Наступит день, когда дно моря раскроет перед нами самые сокровенные тайны Мира льда, но пока записи, которые природа захоронила в нем, доступны только глазу ученого. Даже и его работа пока зависит от тралов, буров и съемочных аппаратов. И лишь спустя много дней, недель или месяцев, которые требуются для тщательного анализа образцов в лаборатории, раскрывается зашифрованная в них история.
Однако о том, что происходит в Мире льда, больше всего говорят нам следы, оставленные на поверхности Земли, — водопады, озера и болота, поля валунов, морены, характерные формы рельефа, наблюдаемые на более чем одной четверти поверхности Земли, и древние береговые линии, и коралловые рифы, отстоящие на тысячи километров от границ пространств, некогда покрытых льдом. Эти бесчисленные следы драматических событий доступны не только ученым. Все мы можем видеть их, а увидеть — значит понять.
Мы уже говорили о некоторых приметах столкновений, происходивших между Землей и льдом: горные хребты с типичными высеченными льдом цирками, пирамидальные пики и глубокие U-образные долины. Очень вероятно, что нет на свете такой страны, где Мир льда не оставил бы каких-нибудь знаков.
В одно из ранних оледенений в эпоху плейстоцена ледники покрывали почти одну треть земной поверхности, в том числе территории, на которых теперь расположены самые большие города мира — Нью-Йорк, Чикаго, Монреаль, Глазго, Лондон, Гамбург, Берлин, Ленинград, Москва и многие другие. Ландшафты этого обширного пространства, размеры которого превосходят весь Североамериканский континент, носят заметные черты воздействия ледников.
Следы, оставленные последним ледником (висконсин, или вюрм), выступают резче, чем другие. Из них-то мы больше всего и узнали о деятельности ледников эпохи плейстоцена. При своем продвижении на огромные расстояния лед стирал с подстилающей поверхности миллиарды тонн обломков горных пород. Это было одним из самых больших дел, содеянных прежними ледниковыми покровами. Весь этот материал, лежит ли он там, куда свалил его ледник, или там, куда его отнесли потоки талой ледниковой воды, получил название дрифта. Это название было введено англичанами задолго до того времени, когда жил Агассиц, так как они поняли, что реки не могли пронести валуны и другие крупные обломки горных пород, покрывающие большую часть территории Англии. Англичане приписали им необычное происхождение: будто все эти камни принесены айсбергами, плававшими по морю, которое одно время, якобы, покрывало весь север Европы. Наименование дрифт так крепко укоренилось ко времени, когда Агассиц убедил научный мир в истинном происхождении этих отложений, что термин этот сохранился и теперь занимает прочное место в словаре науки о ледниках.
Ледниковые наносы нередко встречаются в виде валообразных гряд морен, расположенных параллельными рядами. Такие гряды простираются через северные районы Соединенных Штатов и южную Канаду и через Северную и Центральную Европу. Каждая моренная гряда, представляющая собой узкую холмистую полосу суши, которая заметно выделяется в окружающем рельефе, отмечает линию, где ледниковый покров делал временную остановку, или до которой он доходил, когда, отступая на север, испытывал небольшие подвижки. Ледник, скорость движения которого редко превышала несколько метров в год, нес на себе обломки горных пород, а затем откладывал их на конце в виде морен, которые медленно увеличивались. Иногда, когда ледник начинал двигаться дальше, пробиваясь через прежде отложенную морену и разрушая ее, глыбы льда, отколотые от покрытого трещинами ледникового края, падали в морену и оставались погребенными в ней. После отступания ледника эти глыбы таяли, заполняя водой углубления, созданные ледником. Такие углубления получили название котлов. Благодаря колебаниям края ледника его конечная или краевая морена в некоторых случаях вырастала до нескольких километров в ширину, представляя собой беспорядочное сочетание холмов и впадин.
В восточной части Северной Америки ледник во время своего последнего наступания, двигаясь через нынешнее побережье Новой Англии, отложил конечную морену, большая часть которой теперь скрыта под водой. Ее неровный рельеф на морском дне был определен промерами глубин от залива Мэн до залива Кейп-Код. К югу от залива Мэн, где морена лежит ближе к берегу, ее верхушка в нескольких местах поднимается над водой. В этом районе находятся две выступающие из воды, почти параллельно расположенные морены, отделенные друг от друга расстоянием от 1,5 до 40 км. Морена, лежащая с внутренней стороны (она моложе, чем другая морена), — характерная черта залива Кейп-Код. Она простирается неровной, усеянной озерами холмистой полосой через рукав залива из Орлеан-Бич через Барнстабл к Вудс-Холлу. Следующие 26 км она представляет собой цепочку островов — Ношон, Паско, Каттихунк и несколько более мелких. Между этими островами и Наррангасет Пайэр на материке она погружается в воды пролива Род-Айленд. Морена идет через южную часть острова Род-Айленд и восточный край пролива Лонг-Айленд, где образует острова Фишер и Плам. Под именем Харбор-Хилл морена тянется через Лонг-Айленд от северной оконечности мыса Ориент до центральной части Бруклина. На Род-Айленде она известна как морена Чарлстаун, в окрестностях Вудс-Холла — как морена Баззардс-Бей, а дальше на восток на Кейп-Код — как морена Сэндвидж.
Южнее Массачусетса и Род-Айленда части этих двух морен находятся вдали от побережья, образуя холмистую с множеством мелких углублений местность в северной части островов Нантакет и Мартас-Вайньярд. Блок-Айленд составляет еще одну надводную часть этой морены. В отдельных местах некоторые ее типичные черты были уничтожены бульдозерами, расчищавшими место для строительства домов, но под названием Ронконкома ее можно проследить на всем протяжении от самой восточной оконечности Лонг-Айленда у мыса Монток через округа Суффолк и Нассау, где она сливается с мореной Харбор-Хилл к югу от залива Манхассет. Озеро Ронконкома, расположенное в географическом центре Лонг-Айленда, представляет собой котловину, которая была образована на этой морене. Такой же котловиной является озеро Саксес, близ которого происходили заседания Организации Объединенных Наций до того, как была построена ее нынешняя резиденция; как раз в этом месте встречаются две большие полосы морен — Харбор-Хилл и Ронконкома.
Дальше Харбор-Хилл направляется на запад через Форест-Парк, мимо известных своими теннисными кортами Форест-Хиллз. Она пересекает вход в Нью-Йоркскую гавань у Нэрроуз, а оттуда легко проследить, как она направляется через остров Стэйен и северную часть штата Нью-Джерси в Пенсильванию.
Непосредственно к югу от морен Харбор-Хилл и Ронконкома и их ветвей, простирающихся дальше на восток, местность почти плоская и без озер. Она образует резкий контраст с рельефом самих морен. Эти равнины хорошо представлены вдоль южного побережья залива Кейп-Код, в южных частях островов Нантакет и Мартас-Вайньярд и особенно на Лонг-Айленде. С поверхности они сложены мощной толщей песка и гравия, намытых тающим ледником во время аккумуляции конечной морены. Толща эта является причиной отсутствия на большей части Лонг-Айленда текучих вод: почти вся дождевая влага уходит в пласты песка и гравия с хорошей водопроницаемостью, а затем медленно движется под землей на юг, к океану. Вот почему люди, строящие дома южнее морен Лонг-Айленда, уверены, что колодцы, которые они роют на своих участках, обеспечат их водой.
В горных районах северной Пенсильвании морены исчезают. Но западнее гор, от центральной части штата Огайо до Северной Дакоты, эти ледниковые образования, хотя они в течение нескольких тысяч лет и подвергались воздействию стихий, все еще представляют собой самую заметную черту рельефа. Так же как и на востоке, они имеют вид насыпей и холмистых гряд, усеянных бесчисленным множеством котловин, превратившихся теперь в озера, пруды и болота. Большинство этих морен достигает нескольких десятков метров высоты и 1,5—15 км ширины. Их неровный рельеф не очень подходит для сельского хозяйства, и поэтому большие участки морен все еще покрыты лесом. Благодаря этой особенности морены рельефно выделяются на фоне окружающих их прерий. Морена Дефайанс обходит западный край озера Эри в виде большой дуги, начинающейся в окрестностях Эн-Арбор, проходит через Дефайанс в штате Огайо, затем простирается на восток между Акроном и Кливлендом, заканчиваясь в северо-западном углу Пенсильвании. Главная магистраль штата Огайо проходит через морену в двух местах — к северу от Аркона и приблизительно в 30 км западнее Толедо. Четыре или пять таких же морен лежат за этой мореной в Огайо и Индиане.
Такими же моренами покрыт и северный Иллинойс. На участке между Пеорией и Терре-Хот хорошо заметная морена Шелбивилл отмечает самое далекое продвижение висконсинского ледникового покрова. Большая морена Вальпарайсо огибает южный конец озера Мичиган близ Чикаго и Эри и идет на север вдоль восточного берега озера.
Морена Бемис — самая большая из всех висконсинских морен. Она изгибается большой петлей от юго-восточного угла Северной Дакоты на юг до Де-Мойна, затем поворачивает на север за Миннеаполис и Сент-Пол. Севернее Де-Мойна, у вершины своего большого изгиба, она достигает 40 км ширины. Такую же ширину имеет и морена Атламонт, расположенная внутри Бемис.
В Европе все главные ледниковые покровы эпохи плейстоцена распространились из основного центра в Скандинавии, и один из центров меньших размеров был в горах Британских островов. Во время максимального оледенения ледники из этих двух центров объединились, образовав общий покров во всей Северной и Западной Европе. Края слившихся ледников простирались на юг до линии, проходящей через Лондон, Амстердам, Лейпциг и Краков, а в долине Днепра ледниковый язык выдвинулся вперед, не достигнув 320 км до Черного моря, пройдя, таким образом, расстояние более чем в 1500 км от главного ледникового центра в Скандинавии.
Во время более поздних оледенений лед неоднократно спускался через Балтийское море на Северо-Германскую равнину. Некоторые морены, образованные в течение более поздних продвижений ледников, изменились очень мало. Одна из наиболее рельефных, Бранденбургская морена, простирается из Дании через Гамбург и Берлин, а затем идет на восток. Франкфурт-Познанская и Померанская морены лежат дальше на север и вместе с Бранденбургской опоясывают озерный район Северной Германии и Восточной Пруссии.
Хотя ледники в своем продвижении по Северо-Германской равнине доходили до различных мест, на западе все они останавливались приблизительно в одном и том же районе вдоль восточного края впадины Северного моря. Здесь с каждым последующим наступанием ледников одна морена нагромождалась на другую, пока они не образовали основу полуострова, который теперь почти изолирует Балтийское море от Северного и на котором расположилась Дания.
Таким образом, подобно жителям Лонг-Айленда, датчане обязаны своей территорией ледникам, нагромоздившим обломки горных пород, принесенные из других районов, в месте, которое иначе было бы теперь большей частью покрыто морем. Две контрастные береговые линии Дании, как и береговые линии Лонг-Айленда, своим характером также непосредственно обязаны деятельности ледников. Неровное восточное побережье и примыкающие к нему острова находятся в центре моренного пояса, в то время как другая сторона этого опрятного маленького полуострова представляет собой плоскую намывную равнину, на гладкой поверхности которой волны Северного моря соорудили длинные прямые песчаные пляжи Ютландии.
Когда большие североамериканские ледники текли на юг из Канады, они разрушали поверхность (занятую теперь Великими озерами) низменностей, сложенных глинистыми сланцами и известняками. Размалывая и превращая их в глину, лед нес эту огромную массу обломков на юг. Она была настолько большой, что забила основание ледника, заставляя его течь над ней. Благодаря этому неровности рельефа доледникового ландшафта покрывались слоем осадков, предохранявшим их от дальнейшего разрушения и выпахивания. Так был погребен доледниковый ландшафт Среднего Запада, и теперь о нем можно судить только благодаря бесчисленному количеству колодцев, вырытых сквозь слой ледниковых наносов. Сегодня можно часами ехать по плодородным, распаханным землям, лежащим на ровной поверхности ледниковых отложений, нанесенных на прежний рельеф с характерными для него возвышенностями и понижениями, и не увидеть ни единого следа этого доледникового ландшафта.
Этот вид ледниковых наносов получил название донной, или основной, морены, в отличие от конечных морен, которые то там, то здесь вздымаются над ее слегка волнистой поверхностью.
Отожествление донной и основной морены неправильно. Основная морена — это донная (нижняя) морена вместе с осевшими на нее (после таяния ледника) поверхностной и внутренней моренами.
Донные морены покрывают большую часть северных районов Соединенных Штатов, южную Канаду и западные Канадские равнины. В Огайо толщина их в среднем составляет 30 м. В штате Айова ледник отложил морену мощностью почти вдвое больше этой.
Глинистые сланцы Среднего Запада поддавались ледниковому выпахиванию гораздо легче, чем граниты и другие твердые горные породы холмов и гор Новой Англии. Конечно, за тысячелетия, в течение которых ледник воздействовал на эти стойкие породы, ему удалось отщепить от них массу обломков, но их количество было гораздо меньше того, какое получалось, когда ледник двигался по более податливым породам. Сегодня и Новая Англия, и Огайо покрыты донными моренами. Однако в Огайо редко можно увидеть ледниковый валун или булыжник и, вероятно, нет ни одного поля, которое было бы огорожено каменной оградой. В Новой Англии, с другой стороны, слой морены имеет толщину всего 4,5—6 м, а земля в буквальном смысле слова представляет собой море камней. Все поля на протяжении многих километров обнесены каменными заборами, хотя поля здесь гораздо меньших размеров, чем в Огайо. Ограды эти росли медленно, по мере того как фермеры ежегодно выкапывали и убирали камни с полей, но все еще остается много земли, слишком каменистой, чтобы ее можно было распахать.
У североамериканских и европейских ледниковых отложений есть много удивительно схожих черт. Между большими конечными моренами на Северо-Германской равнине и в восточной части СССР слой основной морены толстый и содержит много глины, которую ледник образовал из слабых коренных пород, слагающих обширные низменности в Эстонии и Латвии. Ландшафт северных берегов Балтики, а также Ирландии, Шотландии и северной Англии, где много выходов более устойчивых пород, своими каменными оградами, обилием валунов и многим другим очень похож на ландшафт Новой Англии.
Перенесенные ледником обломки горных пород — валуны, щебень и более мелкий материал — независимо от того, лежат ли они в тилле или свободно на поверхности земли — получили названия эрратических камней.
Обычно эрратическими валунами (камнями) называют окатанные и оглаженные обломки горных пород диаметром 10 см и больше. Щебень и более мелкий материал, как правило, эрратическими камнями не называют.
Каменные ограды и стены в Новой Англии и на Британских островах построены главным образом из эрратических валунов. В Европе валуны стали использовать для строительства много тысяч лет тому назад. До нас дошли каменные цирковые арены и постройки тех времен, предназначенные для религиозных церемоний и других целей. В Северной Европе из ледниковых валунов возведено много сооружений, в том числе старинные замки, которые стоят и по сей день. Целые деревни в Северной Германии были построены из принесенных ледником из Швеции гранитных валунов.
Эрратические валуны бывают таких размеров, что с ними не могут справиться самые мощные экскаваторы. Очень многие валуны весят больше ста тонн, а известны такие, и их немало, вес которых достигает нескольких тысяч тонн. Леднику, когда он движется, под силу переносить глыбы любой величины. В Соединенных Штатах самую большую известность получил эрратический валун Мэдисон, который лежит около Конуэй, в штате Нью-Гэмпшир. Его размеры 26,8X11,9X11,3 м. На Британских островах встречаются валуны еще большей величины.
Широко известен огромный валун, служащий постаментом памятника Петру I («Медный всадник») в Ленинграде.
Многие большие валуны состоят из гранита и родственных ему крепких пород. Но иногда ледники отрывали и переносили глыбы известняка и других осадочных пород. В графстве Хантингдоншир, приблизительно в 80 км севернее Лондона, на вершине одного из таких гигантских валунов была построена целая деревня. Отдельные валуны разрабатывались как карьеры, из которых добывали камень в течение многих лет. В Скандинавии и Северной Германии есть валуны, достигающие нескольких километров в длину.
Когда ледник переносил валуны, по пути они частично разбивались и перетирались, уменьшаясь в размерах. Поэтому очевидно, что колоссальные известняковые валуны в Европе были перенесены льдом не больше, чем на несколько километров. Однако некоторые гранитные валуны теперь лежат на расстоянии 80 км от того места, где ледник отколол их от материнской породы.
Валуны меньших размеров, состоящие из устойчивых пород, переносятся на гораздо более дальние расстояния. Если они по своему составу отличаются от пород той местности, куда принесены, то можно проследить, из какого источника они были отколоты. Таким образом, они становятся индикаторами пути, по которому прежде двигался лед. Именно благодаря этому геологи смогли определить направление, в каком двигались ледяные потоки, и в конце концов найти центр, откуда они растекались.
В моренах на Лонг-Айленде есть много гранитных осколков, оторванных ледником от высоких вершин гор Адирондак. В моренах на Кейп-Код много обломков пород из штатов Мэн и Нью-Гэмпшир. Валуны, содержащие медь, прошли 950 км из северного Мичигана до южного Иллинойса. Очевидно, ледник способен переносить валуны не дальше чем на 1100—1300 км, так как не было найдено ни одного валуна, удаленного от своего источника на большее расстояние. Там, где ледник полз по выходам породы, расположенным на возвышенностях, отщепленные от них куски концентрировались по направлению движения ледника большими полосами. Сегодня эти полосы валунов служат хорошим указателем направления прежнего движения ледниковых покровов.
Вследствие того что направление, в котором двигались потоки льда, в течение тысяч лет немного изменялось, полосы-указатели по мере удаления от первоначальных обнажений пород расходились веером. Самые заметные веера-индикаторы среди североамериканских ледниковых отложений находятся в Новой Англии благодаря изобилию и разнообразию имеющихся там выходов горных пород.
В северо-восточной части Род-Айленда, в предместьях Вунсокет, есть небольшой, не очень заметный холм Айрон-Хилл. Темная с большим содержанием железа изверженная порода (кумберландит), из которой состоит эта возвышенность, наполняет жерло древнего вулкана и не похожа почти ни на одну породу в Новой Англии. Хотя высота Айрон-Хилл едва достигает 30 м, он занял прочное место в геологических летописях, потому что ледниковый покров, проходя через этот холм, отщепил от него множество обломков, которые теперь, распространившись к югу, образуют удивительные веера-индикаторы. Начинаясь у вершины холма, где порода обнажена только на 400 м в ширину, этот веер все более и более расширяющейся полосой простирается на юг через Потакет и Провиденс, спускаясь вдоль всего залива Наррагансетт, через Ньюпорт, где он достигает 11 км в ширину и, наконец, выходит к Атлантическому океану в 65 км от обнажения на Айрон-Хилл.
В Новой Англии есть и более длинные веера-индикаторы. В Европе несколько таких вееров расходятся из центральной Швеции до внешних границ ледниковых отложений в северной Германии. Норвежские эрратические валуны были передвинуты льдом по дну Северного моря до Англии. Несколько вееров, вершины которых лежат в южной Финляндии, пересекая Финский залив, доходят до Эстонии и Латвии.
В восточной Финляндии многие валуны, разбросанные по ледниковым наносам, содержат медную руду. В поисках источника, от которого откололись эти валуны, геологи составили карту местонахождения всех известных обломков породы, содержащих медь. В конце концов чертеж принял форму веера, в вершине которого, по мнению геологов, должны были находиться коренные выходы породы. И действительно, под слоем наносов, покрывающих эту местность, были открыты залежи руды, которые впоследствии стали самым важным источником добычи меди в Финляндии.
В некоторых редких случаях веера приводят к местам, где порода, слагающая валуны, отсутствует. Это значит, что ледник унес ее отсюда целиком. Такое положение наблюдается там, где небольшие останцы некогда обширной, почти горизонтально залегающей толщи пород сохранились на вершинах возвышенностей. Лед может до основания срезать такие останцы, уничтожив при этом всякие признаки их прежнего существования, и разбросать их остатки в виде валунов, рассеянных на большой площади.
Не все необычные или даже редкие эрратические материалы являются индикаторами. Иногда они или вообще никуда не ведут, или заводят в тупик. Вот что произошло в 1876 году на одной из ферм в юго-восточной части штата Висконсин. Роя колодец в ледниковом наносе, фермер нашел необычный стекловидный камешек и оставил его себе на память. Через семь лет жена фермера продала его за один доллар ювелиру в Милуоки. Позже обнаружилось, что это был алмаз в 16 карат, и ювелир продал его за большую сумму денег.
1 карат = 200 мг = 0,2 г.
Как и следовало ожидать, фермер, нашедший алмаз, предъявил иск ювелиру. Дело дошло до Верховного суда штата Висконсин, который вынес решение, что ювелир имел право на деньги, так как он не знал о ценности камня, когда он его покупал.
Висконсинский алмаз вызвал настоящую лихорадку. Многие бросились в прерии в надежде найти этот неуловимый минерал. Поиски алмазных залежей оказались бесплодными, но в течение нескольких лет было найдено еще несколько алмазов: пять в Висконсине, три — в южной Индиане и по одному в штатах Мичиган и Огайо. Один камень, найденный в нескольких милях севернее того места, где был обнаружен первый алмаз, весил 21 карат. Несомненно, что в наносах, покрывающих эти штаты, лежит много алмазов, но их будет гораздо труднее отыскать, чем вошедшую в поговорку иголку в стоге сена.
Алмазы во всем мире встречаются в особой породе вулканического происхождения — кимберлите, залегающей в виде цилиндрических трубок (прежних выводных каналов вулкана) на больших глубинах от поверхности земли.
Кимберлит — ультраосновная (т. е. с низким содержанием — около 45% — кремнекислоты) изверженная горная порода, измененная последующими процессами настолько сильно, что превращается в желтую или голубую глину, состоящую из вторичных минералов.
Алмазы рождаются в расплавленной магме внутри этих древних вулканических жерл, причем давление и температура, необходимые для их образования, очень высоки. Геологи почти уверены, что непосредственно под отложениями, где были найдены американские алмазы, кимберлита нет.
Откуда же, в таком случае, они взялись? Ледниковые шрамы на редких обнажениях коренных пород и породы-индикаторы, входящие в состав морены, указывают на север, и все линии сходятся в одном районе — где-то в покрытой торфяными болотами и ледниковыми наносами части Онтарио между озером Гурон и заливом Джемса. В попытке найти «материнскую жилу» в этом районе была организована коммерческая разведка. И опять-таки это были поиски иголки в стоге сена.
Все же очевидно, что источник, из которого ледник принес алмазы, где-то есть. Предположение, что лед унес породу, содержащую алмазы, как он сделал это с некоторыми известняковыми отложениями в Европе, маловероятно: у глубоко залегающих вертикальных алмазоносных трубок больше шансов устоять против атак ледников, чем почти у любого другого типа породы на Земле. Этот источник, возможно, находится около того места, где была предпринята безуспешная разведка, или дальше на север. Алмазы, самые твердые из всех минералов, могут остаться невредимыми даже после продолжительного натиска ледника (об этом свидетельствуют 11 найденных камней), тогда как материнская порода, в которой они были заключены, полностью уничтожена и алмазы сохранились в морене в качестве единственного признака, свидетельствующего о былом существовании также и вмещающей породы. Может быть, среди всех эрратических камней алмазы держат рекорд по самому большому удалению от своего коренного залегания.
Итак, редчайшие эрратические камни — 11 алмазов, разбросанных в ледниковом наносе на территории, превосходящей штат Огайо, говорят нам, что где-то в необитаемой местности в Канаде находится месторождение алмазов, но где именно — этого они нам пока не открыли.