Місце палеогляціології у системі наук про Землю

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Л. Р. СЕРЕБРЯННЫЙ, доктор географических наук

Леонид Рувимович СЕРЕБРЯННЫЙ, старший научный сотрудник Института географии АН СССР, автор нескольких монографий по географии и четвертич­ной геологии ледниковых районов Северного полушария, в том числе «При­менение радиоуглеродного метода в четвертичной геологии» (М., Наука, 1965), «Динамика покровного оледенения и гляциоэвстазия в позднечетвертичное время» (М., Наука, 1978) и др. Л. Р. Серебрянный активно работает в сфере популяризации географических знаний, ведет лекционную пропаганду.

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, повлекли 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 (См. словарь терминов, помещенный в конце брошюры. В тексте термины выделены полу­жирным шрифтом), 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. Вигалин 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» (Марков К. К. Материковые оледенения и морские трансгрессии в плейстоцене.— Бюлле­тень Комиссии по изучению четвертичного пе­риода, 1974, № 42, с. 27).

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.

• Слідами давніх зледенінь →