Ладожское озеро


Евразийские гидросферные катастрофы и оледенение Арктики

Автор: М. Гросвальд
Источник: Москва, «Научный мир» 1999. ББК 26.222.8:823; ISBN 5-89176-067-3
Полный вариант в формате DJVU (14.5Mb)

ГЛАВА 1
ОЛЕДЕНЕНИЕ АРКТИЧЕСКОЙ ОКРАИНЫ И ГОРНЫХ РАЙОНОВ МАТЕРИКА

Двадцать тысяч лет назад большая часть Северной Америки, Европы и Азии была покрыта ледниковыми щитами; Северный Ледовитый океан и север Атлантического океана скрывались под панцирем плавучего льда.
Джон Имбри, Кетрин П. Имбри [1988, с. 121]

Специфические особенности ледниковой (в отличие от межледниковой) гидрологии Северной Евразии определялись фактом обширных оледенений ее арктической окраины и горных областей, а также климато-гидрологической ролью ледников. Оледенения создавали условия для коренной реорганизации систем поверхностного стока, для перестройки их гидрологического баланса.

Северные и восточные реки оказывались подпружены, в их бассейнах появлялись крупные озера, направления континентального стока менялись вплоть до поворота вспять. В водном балансе повышалась роль талой составляющей стока, снижалась доля испарения, изменялись условия атмосферного питания рек, что было следствием падения температур, сдвигов в атмосферной циркуляции и свойствах поверхности [Teller, 1995]. Поэтому книга должна быть начата с характеристики евразийских оледенений, прежде всего, – последнего из них, валдайско-зырянского, имевшего место в позднем плейстоцене.

1.1. Ледниковые покровы арктической и северотихоокеанской окраин

Из нескольких альтернативных реконструкций плейстоценовых ледниковых покровов Северной Евразии в настоящее время широко обсуждаются две. Одна из них, известная как концепция "ограниченного оледенения" [Величко и др., 1994; Павлидис и др., 1998], допускает, что при глобальных похолоданиях прошлого на арктической окраине материка возникали лишь локальные ледниковые шапки, которые оставались разобщенными и на сток северных рек не влияли. В фокусе другой лежит модель Панарктического ледникового покрова, она предполагает покровное оледенение всей северной полярной области и подпруживание северных и дальневосточных рек [Гросвальд, 1977, 1983, 1988а, 1997, 1998; Hughes et al., 1977; Котляков, 1994; Grosswald, Hughes, 1995, 1998; Hughes, 1998]. Только последняя модель оказывается пригодной для объяснения евразийских гидросферных катастроф. Она и будет рассмотрена в настоящей главе.

Изучение оледенений материковых окраин Северной Евразии имеет свою недолгую историю. Первые реконструкции "морского", т. е. налегавшего на шельф ледникового покрова были выполнены лишь в 1960-х гг. Они относились к шельфу Баренцева моря и стали результатом исследований Шпицбергена [Шютт и др., 1968]. К началу 1980-х гг. была создана первая модель ледникового покрова всего Баренцево-Карского шельфа [Гросвальд, 1977], ее появление стало следствием успехов в изучении гляциальной геоморфологии побережий северных морей [Лавров, 1973,1977; Архипов и др., 1980; Антропоген Таймыра, 1982]. Затем границы и форма этого покрова несколько раз уточнялись [Гросвальд, 1988а, Grosswald, 1998].

По нашим новейшим моделям [Grosswald, Hughes, 1995], Баренцево-Карский шельф покрывался единым ледниковым щитом, центр которого лежал над юго-западной частью Карского моря, а высота достигала 3100 м. Основание щита погружалось значительно ниже уровня моря (в силу эффектов гляциоизостазии), а внешние края совпадали с бровками шельфа и переходили на плав, давая начало шельфовым ледникам. По границе, проходившей вдоль оси Медвежинского желоба, этот щит сливался со Скандинавским ледниковым покровом, в результате чего возникал единый комплексный ледник, который распространялся на весь северо-западный угол Евразии. Он был назван Евразийским ледниковым покровом [Гросвальд, 1977].

В систему доказательств этого покрова вошли данные о голоценовых гляцио-изостатических движениях коры в районах Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа, об ориентировке ледниковых шрамов, рельефе и осадках морского дна, а также факт существования региональной поверхности перерыва и несогласия, отделяющей верхнеплейстоценовые осадки шельфа от нижележащих пород. Главное же доказательство этого оледенения мы видели в географии и возрасте конечно-моренных поясов береговых зон Баренцева и Карского морей.

Конечно-моренные пояса севера Русской равнины и Западной Сибири восстановлены по данным геологической съемки и тематических работ, проведенных Министерством геологии и Академией наук [Лавров, 1973, 1977; Архипов и др., 1980; Антропоген Таймыра, 1982; Гончаров, 1986; Андреева, Исаева, 1988; Волков, 1997]. Эти пояса образуют систему больших дуг, которые обращены выпуклыми сторонами на юг и имеют общий центр, лежащий на юго-западе Карского моря (рис.1, 2).

Поздневалдайские (позднезырянские) и голоценовые конечно-моренные пояса и индикаторы движения льда на северных окраинах Русской равнины и в бассейне р.Обь (Западная Сибирь)
Рис. 1. Поздневалдайские (позднезырянские) и голоценовые конечно-моренные пояса и индикаторы движения льда на северных окраинах Русской равнины и в бассейне р.Обь (Западная Сибирь)

1 – моренный пояс, образованный в эпоху последнего ледникового максимума;
2 – линия смыкания Скандинавского и Баренцево-Карского ледниковых покровов в ту же эпоху;
3 – конечные морены второго и третьего (голоценовых) поясов;
4 – реконструированные направления движения льда;
5 – индикаторы движения льда;
6 – сквозные троги (долины ледникового прорыва)

С радиусами этих дуг совпадают все индикаторы движения льда, ставшие известными на побережьях Баренцева и Карского морей и в зоне, разделяющей их бассейны. Здесь, а именно, на Новой Земле, о-ве Вайгач, Югорском п-ове и в горах Пай-Хой, эти индикаторы пересекают водораздел, будучи направленными с востока и северо-востока на запад и юго-запад [Гросвальд, 1994]. Так ориентированы и сквозные троги, для выработки которых требовалось значительное время, и более мелкие скульптуры – борозды, друмлины, флютинг, возникшие при последних подвижках льда.

Рисунок конечно-моренных поясов заметно усложняется в среднесибирском секторе оледенения (рис.3), что, очевидно, связано со сравнительно контрастным рельефом Средней Сибири. Плато Путорана было здесь центром локального ледникового щита; в ледниковый максимум он ассимилировался Баренцево-Карским покровом, а на протяжении позднеледникового времени испытывал давление этого покрова. Это давление отразилось на рисунке путоранских морен, обусловило их асимметричность, а также явную деформи-рованность (отворот к югу) моренных лопастей.

Более низкое Анабарское плато самостоятельным ледниковым центром не было, однако оно сильно влияло на морфолого-динамическую дифференциацию ледникового края. Лед это плато обтекал, охватывая его двумя огромными лопастями – Ар-гасалинской, следовавшей по ложбине Котуя и Арга-Салы, и Анабарской, занимавшей долины Попигая и Анабара. Самой длинной, однако, была Енисейская ледниковая лопасть, доходившая, как и более западная Обская, до 62° с.ш.

Возраст первого, или "максимального", моренного пояса А.С.Лавров и И.А.Волков считают позднеплейстоценовым, что установлено по датировкам подморенных и озерных отложений. Кроме того, пояс лежит на продолжении бологовской (т. е. тоже максимальной) конечно-моренной гряды, принадлежащей "скандинавской" системе краевых образований. По этому признаку (т. е. исходя из геометрии покрова) он должен быть одновозрастен бологовской морене. Одновозрастным ей – на том же основании – можно считать и моренный пояс, охватывающий Путорану и Анабарское плато с юга и юго-востока.

Вывод о покровном оледенении Баренцева шельфа нашел подтверждение в норвежских исследованиях, которые начались в 1980-х гг., а также в работах ряда геологов из России, Швеции, США, Германии. В их ходе обнаружены новые факты, доказывающие и покровный тип оледенения, и верхневалдайский (сартанский) возраст последнего из них (см., например, [Гатауллин и др., 1992; Elverhoi et al., 1993; Landvik et al., 1998]). Правда, по новейшей концепции участников проекта QUEEN [Astakhov et al., 1999; Larsen et al., 1999; Mangerud et al., 1999], последний ледниковый максимум приходился здесь не на поздний, а на ранний или средний валдай (изотопные стадии 3 или 4), и именно такой возраст имеет третий моренный пояс, или "Линия Мархида".

А в позднем валдае на всей площади, лежащей к востоку от Горла Белого моря, лед с шельфа не доходил до современной суши. Участники проекта не согласны с хронологией конечно-моренных поясов, представленных на рис.1 и 2, а в ряде случаев сомневаются в реальности этих поясов. Однако, как будет показано в разделе 1.3, концепция QUEEN несовместима с поздневалдайской историей Бе-ломорско-Кольской области и опровергается приведенными в разделе фактами.

Поздневалдайские (позднезырянские) и голоценовые конечно-моренные пояса в северной части Западной Сибири
Рис. 2. Поздневалдайские (позднезырянские) и голоценовые конечно-моренные пояса в северной части Западной Сибири

1 – моренный пояс, образованный в эпоху последнего ледникового максимума (по И.А.Волкову [1997] и С.В.Гончарову [1986]);
2 – конечные морены второго и третьего (голоценовых) поясов;
3 – реконструированные направления движения льда;
4 – ледниковые долины прорыва. Ледниковые лопасти, надвигавшиеся на Сибирские Увалы: i – Обская, II – Полуйская, III – Надымская, IV – Пу-ровская, V – Тазовская, VI – Елогуйская, VII – Енисейская

В конце 1980-х гг. стало ясно, что Баренцево-Карский ледниковый щит имел не только юго-западное, но и восточное продолжение. Судя по появившимся к тому времени фактам, покровное оледенение протягивалось и к востоку от Карского моря, вдоль арктической окраины Восточной Сибири. Об этом, в частности, говорит рисунок конечных морен и направления переноса эррати-ки на севере Средней Сибири, которые были установлены С.М.Андреевой и Л.Л. Исаевой [1988] (см. рис.3). Они показали, что ледниковый покров вторгался в бассейны Котуя, Оленька, Попигая и Анабара с севера, и его лед двигался вверх по долинам этих рек. Тем самым было доказано, что центры "морских" ледниковых щитов располагались не только на Карском, но и на Лаптевском шельфе Сибири.

Тогда же были найдены доказательства оледенения Новосибирских о-вов. Было выяснено, что в геоморфологическом комплексе архипелага ведущая роль принадлежит краевым ледниковым образованиям – надводно-подводным системам дугообразных гряд, зандровым конусам и туннельным долинам. Геометрия этих образований (в основном – гляциотектонических сооружений) позволила сделать вывод, что они образованы в условиях ледникового напора с севера и северо-востока [Гросвальд, 1988б].

Еще один комплекс форм напорно-ледникового генезиса был обнаружен в районе Тикси, в 500 км к юго-западу от Новосибирских о-вов [Гросвальд, Спектор, 1993]. Этот комплекс состоял из систем чешуйчатых гляциотектонических надвигов, рок-друмлинов и параллельных ложбин выпахивания, выработанных льдом и подледной водой в палеозойских сланцах северо-восточного подножья Верхоянского хребта. Возраст этих образований оказался позднеплейстоценовым, сартанским, а их ориентировка, как и в случае Новосибирских о-вов, свидетельствовала о ледниковом напоре с северо-востока.

По пучку линий тока, проходящему через Новосибирские о-ва и район Тикси, был восстановлен "морской" Восточносибирский ледниковый щит [Grosswald, Hughes, 1995; Hughes, 1998]. Согласно данным моделирования, вершина этого щита поднималась до 1700 м, а южный край "переваливал" через гребневую линию кряжа Полоусный.

Позднезырянские и голоценовые конечно-моренные пояса и индикаторы движения льда на п-ове Таймыр и в северных частях Западной и Средней Сибири
Рис.3. Позднезырянские и голоценовые конечно-моренные пояса и индикаторы движения льда на п-ове Таймыр и в северных частях Западной и Средней Сибири

"Максимальная" граница в Западной Сибири и долине Енисея – по И.А.Волкову [1997] и С.В.Гончарову [1986], в Средней Сибири – по Л.Л.Исаевой и Н.В.Кинд [1986]. С.М.Андреевой и Л.Л.Исаевой [1988]; морены Таймыра и Путораны – по [Антропоген Таймыра. 1982]. Л.Л.Исаевой и Н.В.Кинд [1986]. Возраст моренных поясов и их корреляция – в интерпретации автора. Новый элемент -уточненный контур Енисейской лопасти и ее соотношение с Путоранским ледниковым комплексом:
1 – моренный пояс, образованный в эпоху последнего ледникового максимума:
2 – конечные морены позднеледниковых и голоценовых стадий;
3 – сквозные троги (долины ледникового прорыва), переработанные водной эразией;
4 – реконструированные направления движения льда

Приморские низменности Восточной Сибири выстланы сильно льдистыми осадками. В этих условиях краевые образования Восточносибирского щита и следы его движения оказались "затушеваны" процессами термокарста и соли-флюкции. Тем не менее, и здесь, на Яно-Инди-гирской и Колымской низменностях, также удалось выявить следы ледникового края – ориентированные комплексы озер и гряд, друмлины и моренные гряды, образующие ландшафты типа "стиральной доски" [Гросвальд, 1996а; Grosswald et al., 1999].

Далее к востоку возникал еще один ледниковый покров – Берингийский. Центр его лежал на Чукотском шельфе, вблизи о-ва Врангеля, а южный край вторгался на Аляску, Чукотский п-ов и в Берингово море. На западе этот покров смыкался с Восточносибирским ледниковым щитом, на юге -с Черско-Колымским и Корякским горно-покровными комплексами. Он также давал начало плавучему шельфовому леднику глубокой части Берингова моря, который покрывал ее акваторию и упирался в Алеутско-Командорскую островную дугу. Судя по нашим реконструкциям [Grosswald, Hughes, 1995; Hughes, 1998], в районе о-ва Врангеля поверхность Берингийского покрова поднималась до высоты 2000 м. Наконец, анализ геоморфологии дна и побережий Охотского моря привел к выводу, что и это море подвергалось покровному оледенению [Grosswald, Hughes, 1998].

Таким образом, по нашим реконструкциям, в эпоху последнего оледенения северная и северовосточная окраина Евразии покрывалась непрерывной цепью ледниковых щитов. На месте приморских низменностей и затопленных морем шельфов вырастал ледяной хребет с широкими плоскими вершинами, имевшими высоту в 2-3 км, и седловинами, не спускавшимися ниже километра. От ледораздела этого хребта, проходившего в общем вдоль береговой линии, лед стекал как на юг – на материк, где он двигался вверх по основным речным бассейнам, так и на север – в глубокий Полярный бассейн, где он накапливался, образуя Центрально-Арктический шельфовый ледник.

Модель Панарктического ледникового покрова согласуется с новыми данными о палеоклимате эпохи последнего ледникового максимума, в частности, с похолоданием Арктики на 20-25° [Johnsen et al., 1995] и с депрессией границы питания, которая должна была составлять как минимум 1200-1300 м. Эта модель совпадает и с компьютерными реконструкциями, которые опираются на данные о палеотемпературах. Точность и надежность таких реконструкций быстро растут, чему способствует прогресс в вычислительной технике и познании палеоклимата.

Вполне очевидно, что машинные реконструкции оледенений имеют большое будущее: они используют простые связи баланса массы ледников с температурами, позволяя свести к минимуму роль геологических данных, трактовка которых бывает субъективной, а основанные на них модели – противоречивыми.

Сравнивая "климатические" модели, построенные У.Баддом, Ф.Хайбрехтсом и другими [Ни-ybrechts, T'siobel, 1995; Budd et al., 1998], со схемой Панарктического ледникового покрова, можно видеть, что они принципиально близки. Оледенение Северной Евразии, предстающее в компьютерных моделях и нашей схеме, оказывается одинаково сплошным, покрывающим всю арктическую окраину материка и в равной мере интенсивным как в европейском, так и сибирском секторах Евразийской Арктики.

Наша модель оледенения Арктики была представлена и обоснована в ряде монографий и статей, в "Гляциологическом словаре" (Л., ГИМИЗ, 1984), на картах Атласа Арктики (М.: ГУГК, 1985) и Атласа снежно-ледовых ресурсов мира (М.: РАН, 1997), нашла отражение в обобщающих популярных работах [Котляков, 1994; Andersen, Borns, 1994]. Однако, как уже говорилось, у модели есть и противники, считающие ее ошибочной. Один из их аргументов – тот факт, что краевые образования покрова сильно разрушены, что их плановый рисунок изобилует пробелами, а для разрезов характерна крайняя неполнота. Сейчас все это трактуется однозначно – лишь как указание на неверность концепции покровного оледенения. Однако и неполнота разрезов, и плохая сохранность морен могут иметь другое объяснение.

В самом деле, молодая морена арктического шельфа Европы с резким несогласием лежит на меловых и триасовых толщах [Гросвальд, 1983], а осадки "ледового комплекса" Северо-Востока Сибири так же несогласно, с пробелом в миллион лет, покрывают верхний плиоцен [Шер, Каплина, 1979]; верно также, что на Печоре и Таймыре обнаруживаются лишь обрывки моренных поясов [As-takhov et al., 1999; Tveranger et al., 1995, 1999]. Однако все это не доказывает, что "недостающих" форм и слоев не было изначально: те и другие могли быть уничтожены последующей эрозией. А агентом этой эрозии были те самые, подвергаемые сомнению "морские" ледниковые покровы. Хотя и не только они: роль разрушителя могли играть и водные потоки огромной мощности, которые периодически вырывались из-под краев ледниковых щитов.

Содержание