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

1.2. Центрально-Арктический шельфовый ледник

В модели оледенения Северного полушария, разработанной Т.Хьюзом, Дж.Дентоном и М.Г.Гросвальдом [Hughes et al., 1977], особая роль отводится плавучему Центрально-Арктическому шельфовому леднику. Именно он играл в ней роль того связующего элемента, который объединял ледниковые щиты полушария в целостную динамическую систему – Панарктический ледниковый покров. В него, помимо Евразийского ледникового покрова, входили также Лаврентьевский, Инну-итский и Гренландский щиты Северной Америки. Таким образом, Евразийский покров оказывался частью грандиозного ледникового комплекса, который состоял, подобно Антарктическому покрову, из наземных, "морских" и плавучих элементов.

В соответствии с законами механики ледников, лед "морских" ледниковых покровов Северного полушария растекался во все стороны, в том числе на север, в Арктический бассейн [Hughes et al., 1977; Гросвальд, 1983, 1988а; Lindstrom, 1990; Huybrechts, T'siobel, 1995; Budd et al., 1998; Hughes, 1998]. В силу снижения температур таяние в этом бассейне прекращалось, а вынос льда в Северную Атлантику через пролив Фрама становился затрудненным. Баланс массы льда Арктического бассейна становился резко положительным [Lindstrom, MacAyeal, 1989], и в нем формировался шельфовый ледник, т. е. плавучая ледяная плита с достаточной толщиной, чтобы растекаться под влиянием собственного веса.

Постулат о плавучих шельфовых ледниках, возникавших в Арктическом бассейне, базируется на целом комплексе аргументов. В их числе – положительный баланс массы льда и низкие температуры воды в бассейне. Ведь очевидно, что при прекращении водообмена между Арктическим бассейном и Северной Атлантикой (т. е. в реальных условиях ледниковых эпох) водная масса бассейна испытывала глубокое охлаждение и покрывалась льдом, который должен был утолщаться вплоть до образования мощной ледниковой шапки [Thomson, 1988; Crary, 1960].

Судя по расчетам [Томирдиаро, 1970], такой плавучий покров сразу достигал толщины 400-600 м, а затем утолщался до 1000-1500 м [Lindstrom, MacAyeal, 1989]. Очевидно также, что соседние Баренцево-Карский и Восточносибирский щиты, будучи "морскими" и механически неустойчивыми, могли существовать только при наличии подпора со стороны океана, т. е. контакта с шельфовым ледником, и что при отсутствии такого подпора они бы быстро разрушались [Mercer, 1970; Weertman, 1974].

Постулат Томсона-Мерсера был поддержан У.Брокером и другими [Broecker, 1975; Williams et аl., 1981]. Рассмотрев ледниково-межледнико-вые изменения изотопного состава океана, эти исследователи показали, что характерный для ледниковых эпох рост δ¹⁸O в морской воде можно объяснить лишь в случае если значительная часть льда, а именно 15-20 млн км³, шла на "строительство" плавучих шельфовых ледников.

В пользу этого постулата говорят и наблюдения Г.Джоун-са [Jones, 1994; Travis, 1994], указывающие на отсутствие жизни в Северном Ледовитом океане в эпохи ледниковых максимумов. А по данным Р.Филлипса и А.Гранца [Phillips, Grantz, 1997], Северный Ледовитый океан был безжизненным не только в эпоху последнего оледенения, но и во все остальные ледниковые эпохи; по-видимому, абиотические условия возникали в Арктике многократно.

Показательно, что ледяные потоки, вливавшиеся в Арктический бассейн со стороны Гренландии, Канадской Арктики и материковой Евразии, не продолжали движение к полюсу, а резко отклонялись, следуя вдоль берегов Гренландии и материка Северной Америки [Dawes, 1986; Funder, Larsen, 1982; Grosswald et al., 1999]. Это отклонение можно объяснить лишь подпором со стороны Центрально-Арктического шельфового ледника, имевшего толщину, соизмеримую с толщиной этих потоков.

Подтверждение этого можно видеть в особенностях ледниково-морской седиментации в глубоком Арктическом бассейне: в эпохи оледенений ее скорости были низкими (так как мо-ренонесущие потоки не попадали к центру Арктики), а в позднеледниковья и межледниковья – высокими (так как преграда, каковой был Центрально-Арктический шельфовый ледник, исчезала) [Jones, 1994].

Только с последним событием – распадом шельфового ледника – можно связывать подлинное начало арктического межледниковья, только этот распад открыл возможность для массового сброса льда в Арктический бассейн и его заполнения айсбергами [Phillips, Grantz, 1997]. Таяние этих айсбергов и привело к образованию ледниково-морских толщ, отличающихся и сравнительно большой мощностью, и высоким содержанием ледниковой эрратики.

В последние годы найдены следы прямых контактов Центрально-Арктического ледника с бортами и дном Арктического бассейна. В частности, на подводном плато Ермак, расположенном к северо-западу от Шпицбергена, на глубинах от 450 до 2000 м обнаружены системы гигантских борозд [Vogt et al., 1994]. Они имеют V-образные профили, их относительные глубины – 10-25 м, ширина от 40 до 2000 м, длины – десятки километров.

Борозды образуют группы параллельных форм, они выстраиваются вдоль плавно изгибающихся линий, которые меняют простирание от юго-западного на севере до меридионального на юге. По мнению П.Вогта и его соавторов, эти борозды пропаханы обломками шельфового ледника или массами айсбергов, прорывавшихся через пролив Фрама.

Похожие борозды присутствуют также на Чукотском поднятии и в верхней части подводного склона Аляски, здесь они обнаружены на глубинах от 370-380 до 422 м [Phillips, Grantz, 1997]. Как считают их открыватели, эти формы созданы шельфовым ледником Арктического бассейна, имевшим толщину не менее 220 м. Предельная же толщина этого ледника, как следует из расчетов его баланса массы, могла достигать и 1,0-1,5 км [Lindstrom, MacAyeal, 1989; Lindstrom, 1990].

Важные данные на этот счет получены шведской экспедицией "Arctic Осеап-96" на ледоколе "Уден". Ее участники провели зондирование приполюсного участка подводного хребта Ломоносова и установили, что его вершинная поверхность подвергалась значительной эрозии, а в выстилающих ее осадках есть ясные следы переуплотнения [Jakobsson, 1999]. Следовательно, на каких-то (пока неясных) этапах истории оледенения Центрально-Арктический шельфовый ледник приобретал толщину, которая позволяла ему налегать на гребень хребта, лежавший на глубине около 1000 м.

Таким образом, гипотеза о мощном шельфовом леднике, возникавшем в эпохи оледенений в центре Арктического бассейна, обрастает доказательствами и постепенно становится геологическим фактом. Питание этого ледника обеспечивали снегопады (не менее 20 см/год) и приток льда со стороны окружающих ледниковых щитов (еще не менее 20-25 см/год), а единственной статьей расхода мог быть вынос льда в Северную Атлантику. Однако этот вынос должен был периодически прекращаться, поскольку единственный "выход" из Арктического бассейна, пролив Фрама, мог периодически закрываться ледяной пробкой.

В самом деле, шельфовый ледник был во много раз шире пролива, и чтобы пройти через него, ледник должен был деформироваться – подвергнуться боковому сжатию и мощному утолщению. В этом утолщении, вероятно, и следует искать объяснение ледниковых борозд, обнаруженных на больших глубинах. Оно же заставляет предполагать, что не только плато Ермак, но и лежащий за ним пролив Фрама забивался льдом и замыкался. Тем более что лед в этот пролив поступал также и с запада и востока, из Гренландии и с Баренцева шельфа. Так что совсем не исключено, что в эпохи ледниковых максимумов Арктический бассейн и его ледник оказывались отрезаны от Северной Атлантики.

---