Текст книги "Древнее оледенение и жизнь"
Автор книги: Леонид Серебрянный
Жанр:
Природа и животные
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 9 страниц)
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).
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.
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
Развитие оледенения в горных странах осуществлялось на фоне климатических колебаний разной направленности и амплитуды. Резко выраженная волна похолодания в кемпинское 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, на ледниковыми 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.
ОЛЕДЕНЕНИЕ ГОРНЫХ СТРАН
В последние годы получены новые данные по истории древнего оледенения в горных странах. В частности, довольно большой объем информации накоплен по Альпийской области, где детальные исследования ледниковых отложений и связанных с ними форм рельефа проводятся с конца XIX в. Именно на этой территории зародилась концепция вюрмского оледенения – последнего в плейстоценовой истории Альп (рис. 13), во время которого только крутые скальные вершины и гребни гор поднимались над поверхностью льда, а в предгорных областях ледники подножий сливались между собой.
Рис. 13. Распространение оледенений в Альпийской области (по А. Пенку и Э. Врюкнеру)
1 – в вюрме; 2 – в риссе; 3 – в минделе
В условиях этой эталонной горноледниковой области вряд ли приходилось надеяться на благоприятные шансы для выяснения хода развития оледенения в прошлом. Ведь разрушительное воздействие ледников наиболее интенсивно проявляется именно в горах. Тем не менее тщательные поиски подходящих объектов для детальных исследований, и в частности для радиоуглеродного датирования, увенчались успехом. В целом ряде разрезов под верхней мореной, отнесенной к вюрму, были вскрыты пресноводные и болотные осадки, нередко с обломками древесины, накоплявшиеся скорее всего во время сокращения площади оледенения в Альпах.
В свете радиоуглеродных определений возраста интервал, предшествовавший последнему оледенению, оказался весьма продолжительным. Самые молодые датировки образцов, взятых под верхней мореной, имели значения порядка 25 тыс., а самые древние – 44 – 40 тыс. лет назад. В последнем случае вмещающие отложения содержали остатки теплолюбивых растений, что дало повод австрийскому палеоботанику А. Фрицу выделить самостоятельное межледниковье – низелахское.
Рис. 14. Гистограммы радиоуглеродных датировок четвертичных отложений Средней Европы (по М. Гайху)
а – древесина и торф из внеальпийских районов; б – сталагмиты из пещер Альп; штриховкой выделены данные по южному макросклону
Даже в центральной части Альпийской области, близ г. Инсбрука, в долине р. Инн, под мореной вскрываются слоистые осадки древнего озера с остатками рыб, листьями ивы, ветками сосны, облепихи и зеленой ольхи. Древесные остатки подвергались радиоуглеродному анализу; возраст большой серии образцов составил 32 – 25 тыс. лет назад. В то время район Инсбрука был свободен от льдов и занят пресноводным озером. Температурные условия были менее благоприятны; выражено похолодание между 32 и 29 тыс. лет назад. Судя по результатам определения дейтерия в ископаемых растительных остатках, температуры 32 – 29 тыс. лет назад были на 4 – 5° ниже современных. Датирование древесины из надморенных отложений показало, что льды покинули рассматриваемую территорию около 11 тыс. лет назад.
Руководитель этих исследований австрийский географ Ф. Флири первый отметил, что диапазон классического вюрмского оледенения Альп и последнего материкового оледенения на севере Европы практически приходился на один и тот же интервал времени (рис. 14), хотя нельзя исключить, что максимумы этих оледенений не были вполне синхронными. Предвюрмский период характеризовался сокращением размеров горного оледенения, особенно во время низелахского межледниковья.
Таким образом, исследования подморенных и надморенных отложений в Альпах с широким применением радиоуглеродного датирования позволили выявить те же основные вехи эволюции оледенения, что и на севере Европы: межледниковье (свыше 40 тыс. лет назад) – длительное предледниковье (40 – 25 тыс. лет назад с более холодным интервалом около 32 – 29 тыс. лет назад) – основной период последнего оледенения (25 – 11 тыс. лет назад в центральной части Альп).
Следует отметить, что различные компоненты приведенной хронологической схемы были установлены не только в Австрийских, но также в Швейцарских, Французских и Итальянских Альпах. Наиболее любопытное и совершенно независимое подтверждение поступило в результате радиоуглеродного анализа натечных образований из альпийских пещер. Установлено, что в период наибольшего развития оледенения рост этих отложений прерывался. В послеледниковое время темпы накопления сталагмитов достигали 20 – 50 мм в столетие, а 35 – 22 тыс. лет назад в среднем были меньше. Можно предполагать, что в условиях прохладного и влажного климата предледниковья на склонах гор был развит сомкнутый покров мхов и лишайников, ограничивавший просачивание углекислоты. Правда, в отдельные фазы этот процесс, видимо, интенсифицировался, о чем можно судить по ускоренному росту сталагмитов.
Детальное изучение результатов радиоуглеродного датирования материалов из пещер разных частей Альп позволяет заметить некоторые территориальные закономерности в развитии климата и оледенения. Так, например, если в начале вюрма на севере этой горной страны рост сталагмитов прекратился около 18 тыс. лет назад, то на юге – около 14 тыс. лет назад.
Можно предполагать, что во время максимальной активизации ледниковых процессов основная масса льда концентрировалась в центре горной страны и в ее северном предгорном обрамлении, тогда как на юге еще сохранялись участки, свободные от льда и не скованные многолетней мерзлотой. По мере сокращения площади оледенения масса льда смещалась из предгорий в сторону гор, где, кроме того, активизировались процессы промерзания горных пород.
Сходные особенности можно отметить и для Скандинавского нагорья. Во время нарастания ледникового покрова в горах были участки, свободные от льда, где даже водились такие крупные травоядные животные, как мамонты (их остатки в центре Южной Норвегии были датированы 24 – 19 тыс. лет назад). Зато во время максимального распространения ледникового покрова и начальных этапов его таяния, по-видимому, Скандинавское нагорье было почти сплошь сковано льдом.
Применение радиоуглеродного метода открыло путь для пространственного сопоставления событий ледниковой истории в разных частях света. В итоге этих корреляций обнаружилась весьма сходная картина крупных изменений в динамике оледенения в позднем плейстоцене. И в Сибири, и в Северной Америке, и в Новой Зеландии была установлена та же последовательность, что и в Европе, причем расхождения в оценках возраста оказались невелики. Это замечательное сходство радиоуглеродных датировок из взаимно отдаленных районов служит веским доказательством тесных связей между солнечной активностью и процессами, протекающими в земной атмосфере и гидросфере.
Заключение о дробности оледенения, подтвержденное для позднего плейстоцена, вполне согласуется и с итогами изучения позднекайнозойской истории по морским осадкам. В целом данные морской геологии убедительно свидетельствуют о необходимости увеличения числа оледенений. Всего в глубоководных океанических осадках запечатлены следы 16 или даже 20 циклов, каждый из которых включал одно оледенение и одно межледниковье. Продолжительность каждого цикла в осадках древнее 500 тыс. лет составляла примерно 100 тыс. лет, а в более молодых осадках – 50 тыс. лет.
Рис. 15. Кривая солнечной радиации за последние 600 тыс. лет для 55° с. ш. в пересчете на изменения высоты снеговой линии (по М. Миланковичу).
Для сравнения на нижнем графике показано развитие оледенений в Европе
Новые фактические данные, установленные по морским осадкам, как будто подкрепляют мнение югославского ученого М. Миланковича. Еще в 1914 г. этот исследователь астрономо-математическим методом обосновал периодичность оледенений в связи с изменениями наклона оси Земли по отношению к плоскости эклиптики (сходные идеи еще раньше высказывались русским географом A. И. Воейковым). В 1930 г. М. Миланкович вместе с B. Кёппеном сделал важное заключение: развитию оледенений при прочих равных условиях благоприятствует не холодная зима с малым поступлением твердых осадков, а холодное лето, влияющее на сохранение снегозапасов. М. Миланкович вычислил вековой ход летних сумм солнечной радиации в течение четвертичного периода.
Расчеты М. Миланковича, впоследствии несколько уточненные и подтвержденные новейшими методами, включая радиоизотопные, свидетельствуют, что в каждом из оледенений альпийской схемы можно выделить несколько крупных похолоданий (рис. 15). Например, в вюрме – три с максимумами около 115 тыс., 75 тыс. и 25 тыс., в риссе – два с максимумами около 230 тыс. и 175 тыс. лет назад. Эта детальная возрастная шкала неоднократно использовалась в практике изучения четвертичного периода.
АБСОЛЮТНАЯ ХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА ПЛЕЙСТОЦЕНА
Возрастные оценки, вытекающие из расчетов М. Миланковича, в свое время послужили основой для составления абсолютной хронологической шкалы плейстоцена. Другие независимые пути связаны с использованием палеомагнитного, термолюминесцентного и особенно радиоизотопных методов. Большой диапазон применяемых методов и их взаимная корреляция, несомненно, способствуют получению более объективных результатов, хотя надо признать, что объем имеющейся информации пока еще весьма невелик.
Как отмечалось выше, данные палеомагнитного метода, увязанные с калий-аргоновыми датировками, использовались для определения возраста нижней границы плейстоцена. Эта граница совпала с рубежом магнитных эпох Брюнес и Матуяма. Предпринимались также попытки зафиксировать возраст более дробных подразделений палеомагнитной шкалы.
Среди результатов термолюминесцентного датирования выделяется оценка возраста лихвинского межледниковья порядка 350 тыс. лет назад. Вероятно, ранний плейстоцен, предшествовавший этому межледниковью, продолжался не менее 350 тыс. лет, что составляет примерно половину всего плейстоцена.
Ориентируясь на взаимно контролируемые и довольно многочисленные датировки глубоководных морских осадков и террас по изотопам урана, можно отметить значительные концентрации цифровых величин около 170 тыс. и 120 тыс. лет, которые, вероятно, указывают на возраст внутририсского потепления и рисс-вюрма. Эти возрастные показатели в общем увязываются с данными термолюминесцентного метода по лёссовым областям центра и юга европейской части СССР.
Наиболее детальные возрастные данные получены для рисс-вюрма. По изотопам урана удалось датировать несколько пиков морской трансгрессии: около 120 тыс., 110 – 105 тыс. и 80 тыс. лет, что как будто наводит на мысль о большой продолжительности рисс-вюрма. Это предположение, однако, не подтверждается расчетами, выполненными по континентальным ритмичнослоистым осадкам и указавшими на гораздо меньшую длительность рассматриваемого межледниковья – порядка 15 тыс. лет.
Детальный анализ радиоизотопных и палеонтологических данных показал, что самый молодой пик трансгрессии – около 80 тыс. лет – приходился на ранневюрмский межстадиал, а основной пик межледниковой трансгрессии действительно имел осредненное значение возраста 120 тыс. лет. Судя по диапазону разброса цифр относительно этого значения, следует допустить, что межледниковая трансгрессия длилась не более 20 тыс. лет.
При определении абсолютного возраста среднего и позднего валдая (вюрма) активно применялся радиоуглеродный метод. По этим данным удалось разработать детальную хронологическую шкалу, которая использовалась при характеристике истории последнего оледенения.
Таким образом, плейстоцен, или время великих покровных оледенений, составлял лишь часть четвертичного периода. Между началом этого периода и началом плейстоцена был продолжительный эоплейстоцен, характеризовавшийся развитием горных оледенений. Есть основания полагать, что в раннем плейстоцене, длившемся примерно 350 тыс. лет, размеры покровных оледенений на территории Европы последовательно увеличивались.
Анализ ископаемой фауны и флоры подводит к заключению, что в позднем эоплейстоцене и раннем плейстоцене теплые климатические интервалы постепенно приобрели характер подлинных межледниковий, но только в среднем плейстоцене волны похолоданий достигли именно ледниковых масштабов. Поэтому есть предложение относить начало ледникового этапа плейстоцена к началу рисса. Следовательно, нас отделяет от начала значительных покровных оледенений всего несколько сотен тысяч лет.
Многосторонние исследования глубоководных океанических осадков позволили выявить определенную ритмичность колебаний изотопных параметров. Эти колебания, как выяснилось, обладают примерно равными амплитудами и вполне сопоставимы с чередованием ледниковых и неледниковых интервалов в умеренных широтах. Если такая периодичность выдерживалась вплоть до ранних этапов плейстоцена, то общее число самостоятельных оледенений придется значительно увеличить, что вытекает и из модели М. Миланковича.
