Наличие современного оледенения в африке. Оледенения в истории земли

На Камчатке на небольшом по площади участке долины одноименной реки находится гигантское кладбище мамонтов. Бивни, черепа, отдельные части и целые скелеты почти сплошной полосой обнажаются в обрыве реки и, размываемые водой, разносятся вниз по течению. Сотни гигантских северных слонов нашли здесь свою смерть. За пределами этого центрального участка долины Камчатки кости мамонта встречаются редко. Массовая гибель здесь травоядных гигантов была вызвана быстро наступившим похолоданием. Долину Камчатки со всех сторон окружают цепи вулканов и горных кряжей. Похолодание сначала привело к образованию ледников в горах. Постепенно площадь оледенения расширялась, а сами ледники, спускаясь в межгорную долину все ниже и ниже, в конце концов замкнули ее со всех сторон ледовым барьером. Остался маленький клочок земли в долине реки, не захваченный льдом. Сюда и перебрались мамонты со всей Камчатской долины. Несмотря на то, что ледники так и не покрыли этот небольшой кусочек земли, животные уже не могли выжить. Беда была не только в том, что для такого огромного стада площадь пастбищ оказалась недостаточной. Причиной катастрофы стали близлежащие ледники, резко понизившие температуру местности.

Кладбище мамонтов на Камчатке не единственный пример катастрофического влияния изменения климата на растительность и животный мир в эпохи великих оледенений.

Сейчас крупные ледники существуют лишь на высоких хребтах да в приполярных областях. Так, на Антарктическом материке мощность ледникового покрова достигает 4500 м, в Гренландии - 3300 м. Мощность языков крупных ледников Кавказа - 100 м, Тянь-Шаня и Памира - 560-600 м, ледника Федченко - около 1000 м.

Ледниковый покров 10000-20000 лет назад занимал огромные пространства нашей планеты. Большая часть Европы и Северной Америки была покрыта льдом. Спускаясь со Скандинавских гор, ледник достигал Волгограда и Киева, закрывал территорию Польши и Англии (рис. 6).

Оледенение в четвертичном периоде не было единым крупным похолоданием, а состояло из ряда ледниковых и межледниковых эпох, каждая из которых в свою очередь разбивалась на несколько стадий. На рисунке показано, как отступал (деградировал) ледниковый покров Валдайского оледенения на Русской равнине. Мы видим, что постепенное уменьшение площади ледникового панциря сопровождалось временами его ростом. Очевидно, что это в свою очередь явилось следствием колебаний температуры с периодичностью около 1000 лет.

Однако известны и еще более кратковременные колебания среднегодовой температуры на поверхности Земли. Так, с начала нашего века стала заметно теплеть Арктика. Это выразилось, в частности, в уменьшении ледовитости океана, в удлинении срока навигации и т.д. Но с 1940 г. вновь началось похолодание, продолжающееся до настоящего времени.

Можем ли мы отнести эпохи оледенения нашей планеты к числу катастрофических явлений? Безусловно, да. В масштабе геологического времени они наступали почти мгновенно.

Двигавшиеся с севера льды вызвали гигантское перемещение пародов с севера на юг, а также коренное изменение образа их жизни. Перемена климата явилась одним из важнейших факторов, с одной стороны, быстрого развития, с другой - вымирания отдельных племен. Достаточно сказать, что пригодная для обитания человека площадь земного шара была на 30 млн. км 2 меньше, чем в настоящее время.

Чем же были вызваны такие резкие похолодания на нашей планете, и можно ли ожидать новой вспышки холода в будущем?

Установлено, что резкое похолодание, усилившееся на севере нашей планеты около миллиона лет назад, т.е. в начале четвертичного периода, было не единственным в истории Земли. В Африке, Южной Америке, Индии и Австралии обнаружены ледниковые отложения в осадках, образовавшихся 300 млн. лет назад (в каменноугольный период). Известны и еще более древние следы ледниковой деятельности - рифейское оледенение 600-700 млн. лет назад. Самые же древние ледниковые образования имеют возраст свыше миллиарда лет.

Замечено, что все великие оледенения нашей планеты совпадали с крупнейшими горообразовательными эпохами, когда рельеф земной поверхности был наиболее контрастным. Площадь морей уменьшилась. В этих условиях колебания климата становились более резкими.

Анализируя растительные сообщества, существовавшие на нашей планете в последние 30-50 млн. лет, ученые заметили, что климат на нашей планете постепенно ухудшался - происходило медленное похолодание. Его связывают с усиливавшимся горообразованием, и в первую очередь с увеличением абсолютной высоты рельефа на Антарктическом материке. Горы высотой до 2000 м, возникшие в Антарктиде, т.е. непосредственно на Южном полюсе Земли, стали первым очагом образования покровных ледников, Сейчас установлено, что оледенение Антарктиды началось более 30 млн. лет назад. Возникновение ледника в Антарктиде сильно увеличило отражательную способность на этом материке, что в свою очередь привело к понижению температуры. Постепенно ледник Антарктиды рос как по площади, так и в толщину, и его влияние на тепловой режим Земли все увеличивалось. Температура льда медленно снижалась. Антарктический материк стал огромнейшим аккумулятором холода на нашей планете. Благодаря морским течениям и атмосферной циркуляции холод с Антарктического материка распространялся по всей планете и похолодание на Земле постепенно усиливалось.

Горообразовательные процессы, приведшие, в частности, к росту гор в Антарктиде, являются необходимым, но еще не достаточным условием возникновения оледенения. Средние высоты гор в настоящее время не ниже, а, может быть, даже выше тех, какие были во время оледенения, происходившего в начале четвертичного периода, однако сейчас площадь ледников относительно невелика. Очевидно, необходима какая-то дополнительная причина, непосредственно вызывающая резкое похолодание.

По этому поводу существует много гипотез. Прежде чем остановиться на некоторых из них, следует подчеркнуть, что для возникновения крупного оледенения планеты не требуется сколько-нибудь значительного понижения температуры. Расчеты показывают, что общее среднегодовое понижение температуры на Земле на 2-4° С вызовет спонтанное развитие ледников, которые в свою очередь понизят температуру на Земле. В результате ледниковый панцирь покроет значительную часть площади Земли.

От чего же зависит понижение средней температуры Земли?

Высказывались предположения, что причина заключается в изменении количества тепла, получаемого от Солнца. Выше говорилось об 11-летней периодичности солнечного излучения. Возможно, существуют и более длительные периоды. В этом случае похолодания могут быть связаны с минимумами солнечного излучения. Повышенно или понижение температуры на Земле происходит и при неизменном количестве энергии, поступающей от Солнца, а также определяется составом атмосферы.

В 1909 г. С. Аррениус впервые подчеркнул огромную роль углекислого газа как регулятора температуры приповерхностных слоев воздуха. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но поглощает большую часть теплового излучения Земли. Она является колоссальным экраном, препятствующим охлаждению нашей планеты. Сейчас содержание в атмосфере углекислого газа не превышает 0,03%. Если эта цифра уменьшится вдвое, то средние годовые температуры в умеренных поясах снизятся на 4-5° С, что может привести к началу ледникового периода.

Изучение современной и древней вулканической деятельности позволило вулканологу И.В. Мелекесцеву связать похолодание и вызывающее его оледенение с увеличением интенсивности вулканизма. Хорошо известно, что вулканизм заметно влияет на земную атмосферу, изменяя ее газовый состав, температуру, а также загрязняя ее мелкораздробленным материалом вулканического пепла. Огромные массы пепла, измеряемые миллиардами тонн, выбрасываются вулканами в верхние слои атмосферы, а затем разносятся струйными течениями по всему земному шару. Через несколько суток после извержения в 1956 г. вулкана Безымянного его пепел был обнаружен в верхних слоях тропосферы над Лондоном. Пепловый материал, выброшенный во время извержения в 1963 г. вулкана Агунг на острове Бали (Индонезия), был найден на высоте около 20 км над Северной Америкой и Австралией. Загрязнение атмосферы вулканическим пеплом вызывает значительное уменьшение ее прозрачности и, следовательно, ослабление солнечной радиации на 10- 20% против нормы. Кроме того, частицы пепла служат ядрами конденсации, способствуя большому развитию облачности. Повышение облачности в свою очередь заметно уменьшает количество солнечной радиации. По расчетам Брукса, увеличение облачности с 50 (характерно для настоящего времени) до 60% привело бы к понижению среднегодовой температуры на земном шаре на 2° С.

Изучая современные ледники в горах и на материках, установив особенности их строения, механизм передвижения, разрушительную и аккумулятивную работу, можно выявить наличие оледенений в геологической истории Земли, использовав знаменитое выражение Ч. Ляйеля: «Настоящее - ключ к прошлому».

18-20 тыс. лет назад облик поверхности Земли в Северном полуша­рии был совсем иным, чем в наши дни. Огромные пространства Север­ной Америки, Европы, Гренландии, Северного Ледовитого океана были заняты гигантскими ледяными покровами с максимальной мощностью в их центре до 3 км, а общий объем льда превышал 100 млн км" 1 . Это было последнее крупное оледенение, продвинувшееся на Русской равнине почти до широты Москвы, а в Северной Америке - южнее Великих озер. С тех пор ледники стали отступать, и сейчас лед последнего оле­денения сохранился только в Гренландии и на ряде островов Канадс­кой Арктики. В последние 10 тыс. лет, называемые голоценом, окон­чательный распад ледниковых шапок и их быстрое таяние произошли около 8 тыс. лет назад, когда климат был теплее современного. Этот период соответствовал «климатическому оптимуму». Где-то между 8 тыс. и 5 тыс. лет назад климат стал еще теплее, а в Африке более влажным. Но между 5 тыс. и 3500 годами назад произошло сильное похолодание и местами возникли новые ледники, что позволило выделить даже «ма­лый ледниковый период». Именно к нему относятся ныне существую­щие ледники на Кавказе, в Альпах, на Памире, в Скалистых горах Северной Америки и др.

Все эти события произошли с момента окончания максимального продвижения ледников за последние 18 тыс. лет. Но в четвертичном периоде, начиная примерно с 2 млн лет тому назад, достоверно выделя­ется не менее четырех ледниковых, или криогенных, эпох, следы кото­рых обнаружены в Евразии и Северной Америке. В начале XX в. не­мецкими геологами А. ПенкомиЭ. Брюкнером в Альпах были обоснованы четыре крупных оледенения: гюнц (поздний плиоцен), миндель (ранний плейстоцен), рисс (средний плейстоцен) и вюрм (поздний плейстоцен) с двумя стадиями наступания ледников либо с двумя самостоятельными оледенениями. Впоследствии, когда выделялись следы древних оледе­нений в других местах, им хотя и давали местные названия, но всегда сопоставляли их с Альпами. Трудами многих российских геологов на Русской равнине установлены следы не менее четырех оледенений, в самом общем виде сопоставимых с альпийскими. Такая же картина и в Северной Америке. Изучение керна океанских осадков и льда из Ан­тарктического покрова на предмет соотношения содержания легкого - |й О и тяжелого - 18 0 изотопов кислорода, как показателя изменений климата и температуры воды в океанах, позволило выделить те же самые холодные климатические интервалы в тех же самых возрастных границах, что и в Альпах или на Русской равнине. Тем самым были доказаны глобальность климатических изменений за четвертичный пе­риод и примерная синхронность оледенений в Северной Америке и Евразии. Однако океанская стратиграфия, т. е. изучение слоев океанс­ких отложений, дает сейчас более точные данные, отличающиеся от классических континентальных, в которые пытаются «втиснуть» став­шие уже привычными представления.

На Русской равнине максимальное продвижение ледников устанавли­вается в раннюю стадию (днепровскую) среднечетвертичного оледенения или в донскую, языки которого спускались по долине Днепра до Днепро­петровска, а по долине Дона южнее Воронежа. Вторая (московская) стадия оледенения среднего плейстоцена достигала районов южнее Минска и Москвы. Все остальные оледенения имели конечно-моренные гря­ды севернее (рис. 12.17). Установлены границы оледенений в Запад­ной и Восточной Сибири, где, конечно же, лучше выражены следы последнего оледенения в виде протяженных извилистых конечно-мо­ренных гряд и валов. Огромное количество льда отбирало воду из океана, уровень которого в позднем плейстоцене понизился от 100 до 140 м. Наличие гигантских ледяных покровов в Панарктическом ре­гионе некоторые геологи ставят под сомнение, что заставляет искать новые фактические данные, подтверждающие либо опровергающие классическую схему.

Рис. 12.17. Схема границ распространения московского оледенения (по И. Н. Чукленковой). 1-8 - варианты проведения границ (конечно-моренных гряд), по данным разных авторов. 9 - граница распространения валдайского оледенения

Ледниковые покровы последнего оледенения вместе с Панарктическим ледником, по мнению М. Г. Гроссвальда, создали непреодолимое препят­ствие для рек, текущих в северном направлении, например для Северной Двины, Мезени, Печоры, Иртыша, Оби, Енисея и др. (рис. 12.18). Вслед­ствие этого перед фронтом покровного ледника возникли огромные под- прудные приледниковые озера, которые искали пути для стока в южном направлении (рис. 12.19). И такие пути в виде хорошо сохранившегося грядово-ложбинного рельефа, ориентированного в субширотном направле­нии, были найдены во многих местах Западной Сибири, Приаралья и

Северного Прикаспия. Временами происходили катастрофические проры­вы этих приледниковых озер, а также, возможно, озер из-под ледниковых покровов «теплого» типа. Широкие, плоскодонные ложбины стока, напри­мер в древней реке на месте современных Манычских озер в Предкавка­зье, пропускали до 1000 км 3 в год воды. Этот расход сильно менялся по сезонам. Когда ледниковые покровы начали таять и отступать, многие лож­бины стока талых ледниковых вод были унаследованы речными система­ми. Следует подчеркнуть тесную связь формирования, наступания и тая­ния ледниковых покровов с колебаниями уровня океана, который очень чутко реагировал на «отбор» и поступление в него воды за счет роста или таяния ледников.

Рис. 12.18. Максимальное распространение ледникового покрова 20 тыс. лет назад (ранневалдайское оледенение). Стрелками показано движение льда. Точки - прилед- никовые озера (по М. Г. Гроссвальду)

Современные расчеты, произведенные И. Д. Даниловым, показыва­ют, что в конце позднего плейстоцена, во время последнего макси­мального оледенения, площадь, занятая льдом в Северном полуша­рии, не превышала 6 млн км 2 , а объем льда - 7-8 млн км 3 , в то время как подземное оледенение (вечная мерзлота) охватывало площадь до 45 млн км 2 при объеме более 1 млн км 3 льда. В обоих полушариях

Рис. 12.19. Конечно-моренные пояса, направления движения льда и ледниково-

подпрудные озера европейской части СССР в эпоху последнего оледенения (по X. Арсланову, А. Лаврову и Л. Потапенко). Ясно видно, что лед поступал со стороны Баренцева и Карского морей: 1 - границы оледенения, максимальная из стадий отступания; 2 - направления движения льда; 3 - подпрудные озера; 4 - каналы сброса талых вод (спиллвеи); 5 - пункты радиоуглеродного датирования ледниковых (а) и озерных (б) отложений. Цифрами показаны древнеозерные уровни

объем плавучих льдов составлял 45-50 млн км 3 . Вполне естественно, что Великие четвертичные оледенения, какими бы они ни были по своим размерам, оставили намного больше следов, чем более древние. Тем не менее в истории Земли установлено несколько довольно про­должительных эпох, во время которых отмечались похолодание и раз­витие ледников (рис. 12.20). Признаки, по которым реконструирова­лись ледники, близки между собой. Это развитие тиллитов (древних уплотненных и метаморфизованных морен), тиллоидов (образований, напоминающих морены), эрратических валунов с типичной ледниковой

млрд лет ЯРЧН	- К? -

Рис. 12.20. Основные криогенные (ледниковые) эпохи в истории Земли (черные)

Следы наиболее древнего оледенения зафиксированы в отложениях раннего протерозоя в Канаде, на Балтийском щите (2,5-2 млрд лет), причем обращает на себя внимание длительность интервала 400 млн лет, в пределах которого обнаруживаются предположительно леднико­вые отложения. Более молодая ледниковая эпоха фиксируется в слоях позднего рифея и венда (0,9-0,63 млрд лет) на Русской плите, в Канаде, США, Шотландии и Норвегии, на Северном Урале и в других регио­нах. Трудно выделить области распространения ледников и реконстру­ировать их морфологию и объем.

В раннем палеозое (ордовик-силур ) в интервале 0,46-0,42 млрд лет установлены следы оледенения в Западной Африке, в Сахаре, возмож-

штриховкой, бараньих лбов и курчавых скал, ленточных глин и других явно ледниковых или водно-ледниковых (флювиогляциальных) отло­жений.

но, в Аргентине, Бразилии, Юго-Западной Африке, Западной Европе, Северной Америке.

Отложения явно ледникового генезиса относятся к временному интервалу 0,35-0,23 млрд лет, что отвечает каменноугольному и перм­скому времени позднего палеозоя. Это было время существования ог­ромного суперматерика Пангеи II, когда Южная и Северная Америки, Африка и Евразия, Антарктида, Австралия и Индостан были спаяны вместе, а между Евразией и Гондваной (южные материки) существовал океан Тетис. Области распространения ледников в это время не нужда­ются в комментариях. По-видимому, существовал в высоких широтах крупный ледниковый покров или ряд покровов, радиально растекав­шихся от центра. Великое позднепалеозойское оледенение достаточно хорошо изучено и документировано.

И, наконец, кайнозойский криогенный период (38 млн лет - ныне), длящийся намного больше, чем хорошо изученные Великие четвертич­ные оледенения. Начало этого периода относится к интервалу 38-25 млн лет назад, т. е. к позднему олигоцену, когда возникли пер­вые ледники в Антарктиде, прежде всего в Трансантарктических горах и горах Гамбурцева. Всеобщий ледниковый покров сформировался в раннем миоцене (25-20 млн лет назад). В среднем миоцене (15 млн лет назад), по-видимому, сформировался Гренландский ледник, а общее похолодание и резкое ухудшение климатической обстановки четко фиксируются с рубежа 700 тыс. лет. Возможно, этим временем опреде­ляется начало четвертичного ледникового периода, а его последним крупным событием было оледенение, начавшееся около 25 тыс. лет назад и последний раз достигшее максимума 18 тыс. лет назад, после чего началась быстрая деградация ледникового покрова, отступавшего со скоростью до 5 км в год.