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 2
ПРИЛЕДНИКОВАЯ ПАЛЕОГИДРОЛОГИЯ
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ СИСТЕМЫ ТАЛОГО СТОКА

Скандинавско-Баренцево-Карский комплекс ледниковых щитов неизбежно подпруживал реки, которые текли в Северный Ледовитый океан. И им приходилось искать новые пути, идущие в обход ледяной плотины.
Джеймс Т.Теллер [Teller, 1995, с.113]

В последние годы стало очевидным, что к решению проблем континентальной палеогид-рологии Евразии нужны новые подходы. Это вытекало, во-первых, из новых реконструкций оледенения, согласно которым на северной окраине материка периодически возникала ледяная плотина, которая делала неизбежными коренные реорганизации гидрологических бассейнов. Во-вторых, из наблюдений, которые показали тесную связь между крупными оледенениями и гид-росферными катастрофами. Разбору первого обстоятельства посвящен настоящий раздел, второе станет предметом третьей и последующих глав.

Таким образом, ниже будет показано, что принципиальные изменения, имевшие место в палеогидрологии Евразии за время оледенений, были прямо или косвенно связаны с ее ледниковыми покровами. Прямо – через механизмы ледниковых отклонений, подпруживания и перебросок стока. Косвенно – через приток талых вод, снижение испарения и другие факторы, преображавшие гидрологический баланс.

2.1. Главные гидрологические бассейны

Согласно прежним моделям [Герасимов, Марков, 1939; Марков и др., 1965] и их современным вариантам [Величко и др., 1994; Павлидис и др., 1998], оледенения Северной Евразии были представлены разобщенными ледниковыми шапками, которые тяготели к ее полярным архипелагам. Вполне естественно, что эти шапки не могли препятствовать течению северных рек.

И наоборот: принятие любой модели сплошного оледенения Арктики, подобной модели автора (см. гл. 1), заставляет признать, что его гидрологические эффекты были огромны. В этом случае все реки, впадающие в Северный Ледовитый океан, будут подпружены, в их бассейнах сформируются гигантские подпрудные озера, сток из них пойдет в другие бассейны или направится вдоль ледникового края, и география озер будет меняться в зависимости от колебаний оледенения и изоста-тических движений коры. Таким образом, на базе чисто логических умозаключений постулируется набор палеогидрологических сценариев для "ледниковой" Евразии. Все это, однако, относится к истории проблемы; фактически же все эти постулаты быстро обросли доказательствами, став самодостаточными палеогеографическими моделями.

После проверки они были взяты на вооружение и с успехом развивались рядом палеогеографов [Квасов, 1975; Волков и др., 1978; Архипов и др., 1980; Andersen, Borns, 1994; Denton, Hughes, 1981]. Однако многие специалисты все еще не верят в реальность Панарктического ледникового покрова, не принимают во внимание его палеогидрологические эффекты. А все реорганизации систем стока традиционно объясняют влиянием неотектоники и речными перехватами (см., например, [Проблемы..., 1975; Лебедев, 1995]).

Зависимость систем континентального стока от расположения, размеров и конфигурации ледниковых покровов поясняется набором схем (рис. 6). Из них лишь последняя, схема Г, использует новейшую реконструкцию оледенения Северной Евразии, остальные базируются на старых моделях.

Набор схем показывает, как представления о системах талого стока трансформировались по мере роста знаний о масштабах оледенения. Если по схеме А вся приледниковая палеогидрография исчерпывается прадолинами Северной Польши и Германии, то в схеме Б, которая уже учитывает роль Баренцево-Карского ледникового покрова, эта палеогидрография включает системы озер и проток Европы и Западной Сибири.

А на схеме В, появившейся после выделения Восточносибирского ледникового щита, можно видеть и расширившийся (за счет Лено-Вилюйского озера) западный бассейн, и вторую систему стока – восточную. Наконец, на схеме Г, появляется и по-настоящему большая Транссибирская система талого стока, и новая, Гоби-Амурская, система.

Развитие представлений о приледниковых системах стоках
Рис.6. Развитие представлений о приледниковых системах стоках, связанных с последним (поздневислинским, поздневалдайским, сартанским) оледенением Северной Евразии.

Стрелы – осредненные направления стока талой воды. Модели: А – И.П.Герасимова и К.К.Маркова [1939], Б, В и Г – М.Г.Гросвальда[1977, 1988а, 1998].

Выше было показано, что концепция Евразийского ледникового покрова сложилась не сразу, а восстанавливалась постепенно, штрих за штрихом, деталь за деталью. Теперь можно видеть, как параллельно ей, также постепенно, этап за этапом, шло развитие палеогидрологических представлений.

В своих реконструкциях автор не избежал ряда упрощений. В частности, он исходит из допущения, что география всех плейстоценовых оледенений Евразии в своих основных чертах не менялась. Откуда следует, что ледниковые плотины, подобные поздневалдайским, возникали и раньше, причем – в том же виде и на тех же площадях. И что такими же должны были быть и системы приледникового стока – с аналогичными звеньями, повторно возникавшими в тех же районах.

Показательно, что к выводу о "самокопировании" разновозрастных систем приледникового стока пришли и исследователи Северной Америки [Teller 1987, 1995]. Тем не менее, на этот счет есть и другие точки зрения. Так, по реконструкции С.А.Архипова и др. [Arkhipov et al. 1995], системы талого стока Евразии от оледенения к оледенению преображались – меняли конфигурацию водосборов, включали или исключали целые суббассейны, открывались в Мировой океан или становились бессточными, оканчиваясь то в Черном, то в Каспийском море.

2.1.1. Транссибирская система талого стока
Самым крупным и ярким следствием оледенения арктической окраины Евразии было формирование Транссибирской системы стока. В максимум оледенения озера и протоки этой системы простирались от хр. Черского до Альп, собирая воду с площади, которая достигала 23 млн км2 и, таким образом, более чем втрое превосходила водосбор Амазонки. Главными элементами системы были Новоэвксинский (Черноморский), Хвалынский (Каспийский) и Аральский бассейны, Мансийское, Енисейское и Лено-Вилюйское ледниково-подпрудные озера; общая площадь этих бассейнов превышала 3 млн км2. Сток Транссибирской системы поступал сначала во впадину Черного моря, а затем – через Мраморное море, становившееся проточным озером, – в восточную часть Средиземного моря [Гросвальд, 1983, 1998; Гросвальд, Котляков, 1989].

На новой схеме Транссибирской системы (см. рис. 6Г) можно видеть несколько отличий от предшествующей (см. рис. 6В). Система длиннее и начинается восточнее; на схеме нет "второй сибирской системы", направленной на восток. Последняя исключена, поскольку новая реконструкция оледенения северо-востока Сибири (см. гл. 1) не оставляет для нее места. Однако надо иметь в виду: это верно лишь для максимума оледенения, на позднеледниковых этапах вторая система могла возникать.

Существование Транссибирской системы талого стока подтверждено фактами – находками верхнеплейстоценовых озерных отложений, прадо-линами, спиллвеями, озерными террасами и береговыми линиями. Датированы следы бассейнов и проток, включая Мансийское озеро Западной Сибири, Тургайский спиллвей, Аральский, Хвалынский и Новоэвксинский бассейны [Астахов, Гросвальд, 1978; Волков и др., 1978; Архипов и др., 1980; Свиточ, Янина, 1997; Свиточ и др., 1998], а выход Транссибирской системы в Средиземное море доказан геоморфологически. На связь системы со Средиземным морем указывают опреснение и охлаждение его восточной части, происходившие синхронно оледенению; о ней же говорит хронология средиземноморских сапропелей, как, несмотря на запутанность вопроса, считают многие морские геологи [Thunell, 1979] (см. также дискуссию в [Arkhipov et al. 1995]).

В наборе данных, подтверждающих факт транссибирского стока талой воды, ключевое место принадлежит уже упоминавшимся спилл-веям. Среди них – как крупные и известные каналы – Мылвинский, Кельтминский, Пегишдорский (Мезень-Вымь), Манычский, Тургайский, Кас-Кетский – так и более мелкие, в частности, Ма-риинский, или совсем неизученные, как Тунгусский и Верхневилюйский. В том же ряду – спиллвей долин Томпо и Восточного Хандыга (правых притоков Алдана), которые соединяли верховья Яны и Индигирки с Лено-Вилюйским озером (рис. 7).

Крупнейшие спиллвей (каналы сброса талых ледниковых вод)
Рис.7. Крупнейшие спиллвей (каналы сброса талых ледниковых вод) в центральной части Северной Евразии и направления течения воды в них.

Автор видит в них одно из доказательств появления сплошной ледниковой плотины на арктической окраине континента. Цифры на карте – спиллвей: 1 – Мариинский, 2 – Пегишдорский (Мезень-Вымь), 3 – Мылвинский, 4 – Кельтминский, 5 – Манычский, 6 – Уз-бойский, 7 – Тургайский, 8 – Кас-Кетский, 9 – Тунгусский, 10 – Верхневилюйский, 11 – Томпо и Вост. Хандыга, 12 – Манзурский, 13 – Забайкальский (Хилок-Ингода).

Некоторые спиллвей, в частности, Кельтминский, Манычский, Тургайский и Кас-Кетский, специально исследовались [Астахов, Гросвальд, 1978; Гончаров, 1991; Рябков, 1975], к тому же их морфология, особенно Манычского и Тургай-ского, хорошо читается по картам и снимкам из космоса. Для нас важно, что изучение последних – Манычского и Тургайского спиллвеев, проведенное по космоснимкам в Аризонском университете, привело к выявлению ряда специфических признаков, которые доказывают их крайнюю молодость и водно-эрозионный генезис [Baker, 1997; Komatsu et al., 1997].

Остальные спиллвей изучены хуже. Между тем, их размещение четко маркирует пути сброса приледниковых вод через водоразделы, указывает на места, где течение северных рек поворачивало вспять. География этих форм несет с собой ценнейшую информацию, ее можно интерпретировать только одним путем, а именно, допустив, что низовья северных рек испытали ледниковое подпруживание.

Очевидно, что система стока, представленная на рис. 6Г, существовала недолго. Вскоре после ее образования уровни озер начинали падать, а их площади – сокращаться, что было неизбежным следствием эрозионного углубления спиллвеев. Те же эффекты могли быть связаны и с отступанием ледникового края, которое в ряде случаев открывало новые пути стока; к противоположным результатам вели ледниковые подвижки. Существенное влияние оказывали и изостатические движения коры. Вследствие всего этого подпрудные озера то "сползали" на север, следуя за отступавшим льдом, то трансгрессировали на юг в ответ на ледниковые подвижки и изменения топографии бассейнов. Общее направление стока из озер было то радиальным, то маргинальным, а в его режиме эпизоды квазистационарного течения чередовались с катастрофическими прорывами.

Крайнюю сложность и изменчивость приледниковой гидрографии можно видеть на примере Северной Америки, где позднеледниковые и голо-ценовые системы стока восстановлены для десятков хронологических срезов [Prest, 1970; Teller, 1987; Teller, Thorleifson, 1988]. Для Евразии такие детальные реконструкции – дело будущего. Пока мы лишь знаем, что в эпоху ледникового максимума ее талый сток шел в Средиземное море, на позднеледниковом этапе он поворачивал в Северное море, а 13-11 тыс. лет назад – в Баренцево море [Гросвальд, 1983, 1998; Гросвальд, Котляков, 1989]. Знаем также, что последовавшие затем сёрджи Карского щита создавали подпруды; последние, однако, были недолговечны, и сток несколько раз менял направление, следуя то в котловину Балтики, то в Баренцево море.

2.1.2. Гоби-Амурская система стока
Постановка вопроса о существовании второй системы приледникового стока Евразии – Гоби-Амурской – стала следствием пересмотра масштабов оледенения гор Сибири и Центральной Азии в сторону их увеличения [Гросвальд, 1998]. Стало ясно, что долина Амура на всем ее протяжении обрамлялась ледниковыми комплексами горнопокровного типа, что водный баланс системы древнего Амура сильнейшим образом зависел от притока талых ледниковых вод. К тому же бассейн Амура должен был сильно расширяться за счет присоединения к нему великих центральноазиатских впадин – Гобийских, Западномонгольских, Южнозабайкальских, Джунгарской, Таримской.

Современный климат этих впадин аридный, сами они пустынны и бессточны, однако в ледниковые эпохи их ландшафты преображались. Климат становился более влажным, в горах появлялись ледники, а свободные от оледенения склоны покрывались хвойными лесами [Мурзаев, 1966; Девяткин и др., 1978]. Ледниковые эпохи совпадали здесь со стадиями озерных трансгрессий, ныне безводные впадины становились вместилищами огромных озер [Кузнецов, Мурзаев, 1963; Кузнецов, 1968; Мурзаева и др., 1982].

Единый бассейн с уровнем 1260 м, на 500 м превышавшим уровень современного Убса-Нура, возникал в максимальную стадию оледенения в котловине Больших Озер Монголии [Девяткин и др., 1978]. Озеро с уровнем до 850-900 м разливалось тогда в Южном Забайкалье, занимая долинную систему Селенги [Осадчий, 1995]. Во много раз увеличивалась площадь озер Гобийских впадин [Pachur et al., 1995]. Гигантское озеро появлялось на месте Далай-Нура (сообщение В.Э.Мурзаевой). Большие озера возникали и в Джунгарии, о чем можно судить по толщам озерных осадков, которые там сопряжены с отложениями ледников [Селиванов, 1965]. Как было установлено работами германо-китайской экспедиции [Jakel, Zhenda, 1991], пресноводный бассейн-гигант занимал также Таримскую впадину.

Выводы об огромных размерах плейстоценовых озер Центральной Азии и об их синхронности с оледенениями подтверждаются и исследованиями последних лет, которые использовали новейшие методы диагностики и датирования. Неясно лишь, были ли эти озера интегрированы в единую систему или оставались разобщенными. Для решения этого вопроса все еще недостает надежных данных о межбассейновых протоках и предельных высотах озерных трансгрессий. К сожалению, следы высоких озерных уровней сохранились плохо, что, впрочем, легко объяснимо: этапы истории озер, которым они отвечают, были краткими, а сами береговые формы – эфемерными, и их либо уничтожила дефляция, либо погребли эоловые пески. "Поэтому, – указывал Н.Т. Кузнецов [1968, с. 79], – по древним озерным образованиям – террасам и береговым валам – еще нельзя судить о максимальных уровнях водоемов".

Возможно, что мы еще увидим и древние протоки, и высокие береговые линии на космоснимках с высоким разрешением. Пока же можно лишь строить гипотезы, основанные на представлениях о гумидности ледникового климата Центральной Азии (см. ниже). В гумидных условиях уровни центральноазиатских озер неизбежно росли, причем делали это достаточно быстро, чтобы успеть превратиться в проточные и присоединиться к бассейну Амура. Подпрудное озеро долины Селенги должно было получить сток на восток – через Хилок, Ингоду и Шилку в Амур, что подтверждается Забайкальским спиллвеем. А озера остальных впадин – найти выход туда же, но другим путем – по древней Трансгобийской "сверхреке" и, далее, через озеро Далай-Нур и Аргунь. Амур же сбрасывал талую воду в Японское море.

Механизмы ледникового подпруживания и их эффекты можно пояснить примером Байкальской области. Ледники, возникавшие на нагорьях Прибайкалья и Забайкалья, сбрасывали айсберги в оз. Байкал; соответствующие оледенениям слои обогащены здесь галькой, гравием и валунами. Озерные отложения со штрихованными валунами и глыбами слагают береговые террасы озера. Ледниковые языки выдвигались в озеро с береговых гор, о чем, в частности, говорит геоморфология восточного борта байкальской котловины. Установлено, например, что боковые морены фролихинского ледника продолжаются под урез воды до глубин 250-300 м, что на тех же глубинах лежат морены и других ледников. По наблюдениям с Пайсиса, валунно-глыбовые массы, образованные здесь при таянии ледников, налегают на подводные склоны против всех ледниковых долин [Карабанов, 1999].

Естественно, что в акватории Байкала уже в начале оледенения должен был сформироваться шельфовый ледник, способный запирать выход в Ангару [Grosswald, Kuhle, 1994]. Уровень воды при этом поднимался на 300-350 м, и сток из озера отворачивался в Лену (через Манзурский спиллвей, изученный Н.А.Логачевым и др. [1964]). А в ходе дальнейшего роста оледенения появлялось и другое озеро – Селенгинское, имевшее еще более высокий, до 850-900 м, уровень [Осадчий, 1995].

Сток из него, как уже говорилось, следовал на восток, через Хилок и Ингоду в Шилку. Возникновение этого озера связывают либо с ростом осадков, либо с тектоническим подпруживанием, однако то и другое не выдерживает критики. Озеро могло быть только ледниково-подпрудным, а роль плотины, запиравшей долину Селенги, мог играть лишь ледниковый щит, занимавший место Байкала и прилежащих нагорий. Судя по модельным экспериментам, при похолоданиях климата, имевших место в плейстоцене, образование Байкальского щита было неизбежным [Budd et al., 1998; Fastook, Grosswald, 1998].

Вероятно также, что в сезоны интенсивного таяния Трансгобийская сверхрека разливалась и выстилала илом обширные площади Гоби. Причем связанный с ней покров флювиогляциальных илов сразу же подвергался дефляции, ветровому разносу и переотложению. Так что именно он становился источником китайских лёссов.

Значительный интерес представляют подпрудные водоемы Джунгарии и их судьба. Возможно, что при убывании ледников они прорывались через ледяную плотину, закрывавшую Джунгарские ворота, и сток из Джунгарии следовал в Казахстан. Эти прорывы должны были принимать форму мощных потоков-фладстримов, которые следовали в Балхаш-Алакульскую впадину. Пока это – лишь гипотеза, но она явно заслуживает проверки, так как обещает объяснить генезис одноименной ложбины – гигантской формы, которая до сих пор выглядит загадочной.

Интересны также следы реорганизаций речных систем, входящих в бассейн Охотского моря. Для охотоморской области мы восстановили особый ледниковый покров [Grosswald, Hughes, 1998], в тылу которого – в бассейнах Амура, Амгуни, Тугура и Уды – ясно выражены следы недавних перестроек систем стока. Здесь известны следы четвертичных озер, а также десятки ущелевидных долин, секущих хребты и возвышенности [Никольская, 1969]. Среди этих перестроек – поворот Среднего Амура на юго-запад, в долины Сунгари и Ляохе и, далее, в Желтое море; образование каналов, которые шли параллельно берегу Охотского моря и соединяли устья Уды и Тугура с Нижним Амуром, а также отклонения приустьевой части Амура к юго-востоку, к Татарскому проливу, оставившие след в виде сквозных долин, режущих северные отроги Сихотэ-Алиня.

До сих пор эти перестройки связывают с неотектоникой – с молодыми разломами, поднятиями тектонических блоков, с деформациями профилей русел. Образование озер и повороты древних рек объясняют тектоническим подпруживанием, появление ущелий – антецедентным врезанием рек в воздымающиеся блоки [Лебедев, 1995].

Реорганизации системы талого стока
Рис.8. Реорганизации системы талого стока в бассейнах Амура, Тугура и Уды в сязи с колебаниями Охотского ледникового покрова (реконструкция).

1 – ледниковый покров с линиями движения, горные ледниковые комплексы;
2 – прогляциальные озера;
3 – спиллвей (долины сброса талой воды);
4 – направления течения воды.

Однако география древних долин, отраженная на рис. 8, с этим объяснением несовместима. Будь оно верным, эти долины совпали бы с какими-то структурными швами, геологическими границами. Ничего подобного здесь не отмечено. Зато ясно видно, что следы долинных перестроек закономерно организованы в пространстве, причем так, что их размещение совместимо лишь со сценарием ледникового подпора с северо-востока, со стороны Охотского моря.

Край Охотского ледникового покрова, будучи выдвинут на 300-350 км к западу от границы моря, мог вызвать образование озер в верховьях Уды и на Среднем Амуре, переток их вод через хребет Тукурингра-Джагды, поворот Амгуни в Бурею и Нижнего Амура – вспять, а также сброс воды Сред-неамурского озера в Желтое (по долине Сунгари-Ляохе) или Японское море (через долину Уссури). Столь же заметные изменения должны были сопровождать отступание ледникового края. Среди них – образование маргинальных долин, соединявших приустьевое озеро Уды-Тугура с Нижним Амуром; прекращение амурского стока по долинам Сунгари и Уссури; отворот Нижнего Амура на юго-восток, вдоль края выводного ледника, вторгавшегося в Татарский пролив с севера.

Если эта гипотеза верна, то Гоби-Амурская система сбрасывала воду попеременно в Желтое и Японское моря. При этом одно из них, Японское, превращалось в замкнутый водоем, и в нем возникал повехностный слой пресной воды, который способствовал усилению зимней ледовитости и общему охлаждению климата региона [Плетнев, 1985; Oba et al., 1991; Grosswald, 1999].

Максимальная площадь водосбора Гоби-Амурской системы стока достигала 6,5-7 млн км2. Однако такой она могла быть лишь при максимальном развитии оледенения, в ходе дегляциации эта площадь сокращалась, что было связано с двумя факторами: во-первых, с ослаблением ледниковых барьеров, таких, как охотский и байкальский, и с возвращением части ее суббассейнов в Транссибирскую систему; во-вторых – с позднеледниковой аридизацией впадин Центральной Азии [Pachur et al., 1995].

Содержание