Время и место зарождения «вечной мерзлоты» и подземных льдов

Вопрос о времени, месте и причинах появления наземных ледников, ледовых покровов морей и подземных льдов не простой. Выше говорилось, что следы геологической деятельности льдов имеются в отложениях с возрастом 1—2,5 млрд. лет, относящихся к концу древнейшей — архейской и следующей за ней протерозойской зонам геологической истории. Затем они неоднократно устанавливаются в отложениях палеозойской эры, в ряде относимых к ней периодов: каменноугольного (от 350 до 285 млн. лет назад) и пермского (от 285 до 230 млн. лет назад). Поскольку в отложениях имеются признаки существования льдов на поверхности суши и водоемов, вполне правомочно допущение, что земные недра также содержали в себе льды, т. е. были мерзлыми. В отдельных случаях установлены и прямые свидетельства былого наличия мерзлых толщ среди древнейших отложений. К их числу относятся вертикальные грунтовые клинья, сложенные окаменевшим песком (песчаником), длина которых достигает 20 м! Они, вероятнее всего, являются грунтовыми псевдоморфозами по вытаявшим ледяным жилам. Следовательно, мерзлые толщи с ледяными жилами, аналогичные тем, которые распространены ныне на севере Якутии, существовали на Земле уже не менее 1 млрд. лет назад, а по косвенным данным и ранее! Вслед за палеозойской эрой в геологической летописи следует мезозойская (от 230 до 65—67 млн. лет назад). В относимых к ней отложениях следов криогенных процессов и явлений не обнаружено, ни в высоких, ни в низких широтах. С чем это связано, пока сказать трудно. Правда, в последние годы в связи с детальным изучением мезозойских толщ как на суше, так и в океане появляются сведения об участии морских плавучих льдов в их формировании.

Самые древние следы зарождения современной криолитозоны планеты относятся к середине кайнозойской, последней эры геологической истории, ко времени, отдаленному от наших дней на 25—26, а по мнению некоторых исследователей, на 38—40 млн. лет. Отложения этого возраста на дне морей, омывающих Антарктиду, становятся холодноводными. В них появляются крупнозернистые включения, которые могли попасть в глубоководные илы только вследствие вытаивания из плавучих льдов: из оторвавшегося от берега ледяного припая, в который вмерзают даже каменные обломки при его посадке на дно, или из айсбергов, а скорее всего, из тех и других. Естественно, что продуцировать айсберги могли только ледники, значит, в Антарктиде в это время существовало оледенение. Возможно, что на самых ранних этапах это был не сплошной ледниковый покров, как ныне, а долинные ледники гор. Но они существовали, и, вероятнее всего, скальные горные породы на склонах прилегавших к ним гор были на некоторой глубине от поверхности постоянно мерзлыми.

Наиболее ранний этап этого начального оледенения Антарктиды, после которого оно не прекращалось уже до наших дней, относится к концу первого — палеогенового периода кайнозойской эры.

Подразделения новейшей кайнозойской эры геологической истории (по Д. Боуэну, 1981)

По мнению одних ученых, данное событие произошло на границе двух эпох палеогенового периода: эоцена и олигоцена. По мнению других — на рубеже палеогенового и неогенового периодов кайнозойской эры. Следовательно, олигоценовая эпоха палеогенового периода уже была, возможно, криогенной эпохой в Южном полушарии, где были развиты все три формы оледенения Земли — наземные ледники, плавучие морские льды и подземные льды. В Северном же полушарии в олигоцене произрастала весьма теплолюбивая растительность. В Арктике были распространены так называемые тургайские или ангарские леса, основу которых составляли листопадные древесные породы. В их состав входили бук, граб, ольха, береза, каштан, тополь, грецкий орех, а также представители более ранних (более древних) субтропических флор, такие, как секвойя, болотный кипарис, гинко, лавр.

Согласно реконструкциям известного ботаника А. И. Толмачева, климат рассматриваемого времени в Арктике характеризовался следующими особенностями. Лето было продолжительным, но умеренным, с невысокими температурами, зимы — мягкими, температура самого холодного месяца не опускалась ниже —5° С. Атмосферных осадков выпадало довольно много, их годовая сумма составляла 800—1000 мм. Зимы отличались обильными снегопадами, высокий снежный покров предохранял растения от морозов. Средние годовые температуры были выше современных на 12—15° С, что очень много, а на северо-востоке Сибири, вероятно, и того более. Арктический бассейн имел широкую связь с Атлантическим океаном. Через Западную Сибирь и Тургайский пролив, а периодически, возможно, и через Русскую равнину он соединялся со Средиземноморским бассейном, в состав которого в то время входили помимо Черного также Каспийское и Аральское моря. Полярный океан не был еще ледовитым, иначе он не мог бы оказывать столь существенного отепляющего и увлажняющего влияния на климат всей Арктики, а также прилегающие к ней области. Климат повсюду в приполярных областях был однообразным умеренно влажным, что и определяло однообразие растительности на огромных пространствах. Вследствие достаточно высоких летних температур, большой продолжительности вегетационного периода (не менее 5—6 мес), мягкости и снежности зим и отсутствия засушливых зон листопадные леса распространились на всей площади суши в Арктике и Субарктике.

В следующий за палеогеновым — неогеновый период происходит похолодание климата в высоких и умеренных широтах. Относительно однообразная до этого природа Земли четко дифференцируется на определенные ландшафтно-климатические зоны. В первой половине неогена — миоцене на севере Евразии и Северной Америки возникают и получают широкое распространение зоны степей и тайги. Представители таежной растительности существовали и раньше, например в горах Сибири, но тайга как зональное явление оформилась только теперь. Таежные леса Сибири в миоцене состояли главным образом из лиственницы, ели, сосны, березы, а по долинам рек еще удерживались представители листопадных лиственных лесов — клен, американский серый орех, родственный грецкому ореху, плоды его найдены в миоценовых отложениях на реках Оби и Алдане.

Примерно 7 млн. лет назад наступает плиоцен — вторая и последняя эпоха неогенового периода. Климат Земли в арктических и субарктических районах становится уже весьма холодным. Возникает зона тундры. Так же, как и представители тайги в палеогене, представители тундровой растительности существовали и в миоцене, главным образом в горах северо-востока Азии, но тундра вышла на равнины и приобрела положение широтной зоны, кольцом охватившей Полярный бассейн лишь в плиоцене. Безусловно, возникает непременный спутник тундровых ландшафтов, их собственно в основном и обусловливающий, — вечная мерзлота. Становится ледовитым и Северный полярный океан. Изучая строение колонок его донных, в основном глинистых, илов в глубоководных котловинах и на подводных хребтах, американский геолог Д. Кларк установил, что крупнозернистые включения начали поступать в донные илы не менее 5,6 млн. лет назад, а скорее даже ранее. В центральные глубоководные части Арктического бассейна крупнозернистый материал мог приносить только плавучий лед.

Возникли и прочно связались между собой два взаимно обусловленных явления криолитозоны, столь характерные для всей последующей ее истории в Северном полушарии, — ледовый покров арктических морей и мерзлые толщи с подземными льдами. На карте современного распространения вечной мерзлоты в Северном полушарии видно, что основные области ее развития в Евразии и Северной Америке никак не связаны с ледниками, приуроченными к арктическим островам. В то же время южная граница мерзлых толщ суши непосредственно переходит в южную границу плавучих льдов в арктических морях, на что обратил внимание известный советский палеограф А. А. Величко. Рассматривая взаимоотношения льдов суши и моря в Северном и Южном полушариях, можно сделать следующие заключения. В Северном полушарии морское оледенение Арктического бассейна обусловило в основном подземное оледенение вблизи него. В Южном полушарии взаимосвязаны льды приполярных морей и ледники суши внутри них. В обоих полушариях возникла ситуация кольца в кольце, но с разными взаимосвязями между тремя формами оледенения Земли: морским, наземным и подземным.

Все, что сказано выше о начале развития различных форм оледенения в Южном (конец палеогена или его рубеж с неогеном) и Северном (конец неогена — плиоцен) полушариях, свидетельствует о том, что криолитозона Земли возникла задолго до начала последнего, четвертичного периода, который принято называть «ледниковым» и в который предполагается существование «великих» оледенений равнин северной Евразии и Северной Америки. Следовательно, вечная мерзлота не только не реликт этих ледниковых покровов, а, напротив, существовала до времени их предполагаемого возникновения, как его ни оценивать: в 0,7—1 или 1,6—1,8 млн. лет.

Наличие вечномерзлых толщ в плиоцене помимо косвенных фактов ледовитости Северного океана и распространения тундровой зоны по его берегам подтверждается целым рядом непосредственных геологических данных. В раннем плиоцене на северных прибрежных равнинах Чукотки еще росли высокоствольные таежные леса из лиственницы, ели, березы, ивы. Стволы их и обломки веток находят в раннеплиоценовых отложениях (речных галечниках, песках и супесях). По-видимому, леса были приурочены к речным долинам, в то время как на водоразделах господствовали тундры. Но и под лесами в долинах грунты на некоторой глубине от поверхности были постоянно мерзлыми. Попадая в них, стволы и ветки деревьев быстро замерзали и потом уже не оттаивали, благодаря чему прекрасно сохранились до наших дней. Даже остатки такой легкоразлагающейся древесины, как древесина ивы, не несут на себе никаких следов гниения. Значит, толщи речных отложений с древесными стволами на севере Чукотки, промерзнув 5—7 млн. лет назад, сохраняли это свое состояние в течение всей последующей геологической истории. Конечно, происходили смещения в зависимости от климатических колебаний южной границы вечной мерзлоты, но вся она, возникнув, не исчезала. Площадь современной криолитозоны в недавнем геологическом прошлом существенно расширялась, как мы увидим далее, но никогда столь же существенно не сокращалась.

Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990