Ледниковая теория:
история грандиозного мифа
Автор: В. И. Евдокимов, доктор географических наук, профессор.Источник: журнал «Экология и жизнь» (10/2012)
В палеогеографии позднего кайнозоя наиболее дискуссионными являются проблемы реконструкций эпох похолоданий. Казалось бы, логично применить здесь наблюдения за современными ледниковыми и ледовыми покровами, проследить их геологическую деятельность. Но метод актуализма не получил должного применения...
Еще на заре геологической науки внимание исследователей привлекли широко распространенные во многих районах Земли отложения, состоящие из обломков коренных пород различной величины – начиная от частиц глины до валунов и вырванных обломков скал («отторженцы»), достигающих огромных размеров.
В начале XIX века английский геолог У. Бэкленд назвал подобные отложения делювием. Он приписывал их появление катастрофическим наводнениям. В дальнейшем происхождение валунов, содержащихся в этих отложениях и «чуждых» по своему петрографическому строению для данной местности, приписывалось плавучим льдам – айсбергам, которые приносили эти породы из других мест (в особенности имелись в виду породы, принесенные из полярных стран), эти обломки, валуны, были названы эрратическими («странствующими»). Такая теория была названа дрифтовой или айсберговой; вскоре она нашла широкое признание в Западной Европе.
Начиная с конца XVIII – начала XIX века ряд исследователей (Б. Соссюр, Дж. Гетгон, Дж. Плейфер, И. Венец, И. Эсмарк и др.), изучая области распространения эрратических валунов в районе Альп и других горных районах Западной Европы, высказали предположение, что эти валуны, а также норвежские фьорды являются результатом деятельности мощных ледников, которые якобы покрывали эти территории в прошлом.
В июле 1837 г. в Невшателе состоялась годичная конференция Швейцарского общества естествоиспытателей, на которой президент общества Ж.Л. Агассис выступил с докладом о валунах, которыми усеяны склоны Юрских гор. Такие валуны часто формируют хаотические нагромождения в местах, весьма далеких от коренных выходов соответствующих пород. Блуждающие, или эрратические, валуны, по мнению докладчика, представляют собой одно из главных доказательств прошлого оледенения гор и ледниковой эпохи в недавней истории Земли.
Натуралисты давно знали об этих экзотических образованиях. Некоторые из них достигают размеров небольших домов и, судя по составу пород, испытали перемещение на сотни километров. Традиционное объяснение их появления, связанное с идеей Всемирного потопа, ярым пропагандистом которого был У. Бэкленд, ставило больше вопросов, чем давало ответов. Смелость постановки вопроса, широкие и решительные экстраполяции Ж.Л. Агассиса привлекли внимание к его теории, но в целом реакция естествоиспытателей была сдержанной.
Помимо представлений о роли Всемирного потопа в образовании эрратических валунов, от которых под влиянием Ж.Л. Агассиса впоследствии отказался сам У. Бэкленд, в ту эпоху существовали еще две точки зрения на эту проблему.
Л. Бух считал, что перемещение валунов происходило в результате катастрофических селевых потоков, возникавших в процессе быстрого вздымания гор или вследствие взрывной волны, обусловленной резким выделением энергии при образовании кратеров поднятия, в результате чего валуны, как пушечные ядра, были выброшены на высоту более 1,5 км. Ч. Лайель противопоставил взглядам Буха теорию, согласно которой морены и валуны являются результатом ледового разноса, подобно современному разносу обломочного материала плавучими льдами.
Эта концепция долгое время пользовалась большой популярностью. Находки морской фауны в ледниковых отложениях позволяли восстанавливать древние береговые линии, а уровень, на котором были обнаружены эрратические валуны, подсказывал глубину моря (так, в Альпах глубина моря должна была превышать 2700 м). В то же время скорость изменения уровня Мирового океана, наблюдаемая в Новейшее время, не соответствовала униформистской концепции Ч. Лайеля, и в конце концов он вынужден был признать реальность древнего оледенения.
К середине XIX века накопилось достаточно материала по горным ледникам. В 1840 г. вышла монография Ж.Л. Агассиса «Исследования ледников», а годом позже его соотечественник И. Г. Шарпантъе издал книгу «Опыт по исследованию ледников». В этих книгах были изложены основы учения о четвертичном оледенении. Однако если исследователи горных стран почти единодушно восприняли ледниковую теорию, то гораздо сложнее было доказать тождественность подобных процессов на равнинных территориях. Не было ясно, что представляли собой крупные ледниковые покровы, где были центры оледенения, что служило причиной движения этих покровов.
В 1852 г. гляциологическая экспедиция установила существование ледяного щита в Гренландии, а в конце столетия подобное образование было открыто в Антарктиде. Было установлено также несколько эпох оледенений, которые разделялись достаточно продолжительными межледниковыми эпохами.
В 1872 г. шведский геолог О. М. Торелль, совершивший путешествия в Швейцарские Альпы, Исландию, Скандинавию и на Шпицберген, публикует работу «Исследования о ледниковом периоде». Вместе с последующими публикациями 1873–1875 гг. эта работа способствовала утверждению в Европе ледниковой гипотезы и опровержению дрифтовой.
Большинство русских естествоиспытателей в этот период придерживались дрифтовой теории. Опираясь на опыт русских полярных мореплавателей, они объясняли присутствие эрратических валунов и штрихованных скал в Прибалтике и на севере Евразии действием плавучих льдов. Однако наряду с этими взглядами в середине прошлого века в России закладывались основы теории материкового оледенения, что было связано с трудами К.Ф. Рулье, Г.Е. Щуровского, а позднее Ф.Б. Шмидта и П.А. Кропоткина. П.А. Кропоткин стал выступать в печати по этой проблеме уже в 1860-е годы и сыграл определяющую роль в становлении ледниковой теории в России. В докладе Русскому географическому обществу в 1874 г. он утверждал: «Все валуны, рассеянные по средней и северной России, доставлены туда из Финляндии ледниками, а не плавающими льдами, как это большей частью предполагалось доселе».
Всеобщее признание учения о ледниковом периоде наступило в 1870-е годы, несмотря на противодействие крупных авторитетов – Л. Буха, Ч. Лайеля, Р. Мурчисона и их последователей. Впоследствии дискуссия шла в основном о причинах, вызвавших феномен четвертичного, а затем и более древних ледниковых периодов (в настоящее время имеется более 220 гипотез о причинах ледниковых периодов и наблюдается устойчивая тенденция к дальнейшему росту их численности).
В самом начале XX века баварские геоморфологи А. Пенк и Э. Брюкнер, развивая и детализируя идею Великого оледенения, выделили в пределах Австрийских Альп не одно, а четыре оледенения. Изучая соответствующие им речные террасы, насыщенные валунным материалом, они дали им наименования притоков Верхнего Дуная – Гюнц, Миндель, Рисе и Вюрм. Эти термины на многие десятилетия стали своеобразным эталоном, с которым в дальнейшем увязывались ледниковые горизонты не только в Евразии, но и в Северной и Южной Америке и даже в Новой Зеландии. В России, а затем и в СССР они получили наименования березинекого, окского, днепровско-московского (среднерусского) и валдайского; в США – Небраска, Канзас, Иллинойс и Висконсин (по названию штатов).
Апогея своего развития ледниковая теория достигла во второй половине XX века, когда в 1963 г. на карте мира Р. Флинтом была показана площадь максимального (рисского, днепровско-московского, иллинойского) оледенения, достигавшая 45,2 млн км2. При этом средняя толщина льда принималась им равной 3–4 км. Для сравнения: согласно современным данным, средняя толщина ледникового щита Гренландии 2300 м, наибольшая – 3400 м; Антарктиды (включая шельфовые ледники) оценивается в 2500–2800 м; максимальная измеренная мощность льда Антарктиды – 4800 м.
Однако в это же время в связи с появлением материалов, не укладывающихся в рамки прежних представлений, среди сторонников ледниковой теории уже не было полного единства. Так, В.И. Громов, подобно ПА. Кропоткину, выделял всего одно оледенение, считая остальные эпохами похолоданий, на протяжении которых ледниковые покровы не образовывались. Подавляющее большинство ученых устанавливали 5–7 ледниковых эпох, некоторые – от 8 до 12. Теория материковых оледенений была подвергнута серьезной критике со стороны ряда ботаников (П.И. Доро-фееев, В.Г. Васильев, М.М. Ильин и др.), геологов и мерзлотоведов (И.Г. Пидопличко, А.И. Попов, И.Д. Данилов и др.).
С середины 1950-х годов в нашей стране быстро развивается и приобретает все большее число приверженцев теория, на новой основе использующая идеи дрифтовой. Она получила наименование марино-гляциальной, а ее сторонники ныне обычно именуются маринистами. Среди их трудов видное место занимают работы И. Г. Пидопличко, Н.Г. Чочиа, П.С. Макеева, ИЛ. Кузина, П.П. Генералова, О.В. Суздальского, И.Д. Данилова и др. Возрождение этой теории связано с тем, что в эти годы широко развернулись детальное изучение и геологическая съемка огромных пространств Севера России. Они велись крупными коллективами исследователей, среди которых были геологи, геоморфологи, гидрогеологи, палеонтологи, геохимики, геофизики, мерзлотоведы. При этом широко использовались методы, почти не применявшиеся ранее.
Новые, до некоторой степени неожиданные, результаты дали гляциологические наблюдения и бурение на ледниках Антарктиды и островах Полярного бассейна, а также создание теоретических моделей ледника с использованием математического аппарата и законов механики, в частности расчетов скоростей его движения. За короткий срок был получен огромный объем информации, не укладывающейся в прокрустово ложе ледниковой теории. Новые материалы заставили начать корректировку, а для ряда регионов и пересмотр постулатов, лежащих в ее основе. Естественно, последовали и принципиально иное толкование генезиса толщ, принимаемых за морены, и резко отличные представления о палеогеографии эпох оледенений и межледниковий – о границах распространения ледниковых щитов и площадей, покрывавшихся водами морей в периоды и оледенений, и межледниковий.
Теоретические расхождения последних десятилетий в области четвертичной геологии и палеогеографии, все более усиливающиеся и обостряющиеся, привели и к серьезным затруднениям практического плана. Так, в целом ряде регионов Севера России оказалась невозможной сбивка смежных листов геологических карт, если они составлялись приверженцами разных стратиграфо-палеогеографических взглядов. Не удается однозначно решить некоторые вопросы нефтяной и инженерной геологии, мерзлотоведения, неотектоники, геоморфологии, гидрогеологии, ланд-шафтоведения; резко различаются рекомендации, касающиеся выбора направлений поисков полезных ископаемых в толще антропогена.
Новые материалы изменили прежние представления о времени начала великих оледенений (Н.А. Белов, П.С. Блюм, В.А. Зубаков, Е.В. Иванова, Н.Н. Лапина, А.П. Лисицын, Н.С. Оськина, И. Херман и многие др.). Имеются свидетельства существования, по крайней мере в течение последних 5–6 млн лет, трех длительных эпох крупных глобальных похолоданий: 6–3 млн лет, около 1,5 млн лет и от 900 тыс. лет до настоящего времени. Оказалось также, что время, необходимое для накопления толщи льда покровных ледников, по крайней мере в 3 раза больше отводимого существующими схемами. В пользу такого утверждения свидетельствуют, например, полученные теоретически и эмпирически данные о скорости растекания льда (В.М. Котляков, ПА. Шумский, В.Г. Ходаков и др.). При этом показано, что из-за снижения пластичности скорость растекания мореносодержащего льда в несколько раз меньше, чем чистого.
Что касается штриховок, борозд и шрамов на поверхности коренных пород и обломков, приписываемых деятельности ледников, то в ряде работ показана невозможность этого по многим причинам. К числу важнейших из них, рассматривающих воздействие ледника на ложе, относятся публикации И.И. Апухтина, А.Д. Арманда, А.П. Афанасьева, М.К. Граве, Ш.А. Даниеляна, И. Д. Данилова, С.А. Евтеева, М.И. Ивероновой, И. И. Киселева, Э. Мартонна, А.В. Сидоренко, Б. Фриструпа, В.Г. Чувардинского, Н.А. Шило. В ряде случаев штрихи и борозды являются результатом тектонических смещений по плоскостям взбросо-надвигов и сдвигов, представляя собой не что иное, как типичные зеркала скольжения. Такие явления наблюдаются и во внеледниковых районах.
Площади распространения коры выветривания также свидетельствуют против возможности геологической работы покровного оледенения. Они установлены ныне на Кольском полуострове, в Карелии, на западе Архангельской области несколько севернее южной границы показываемого на картах ареала распространения днепровского ледника.
В большом количестве работ последних лет встречаются упоминания о нередком или повсеместном нахождении морской фауны и микрофауны в толщах позднекайнозойских отложений. Это касается ряда районов Прибалтики и северных областей нашей страны. Однако сторонники классической ледниковой теории сам факт нахождения фауны и микрофауны объясняют захватом ее ледниками, двигавшимися из Скандинавского центра по дну Балтийского и Белого морей или из гипотетического центра, располагавшегося на шельфах Баренцева и Карского морей. Сторонники классической ледниковой теории считают образование дислокаций и «отторженцев» следствием динамического и статического воздействия массы ледниковых щитов. Однако все более ясным становится тот факт, что происхождение этих деформаций, образование «отторженцев» является результатом проявления многих тектонических и атектонических процессов, отражающих различные условия, характерные для площадей, на которых они распространены, и в тех районах, где покровные оледенения в кайнозое заведомо не проявлялись и которые именуются в литературе внеледниковой зоной.
Исследование вопроса об энергетической способности ледников и ледниковых покровов к выполнению приписываемых им работ экзарацион-ного и рельефообразующего характера, проведенное Ш.А. Даниеляном, показало, что кинетическая энергия ледников не может выполнять заметной работы эрозионного или транспортного характера. Только в исключительных случаях она может достигать значительных величин.
Единственным видом движения, присущим всем ледникам, является вязкое течение льда при наличии неподвижного ледяного пограничного слоя у ложа. Такая форма обеспечивает движение ледника с наименьшими затратами энергии. Что же касается мнения многих исследователей, согласно которому ледники (наподобие гигантского бульдозера) своим фронтом могут толкать и перемещать продукты выветривания, громадные обломки пород, отрывать выступы пород и, перемещая их, создавать напорные морены, то это не что иное, как физически и математически необоснованные рассуждения. На вопрос, могут ли ледники перемещать фронтальные морены, создавать «отторженцы» и тому подобные образования, можно ответить, даже не вникая в подробности механизма движения ледников. Если согласиться с тем, что придонные слои движутся со скоростью, равной 1/10 поверхностных скоростей, то и в этом случае ледник не в состоянии перемещать валуны, попадающиеся на его пути, так как, двигаясь со скоростями, превосходящими в 10 раз придонные, поверхностные слои будут непрерывно нагонять придонные слои и, опускаясь, прижимать валуны к ложу. Таким образом, придонные слои не в состоянии перемещать валуны. Если же добавить ко всему этому, что придонный слой ледника вообще неподвижен, то станет ясно, что ледники не могут перемещать так называемые донные морены.
Ледниковая теория в настоящее время переживает глубокий кризис. Его преодоление требует не частных поправок, а коренного пересмотра самих ее основ.
www.ladoga-lake.ru (2003-2024)
