итоги и переведем возрастные показатели из абсолютных (полученных радиоуглеродным методом) в относительные. Картина динамики последнего оледенения на севере Европы представится тогда в следующем виде.

Во время межледниковья, продолжавшегося не менее 10 тыс. лет, в горах Скандинавии ледники занимали примерно такую же площадь, как и в настоящее время. Следующий более длительный период (не менее 15 тыс. лет), названный предледниковым, характеризовался активизацией горного оледенения. Примерно в середине этого периода был короткий холодный интервал, когда ледники распространялись за пределы гор на окружающие плато и возвышенности. Как показало изучение штриховки, оставленной льдом на скальных породах, главный ледораздел тогда находился в области Скандинавского нагорья и примерно совпадал с нынешним главным водоразделом. Западнее этого рубежа ледники спускались к побережью Атлантического океана, а восточнее - в сторону Ботнического залива.

Период развития материкового оледенения продолжался всего 17 тыс. лет, из них примерно половина приходилась на этап наступания и половина - на этап убывания. Лучше всего изучен этап убывания, так как следы его четко фиксируются в строении рельефа и составе поверхностных отложений. По сути дела, в скульптуре рельефа северных районов Европы запечатлена полная последовательность деградации ледникового покрова с неоднократными колебаниями его края.

Об этапе наступания ледников мы располагаем разрозненной информацией, поскольку отложения того времени погребены под более молодыми, относящимися к эпохе деградации. Вполне вероятно, что сделанные нами оценки в ходе будущих исследований удастся уточнить, однако вряд ли особенно существенно. Конечно, нельзя исключить возможность, что самые ранние стадии формирования ледникового покрова имеют возраст, немного превышающий 25 тыс. лет назад, и, в крайнем случае могли относиться к холодному интервалу - 32-29 тыс. лет назад. Однако это лишь предположение, пока не подкрепленное геологическими фактами, хотя оно и отвечает гляциологическим моделям, согласно которым этап разрастания ледникового покрова был по меньшей мере вдвое больше этапа его убывания.

Чтобы представить значение этих цифровых величин, обратимся к реконструированной модели последнего Европейского ледникового покрова. Во время своего максимального развития он распространялся не только на северные районы Европы, но и на крайний север Сибири, арктические острова (Колгуев, Новая Земля, Земля Франца-Иосифа и др.) и окружающие мелководные моря (Балтийское, Северное, Белое, Баренцево и др.). Высота ледникового покрова местами достигала 3 км, а его общая площадь лишь вдвое уступала современной Антарктиде.

Немногим более 10,5 тыс. лет назад край этого гигантского ледника располагался на высотах Валдая, около 10 тыс. лет назад отступил в район Финского залива, а еще через 2 тыс. лет растаял у подножия Скандинавского нагорья. По сравнению с прежними представлениями история покровного оледенения Европы оказалась несравненно более динамичной и насыщенной разнообразными событиями.