Во время материковых оледенений, как уже отмечалось, пояс плавучих льдов достигал в океане субтропических шпрот.
В этой связи айсберги и шельфовые ледники играли очень большую роль в отложении обломочного материала ледникового происхождения. Ледниково-морские, или айсберговые, осадки, как это установлено глубоководным бурением дна и грунтовыми съемками, составляют значительную часть разреза четвертичных отложений на материковом подножии, абиссальных равнинах и срединно-океанических хребтах северной частя Атлантического и Тихого, Северного Ледовитого и Южного океанов. Вскрытая мощность четвертичных ледниково-морских отложений изменяется от 20 до 100 м, в среднем — от 25 до 50 м, как, например, на Ян-Майенском плато. Оценить в той или иной мере значение айсберговой аккумуляции, и в частности айсбергового разноса, в рельефообразовании на океаническом дне можно путем анализа особенностей литологического состава, распределения и мощности ледниково-мутьевых толщ, петрографического состава эрратического материала на краевых плато и подводных горах. В меньшей степени это возможно на материковом подножии, так как здесь очень велико значение ледниково-мутьевых отложений.
Древние ледниково-мутьевые отложения в литологическом и генетическом отношениях принципиально не отличаются от современных айсберговых осадков. В этой связи большое значение для понимания айсбергового накопления обломочного материала в прошлом имеют представления А. П. Лисицыпа о роли айсбергового ледового материала в океанической седиментации. Установлено, что вокруг Антарктиды в Южном океане сплошным поясом шириной более 1 тыс. км распространены специфические айсберговые осадки. Это пояс крайне яркого проявления ледникового седиментогенеза, именно в его пределах осадочный материал ледников и айсбергов является единственным источником осадочного вещества, что подтверждается изучением взвеси и осадков. Наиболее явные следы айсбергового разноса в виде галек, гравия, большого количества среднезернистых песков наблюдаются в отложениях от верхнего миоцена до голоцена.
По данным А. П. Лисицына, айсберговые осадки состоят почти исключительно из моренного материала. Как и в континентальных моренах, в айсберговых осадках самой характерной фракцией является алевритовая (25— 50%). Наиболее распространенные глинистые минералы — гидрослюды и хлорит — принесены из Антарктиды. Концентрация грубых обломков достигает 38% объема (500 кг/куб. м). Коэффициент сортировки айсбергового грубообломочного материала изменяется в среднем от 3 до 4,5, С удалением от плавучего края антарктических ледников морские айсберговые осадки не являются господствующими. Они рассеяны среди донных осадков другого генезиса, в частности карбонатных плов, как, например, в море Скоша и Аргентинском бассейне. Граница распространения антарктических айсбергов меняется по сезонам, дальше всего к экватору (до 55—60° ю. ш.) льды продвигаются в конце зимы — начале весны (ноябрь — декабрь).
В северном полушарии айсберговая седиментация в самой характерной форме происходит в Северо-Западной Атлантике, в которую поступают айсберги с Гренландии. Субаквальная аккумуляция обломочного материала, включая эрратические валуны, приводит к формированию довольно однородной серии айсберговых осадков на очень большой площади морского дна. В Лабрадорском море концентрация каменного материала в поверхностном слое (0,3—2,0 м) донных отложений возрастает в направлении Девисова пролива. На Гренландско-Канадском пороге крупные алевриты и слабоизвестковистые кварцевые пески содержат до 25% гравийно-галечной фракции. Поверхность валунного материала вдоль трасс айсбергов имеет отчетливую линию раздела, свидетельствующую о погружении валунов в илистый грунт материкового склона и подножия.
Если в Северо-Западной Атлантике главным агентом транспортировки терригенного материала являются айсберги, то в Центральном Арктическом бассейне поступление обломочного материала осуществляется как за счет айсбергов, так и за счет дрейфующих морских льдов. Голь же каждого из этих факторов в процессах осадконакопления остается неясной. Как уже было отмечено в 1-й главе, достаточно большой объем моренного, в том числе валунного, материала несут в океан дрейфующие материковые льды. Обычно крупные айсберги нагружены различными ледниковыми осадками. Их количество таково, что в ходе абляции на поверхности айсбергов вытаивают сложенные мореной холмы высотой до 12 м, моренные покровы площадью в десятки квадратных километров, эрратические валуны длиной в несколько метров, а также формируются флювиогляциальные потоки, текущие в море, и конусы выноса. Все это свидетельствует, что айсберги вносят свой ощутимый вклад в баланс современного седиментогенеза Северного Ледовитого океана. Изучение его дойных отложений подтверждает вывод о том, что в ледниковые эпохи поступление грубого осадочного материала в бассейн было гораздо значительнее, чем сейчас. Количество осадков, переносимых морским льдом, в точности неизвестно, но может быть оценено от 1 до 10% общего поступления осадков в центральную часть Арктического бассейна. Таким образом, в нем происходит смешивание айсберговых и ледово-морских осадков, образующих в совокупности особый тип ледниково-морских отложений.
Рассмотрим характерные черты, присущие ледниково-морским отложениям позднекайнозойского времени. По гранулометрическому составу они представлены алевритами с примесью гравия, дресвы, валунов, которые по мере удаления от границ покровного оледенения шельфа постепенно сменяются глинами (пелитами) с включением крупных песков, дресвы, гравия. Местами в разрезах отмечаются грубые прослои, состоящие на 20—25% из дресвяно-щебнистых осадков. К отличительным особенностям ледниково-морских осадков следует отнести плохую полимодальную сортировку, преобладание неокатанного (остроугольного) и полуокатанного грубообломочного материала, отсутствие на поверхности большинства эрратических обломков каких-либо следов штриховки, неоднородность вещественного состава во многих случаях, наличие слоистой текстуры, почти полное отсутствие карбонатов (до 0,25—1,5%). Кварцевые зерна турбидитов отличаются свежими сколами и угловатыми очертаниями. Сравнительно однородный вещественный и гранулометрический состав и более или менее четкую, видимо, сезонную слоистость имеют отложения, оседавшие вблизи мощных источников терригенных наносов и в районах разрушения айсбергов.
В минералогическом составе ледниково-морских отложений преобладает кварц (60—85%), в небольшом количестве отмечен полевой шпат. В составе глинистых минералов самый характерный компонент — гидрослюда (55—70%) в виде мусковитов и биотитов, а также хлорит (20—30%). Как известно, хлориты обычно присутствуют в породах низкой стадии метаморфизма, которые часто обнажаются на эродированных ледниками щитах и дают материал для гляциальных отложений. Чаще всего в кровле ледниково-морских слоев увеличивается содержание глинистых минералов (гидрослюд, хлорита, монтмориллонита, каолинита), что, очевидно, свидетельствует о наступлении послеледниковий.
Мы уже говорили о том, что айсберговые отложения, формирующиеся из каменного материала, содержащегося в айсбергах и оседающего на дно при их таянии, состоят из переотложенного моренного материала. Как правило, в «чистом» виде ледниково-морские осадки встречаются на краевых плато и подводных горах, куда в силу орографических особенностей не могут поступать наносы, влекомые ледниково-мутьевыми потоками. К таким плато относятся Воринг, Ян-Майенское, Розенгартен, Роколл, Хаттон, Орфан и многие другие. На их поверхности чехол террнгенных ледниково-морских осадков изменяется от 10 до 70 м. На плато Ян-Майенском и Розенгартен покров плейстоценовых алеврито-глинистых осадков с включениями айсберговых гравия и гальки содержит прослои вулканического пепла и холодноводных фораминифер. Прослои фораминиферового песка характерны также для серых ледниково-морских глин на плато Орфан. Отложение фораминиферовых песков могло происходить во время межледниковых эпох на акватории Северной Атлантики. В толще (30—50 м) плейстоценовых органогенных илов, заполняющих впадину Хаттон, также содержится много айсбергового грубообломочного материала.
Важную информацию о влиянии айсбергового разноса на формирование поверхности океанического дна дает изучение местоположения, количества и состава грубообломочного материала — песка, щебня, гальки, валунов. Как уже отмечалось, ледниково-морские осадки, в частности голубовато-серые алевриты и глины, содержат значительное количество обломочного кварцевого песка. Многочисленные зерна кварцевого песка содержат ледниково-морские осадки глубоководных Канадской и Чукотской котловин, а также котловин Беллинсгаузена и Африканско-Антарктической. Обычно вблизи источников сноса осадки содержат большое количество песчаных наносов. Например, в 300-метровом разрезе, вскрытом при глубоководном бурении во впадине плато Ворниг, содержится до 10—15% кварцевого песка. Согласно подсчетам Руддимана, айсберги перенесли и отложили на дно Северной Атлантики (к югу от Исландии и до 28° с. ш.) за весь ледниковый период порядка 200 тыс. куб. км песчаных осадков, что примерно эквивалентно равномерному слою в 10—16 м. По составу тяжелых минералов в песчаной фракции ледниково-морских осадков Северо-Восточной Атлантики установлено, что в районах Исландии и Фарер преобладают минералы, первично связанные с вулканическими породами (авгит, оливин), а на материковом склоне, в районе между Шетландскими и Оркнейскими островами, господствуют минералы метаморфических пород (амфибол, гранат, ставролит, циркон, эпидот).
Как известно, надежным средством выяснения источников и путей перемещения айсбергового материала служит их петрографический анализ. По петрографическому составу рассеянного грубообломочного материала в Северной Атлантике и Норвежско-Гренландском бассейне выделяется несколько провинций. Так, на акватории между Лабрадором, Гренландией и Норвегией господствуют обломки кристаллических и метаморфических пород, которые могли быть захвачены материковым льдом с поверхности докембрийских щитов и складчатых сооружений прибрежного шельфа и побережья. К югу от 50° с. ш. в ледниково-морских отложениях в значительном количестве содержатся обломки (известняки, песчаники, аргиллиты, алевролиты), вероятно захваченные ледниками на пластовых и аккумулятивных равнинах внешнего шельфа. Провинция вулканогенно-осадочных обломков прилегает к районам развития на шельфе платобазальтов (Исландия, Фареры, Западная Гренландия). Местоположение эрратического материала свидетельствует о том, что айсберговый разнос распространялся в очень широком перигляциально-океаническом поясе (до 28—40° с. ш.), охватывавшем различные глубины и крупные геоморфологические элементы океанического дна — абиссальные равнины, краевые плато, срединно-океанические хребты и др.
Значительное количество эрратического каменного материала выявлено при драгировании и бурении на подводных горах и плато в высоких широтах океана. К примеру, в Северной Атлантике, на вершинах гор Грейт-Метеор и Джозефанн, в плейстоценовых биогенных песках содержится до 10—40% грубозернистого материала айсбергового происхождения. Гравийно-галечные осадки, образующие местами сплошные покровы, залегают на вершинах плато Поркьюпайн, подводных гор Аутер-Бейлис, Билл-Бейлнс-Банк, Розмэри, Джордж-Блай и др. В составе эрратического материала преобладают угловатые обломки гнейса, гранита, кварцита, песчаника, сланцев, базальта, по всей вероятности принесенные айсбергами европейского генезиса. Многие подводные горы сравнительно мелководны (50—250 м), поэтому в ледниковые эпохи не исключена посадка айсбергов на их вершины. Айсберговые осадки на подводных горах Срединно-Атлантического хребта распространены вплоть до 35—45° ю. и с. ш.
Судя по текстурным особенностям и составу четвертичного чехла, накопление ледниково-морских осадков шло, очевидно, в тесной связи с отложением обломочного материала ледниково-мутьевых потоков. На материковом подножии и абиссальных равнинах за пределами русел абиссальных каналов происходило определенное смешивание и переслаивание взмученной тонкодисперсной части турбидитов и айсберговых осадков. Этот сложный процесс происходил на фоне деятельности постоянных придонных течений, влиявших на перемешивание терригенного материала и формирование тонкослойных хорошо сортированных глинистых и алеврито-глинистых осадков. Под влиянием постоянных придонных течений наряду с выравниванием материкового подножия на отдельных его участках (при огибании дочетвертичных поднятий дна) образовались серповидные гряды Саквилл, Картрайт и другие, сложенные осадками с косой и перекрестной слоистостью. Микрослоистость, подобная ленточной или параллельной, наблюдается в тонкодисперсных ледниково-морских осадках, вскрытых грунтовыми трубками в глубоководной части Норвежско-Гренландского бассейна. Переслаивание в разрезе тонких (1—5 мм) слоев глин и алевритов, содержащих гравий, зерна и присыпки кварцевого песка, вероятно, происходило в результате изменения ледовитости бассейна и влияния донных течений.
Вопрос о происхождении ледниково-морских осадков ложа океана достаточно сложен. У нас складывается представление, что формирование ледниково-морских толщ было обусловлено и сопряжено с развитием и деградацией ледниковых покровов на континентальных шельфах. Как уже показано в предыдущих главах, с движением краевой части ледниковых покровов по поверхности морского дна было связано формирование на внешнем шельфе ледниково-аккумулятивной зоны, в пределах которой отложилось огромное количество моренного материала, образовались характерные моренные гряды, мелкохолмистые моренные равнины. Не менее значительный объем моренного материала, в первую очередь донной морены, был рассеян всплывавшими материковыми льдами за пределами питающих провинций на поверхности океанического дна, где, собственно, и накопились бескарбонатные ледниково-морские осадки.
Нет сомнения в том, что в максимум ледниковых эпох системы поперечных желобов внешнего шельфа являлись главными путями стока материкового льда в океан. Количество крупных поперечных желобов свидетельствует, что на шельфе европейского сектора Северного Ледовитого океана, Исландии, Гренландии, Восточной Канады развивалось около 200 древних выводных ледников. По крайней мере 150 из них переходили в шельфовые ледники, которые продуцировали айсберги. Часть выводных ледников могла всплывать в устье поперечных желобов, в полосе древних береговых линий у края шельфа. Но в большинстве районов бровка материкового склона, видимо, являлась границей всплытия материкового льда мощностью 200—600 м. В последней ситуации ледники сгружали часть осадочного материала прямо в зону материкового склона. В этой зоне начиналось дробление шельфовых ледников и откалывание айсбергов.
Разумеется, что 150 древних выводных ледников, продуцировавших айсберги, были исключительно мощным агентом транспортировки и рассеивания осадочного материала в северной части Атлантического океана. Еще раз следует сказать о том, что формирование четвертичных толщ ледниково-морских осадков связано с процессами вытаивания моренного материала, главным образом донной морены, из шельфовых ледников и айсбергов и гравитационного осаждения морены в океанической среде. Дальнейшее распределение выпадавшего из айсбергов осадочного материала происходило по законам механической дифференциации. Несортированные грубые обломки обычно осаждались в районах таяния дрейфующих материковых льдов. Глинистые частицы, представляющие наиболее тонкий материал морены, могли разноситься течением от мест таяния айсбергов на большое расстояние.
Для сравнения отметим, что вдоль ледникового побережья Антарктиды располагается 117 выводных ледников и 73 шельфовых ледника мощностью от 100 до 500 м, которые ежегодно продуцируют около 220 тыс. айсбергов и содержат большое количество моренного материала — от тончайшей «ледниковой муки» до глыб в десятки тони. Современные выводные ледники Гренландии, Баффиновой Земли, Исландии, Шпицбергена, Новой Земли, Земли Франца-Иосифа заполняют верховья почти 50 древних троговых долин прибрежного шельфа. По многочисленным наблюдениям Ледового патруля и данным спутников, ледники Гренландии продуцируют ежегодно 10—15 тыс. айсбергов, которые, циркулируя в Северо-Западной Атлантике, за 2—3 года проходят на юг расстояние в 3—5 тыс. км, достигая 30—40° с. ш. По расчетам канадских ученых, принявших среднюю массу айсберга равной 140 тыс. т и объем моренного материала в нем равный 2%, при таянии в течение последних 10 тыс. лет всех айсбергов на лабрадорской континентальной окраине отложился слой айсберговых осадков в 10 см. Подсчеты, основанные на анализе материалов глубоководного бурения и морских геофизических работ, позволили заключить, что за ледниковый период с шельфа Гренландии и Восточной Канады в Северо-Западную Атлантику снесено более 1 млн. куб. км осадочного вещества, что соответствует сносу 100-метрового слоя пород с прилегающих континентов.
Итак, вещественный состав ледниково-морских осадков открытой части Мирового океана свидетельствует о том, что по своей природе эти новейшие отложения представляют продукт переотложения континентальных морен гляциальных шельфов. На явную парагенетическую связь континентальных морен и ледниково-морских осадков указывают многие факты, в частности сходство петрографического состава грубообломочного материала, идентичность ассоциаций глинистых минералов (гидрослюды, хлорит).
Вполне очевидно, что в ледниковые эпохи айсберговый разнос моренного материала оказывал влияние на формирование аккумулятивных равнин океанического дна. В Северной Атлантике, например, по южной границе (28—40° с. ш.) айсбергового разноса ограничивается перигляциально-океанический пояс. Наибольшая скорость осадконакопления корродируется со стадиями деградации оледенения, в частности с последним послеледниковьем (13—9,8 тыс. лет назад). Если принять среднюю мощность ледниково-морских осадков равной 50 м, то видно, что их роль в общем балансе плейстоценового осадконакопления несколько ниже, чем турбидитов. В целом площадную аккумуляцию морены, возникавшую в эпохи оледенений и выражавшуюся в нивелировке поверхности дна, следует считать типичным явлением океанического перигляциала.