Поведение ледников и колебания уровня океанов

Во время активизации оледенений значительная часть воды находилась в ледниках, которые нарастали за счет атмосферных осадков, поступавших со стороны океана. В результате уровень океана понижался, обширные мелководные области осушались и реки выносили туда песок. Тонкозернистые осадки - алевриты и глины - транспортировались в более глубокие участки дна. Таяние ледников сопровождалось последовательным повышением уровня океана и затоплением прибрежных равнин, которые становились частью материковой отмели - шельфа.

До 70% поверхности шельфа покрыто отложениями последнего оледенения, в основном грубозернистыми ожелезненными песками. Местами установлено накопление озерных и болотных осадков. При бурении на шельфе обнаружены раковины прибрежно-морских моллюсков, зубы мамонтов, кости лошадей, мускусных быков и орудия первобытных людей.

Убедительные доказательства реликтового происхождения осадков шельфа получены в результате радиоуглеродного датирования раковин, костей и особенно торфа, причем по содержанию стабильных изотопов углерода было доказано, что торф накапливался в пресноводных условиях. Имеющиеся данные показывают, что примерно 16-14 тыс. лет назад уровень океана достигал предельно низких значений (порядка 130 м). Судя по результатам микропалеонтологического и радиоуглеродного анализов донных осадков из глубоководных районов Тихого океана, для этого же времени установлены признаки наибольшего похолодания. Предполагают, что океан реагировал на максимальное развитие наземного оледенения с некоторым запозданием (возможно, порядка 1,5-1,0 тыс. лет).

На составленном нами сводном графике радиоуглеродных датировок (рис. 16) из областей, подвергавшихся относительно небольшим новейшим тектоническим движениям, отчетливо заметно, что падению уровня Мирового океана, связанному с распространением последнего ледникового покрова, предшествовал длительный период более высокого стояния уровня. Этот период соответствует последнему межледниковью (в Европе - карукюласкому) и предледниковью. Подтверждением служит большой фактический материал как по морским, так и по континентальным отложениям.

Рис. 16. Гляциоэвстатические колебания уровня Мирового океана за последние 45 тыс. лет. Точками обозначены датированные по ¹⁴С древнебереговые образования (преимущественно из относительно стабильных платформенных областей)

Все исследователи единодушно признают ускоренное поднятие уровня океана в период таяния ледников 14- 7 тыс. лет назад, причем наиболее быстрыми темпами этот процесс шел 11-9 тыс. лет назад, когда большие ледниковые щиты заканчивали свое существование. Именно с этим интервалом связано затопление многих современных прибрежных отмелей.

Имеются многочисленные фактические данные по разным районам земного шара, указывающие на приближение уровня Мирового океана к современному положению около 7,5-7,0 тыс. лет назад (рис. 17). Зато по поводу амплитуды и направленности дальнейшего развития процесса развернулась дискуссия. Некоторые ученые полагают, что нынешний уровень океана был достигнут только за последние тысячи или даже сотни лет, тогда как еще 5-4 тыс. лет назад он находился метров на шесть ниже. Другая, не менее многочисленная группа ученых приводит свидетельства повышения в тот же период уровня океана на 3-4 м выше современного и последующих колебаний небольшой амплитуды.

Рис. 17. Кривые гляциоэветатических колебаний уровня Мирового океана в поздне- и послеледниковое время. 1 - по Н. А. Мёрдеру; 2 - по Ф. Шипарду; 3 - по Р. Фейрбриджу; 4 - по С. Ельгерсме; 5 - по Д. Тули

Результаты радиоуглеродного датирования образцов ИЗ; древних береговых отложений в тектонически устойчивых платформенных районах убедили нас в правомер ности второй точки зрения. Особо следует подчеркнуть, что подтверждения были получены не только для открытых океанских побережий, но и для берегов морей, имеющих ограниченную связь с океаном (например, для Черного моря).

Итак, примерно 4,0-3,5 тыс. лет назад уровень Мирового океана поднимался на несколько метров. В результате были затоплены прибрежные низменности и устья рек, причем этот процесс усугублялся в условиях тектонического погружения. В ходе последующего быстрого спада уровня океана прибрежные мелководья вновь осушились.

Известны многочисленные попытки сопоставления колебаний уровня океана и изменений климата за последние несколько тысячелетий. В середине I тысячелетия до н. э. на фоне общего потепления климата и повышения уровня морей на 1,5 м в Европе началось развитие культур железного века. В римское время климат ухудшился, произошли значительные подвижки ледников в Альпах и уровень морей понизился на 2 м. Последующее потепление совпало с затоплением многих портов античного Средиземноморья. На южных берегах Северного моря сооружаются земляные плотины. Позднее средневековье Европы с его суровыми снежными зимами характеризовалось некоторым спадом уровня моря.

Последние 100 лет характеризуются более или менее систематическими метеорологическими и уровнемерными наблюдениями. С 1890 по 1950 г. уровень Мирового океана повышался со средней скоростью 1,2 мм/год, что согласуется с тенденцией к улучшению климата. Гляциологические исследования показали, что потепление климата в умеренных и полярных широтах в первой половине нынешнего века тесно коррелируется не только с повышением уровня океана, но и с отступанием краев ледников, при этом многие небольшие леднички в горах вообще исчезли.

Такие вековые колебания климата и ледниковых процессов, происходящие синхронно на всей планете, связаны, вероятно, с периодическими изменениями солнечной активности. Кроме того, существуют и другие объяснения природы этих колебаний (изменения состава земной атмосферы после вулканических извержений, автоколебательные механизмы и т. д.).

Какое практическое значение имеют эти исследования? Очевидно, что изменения режима ледников отражаются на показателях стока рек, начинающихся в ледниковых областях, а также определяют запасы пресной воды, аккумулированной в самих ледниках. При разработке проектов экономического развития таких территорий важно знать поведение ледников. Чтобы получить такую информацию, необходимо, конечно, глубоко проникнуть в сущность механизма колебаний ледников. Такие исследования проводятся не только на основе тщательных натурных наблюдений в труднодоступных ледниковых областях, но и в лабораторных условиях. В основе разработки теории колебаний ледников лежит численное моделирование с использованием электронно-вычислительных машин.

Несмотря на достигнутые успехи, пока еще нельзя дать надежные долгосрочные прогнозы поведения ледников. Нет уверенного ответа и на вопрос: грозит ли человечеству новое наступание ледников? Не исключено, что очередная волна похолодания и разрастания ледников может произойти еще при жизни нынешнего поколения. Во многих горноледниковых районах Средней Азии, Кавказа, Альп, Скандинавии, Кордильер за последние годы участились случаи наступания ледников, однако устойчива ли эта тенденция, сказать трудно.

Если за основу прогнозов принять имеющиеся результаты радиоуглеродного датирования молодых подвижек ледников в горных странах, то очередной период резкой активизации оледенения следует ожидать только около 4300 г. При этом расчете сделано допущение, что сохранится такой же интервал пониженной интенсивности ледниковых процессов, как между двумя последними вспышками оледенения в Альпах (серии зимминг и фернау). Такой интервал продлится еще 2,6 тыс. лет, и наблюдающиеся за последние десятилетия разнонаправленные тенденции развития оледенения следует оценивать лишь как небольшие колебания. От начала очередного материкового оледенения нас отделяет не менее 15 тыс. лет.