ЛЕДНИКИ
ЛЕДНИКИ, скопления льда, которые медленно движутся по земной поверхности. В некоторых случаях движение льда прекращается, и образуется мертвый лед. Многие ледники продвигаются на некоторое расстояние в океаны или крупные озера, а затем образуют фронт отёла, где происходит откол айсбергов. Выделяют четыре основных типа ледников: материковые ледниковые покровы, ледниковые шапки, долинные ледники (альпийские) и предгорные ледники (ледники подножий).
Наиболее известны покровные ледники, которые могут целиком перекрывать плато и горные хребты. Крупнейшим является Антарктический ледниковый покров площадью более 13 млн. км2, занимающий почти весь материк. Другой покровный ледник находится в Гренландии, где он перекрывает даже горы и плато. Общая площадь этого острова 2,23 млн. км2, из них ок. 1,68 млн. км2 покрыто льдом. В этой оценке учтена площадь не только самого ледникового покрова, но и многочисленных выводных ледников.
Термин «ледниковая шапка» иногда употребляется для обозначения небольшого покровного ледника, но правильнее так называть относительно небольшую массу льда, покрывающую высокое плато или горный хребет, от которой в разных направлениях отходят долинные ледники. Наглядным примером ледниковой шапки является т.н. Колумбийское фирновое плато, расположенное в Канаде на границе провинций Альберта и Британская Колумбия (52°30ў с.ш.). Его площадь превышает 466 км2, и от него к востоку, югу и западу отходят крупные долинные ледники. Один из них – ледник Атабаска – легкодоступен, так как его нижний конец удален всего на 15 км от автомагистрали Банф – Джаспер, и летом туристы могут кататься на вездеходе по всему леднику. Ледниковые шапки встречаются на Аляске севернее горы Св. Ильи и восточнее Рассел-фьорда.
Долинные, или альпийские, ледники начинаются от покровных ледников, ледниковых шапок и фирновых полей. Подавляющее большинство современных долинных ледников берет начало в фирновых бассейнах и занимает троговые долины, в формировании которых могла принимать участие и доледниковая эрозия. В определенных климатических условиях долинные ледники широко распространены во многих горных районах земного шара: в Андах, Альпах, на Аляске, в Скалистых и Скандинавских горах, Гималаях и других горах Центральной Азии, в Новой Зеландии. Даже в Африке – в Уганде и Танзании – имеется ряд таких ледников. У многих долинных ледников есть ледники-притоки. Так, у ледника Барнард на Аляске их по крайней мере восемь.
Другие разновидности горных ледников – каровые и висячие – в большинстве случаев представляют собой реликты более обширного оледенения. Они встречаются главным образом в верховьях трогов, но иногда расположены прямо на склонах гор и не связаны с нижележащими долинами, причем размеры многих чуть больше питающих их снежников. Такие ледники распространены в Калифорнии, Каскадных горах (шт. Вашингтон), а в национальном парке Глейшер (шт. Монтана) их около полусотни. Все 15 ледников шт. Колорадо относятся к каровым или висячим, а наиболее крупный из них каровый ледник Арапахо в округе Боулдер целиком занимает выработанный им кар. Протяженность ледника всего 1,2 км (а некогда он имел длину ок. 8 км), примерно такая же ширина, а максимальная мощность оценивается в 90 м.
Предгорные ледники располагаются у подножий крутых горных склонов в широких долинах или на равнинах. Такой ледник может образоваться из-за распластывания долинного ледника (пример – ледник Колумбия на Аляске), но чаще – в результате слияния у подножья горы двух или нескольких спускающихся по долинам ледников. Гранд-Плато и Маласпина на Аляске – классические примеры ледников такого типа. Предгорные ледники встречаются и на северо-восточном побережье Гренландии.
Характеристики современных ледников.
Ледники очень сильно различаются по размерам и форме. Считается, что ледниковый покров занимает ок. 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду. Площадь ледниковых шапок колеблется от нескольких до многих тысяч квадратных километров (например, площадь ледниковой шапки Пенни на Баффиновой Земле в Канаде достигает 60 тыс. км2). Самый крупный долинный ледник в Северной Америке – западная ветвь ледника Хаббард на Аляске длиной 116 км, тогда как сотни висячих и каровых ледников имеют протяженность менее 1,5 км. Площади ледников подножий колеблются от 1–2 км2 до 4,4 тыс. км2 (ледник Маласпина, спускающийся в залив Якутат на Аляске). Считают, что ледники покрывают 10% всей площади суши Земли, но, вероятно, эта цифра слишком занижена.
Самая большая мощность ледников – 4330 м – установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м. Судя по сопряженному рельефу, можно предположить, что толщина некоторых ледниковых шапок и долинных ледников намного более 300 м, а у других измеряется всего десятками метров.
Скорость движения ледников обычно очень мала – примерно несколько метров в год, но и здесь также имеются значительные колебания. После ряда лет с обильными снегопадами в 1937 конец ледника Блэк-Рапидс на Аляске в течение 150 дней двигался со скоростью 32 м в сутки. Однако столь быстрое движение не характерно для ледников. Напротив, ледник Таку на Аляске на протяжении 52 лет продвигался со средней скоростью 106 м/год. Многие небольшие каровые и висячие ледники движутся еще медленнее (например, упоминавшийся выше ледник Арапахо ежегодно продвигается лишь на 6,3 м).
Лед в теле долинного ледника движется неравномерно – быстрее всего на поверхности и в осевой части и гораздо медленнее по бокам и у ложа, по-видимому, из-за увеличения трения и большой насыщенности обломочным материалом в придонных и прибортовых частях ледника.
Все крупные ледники испещрены многочисленными трещинами, в том числе открытыми. Их размеры зависят от параметров самого ледника. Встречаются трещины глубиной до 60 м и длиной в десятки метров. Они могут быть как продольными, т.е. параллельными направлению движения, так и поперечными, идущими вкрест этому направлению. Поперечные трещины гораздо более многочисленны. Реже встречаются радиальные трещины, обнаруженные в распластывающихся предгорных ледниках, и краевые трещины, приуроченные к концам долинных ледников. Продольные, радиальные и краевые трещины, по-видимому, образовались вследствие напряжений, возникающих в результате трения или растекания льда. Поперечные трещины – вероятно, результат движения льда по неровному ложу. Особый тип трещин – бергшрунд – типичен для каров, приуроченных к верховьям долинных ледников. Это крупные трещины, возникающие при выходе ледника из фирнового бассейна.
Если ледники спускаются в крупные озера или моря, по трещинам происходит отёл айсбергов. Трещины также способствуют таянию и испарению ледникового льда и играют важную роль в формировании камов, котловин и других форм рельефа в краевых зонах крупных ледников.
Лед покровных ледников и ледниковых шапок обычно чистый, крупнокристаллический, голубого цвета. Это справедливо также для крупных долинных ледников, за исключением их концов, обычно содержащих слои, насыщенные обломками пород и чередующиеся с пластами чистого льда. Такая стратификация связана с тем, что зимой, поверх накопившихся летом пыли и обломков, свалившихся на лед с бортов долины, ложится снег.
На бортах многих долинных ледников встречаются боковые морены – вытянутые гряды неправильной формы, сложенные песком, гравием и валунами. Под воздействием эрозионных процессов и склонового смыва летом и лавин зимой на ледник с крутых бортов долины поступает большое количество разного обломочного материала, и из этих камней и мелкозема формируется морена. На крупных долинных ледниках, принимающих ледники-притоки, образуется срединная морена, движущаяся близ осевой части ледника. Эти вытянутые узкие гряды, сложенные обломочным материалом, раньше были боковыми моренами ледников-притоков. На леднике Коронейшн на Баффиновой Земле имеется не менее семи срединных морен.
Зимой поверхность ледников относительно ровная, так как снег нивелирует все неровности, но летом они существенно разнообразят рельеф. Кроме описанных выше трещин и морен, долинные ледники часто бывают глубоко расчленены потоками талых ледниковых вод. Сильные ветры, несущие ледяные кристаллы, разрушают и бороздят поверхность ледяных шапок и покровных ледников. Если крупные валуны защищают нижележащий лед от таяния, в то время как вокруг лед уже растаял, образуются ледяные грибы (или пьедесталы). Такие формы, увенчанные крупными глыбами и камнями, иногда достигают в высоту нескольких метров.
Предгорные ледники отличаются неровным и своеобразным характером поверхности. Их притоки могут откладывать беспорядочную смесь из боковых, срединных и конечных морен, среди которых встречаются глыбы мертвого льда. В местах вытаивания крупных ледяных глыб возникают глубокие западины неправильной формы, многие из которых заняты озерами. На мощной морене ледника Маласпина, перекрывающей глыбу мертвого льда толщиной 300 м, вырос лес. Несколько лет назад в пределах этого массива лед снова пришел в движение, в результате чего начали смещаться участки леса.
В обнажениях по краям ледников часто видны крупные зоны скалывания, где одни блоки льда надвинуты на другие. Эти зоны представляют собой надвиги, причем различают несколько способов их образования. Во-первых, если один из участков придонного слоя ледника перенасыщен обломочным материалом, то его движение прекращается, а вновь поступающий лед надвигается на него. Во-вторых, верхние и внутренние слои долинного ледника надвигаются на придонные и боковые, поскольку движутся быстрее. Помимо того, при слиянии двух ледников один может двигаться быстрее другого, и тогда тоже происходит надвиг. На леднике Бодуэна на севере Гренландии и на многих ледниках Шпицбергена имеются впечатляющие обнажения надвигов.
У концов или краев многих ледников часто наблюдаются туннели, прорезанные подледниковыми и внутриледниковыми потоками талых вод (иногда с участием дождевых вод), которые устремляются по туннелям в сезон абляции. Когда уровень воды спадает, туннели становятся доступными для исследований и представляют уникальную возможность для изучения внутреннего строения ледников. Значительные по размерам туннели выработаны в ледниках Менденхол на Аляске, Асулкан в Британской Колумбии (Канада) и Ронском (Швейцария).
Образование ледников.
Ледники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения). Ключ к пониманию механизма формирования ледников дает изучение высокогорных снежников. Свежевыпавший снег состоит из тонких таблитчатых гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму. Пушистые снежинки, которые падают на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного замерзания превращаются в зернистые кристаллы ледяной породы, называемой фирном. Эти зерна в диаметре могут достигать 3 мм и более. Слой фирна имеет сходство со смерзшимся гравием. Со временем по мере накопления снега и фирна нижние слои последнего уплотняются и трансформируются в твердый кристаллический лед. Постепенно мощность льда увеличивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не образуется ледник. Скорость такого преобразования снега в ледник зависит главным образом от того, насколько темпы аккумуляции снега превышают темпы его абляции.
Движение ледников,
наблюдаемое в природе, заметно отличается от течения жидких или вязких веществ (например, смолы). В действительности это скорее похоже на текучесть металлов или горных пород по многочисленным крохотным плоскостям скольжения вдоль плоскостей кристаллической решетки или по спайности (плоскостям кливажа), параллельной основанию гексагональных кристаллов льда (см. также КРИСТАЛЛЫ И КРИСТАЛЛОГРАФИЯ; МИНЕРАЛЫ И МИНЕРАЛОГИЯ). Причины движения ледников до конца не установлены. На этот счет было выдвинуто много теорий, но ни одна из них не принята гляциологами как единственно верная, и, вероятно, существует несколько взаимосвязанных причин. Сила тяжести является важным фактором, но отнюдь не единственным. В противном случае ледники быстрее двигались бы зимой, когда они несут дополнительную нагрузку в виде снега. Однако на самом деле они быстрее движутся летом. Таяние и повторное замерзание кристаллов льда в леднике, возможно, тоже способствуют движению благодаря силам расширения, возникающим в результате этих процессов. Талые воды, попадая глубоко в трещины и замерзая там, расширяются, что может ускорить движение ледника летом. Кроме того, талые воды у ложа и бортов ледника уменьшают трение и таким образом способствуют движению.
Независимо от причин, приводящих ледники в движение, его характер и результаты имеют некоторые интересные последствия. Во многих моренах встречаются хорошо отполированные только с одной стороны ледниковые валуны, причем на полированной поверхности иногда видна глубокая штриховка, ориентированная только в одном направлении. Все это свидетельствует о том, что, когда ледник двигался по скальному ложу, валуны были крепко зажаты в одном положении. Случается, что валуны переносятся ледниками вверх по склону. Вдоль восточного уступа Скалистых гор в пров. Альберта (Канада) есть валуны, перенесенные более чем на 1000 км к западу и в настоящее время находящиеся на 1250 м выше места отрыва. Были ли приморожены к ложу придонные слои ледника, двигавшегося к западу и вверх к подножью Скалистых гор, пока не ясно. Более вероятно, что происходило повторное скалывание, осложненное надвигами. По мнению большинства гляциологов, в фронтальной зоне поверхность ледника всегда имеет уклон по направлению движения льда. Если это действительно так, то в приведенном примере мощность ледникового покрова превышала 1250 м на протяжении 1100 км к востоку, когда его край достиг подножья Скалистых гор. Не исключено, что она достигала 3000 м.
Таяние и отступание ледников.
Мощность ледников увеличивается благодаря аккумуляции снега и сокращается под влиянием нескольких процессов, которые гляциологи объединяют общим термином «абляция». Сюда входят таяние, испарение, возгонка (сублимация) и дефляция (ветровая эрозия) льда, а также отёл айсбергов. И аккумуляция и абляция требуют весьма определенных климатических условий. Обильные снегопады зимой и холодное облачное лето способствуют разрастанию ледников, тогда как малоснежная зима и теплое лето с обилием солнечных дней оказывают противоположный эффект.
Если не считать отёл айсбергов, таяние – наиболее существенный компонент абляции. Отступание конца ледника происходит как в результате его таяния, так и, что более важно, общего уменьшения мощности льда. Таяние прибортовых частей долинных ледников под влиянием прямой солнечной радиации и тепла, излучаемого бортами долины, тоже вносит значительный вклад в деградацию ледника. Как это ни парадоксально, но и во время отступания ледники продолжают двигаться вперед. Так, ледник за год может продвинуться на 30 м и отступить на 60 м. В итоге длина ледника уменьшается, хотя он продолжает двигаться вперед. Аккумуляция и абляция почти никогда не находятся в полном равновесии, поэтому постоянно происходят колебания размеров ледников.
Отёл айсбергов – особый тип абляции. Летом можно наблюдать мелкие айсберги, мирно плавающие по горным озерам, расположенным у концов долинных ледников, и огромные айсберги, отколовшиеся от ледников Гренландии, Шпицбергена, Аляски и Антарктиды, – это зрелище внушает благоговейный страх. Ледник Колумбия на Аляске выходит в Тихий океан фронтом шириной 1,6 км и высотой 110 м. Он медленно сползает в океан. Под действием подъемной силы воды при наличии крупных трещин обламываются и уплывают огромные глыбы льда, не менее чем на две трети погруженные в воду. В Антарктиде край знаменитого шельфового ледника Росса граничит с океаном на протяжении 240 км, образуя уступ высотой 45 м. Здесь формируются огромные айсберги. В Гренландии выводные ледники тоже продуцируют множество очень крупных айсбергов, которые уносятся холодными течениями в Атлантический океан, где становятся угрозой для судов.
Плейстоценовый ледниковый период.
Плейстоценовая эпоха четвертичного периода кайнозойской эры началась примерно 1 млн. лет назад. В начале этой эпохи начали разрастаться крупные ледники на Лабрадоре и в Квебеке (Лаврентийский ледниковый покров), в Гренландии, на Британских о-вах, в Скандинавии, Сибири, Патагонии и Антарктиде. По мнению некоторых гляциологов, большой центр оледенения находился также к западу от Гудзонова залива. Третий очаг оледенения, называемый Кордильерским, располагался в центре Британской Колумбии. Исландия была полностью перекрыта льдом. Альпы, Кавказ и горы Новой Зеландии тоже являлись важными центрами оледенения. Многочисленные долинные ледники формировались в горах Аляски, Каскадных горах (штаты Вашингтон и Орегон), в Сьерра-Неваде (шт. Калифорния) и в Скалистых горах Канады и США. Аналогичное горно-долинное оледенение распространялось в Андах и в высоких горах Центральной Азии. Покровный ледник, который начал формироваться на Лабрадоре, продвинулся затем на юг вплоть до штата Нью-Джерси – более чем на 2400 км от места своего зарождения, полностью перекрыв горы Новой Англии и штат Нью-Йорк. Разрастание ледников происходило также в Европе и Сибири, однако Британские о-ва никогда полностью не покрывались льдом. Неизвестна продолжительность первого плейстоценового оледенения. Вероятно, она составляла по крайней мере 50 тыс. лет, а может быть, и вдвое больше. Затем наступил длительный период, во время которого бóльшая часть покрывавшейся ледниками суши освободилась от льдов.
В плейстоцене в Северной Америке, Европе и Северной Азии было еще три аналогичных оледенения. Самое последнее из них в Северной Америке и Европе происходило в течение последних 30 тыс. лет, где лед окончательно растаял ок. 10 тыс. лет назад. В общих чертах установлена синхронность четырех плейстоценовых оледенений Северной Америки и Европы.
| СТРАТИГРАФИЯ ПЛЕЙСТОЦЕНА | |||
| Северная Америка | Западная Европа | ||
| Оледенения | Межледниковья | Оледенения | Межледниковья |
| Висконсин | Вюрм | ||
| Сангамон | Риссвюрм | ||
| Иллинойс | Рисс | ||
| Ярмут | Миндельрисс | ||
| Канзас | Миндель | ||
| Афтон | Гюнцминдель | ||
| Небраска | Гюнц | ||
Распространение оледенения в плейстоцене.
В Северной Америке покровные ледники во время максимального оледенения занимали площадь свыше 12,5 млн. кв. км, т.е. более половины всей поверхности материка. В Европе Скандинавский ледниковый покров распространялся на территории, превышавшей 4 млн. км2. Он перекрывал Северное море и соединялся с ледниковым покровом Британских о-вов. Ледники, формировавшиеся в Уральских горах, тоже разрастались и выходили в предгорные районы. Существует предположение, что во время среднеплейстоценового оледенения они соединялись со Скандинавским ледниковым покровом. Ледниковые покровы занимали обширные площади в горных районах Сибири. В плейстоцене ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды, вероятно, имели значительно бóльшую площадь и мощность (главным образом в Антарктиде), чем современные.
Помимо этих крупных центров оледенения, существовало множество мелких местных очагов, например, в Пиренеях и Вогезах, Апеннинах, горах Корсики, Патагонии (восточнее южных Анд).
Во время максимального развития плейстоценового оледенения свыше половины площади Северной Америки было покрыто льдом. На территории США южная граница покровного оледенения следует примерно от о.Лонг-Айленд (шт. Нью-Йорк) на север центральной части штата Нью-Джерси и северо-восток Пенсильвании почти до юго-западной границы шт. Нью-Йорк. Отсюда она направляется до юго-западной границы штата Огайо, затем по р.Огайо в южную Индиану, далее поворачивает на север в южную часть центральной Индианы, а затем на юго-запад к р.Миссисипи, при этом южная часть штата Иллинойс остается за пределами области оледенения. Граница оледенения проходит вблизи рек Миссисипи и Миссури до города Канзас-Сити, далее через восточную часть штата Канзас, восточную часть штата Небраска, центральную часть Южной Дакоты, юго-западную часть Северной Дакоты до Монтаны немного южнее р.Миссури. Отсюда южная граница покровного оледенения поворачивает на запад до подножья Скалистых гор в северной Монтане.
Территория площадью в 26 тыс. км2, охватывающая северо-западный Иллинойс, северо-восточную Айову и юго-западный Висконсин, давно выделялась как «безвалунная». Предполагалось, что она никогда не покрывалась плейстоценовыми ледниками. На самом деле туда не распространялся ледниковый покров в висконсине. Возможно, во время более ранних оледенений льды туда заходили, но следы их пребывания были стерты под влиянием эрозионных процессов.
К северу от США ледниковый покров распространялся на территорию Канады до Северного Ледовитого океана. На северо-востоке льдом были покрыты Гренландия, Ньюфаундленд и п-ов Новая Шотландия. В Кордильерах ледниковые шапки занимали южную Аляску, плато и береговые хребты Британской Колумбии и северную треть штата Вашингтон. Короче говоря, кроме западных районов центральной Аляски и ее крайнего севера, вся Северная Америка к северу от описанной выше линии в плейстоцене была занята льдом.
Последствия плейстоценового оледенения.
Под влиянием огромной ледниковой нагрузки земная кора оказалась прогнутой. После деградации последнего оледенения территория, которая покрывалась наиболее мощным слоем льда к западу от Гудзонова залива и на северо-востоке Квебека, поднималась быстрее, чем расположенная у южного края ледникового покрова. По оценкам, район северного побережья оз.Верхнего в настоящее время поднимается со скоростью 49,8 см в столетие, а район, расположенный к западу от Гудзонова залива, до завершения компенсационной изостазии поднимется еще на 240 м. Сходное поднятие происходит и в Балтийском регионе в Европе.
Плейстоценовый лед образовался за счет океанической воды, и поэтому во время максимального развития оледенения происходило и наибольшее понижение уровня Мирового океана. Величина этого понижения – вопрос спорный, однако геологи и океанологи единодушно признают, что уровень Мирового океана понижался более чем на 90 м. Это доказывается распространением абразионных террас во многих областях и положением днищ лагун и отмелей коралловых рифов Тихого океана на глубинах ок. 90 м.
Колебания уровня Мирового океана оказывали влияние на развитие впадающих в него рек. В обычных условиях реки не могут углублять свои долины намного ниже уровня моря, но при его понижении происходит удлинение и углубление речных долин. Вероятно, затопленная долина р.Гудзон, протягивающаяся на шельфе более чем на 130 км и заканчивающаяся на глубинах ок. 70 м, сформировалась во время одного или нескольких крупных оледенений.
Покровное оледенение повлияло на изменение направления течения многих рек. В доледниковое время р.Миссури текла из восточной Монтаны на север, в Канаду. Река Норт-Саскачеван некогда несла свои воды на восток, пересекая территорию Альберты, но впоследствии резко повернула на север. В результате плейстоценового оледенения образовались внутренние моря и озера, а площадь уже существовавших увеличилась. Благодаря притоку талых ледниковых вод и обильным осадкам возникло оз. Бонневилл в штате Юта, реликтом которого является Большое Соленое озеро. Максимальная площадь оз. Бонневилл превышала 50 тыс. км2, а глубина достигала 300 м. Каспийское и Аральское моря (по существу – крупные озера) в плейстоцене имели значительно бóльшие площади. По-видимому, в вюрме (висконсине) уровень воды в Мертвом море более чем на 430 м превышал современный.
Долинные ледники в плейстоцене были гораздо многочисленнее и бóльших размеров по сравнению с существующими сейчас. В Колорадо насчитывались сотни ледников (сейчас 15). Самый крупный современный ледник в штате Колорадо – Арапахо – имеет длину 1,2 км, а в плейстоцене длина ледника Дуранго в горах Сан-Хуан на юго-западе Колорадо достигала 64 км. В Альпах, Андах, Гималаях, Сьерра-Неваде и других крупных горных системах земного шара также развивалось оледенение. Наряду с долинными ледниками там существовало и множество ледниковых шапок. Это, в частности, доказано для береговых хребтов Британской Колумбии и США. На юге штата Монтана в горах Бэртус имелась крупная ледниковая шапка. Кроме того, в плейстоцене ледники существовали на Алеутских о-вах и о.Гавайи (г.Мауна-Кеа), в горах Хидака (Япония), на Южном острове Новой Зеландии, на о.Тасмания, в Марокко и горных районах Уганды и Кении, в Турции, Иране, на Шпицбергене и Земле Франца-Иосифа. В некоторых из этих районов ледники распространены и в настоящее время, но, как и на западе США, в плейстоцене они были гораздо крупнее.
ЛЕДНИКОВЫЙ РЕЛЬЕФ
Экзарационный рельеф, созданный покровными ледниками.
Обладая значительной толщиной и весом, ледники производили мощную экзарационную работу. Во многих местностях они уничтожили весь почвенный покров и частично подстилающие рыхлые отложения и прорезали глубокие ложбины и борозды в коренных породах. В центральном Квебеке эти ложбины заняты многочисленными мелководными озерами вытянутой формы. Ледниковые борозды прослеживаются вдоль Канадской трансконтинентальной автомагистрали и близ города Садбери (пров. Онтарио). Горы штата Нью-Йорк и Новой Англии были выположены и отпрепарированы, а существовавшие там доледниковые долины расширены и углублены потоками льда. Ледники также расширили котловины пяти Великих озер США и Канады, а поверхности скальных пород отполировали и покрыли штриховкой.
Ледниково-аккумулятивный рельеф, созданный покровными ледниками.
Ледниковые покровы, включая Лаврентийский и Скандинавский, занимали площадь не менее 16 млн. км2, и, кроме того, тысячи квадратных километров были покрыты горными ледниками. Во время деградации оледенения весь эродированный и перемещенный в теле ледника обломочный материал откладывался там, где таял лед. Таким образом, обширные территории оказались усеянными валунами и щебнем и покрыты более мелкозернистыми ледниковыми отложениями. Давным-давно на Британских о-вах были обнаружены рассеянные по поверхности валуны необычного состава. Вначале предполагалось, что они были принесены океаническими течениями. Однако впоследствии было признано их ледниковое происхождение. Ледниковые отложения стали подразделять на морену и сортированные осадки. В состав отложенных морен (которые иногда называют тилл) входят валуны, щебень, песок, супесь, суглинок и глина. Возможно преобладание одного из этих компонентов, но чаще всего морена представляет собой несортированную смесь двух или большего числа составляющих, а иногда встречаются все фракции. Сортированные осадки формируются под воздействием талых ледниковых вод и слагают зандровые водно-ледниковые равнины, долинные зандры, камы и озы (см. ниже), а также заполняют котловины озер ледникового происхождения. Ниже рассматриваются некоторые характерные формы рельефа областей покровного оледенения.
Основные морены.
Слово «морена» впервые было применено для обозначения гряд и холмов, сложенных валунами и мелкоземом и встречающихся у концов ледников во Французских Альпах. В составе основных морен преобладает материал отложенных морен, а их поверхность представляет собой пересеченную равнину с небольшими холмами и грядами разных форм и размеров и с многочисленными небольшими котловинами, заполненными озерами и болотами. Мощность основных морен варьирует в больших пределах в зависимости от объема принесенного льдом материала.
Основные морены занимают обширные площади в США, Канаде, на Британских о-вах, в Польше, Финляндии, северной Германии и России. Для окрестностей Понтиака (шт. Мичиган) и Уотерлу (шт. Висконсин) характерны ландшафты основной морены. Тысячи небольших озер усеивают поверхность основных морен в Манитобе и Онтарио (Канада), Миннесоте (США), Финляндии и Польше.
Конечные морены
образуют мощные широкие пояса вдоль края покровного ледника. Они представлены грядами или более или менее изолированными холмами мощностью до нескольких десятков метров, шириной до нескольких километров и, в большинстве случаев, длиной во много километров. Часто край покровного ледника не был ровным, а разделялся на довольно четко обособленные лопасти. Положение края ледника реконструируется по конечным моренам. Вероятно, во время отложения этих морен край ледника длительное время находился почти в неподвижном (стационарном) состоянии. При этом формировалась не одна гряда, а целый комплекс гряд, холмов и котловин, который заметно возвышается над поверхностью сопредельных основных морен. В большинстве случаев конечные морены, входящие в состав комплекса, свидетельствуют о неоднократных небольших подвижках края ледника. Талые воды отступавших ледников разрушили эти морены во многих местах, что подтверждается наблюдениями в центральной Альберте и севернее города Реджайна в горах Харт в провинции Саскачеван. На территории США такие примеры представлены вдоль южной границы покровного оледенения.
Друмлины
– вытянутые холмы, по форме напоминающие ложку, перевернутую выпуклой стороной кверху. Эти формы состоят из материала отложенной морены, а в некоторых (но не во всех) случаях имеют ядро из коренных пород. Друмлины обычно встречаются большими группами – по нескольку десятков или даже сотен. Большинство этих форм рельефа имеет размеры 900–2000 м в длину, 180–460 м в ширину и 15–45 м в высоту. Валуны на их поверхности нередко ориентированы длинными осями по направлению движения льда, которое осуществлялось от крутого склона к пологому. По-видимому, друмлины формировались, когда нижние слои льда утрачивали подвижность из-за перегрузки обломочным материалом и перекрывались движущимися верхними слоями, которые перерабатывали материал отложенной морены и создавали характерные формы друмлинов. Такие формы широко распространены в ландшафтах основных морен областей покровного оледенения.
Зандровые равнины
сложены материалом, принесенным потоками талых ледниковых вод, и обычно примыкают к внешнему краю конечных морен. Эти грубосортированные отложения состоят из песка, гальки, глины и валунов (максимальный размер которых зависел от транспортирующей способности потоков). Зандровые поля обычно широко распространены вдоль внешнего края конечных морен, но бывают и исключения. Наглядные примеры зандров встречаются западнее морены альтмонт в центральной Альберте, близ городов Баррингтон (шт. Иллинойс) и Плейнфилд (шт. Нью-Джерси), а также на о.Лонг-Айленд и п-ове Кейп-Код. Зандровые равнины в центральных районах США, особенно вдоль рек Иллинойс и Миссисипи, содержали огромное количество пылеватого материала, который впоследствии был подхвачен и перенесен сильными ветрами и в конце концов переотложен в виде лёсса.
Озы
– это длинные узкие извилистые гряды, сложенные в основном сортированными осадками, протяженностью от нескольких метров до нескольких километров и высотой до 45 м. Озы формировались в результате деятельности подледниковых потоков талых вод, выработавших во льду туннели и откладывавших там наносы. Озы встречаются всюду, где существовали ледниковые покровы. Сотни таких форм находятся как восточнее, так и западнее Гудзонова залива.
Камы
– это небольшие крутосклонные холмы и короткие гряды неправильной формы, сложенные сортированными осадками. Вероятно, они образовались разными способами. Некоторые были отложены близ конечных морен потоками, вытекавшими из внутриледниковых трещин или подледниковых туннелей. Эти камы часто сливаются в широкие поля слабосортированных наносов, называемые камовыми террасами. Другие, по-видимому, были сформированы в результате таяния крупных глыб мертвого льда у конца ледника. Возникшие при этом котловины заполнялись отложениями потоков талых вод, и после полного таяния льда там формировались камы, слегка возвышающиеся над поверхностью основной морены. Камы встречаются во всех областях покровного оледенения.
Западины
часто встречаются на поверхности основной морены. Это результат вытаивания глыб льда. В настоящее время в гумидных районах они могут быть заняты озерами или болотами, а в семиаридных и даже во многих гумидных районах они сухие. Такие западины встречаются в сочетании с небольшими крутосклонными холмами. Западины и холмы – типичные формы рельефа основной морены. Сотни таких форм встречаются в северном Иллинойсе, Висконсине, Миннесоте и Манитобе.
Озерно-ледниковые равнины
занимают днища бывших озер. В плейстоцене возникли многочисленные озера ледникового происхождения, которые затем были спущены. Потоки талых ледниковых вод приносили в эти озера обломочный материал, который там подвергался сортировке. Древнее приледниковое оз.Агассиз площадью 285 тыс. кв. км, располагавшееся в Саскачеване и Манитобе, Северной Дакоте и Миннесоте, питалось за счет многочисленных потоков, начинавшихся от края ледникового покрова. В настоящее время обширное дно озера, занимающее площадь в несколько тысяч квадратных километров, представляет собой сухую поверхность, сложенную переслаивающимися песками и глинами.
Экзарационный рельеф, созданный долинными ледниками.
В отличие от ледниковых покровов, которые вырабатывают обтекаемые формы и сглаживают поверхности, через которые они движутся, горные ледники, напротив, преобразуют рельеф гор и плато таким образом, что делают его более контрастным и создают характерные рассмотренные ниже формы рельефа.
U-образные долины (троги).
Крупные ледники, переносящие в своих основаниях и краевых частях большие валуны и песок, являются мощными агентами экзарации. Они расширяют днища и делают более крутыми борта долин, по которым движутся. Так формируется U-образный поперечный профиль долин.
Висячие долины.
Во многих районах крупные долинные ледники принимали небольшие ледники-притоки. Первые из них углубляли свои долины значительно сильнее, чем мелкие ледники. После таяния льда концы долин ледников-притоков оказались как бы подвешенными над днищами главных долин. Таким образом возникли висячие долины. Такие типичные долины и живописные водопады образовались в Йосемитской долине (шт. Калифорния) и национальном парке Глейшер (шт. Монтана) в местах соединения боковых долин с главными.
Цирки и кары.
Цирки – это чашеобразные углубления или амфитеатры, которые располагаются в верхних частях трогов во всех горах, где когда-либо существовали крупные долинные ледники. Они сформировались в результате расширяющего действия замерзшей в трещинах горных пород воды и выноса образовавшегося крупного обломочного материала движущимися под влиянием силы тяжести ледниками. Цирки возникают ниже фирновой линии, особенно у бергшрундов, при выходе ледника из фирнового поля. В ходе процессов расширения трещин при замерзании воды и экзарации эти формы растут в глубину и ширину. Их верховья врезаются в склон горы, на котором они расположены. Многие цирки имеют крутые борта высотой в несколько десятков метров. Для днищ цирков также типичны озерные ванны, выработанные ледниками.
В тех случаях, когда подобные формы не имеют прямой связи с нижележащими трогами, они называются карами. Внешне создается впечатление, что кары подвешены на склонах гор.
Каровые лестницы.
Расположенные в одной долине не менее двух каров называются каровой лестницей. Обычно кары разделяются крутыми уступами, которые сочленяясь с уплощенными днищами каров, как ступени, формируют циклопические (вложенные) лестницы. На склонах Передового хребта в штате Колорадо представлено много отчетливых каровых лестниц.
Карлинги
– островершинные формы, образующиеся в ходе развития трех или более каров по разные стороны от одной горы. Часто карлинги имеют правильную пирамидальную форму. Классический пример – гора Маттерхорн на границе Швейцарии и Италии. Однако живописные карлинги встречаются почти во всех высоких горах, где существовали долинные ледники.
Ареты
– это зубчатые гребни, имеющие сходство с полотном пилы или лезвием ножа. Они формируются там, где два кара, растущие на противоположных склонах хребта, близко подходят один к другому. Ареты возникают и там, где два параллельных ледника разрушили разделяющую горную перемычку до такой степени, что от нее остался лишь узкий гребень.
Перевалы
– это перемычки в гребнях горных хребтов, образующиеся при отступании задних стенок двух каров, которые развивались на противоположных склонах.
Нунатаки
– это скальные останцы, окруженные ледниковым льдом. Они разделяют долинные ледники и лопасти ледниковых шапок или покровов. Четко выраженные нунатаки имеются на леднике Франца-Иосифа и некоторых других ледниках Новой Зеландии, а также в периферических частях Гренландского ледникового покрова.
Фьорды
встречаются на всех побережьях горных стран, где долинные ледники некогда спускались в океан. Типичные фьорды – это частично затопленные морем троговые долины с U-образным поперечным профилем. Ледник толщиной ок. 900 м может продвинуться в море и продолжать углублять свою долину, пока не достигнет глубины ок. 800 м. К глубочайшим фьордам относятся залив Согне-фьорд (1308 м) в Норвегии и проливы Месье (1287 м) и Бейкер (1244) на юге Чили.
Хотя весьма уверенно можно констатировать, что большинство фьордов представляют собой глубоковрезанные троги, которые были затоплены после таяния ледников, происхождение каждого фьорда можно выяснить только с учетом истории оледенения в данной долине, условий залегания коренных пород, наличия разломов и масштабов погружения прибрежной территории. Так, в то время как большинство фьордов представляют собой переуглубленные троги, многие прибрежные районы, подобно побережью Британской Колумбии, в результате движений земной коры испытали опускание, что в некоторых случаях способствовало их затоплению. Живописные фьорды характерны для Британской Колумбии, Норвегии, южного Чили и Южного острова Новой Зеландии.
Экзарационные ванны (ванны выпахивания)
Экзарационные ванны (ванны выпахивания) выработаны долинными ледниками в коренных породах у основания крутых склонов в местах, где днища долин сложены сильнотрещиноватыми породами. Обычно площадь этих ванн ок. 2,5 кв. км, а глубина – ок. 15 м, хотя многих из них имеют меньшие размеры. Часто экзарационные ванны приурочены к днищам каров.
Бараньи лбы
– это небольшие округлые холмы и возвышенности, сложенные плотными коренными породами, которые были хорошо отполированы ледниками. Их склоны асимметричны: склон, обращенный вниз по движению ледника, – немного круче. Часто на поверхности этих форм имеется ледниковая штриховка, причем штрихи ориентированы по направлению движения льда.
Аккумулятивный рельеф, созданный долинными ледниками.
Конечные и боковые морены
– самые характерные ледниково-аккумулятивные формы. Как правило, они расположены в устьях трогов, но могут также встречаться в любом месте, которое занимал ледник, как в пределах долины, так и вне ее. Оба типа морен формировались в результате таяния льда с последующим сгружением обломочного материала, переносимого как на поверхности ледника, так и внутри него. Боковые морены обычно представляют длинные узкие гряды. Конечные морены также могут иметь форму гряд, часто это мощные скопления крупных обломков коренных пород, щебня, песка и глины, отложенные у конца ледника в течение длительного времени, когда темпы его наступания и таяния были примерно сбалансированы. Высота морены свидетельствует о мощности образовавшего ее ледника. Часто две боковые морены соединяются в одну конечную морену подковообразной формы, стороны которой простираются вверх по долине. Там, где ледник занимал не все днище долины, боковая морена могла формироваться на некотором расстоянии от ее бортов, но примерно параллельно им, оставляя вторую длинную и узкую долину между моренной грядой и коренным склоном долины. Как боковая, так и конечная морены имеют включения огромных валунов (или глыб) весом до нескольких тонн, выломанных из бортов долины в результате замерзания воды в трещинах горных пород.
Рецессионные морены
формировались, когда темпы таяния ледника превышали темпы его наступания. Они образуют мелкобугристый рельеф со множеством небольших западин неправильной формы.
Долинные зандры
– это аккумулятивные образования, сложенные грубосортированным обломочным материалом из коренных пород. Они имеют сходство с зандровыми равнинами областей покровного оледенения, так как созданы потоками талых ледниковых вод, однако располагаются в пределах долин ниже конечной или рецессионной морены. Долинные зандры можно наблюдать близ концов ледников Норрис на Аляске и Атабаска в Альберте.
Озера ледникового происхождения
иногда занимают экзарационные ванны (например каровые озера, расположенные в карах), но гораздо чаще такие озера находятся позади моренных гряд. Подобными озерами изобилуют все районы горно-долинного оледенения; многие из них придают особую прелесть окружающим их сильнопересеченным горным ландшафтам. Они используются для строительства ГЭС, орошения и городского водоснабжения. Однако они ценятся также за свою живописность и благодаря рекреационной значимости. Многие самые красивые озера мира относятся именно к этому типу.
ПРОБЛЕМА ЛЕДНИКОВЫХ ЭПОХ
В истории Земли неоднократно происходили крупные оледенения. В докембрийское время (свыше 570 млн. лет назад) – вероятно, в протерозое (наиболее молодом из двух подразделений докембрия), – часть Юты, север Мичигана и Массачусетс, а также часть Китая подверглись оледенению. Не известно, развивалось ли оледенение всех этих территорий одновременно, хотя в протерозойских породах сохранились явные свидетельства того, что в Юте и Мичигане оледенение было синхронным. В позднепротерозойских породах Мичигана и в породах серии коттонвуд Юты обнаружены горизонты тиллитов (уплотненной или литифицированной морены). В позднепенсильванское и пермское время – возможно, в интервале от 290 млн. до 225 млн. лет назад – обширные районы Бразилии, Африки, Индии и Австралии были покрыты ледниковыми шапками или ледниковыми покровами. Как ни странно, все эти районы расположены в низких широтах – от 40° с.ш. до 40° ю.ш. Синхронное оледенение происходило также в Мексике. Менее достоверны доказательства оледенения Северной Америки в девонское и миссисипское время (примерно от 395 млн. до 305 млн. лет назад). Свидетельства оледенения в эоцене (от 65 млн. до 38 млн. лет назад) обнаружены в горах Сан-Хуан (шт. Колорадо). Если добавить к этому перечню плейстоценовую ледниковую эпоху и современное оледенение, занимающее почти 10% суши, станет очевидно, что оледенения в истории Земли были нормальными явлениями.
Причины ледниковых эпох.
Причина или причины ледниковых эпох нераздельно связаны с более широкими проблемами глобальных климатических изменений, имевших место на протяжении истории Земли. Время от времени происходили значительные смены геологических и биологических обстановок. Растительные остатки, слагающие мощные угольные пласты Антарктиды, конечно, накапливались в климатических условиях, отличных от современных. Сейчас в Гренландии не растут магнолии, но они обнаружены в ископаемом состоянии. Ископаемые остатки песца известны из Франции – далеко к югу от современного ареала этого животного. Во время одного из плейстоценовых межледниковый мамонты заходили на север вплоть до Аляски. Провинцию Альберта и Северо-Западные территории Канады в девоне покрывали моря, в которых было много крупных коралловых рифов. Коралловые полипы прекрасно развиваются лишь при температуре воды выше 21° С, т.е. значительно более высокой, чем современная средняя годовая температура на севере Альберты.
Следует иметь в виду, что начало всех великих оледенений определяется двумя важными факторами. Во-первых, на протяжении тысячелетий в годовом ходе осадков должны доминировать обильные продолжительные снегопады. Во-вторых, в районах с таким режимом осадков температуры должны быть настолько низкими, чтобы летнее снеготаяние сводилось к минимуму, а фирновые поля увеличивались из года в год до тех пор, пока не станут формироваться ледники. Обильная аккумуляция снега должна превалировать в балансе ледников на протяжении всей эпохи оледенения, так как если абляция превысит аккумуляцию, оледенение пойдет на убыль. Очевидно, для каждой ледниковой эпохи необходимо выяснить причины ее начала и окончания.
Гипотеза миграции полюсов.
Многие ученые полагали, что ось вращения Земли время от времени меняет свое положение, что приводит к соответствующему смещению климатических зон. Так, например, если бы Северный полюс находился на п-ове Лабрадор, там преобладали бы арктические условия. Однако силы, которые могли бы вызвать такое изменение, не известны ни внутри Земли, ни за ее пределами. Согласно астрономическим данным, полюсы могут мигрировать всего на 21ў по широте (что составляет ок. 37 км) от центральной позиции.
Гипотеза диоксида углерода.
Содержащийся в атмосфере диоксид углерода CO2 действует подобно теплому одеялу, удерживающему излучаемое Землей тепло близ ее поверхности, и любое существенное сокращение содержания СО2 в воздухе приведет к понижению температуры на Земле. Это сокращение может быть вызвано, например, необычно активным выветриванием пород. CO2 соединяется с водой в атмосфере и почве, образуя углекислоту, которая является очень активным химическим соединением. Она легко вступает в реакцию с такими наиболее распространенными в горных породах элементами, как натрий, калий, кальций, магний и железо. Если происходит значительное поднятие суши, свежие поверхности горных пород подвергаются эрозии и денудации. В процессе выветривания этих пород из атмосферы будет извлечено большое количество углекислоты. В результате температура суши понизится, и начнется ледниковая эпоха. Когда спустя продолжительное время в атмосферу возвратится углекислота, поглощенная океанами, ледниковая эпоха подойдет к концу. Гипотеза диоксида углерода применима, в частности, для объяснения развития позднепалеозойского и плейстоценового оледенений, которым предшествовали поднятие суши и горообразование. Эта гипотеза вызывала возражения на том основании, что в воздухе содержится гораздо больше СО2, чем требуется для формирования теплоизолирующего покрова. Кроме того, она не объясняла повторяемость оледенений в плейстоцене.
Гипотеза диастрофизма (движений земной коры).
В истории Земли неоднократно происходили значительные поднятия суши. В целом температура воздуха над сушей уменьшается примерно на 1,8° C с подъемом на каждые 90 м. Таким образом, если бы район, расположенный к западу от Гудзонова залива, испытал поднятие всего на 300 м, там стали бы формироваться фирновые поля. В действительности горы поднялись на многие сотни метров, что оказалось достаточным для формирования там долинных ледников. Кроме того, рост гор изменяет циркуляцию влагонесущих воздушных масс. Каскадные горы на западе Северной Америки перехватывают поступающие с Тихого океана воздушные массы, что приводит к обильным осадкам на наветренном склоне, а к востоку от них выпадает гораздо меньше жидких и твердых осадков. Поднятие участков дна океанов в свою очередь может изменить циркуляцию океанических вод и также вызвать климатические изменения. Например, полагают, что некогда между Южной Америкой и Африкой существовал сухопутный мост, который мог препятствовать проникновению теплых вод в Южную Атлантику, а антарктические льды могли оказывать охлаждающее влияние на эту акваторию и прилегающие районы суши. Такие условия выдвигают в качестве возможной причины оледенения Бразилии и Центральной Африки в позднем палеозое. Неизвестно, могли бы только тектонические движения оказаться причиной оледенения, во всяком случае, они могли весьма содействовать его развитию.
Гипотеза вулканической пыли.
Вулканические извержения сопровождаются выбросом в атмосферу огромного количества пыли. Например, в результате извержения вулкана Кракатау в 1883 в атмосферу попало и было развеяно ок. 1,5 км3 мельчайших частиц вулканогенных продуктов. Вся эта пыль разносилась по всему земному шару, и поэтому в течение трех лет жители Новой Англии наблюдали необычно яркие закаты. После бурных вулканических извержений на Аляске Земля некоторое время получала от Солнца меньше тепла, чем обычно. Вулканическая пыль поглощала, отражала и рассеивала назад в атмосферу больше солнечного тепла, чем обычно. Очевидно, что вулканическая активность, широко распространенная на Земле на протяжении тысячелетий, могла бы значительно понизить температуры воздуха и послужить причиной начала оледенения. Такие вспышки вулканической активности случались в прошлом. Во время образования Скалистых гор на территории Нью-Мексико, Колорадо, Вайоминга и южной Монтаны происходило множество очень сильных вулканических извержений. Вулканическая деятельность началась в позднемеловое время и была весьма интенсивной примерно до периода, отстоявшего от нас на 10 млн. лет. Влияние вулканизма на плейстоценовое оледенение проблематично, но не исключено, что оно играло важную роль. Кроме того, такие вулканы молодых Каскадных гор, как Худ, Рейнир, Сент-Хеленс, Шаста, выбрасывали в атмосферу большое количество пыли. Наряду с движениями земной коры эти выбросы тоже могли в значительной степени способствовать началу оледенения.
Гипотеза дрейфа материков.
Согласно этой гипотезе, все современные материки и самые крупные острова некогда входили в состав единого материка Пангея, омывавшегося Мировым океаном. Сплочение материков в такой единый массив суши могло бы объяснить развитие позднепалеозойского оледенения Южной Америки, Африки, Индии и Австралии. Территории, охваченные этим оледенением, вероятно, находились гораздо севернее или южнее их современного положения. Материки начали разделяться в меловое время, а современного положения достигли примерно 10 тыс. лет назад. Если эта гипотеза верна, то она в значительной степени помогает объяснить древнее оледенение районов, расположенных в настоящее время в низких широтах. Во время оледенения эти районы должны были находиться в высоких широтах, а впоследствии они заняли свои современные позиции. Однако гипотеза дрейфа материков не дает объяснения многократности плейстоценовых оледенений.
Гипотеза Юинга – Донна.
Одна из попыток объяснить причины возникновения плейстоценовой ледниковой эпохи принадлежит М.Юингу и У.Донну – геофизикам, внесшим значительный вклад в изучение рельефа дна океанов. Они полагают, что в доплейстоценовое время Тихий океан занимал северные полярные регионы и поэтому там было гораздо теплее, чем теперь. Арктические области суши тогда располагались в северной части Тихого океана. Затем в результате дрейфа материков Северная Америка, Сибирь и Северный Ледовитый океан заняли свое современное положение. Благодаря Гольфстриму, заходившему из Атлантики, воды Северного Ледовитого океана в то время были теплыми и интенсивно испарялись, что способствовало обильным снегопадам в Северной Америке, Европе и Сибири. Таким образом в этих районах началось плейстоценовое оледенение. Оно прекратилось из-за того, что в результате разрастания ледников уровень Мирового океана понизился примерно на 90 м, и Гольфстрим в конце концов не смог преодолевать высокие подводные хребты, разделяющие бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов. Лишенный притока теплых атлантических вод, Северный Ледовитый океан замерз, и иссяк источник влаги, питающий ледники. Согласно гипотезе Юинга и Донна, нас ожидает новое оледенение. Действительно, в период между 1850 и 1950 большинство ледников мира отступало. Это значит, что уровень Мирового океана повышался. Льды в Арктике также таяли на протяжении последних 60 лет. Если когда-нибудь арктический лед полностью растает и воды Северного Ледовитого океана снова станут испытывать отепляющее воздействие Гольфстрима, который сможет преодолевать подводные хребты, появится источник влаги для испарения, что приведет к обильным снегопадам и формированию оледенения по периферии Северного Ледовитого океана.
Гипотеза циркуляции океанических вод.
В океанах существует множество течений, как теплых, так и холодных, которые оказывают существенное влияние на климат материков. Гольфстрим – одно из замечательных теплых течений, которое омывает северное побережье Южной Америки, проходит через Карибское море и Мексиканский залив и пересекает Северную Атлантику, оказывая отепляющий эффект на Западную Европу. Теплое Бразильское течение движется к югу вдоль побережья Бразилии, а течение Куросио, которое зарождается в тропиках, следует к северу вдоль Японских о-вов, переходит в широтное Северо-Тихоокеанское течение и в нескольких сотнях километров от побережья Северной Америки разделяется на Аляскинское и Калифорнийское течения. Теплые течения имеются также в южной части Тихого океана и Индийском океане. Наиболее мощные холодные течения направляются из Северного Ледовитого океана в Тихий через Берингов пролив и в Атлантический океан – через проливы вдоль восточного и западного берегов Гренландии. Одно из них – Лабрадорское течение – охлаждает побережье Новой Англии и приносит туда туманы. Холодные воды поступают также в южные океаны из Антарктики в виде особо мощных течений, двигающихся к северу почти до экватора вдоль западных берегов Чили и Перу. Сильное подповерхностное противотечение Гольфстрима уносит свои холодные воды на юг в Северную Атлантику.
В настоящее время предполагают, что Панамский перешеек опускался на несколько десятков метров. В таком случае не существовало бы Гольфстрима, а теплые атлантические воды направлялись бы пассатами в Тихий океан. Воды Северной Атлантики были бы гораздо холоднее, как, впрочем, и климат стран Западной Европы, в прошлом получавших тепло от Гольфстрима. Существовало множество легенд о «потерянном материке» Атлантиде, некогда расположенном между Европой и Северной Америкой. Исследования Срединно-Атлантического хребта на участке от Исландии до 20° с.ш. геофизическими методами и с отбором и анализом донных проб показали, что некогда там действительно была суша. Если это справедливо, то климат всей Западной Европы был гораздо холоднее, чем в настоящее время. Все эти примеры показывают, в каком направлении менялась циркуляция океанических вод.
Гипотеза изменений солнечной радиации.
В результате продолжительного изучения солнечных пятен, представляющих собой сильные выбросы плазмы в атмосфере Солнца, обнаружено, что существуют весьма значительные годовые и более продолжительные циклы изменения солнечной радиации. Пики солнечной активности наблюдаются примерно каждые 11, 33 и 99 лет, когда Солнце излучает больше тепла, что приводит к более мощной циркуляции земной атмосферы, сопровождающейся большей облачностью и более обильными осадками. Из-за высокой облачности, блокирующей солнечные лучи, поверхность суши получает тепла меньше, чем обычно. Эти короткие циклы не могли бы стимулировать развитие оледенения, но на основе анализа их последствий было высказано предположение, что могут быть и весьма продолжительные циклы, возможно, порядка тысяч лет, когда радиация была выше или ниже обычной.
На основе этих представлений английский метеоролог Дж.Симпсон выдвинул гипотезу, объясняющую многократность плейстоценового оледенения. Он проиллюстрировал кривыми развитие двух полных циклов солнечной радиации выше нормы. Как только радиация достигала середины своего первого цикла (как и в коротких циклах активности солнечных пятен), увеличение тепла способствовало активизации атмосферных процессов, включая усиление испарения, повышение количества твердых осадков и зарождение первого оледенения. Во время радиационного пика Земля нагревалась до такой степени, что ледники таяли и начиналось межледниковье. Как только радиация понижалась, возникали условия, подобные условиям первого оледенения. Так начиналось второе оледенение. Оно завершалось с наступлением такой фазы радиационного цикла, во время которой происходило ослабление атмосферной циркуляции. При этом испарение и количество твердых осадков сокращались, а ледники отступали из-за уменьшения аккумуляции снега. Таким образом наступало второе межледниковье. Повторение радиационного цикла позволило выделить еще два оледенения и разделявшее их межледниковье.
Следует иметь в виду, что два последовательных солнечных радиационных цикла могли продолжаться 500 тыс. лет и более. Режим межледниковья отнюдь не означает полного отсутствия ледников на Земле, хотя с ним сопряжено значительное сокращение их числа. Если гипотеза Симпсона верна, то она прекрасно объясняет историю плейстоценовых оледенений, однако нет доказательств подобной периодичности для доплейстоценовых оледенений. Следовательно, либо следует допустить, что режим солнечной активности менялся на протяжении геологической истории Земли, либо необходимо продолжить поиск причин возникновения ледниковых эпох. Вполне вероятно, что это происходит при совместном действии нескольких факторов.
Калесник С.В. Очерки гляциологии. М., 1963
Дайсон Д.Л. В мире льда. Л., 1966
Тронов М.В. Ледники и климат. Л., 1966
Гляциологический словарь. М., 1984
Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б. Ледники. М., 1989
Котляков В.М. Мир снега и льда. М., 1994
Ответь на вопросы викторины «Африка»