Факультет

Студентам

Посетителям

Место палеогляциологии в системе наук о Земле

Дружной весной, наблюдая за быстрым сходом снежного покрова и вскрытием рек и озер, нелегко представить себе, что где-то на Земле еще сохраняются пространства, занятые вечными снегами и льдом, — Антарктида, Гренландия, множество горных ледников.

Еще труднее осознать, что примерно 15 тыс. лет назад ледниковые покровы занимали громадные площади и, например, на месте Ленинграда и Риги, Архангельска и Новгорода возвышались толщи льда мощностью не менее километра.

В то же время ледниковые чехлы скрывали значительные части горных хребтов и даже горных стран. Мощные выводные ледники выносили на предгорные равнины массы обломочного материала. Наблюдения за необычными каменными обломками, усеивающими поверхность предгорных равнин, повлекла за собой изучение самих ледников. С этого фактически началось развитие самостоятельной науки — гляциологии, входящей в семью наук о Земле. В широком понимании объектом этой науки являются все виды природных льдов, в более узком — только ледники. Для всестороннего анализа ледниковых тел необходимо знать закономерности их изменений в пространстве и времени. На этой основе можно разрабатывать прогнозы хода ледниковых процессов в будущем, что имеет важное значение для проектирования различных народнохозяйственных мероприятий.

Ясно, что для прогнозирования необходимо располагать сведениями о состоянии оледенения в прошлом. Эту задачу выполняет особое научное направление — палеогляциология, которая использует достижения различных фундаментальных наук (физики, химии, математики), а также наук о Земле (геологии, геоморфологии, климатологии, гидрологии и др.).

Истоки гляциологии и палеогляциологии восходят к концу XVII в., когда исландский ученый Т. Вигалин предпринял первые в мире исследования ледников, периодически опустошавших равнины на юго-востоке Исландии. Виталии указал, что движение ледников осуществляется под воздействием силы тяжести. Он рассмотрел процессы преобразования снега в фирн, а затем в лед и пытался разобраться в закономерностях колебаний ледников. Работа Вигалина «О ледяных горах Исландии» увидела свет только спустя столетие, в конце XVIII в.

Еще через 100 лет, на рубеже XVIII и XIX вв., были предприняты многочисленные наблюдения на предальпийских равнинах, в районах распространения древних ледников. К этому времени выяснилось, что ледники обладают колоссальными способностями перемещать каменные обломки вниз по долинам. С этих позиций представилось возможным объяснить происхождение крупных обломков — валунов, найденных вдали от современных ледников, и получить один из самых убедительных аргументов в пользу существования громадных ледниковых покровов в прошлом (Л. Агассиз, И. Венец, П. Кропоткин, А. Гейки, О. Торелль и др.). Одновременно зародились представления об экзарационном происхождении многих форм рельефа в горах. Важно отметить, что именно в связи с разработкой ледниковой теории понадобились фундаментальные сведения о закономерностях существования современных ледников и механизмов их движения.

Первые гляциологи, Й. Шарпантье, Л. Агассиз, Дж. Форбс и др., по существу, не отделяли изучение каменного материала от исследования физических и термодинамических свойств ледников, т. е. рассматривали ледник как единую систему. При этом сами обломки, транспортируемые и отлагаемые ледниками, использовались для исследования процессов движения льда, характера поверхностного таяния, колебаний концов ледников и т. д. Это позволило найти убедительные объяснения процессов моренонакопления на качественном уровне, присущем многим работам той эпохи.

Впоследствии гляциология пошла своим путем, совершенствуя количественные, физические, химические и другие «точные» методы изучения ледников, при этом обломочный материал изучался

только в связи с его участием в процессах массоэнергообмена и в колебаниях ледников. Вместе с тем геологи-четвертичники и геоморфологи занимались картографированием и стратиграфией ледниковых отложений, не учитывая в должной мере физические процессы в ледниках. Такая дифференциация в исследованиях морен, основного объекта палеогляциологии, создала почву для многочисленных дискуссий, связанных с выяснением условий формирования разнофациальных ледниковых отложений и сопряженных с ними форм рельефа, а также с общими оценками воздействия ледников на ложе. В центре внимания ученых оказались проблемы выяснения количества древних оледенений и пределов их распространения. Зато вне поля зрения оставались более существенные аспекты палеогляциологии, позволяющие раскрыть жизнедеятельность ледниковых тел на базе учета обломочного материала. Недаром один из авторитетных исследователей древнего оледенения, К. К. Марков, писал о рассматриваемом этапе развития науки: «…победоносная ледниковая теория почила на лаврах».

Только в начале 70-х гг. нынешнего столетия наметилась четкая тенденция к совместному решению проблем древнего оледенения усилиями как гляциологов, так и специалистов по ледниковой геологии и геоморфологии. В результате были разработаны первые концептуальные модели древних ледниковых покровов, воплотившие в себе лучшие достижения научных дисциплин, которые составляют базу палеогляциологии. В этих моделях, однако, на наш взгляд, еще недостаточно полно учитываются процессы мореноформирования. Наша исходная позиция сводится к тому, что в вещественном составе и строении каменного материала интегрально отражаются все процессы, происходящие в ледниках. Отрыв от этой фактической основы придает палеогляциологическим моделям бесплотность и чрезмерный схематизм.

Таким образом, палеогляциология не может существовать вне связи с целой серией научных дисциплин, их взаимопроникновение и взаимодействие при изучении древнего оледенения дают плодотворные результаты. Соответственно, палеогляциологический поиск характеризуется необычайной широтой, что можно проиллюстрировать на ряде примеров.

Рассмотрим один из них. Совершенно очевидно, что материковые оледенения прошлого, аккумулируя в своих ледниковых телах большие запасы воды, изымали ее из Мирового океана. Значительное (порядка 120 м) понижение его уровня в ледниковые эпохи приводило к образованию новых участков суши на месте морских мелководий. При этом появлялись широкие возможности для миграций растений, животных и первобытных людей. Например, Берингийская суша, располагавшаяся на месте неглубокого Берингова моря, соединяла Сибирь с Северной Америкой и по этому сухопутному мосту происходило переселение многочисленных видов организмов из Старого Света в Новый. Такие же сухопутные мосты существовали во время оледенений между Азиатским материком и Сахалином, а также Японскими островами. Это убедительно доказывается сделанными там находками костей древних слонов и других животных, характерных для континентальной Азии.

Затопление сухопутных мостов в межледниковые эпохи превращало острова в замкнутые экологические системы, и видообразование там приобретало специфические черты. При оледенениях возобновлялась связь с материком, островные популяции вступали в контакты с континентальными, складывались новые генетические комбинации, что, в свою очередь, отражалось на процессе эволюции. Анализ периодических явлений подобного характера в истории формирования современных видов растений и животных еще предстоит провести.

В связи с историей древних оледенений необходимо осуществить также глобальную корреляцию геологических событий, особенно имевших место в разных полушариях. Решение такой задачи поможет установить истинные причины колебательной природы различных естественных процессов на Земле.

Если изменения климата, да и сами оледенения были, как полагают многие исследователи, обусловлены периодическими колебаниями наклона земной оси или других параметров орбиты, то вполне логично было бы ожидать и более значительных сдвигов в природных условиях северной и южной внетропических областей нашей планеты по сравнению со сдвигами в приэкваториальных районах. В самом деле, небольшое отклонение оси от нормального положения почти не изменит угол, под которым солнечная радиация поступает к земной поверхности на экваторе. Зато одновременно существенно изменится теплообеспеченность полярных областей Земли.

Любопытно отметить, что палеоклиматические модели, разработанные советскими и зарубежными исследователями для Северного полушария, как правило, отражают идею о неравнозначности природных изменений в высоких и низких широтах. В умеренном поясе и особенно в его северной части амплитуда температурных колебаний была на несколько градусов выше, чем в тропическом и экваториальном поясах. Однако, естественно, этот аргумент не может иметь решающее значение при выяснении вопроса о причинах оледенений. Тем не менее его нельзя просто игнорировать. Он, несомненно, показывает, что структура экосистем в умеренных широтах испытывала более сильные преобразования. Возможно, этим и объясняются высокие темпы естественного отбора, вымирания и эволюции, характерные для рассматриваемой территории. Зато в экваториальной зоне с более стабильным климатическим режимом сохранялись благоприятные условия для выживания теплолюбивых реликтов, сохранившихся от геологических эпох прошлого.

Таким образом, подводя итоги, можно констатировать, что теория древнего материкового оледенения, преломляясь сквозь призму других наук о Земле, дает выход в сложный мир актуальных проблем, интересующих человечество. Прогнозы развития окружающей среды на ближайшие десятилетия невозможно создать без учета палеогляциологических ситуаций. Немало вопросов есть, однако, и в самой ледниковой теории. К таким вопросам относится, например, динамический режим ледниковых покровов прошлого. Долгое время этот режим реконструировался на актуалистической основе, по аналогии с современными ледниковыми щитами Антарктиды и Гренландии. Однако такой подход не вполне правомерен. Дело в том, что оба современных щита пребывают в стационарном состоянии и потому отличаются довольно правильной куполообразной формой, которая мало зависит от рельефа ледникового ложа. Устойчивое динамическое равновесие с окружающей средой предопределяет медленный ход процессов массоэнергообмена в этих крупных ледниковых щитах.

Гигантские ледниковые покровы прошлого, судя по имеющимся фактическим данным, обладали высокой мобильностью. Так, последний европейский ледниковый покров успел всего за несколько тысячелетий достичь максимальных размеров, создать ряд систем краевых образований и после этого столь же быстро исчезнуть с лика Земли. Математическое моделирование убедительно показало, что в обстановке стационарного режима древние ледниковые покровы не могли бы за отведенные им природой короткие сроки существования так быстро разрастаться и таять. Отсюда, естественно, вытекает заключение о том, что актуалистические представления явно недостаточны для интерпретации эволюции древних оледенений.

Канадские ученые Б. Лориол и Дж. Грей в докладе, представленном на XI Конгрессе Международного союза по изучению четвертичного периода (Москва, 1982 г.), выдвинули новую концепцию развития североамериканского ледникового покрова, возникающего путем слияния нескольких ледниковых куполов при их разрастании. При такой трактовке форма поверхности льда сильно отклонялась от правильного купола и имела скорее бугристый характер. Идеи о квазистационарном, неравновесном режиме древних ледниковых щитов, о направленных миграциях их центров и об интенсивной динамике отдельных потоков льда высказываются также многими советскими исследователями. В частности, советский гляциолог М. Г. Гросвальд полагает, что во время оледенений на мелководьях арктических морей формировались крупные нестационарные ледники-шельфы, напоминающие современный ледник Росса в Антарктике.

Ледниковая теория в нашей стране недавно отпраздновала свой столетний юбилей, поскольку датой ее рождения обычно считается 1876 г. — год выхода в свет прекрасной книги Петра Алексеевича Кропоткина «Исследования о ледниковом периоде». Идеи этого замечательного ученого в нынешних условиях продолжают плодотворно развиваться и пополняют сокровищницу наук о Земле.

Изучение следов древних оледенений имеет большое практическое значение. Оно особенно возросло в последние годы, когда внимание ученых привлекла проблема поисков и рационального использования новых видов природных ресурсов.

В нечерноземной зоне РСФСР большая часть месторождений песчано-гравийных строительных смесей, глин для производства кирпича, стекольных песков и некоторых других ценных видов сырья относится к древнеледниковым или приледниковым образованиям. Районирование сельского хозяйства, градостроительство, планирование зон отдыха, размещение крупных строительных объектов в средней полосе Европейской России сегодня уже немыслимы без тщательного изучения ледникового рельефа и отложений этой территории.

В соответствии с возросшими требованиями на новый уровень поднялись и научно-технические разработки, касающиеся прикладных аспектов ледниковой теории. В СССР на основе палеогляциалистических реконструкций прогнозируются месторождения песков и гравия для производства бетона.

По составу ледниковых валунов и особенностям их переноса в Карелии удалось обнаружить залежи ценных руд, скрытые на дне озер и болот. Сорванные ледниками со склонов древних возвышенностей и выведенные на поверхность крупные блоки доледниковых пород часто разрабатываются как источники некоторых видов дефицитного сырья, например, гончарных глин (район г. Кричева в БССР), мела и извести (район г. Гродно), фосфоритовой муки (станция Сеща в Брянской области) и т. д.

Прикладные палеогляциалистические исследования в наши дни очень быстро развиваются и в ближайшем будущем, возможно, оформятся в самостоятельное направление науки.

Предлагаемая вниманию читателя брошюра дает многоплановое представление о различных аспектах палеогляциологических исследований. Она вполне отражает достижения современной науки и открывает заманчивые перспективы дальнейшего поиска, устремленного в мир ледников прошлого.

Автор: Л. Р. Серебрянный

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: