Древнейшие ледниковые отложения, известные на сегодняшний день, имеют возраст около 2,3 млрд, лет, что соответствует нижнему протерозою геохронологической шкалы.
Они представлены окаменевшими основными моренами свиты Гоуганда на юго-востоке Канадского щита. Наличие в них типичных валунов утюгообразной и каплевидной формы с пришлифовками, а также залегание на покрытом штриховкой ложе свидетельствует об их ледниковом происхождении. Если основная морена в англоязычной литературе обозначается термином till, то более древние ледниковые отложения, прошедшие стадию литификации (окаменения), принято именовать тиллитами. Облик тиллитов имеют и отложения свит Брюс и Рамсей-Лейк, также имеющих нижнепротерозойский возраст и развитых на Канадском щите. Этот мощный и сложно построенный комплекс перемежающихся ледниковых и межледниковых отложений условно отнесен к одной ледниковой эпохе, получившей название гуронской.
С гуронскими тиллитами сопоставляются отложения серии Биджавар в Индии, серий Трансвааль и Витватерсранд в Южной Африке и серии Уайтватер в Австралии. Следовательно, есть основания говорить о планетарном масштабе нижнепротерозойского оледенения.
По мере дальнейшего развития Земли она пережила несколько столь же крупных ледниковых эпох, причем чем ближе к современности они имели место, тем большей суммой данных об их особенностях мы располагаем. После гуронской эпохи выделяются гнейсеская (около 950 млн. лет назад), стертская (700, возможно, 800 млн. лет назад), варангская, или, по другим авторам, вендская, лапландская (680—650 млн. лет назад), затем ордовикская (450—430 млн. лет назад) и, наконец, наиболее широко известная позднепалеозойская гондванская (330—250 млн. лет назад) ледниковые эпохи. Несколько особняком в этом списке стоит позднекайнозойский ледниковый этап, начавшийся 20—25 млн. лет назад, с появлением антарктического ледникового покрова и, строго говоря, продолжающийся по сей день.
По данным советского геолога Н. М. Чумакова, следы вендского (лапландского) оледенения найдены в Африке, Казахстане, в Китае и в Европе. Например, в бассейне среднего и верхнего Днепра буровыми скважинами вскрыты прослои тиллитов в несколько метров мощностью, относящиеся к этому времени. По направлению движения льдов, реконструированному для вендской эпохи, можно сделать предположение о том, что центр Европейского ледникового покрова в это время находился где-то в районе Балтийского щита.
Гондванская ледниковая эпоха привлекает к себе внимание специалистов на протяжении почти целого столетия. Еще в конце прошлого века геологи обнаружили на юге Африки, возле бурского поселения Нойтгедахт, что в бассейне р. Вааль, отлично выраженные ледниковые мостовые со следами штриховки на поверхности полого-выпуклых «бараньих лбов», сложенных докембрийскими породами. Это было время борьбы между теорией дрифта и теорией покровного оледенения, и основное внимание исследователей было приковано не к возрасту, а к признакам ледникового происхождения этих образований. Ледниковые шрамы Нойтгедахта, «курчавые скалы» и «бараньи лбы» были так хорошо выражены, что изучавший их в 1880 г. известный единомышленник Ч. Дарвина А. Уоллес считал их принадлежащими к последней ледниковой эпохе.
Несколько позже был установлен позднепалеозойский возраст оледенения. Были обнаружены ледниковые отложения, залегающие под углистыми сланцами с остатками растений каменноугольного и пермского периодов. В геологической литературе эта толща получила название серии двайка. В начале нашего столетия известный немецкий специалист по современному и древнему оледенению Альп А. Пенк, лично убедившийся в удивительном сходстве этих отложений с молодыми альпийскими моренами, сумел убедить в этом и многих своих коллег. Кстати, именно Пенком был предложен термин «тиллит».
Пермокарбоновые ледниковые отложения были обнаружены на всех континентах Южного полушария. Это тиллиты Талчир, открытые в Индии еще в 1859 г., Итараре в Южной Америке, Куттунг и Камиларон в Австралии. Найдены следы гондванского оледенения и на шестом континенте, в Трансантарктических горах и горах Элсуэрта. Следы синхронного оледенения всех этих территорий (за исключением тогда еще не исследованной Антарктиды) послужили для выдающегося немецкого ученого А. Вегенера аргументом при выдвижении гипотезы о дрейфе континентов (1912—1915 гг.). Его довольно немногочисленные предшественники указывали на сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки, которые напоминают как бы разорванные надвое и удаленные друг от друга части единого целого.
Неоднократно указывалось и на сходство позднепалеозойского растительного и животного мира этих материков, на общность их геологического строения. Но именно идея об одновременном и, вероятно, едином оледенении всех материков Южного полушария заставила Вегенера выдвинуть концепцию Пангеи — великого праматерика, расколовшегося на части, которые затем начали дрейфовать по земному шару.
По современным представлениям, южная часть Пангеи, получившая название Гондваны, раскололась около 150—130 млн. лет назад, в юрском и начале мелового периода. Выросшая из догадки А. Вегенера современная теория глобальной тектоники плит позволяет удачно объяснить все известные на сегодняшний день факты о позднепалеозойском оледенении Земли. Вероятно, Южный полюс в это время находился близко к середине Гондваны и ее значительная часть была покрыта огромным ледяным панцирем. Детальное фациальное и текстурное изучение тиллитов позволяет предположить, что область его питания находилась в Восточной Антарктиде и, возможно, где-то в районе Мадагаскара. Установлено, в частности, что при совмещении контуров Африки и Южной Америки направление ледниковой штриховки на обоих континентах совпадает. Совместно с другими литологическими материалами это свидетельствует о движении гондванских льдов из Африки в Южную Америку. Восстановлены и некоторые другие крупные ледниковые потоки, существовавшие в эту ледниковую эпоху.
Оледенение Гондваны закончилось в пермском периоде, когда праматерик еще сохранял свою целостность. Возможно, это было связано с миграцией Южного полюса в направлении Тихого океана. В дальнейшем глобальные температуры продолжали постепенно увеличиваться.
Триасовый, юрский и меловой периоды геологической истории Земли характеризовались довольно ровными и теплыми климатическими условиями на большей части планеты. Но во второй половине кайнозоя, около 20—25 млн. лет назад, льды снова начали свое медленное наступление на Южном полюсе. К этому времени Антарктида заняла положение, близкое к современному. Движение осколков Гондваны привело к тому, что рядом с южным полярным материком не осталось значительных участков суши. Вследствие этого, по данным американского геолога Дж. Кеннета, в океане, окружающем Антарктиду, возникло холодное циркумполярное течение, еще более способствовавшее изоляции этого материка и ухудшению его климатических условий. Возле Южного полюса планеты начали накапливаться льды самого древнего из доживших до наших дней оледенения Земли.
В Северном полушарии первые признаки позднекайнозойского оледенения, по оценкам различных специалистов, имеют возраст от 5 до 3 млн. лет. Говорить о сколько-нибудь заметных смещениях в положении материков за такой короткий по геологическим меркам отрезок времени не приходится. Поэтому причину новой ледниковой эпохи следует искать в глобальной перестройке энергетического баланса и климата планеты.
Классическим районом, на примере которого в течение десятилетий изучалась история ледниковых эпох Европы и всего Северного полушария, являются Альпы. Близость к Атлантическому океану и Средиземному морю обеспечивала хорошую влагообеспеченность альпийских ледников, и они чутко реагировали на похолодания климата резким увеличением своего объема. В начале XX в. А. Пенк, исследовав геоморфологическое строение альпийских предгорий, пришел к выводу о четырех крупных ледниковых эпохах, пережитых Альпами в недавнем геологическом прошлом. Эти оледенения получили следующие названия (от самого древнего к самому молодому): гюнц, миндель, рисс и вюрм. Их абсолютный возраст в течение долгого времени оставался неясным.
Примерно в это же время из различных источников стали поступать сведения о том, что и равнинные территории Европы неоднократно испытывали наступание льдов. По мере накопления фактического материала позиции полигляциализма (концепции множественности оледенений) становились все прочнее. К 60-м гг. нашего века широкое признание в нашей стране и за рубежом получила схема четырехкратного оледенения европейских равнин, близкая к альпийской схеме А. Пенка и его соавтора Э. Брюкнера.
Естественно, наиболее хорошо изученными оказались отложения последнего ледникового покрова, сопоставляемого с вюрмским оледенением Альп. В СССР он получил название валдайского, в Центральной Европе — вислинского, в Англии — девенсийского, в США — висконсинского. Валдайскому оледенению предшествовало межледниковье, по своим климатическим параметрам близкое к современным условиям или чуть более благоприятное. По названию опорного размера, в котором были вскрыты отложения этого межледниковья (с. Микулино Смоленской области) в СССР оно получило название микулинского. По альпийской схеме этот отрезок времени именуется рисс-вюрмским интергляциалом.
До начала микулинского межледникового века Русская равнина была покрыта льдами московского оледенения, которому, в свою очередь, предшествовало рославльское межледниковье. Следующей по счету ступенькой вниз было днепровское оледенение. Оно считается максимальным по своим размерам и по традиции увязывается с рисской ледниковой эпохой Альп. До днепровского ледникового века на территории Европы и Америки существовали теплые и влажные условия лихвинского межледниковья. Отложения лихвинской эпохи подстилаются довольно плохо сохранившимися осадками окского (миндельского по альпийской схеме) оледенения. Доокское теплое время некоторыми исследователями считается уже не межледниковой, а доледниковой эпохой. Но в последние 10—15 лет появляется все больше сообщений о новых, более древних ледниковых отложениях, вскрытых в различных точках Северного полушария.
Синхронизация и увязка этапов развития природы, восстановленных по различным исходным данным и в различных по своему географическому положению точках земного шара представляет собой очень серьезную проблему.
Факт закономерного чередования ледниковых и межледниковых эпох в прошлом мало у кого из исследователей сегодня вызывает сомнения. Но причины такого чередования еще не выяснены окончательно. Решению этой задачи мешает прежде всего отсутствие строго достоверных данных о ритмике природных событий: сама по себе стратиграфическая шкала ледникового периода вызывает большое число критических замечаний и пока не существует ее надежно проверенного варианта.
Сравнительно надежно установленной можно считать лишь историю последнего ледниковомежледникового цикла, начавшегося после деградации льдов рисского оледенения.
Возраст рисской ледниковой эпохи оценивается в 250—150 тыс. лет. Последовавшее за ним микулинское (рисс-вюрмское) межледниковье достигло своего оптимума около 100 тыс. лет назад. Примерно 80—70 тыс. лет назад на всем земном шаре фиксируется резкое ухудшение климатических условий, знаменующее собой переход к вюрмскому ледниковому циклу. В этот период в Евразии и Северной Америке деградируют широколиственные леса, сменяясь ландшафтом холодной степи и лесостепи, происходит быстрая смена фаунистических комплексов: в них ведущее место занимают холодовыносливые виды — мамонт, волосатый носорог, гигантский олень, песец, лемминг. В высоких широтах увеличиваются в объеме старые ледниковые шапки и растут новые. Вода, необходимая для их образования, убывает из океана. Соответственно начинается понижение его уровня, которое фиксируется по лестнице морских террас на ныне затопленных участках шельфа и на островах тропической зоны. Охлаждение океанических вод находит свое отражение в перестройке комплексов морских микроорганизмов — например, вымирают фораминиферы Globorotalia menardii flexuosa. Вопрос о том, как далеко продвигались в это время материковые льды, пока остается дискуссионным.
Между 50 и 25 тыс. лет назад природная обстановка на планете вновь несколько улучшилась — наступил сравнительно теплый средневюрмский интервал. И. И. Краснов, А. И. Москвитин, Л. Р. Серебрянный, А. В. Раукас и некоторые другие советские исследователи, хотя в деталях их построения довольно существенно отличаются друг от друга, все же склонны сопоставлять этот отрезок времени с самостоятельным межледниковьем.
Такому подходу, однако, противоречат данные В. П. Гричука, Л. Н. Вознячука, Н. С. Чеботаревой, которые, исходя из анализа истории развития растительности в Европе, отрицают существование крупного покровного ледника в раннем вюрме и, следовательно, не видят основания для выделения средневюрмской межледниковой эпохи. С их точки зрения, раннему и среднему вюрму соответствует растянутый во времени период перехода от микулинского межледниковья к валдайскому (поздневюрмскому) оледенению.
По всей вероятности, этот спорный вопрос будет решен в недалеком будущем благодаря все более широкому применению методов радиоуглеродного датирования.
Около 25 тыс. лет назад (по мнению некоторых ученых, несколько раньше) началось последнее материковое оледенение Северного полушария. По данным А. А. Величко, это было время самых суровых климатических условий за весь ледниковый период. Интересный парадокс: самый холодный климатический цикл, термический минимум позднего кайнозоя, сопровождался самым незначительным по площади оледенением. К тому же и по длительности это оледенение было весьма непродолжительным: достигнув максимальных пределов своего распространения 20—17 тыс. лет назад, оно исчезло уже через 10 тыс. лет. Точнее, по данным, обобщенным французским ученым П. Беллэром, последние фрагменты европейского ледникового покрова распались в Скандинавии между 8 и 9 тыс. лет назад, а американский ледниковый щит полностью растаял всего лишь около 6 тысячелетий назад.
Своеобразный характер последнего материкового оледенения определялся не чем иным, как чрезмерно холодными климатическими условиями. По данным палеофлористического анализа, обобщенным голландским исследователем Ван дер Хамменом с соавторами, средние температуры июля в Европе (Голландия) в это время не превышали 5°С. Среднегодовые температуры в умеренных широтах уменьшались примерно на 10°С по сравнению с современными условиями.
Как это ни странно, излишний холод препятствовал развитию оледенения. Во-первых, он увеличивал жесткость льда и, следовательно, затруднял его растекание. Во-вторых, и это главное, холод сковал поверхность океанов, образовав на них ледяной покров, спускавшийся от полюса почти до субтропиков. По оценке А. А. Величко, в Северном полушарии его площадь в 2 с лишним раза превышала площадь современных морских льдов. В результате резко понизилась испаряемость с поверхности Мирового океана и соответственно влагообеспеченность ледников на суше. Одновременно возросла отражательная способность планеты в целом, что в еще большей степени способствовало ее охлаждению.
Особенно скудный режим питания был у европейского ледникового покрова. Оледенение Америки, получавшее питание из незамерзших частей Тихого и Атлантического океанов, находилось в гораздо более благоприятных условиях. Этим и была обусловлена его значительно большая площадь. В Европе ледники этой эпохи доходили до 52° с. ш., в то время как на Американском континенте они спускались на 12° южнее.
Анализ истории позднекайнозойских оледенений Северного полушария Земли позволил специалистам сделать два важных вывода:
1. Ледниковые эпохи в недавнем геологическом прошлом повторялись неоднократно. На протяжении последних 1,5—2 млн. лет Земля пережила по меньшей мере 6—8 крупных оледенений. Это свидетельствует о ритмичном характере колебаний климата в прошлом.
2. Наряду с ритмично-колебательными изменениями климата отчетливо прослеживается тенденция к направленному похолоданию. Иначе говоря, каждое последующее межледниковье оказывается прохладнее предыдущего, а ледниковые эпохи становятся все суровее.
Эти выводы касаются только природных закономерностей и не учитывают значительного техногенного влияния на окружающую среду.
Естественно, возникает вопрос о том, какие перспективы сулит для человечества такое развитие событий. Механическая экстраполяция кривой природных процессов в будущее заставляет нас ожидать в течение ближайших нескольких тысячелетий начала новой ледниковой эпохи. Не исключено, что такой намеренно упрощенный подход к составлению прогноза окажется верным. В самом деле, ритм климатических колебаний становится все короче и современная межледниковая эпоха должна скоро кончиться. Это подтверждается еще и тем, что климатический оптимум (наиболее благоприятные климатические условия) послеледниковья уже давно миновал. В Европе оптимальные природные условия имели место 5—6 тыс. лет назад, в Азии, по данным советского палеогеографа Н. А. Хотинского, — еще раньше. На первый взгляд есть все основания считать, что климатическая кривая опускается к новому оледенению.
Однако это далеко не так просто. Для того чтобы всерьез судить о будущем состоянии природы, мало знать основные этапы ее развития в прошлом. Необходимо выяснить механизм, определяющий чередование и смену этих этапов. Сама по себе кривая температурных изменений не может в данном случае служить аргументом. Где гарантия, что с завтрашнего дня спираль не начнет раскручиваться в противоположную сторону? И вообще можем ли мы быть уверены, что чередование оледенений и межледниковий отражает какую-то единую закономерность развития природы? Возможно, каждое оледенение в отдельности имело свою независимую причину, и, следовательно, для экстраполяции обобщающей кривой в будущее вообще нет никаких оснований… Это предположение выглядит маловероятным, но и его приходится иметь в виду.
Вопрос о причинах оледенений возник практически одновременно с самой ледниковой теорией. Но если фактологическая и эмпирическая часть этого направления науки за минувшие 100 лет достигла огромного прогресса, то теоретическое осмысление полученных результатов, к сожалению, шло главным образом в направлении количественного прибавления идей, объясняющих такое развитие природы. Поэтому в настоящее время нет общепринятой научной теории этого процесса. Соответственно нет и единой точки зрения на принципы составления долгосрочного географического прогноза. В научной литературе можно встретить несколько описаний гипотетических механизмов, определяющих ход глобальных колебаний климата. По мере накопления нового материала о ледниковом прошлом Земли значительная часть предположений о причинах оледенений отбрасывается и остаются лишь наиболее приемлемые варианты. Вероятно, среди них и следует искать окончательное решение проблемы. Палеогеографические и палеогляциологические исследования, хотя и не дают прямого ответа на интересующие нас вопросы, тем не менее служат практически единственным ключом к познанию природных процессов глобального масштаба. В этом и состоит их непреходящее научное значение.
Автор: Д. Б. Орешкин