Одной из самых характерных черт последнего, четвертичного периода геологической истории считается свойственное только ему частое чередование во времени, примерно через каждые 50 тыс. лет, эпох крупных похолоданий — «оледенений» и потеплений — «межледниковий». Предполагается, что в каждую холодную эпоху на севере Евразии и Северной Америки возникали огромные ледниковые покровы, называемые «великими». Если считать продолжительность четвертичного периода, как это наиболее принято, за 1 млн. лет, то «великих» оледенений должно было быть примерно 10, если за 1,6 млн. лет, то примерно 16. В эпохи потеплений — межледниковий предполагаемые ледниковые покровы на материках Северного полушария должны были исчезать.
Мы сейчас живем не в самое теплое время межледниковья. Имеются данные, что в более ранние теплые эпохи климат был теплее и к побережью Северного Ледовитого океана в современную тундровую зону проникала тайга. Продвигались к северу широколиственные леса. Относительно тепловодные морские моллюски, которые сейчас не заходят в арктические моря СССР далее мурманского побережья Кольского полуострова, не замерзающего зимой, находят в ископаемом состоянии на севере Западной Сибири и на п-ове Таймыр. Считают поэтому, что в типичные теплые межледниковья морские льды в Арктике растаивали полностью и Северный океан становился неледовитым. Предполагается также, что в эти этапы на основных пространствах северных равнин исчезали подземные льды и наземные ледники на арктических островах.
Совсем недавно (около 20 лет назад) полагали, что в межледниковья исчезали и современные ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды. Это должно было периодически приводить к общему подъему уровня Мирового океана примерно на 60 м и затоплению прибрежных низменностей до этой высоты морскими водами. Новейшие исследования ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии показали, что они, возникнув миллионы лет назад, потом уже больше не исчезали никогда. В отношении же ледового покрова Северного океана и «великих» оледенений представления о их неоднократном исчезновении и возникновении сохраняются. Разнообразные факты не позволяют с этими представлениями полностью согласиться.
Первыми на несостоятельность представлений о полном и неоднократном исчезновении ледового покрова морей Арктики обратили внимание зоологи. Можно еще допустить, что к жизни в неледовитом или сезонно-ледовитом у берегов океане приспособятся тюлени, как некогда они приспособились в Байкале, Каспийском, Балтийском, даже Черном и Средиземном морях. Но как мог пережить неледовитые эпохи белый медведь, дрейфующий, как правило, вместе со льдами? Притом не одну или две, а несколько. К жизни и добыванию пищи вне плавучих льдов он мало приспособлен. Если он отстает от дрейфующих льдов и остается на лето на суше, то ему приходится с большим трудом добывать пищу, питаться выбрасываемой морем на берег падалью, птицами и т. д.
Последняя теплая межледниковая эпоха, как полагают, продолжалась примерно от 45 до 25 тыс. лет назад, возможно, закончилась несколько ранее. Теплее, чем современная, считается эпоха, отстоящая от наших дней всего на 4,5—6 тыс. лет. Однако находки в мерзлых толщах ископаемых животных, растений, древних залежей подземного льда с возрастом от 10 до 40 тыс. лет и более на небольшой глубине от земной поверхности однозначно говорят о том, что на большей площади своего распространения вечная мерзлота была устойчивой, действительно вечной. Отсюда следует, что, несмотря на колебания климата, существенного сокращения площади современного распространения подземных льдов в четвертичном периоде не происходило.
Рассмотрим теперь вопрос о соотношении в системе: похолодания климата — подземные льды. Прочно укоренились, стали научной догмой представления о том, что значительные похолодания климата Земли в средних и высоких широтах имеют своим следствием главным образом возникновение в Северной Европе, Сибири и Канаде наземных супергигантских ледниковых покровов. Подземное оледенение обычно считается лишь следствием наземного, «Великого», как его спутник или своеобразный шлейф. Поэтому области распространения вечной мерзлоты и подземных льдов часто называют «перигляциальными», т. е. областями, окружающими наземные ледники, прилегающими к ним, ими, собственно, обусловленные. Такой термин употребляется даже по отношению к современной области распространения подземных льдов Сибири, где сколько-нибудь значительного наземного оледенения нет и не было в течение всего четвертичного периода.
Для возникновения ледников и подземного оледенения вне их пределов требуются существенно различные природные обстановки. Об этом красноречиво свидетельствует сравнение современных климатических условий областей распространения наземных и подземных льдов. Например, в районе полюса холода Северного полушария — Оймяконе, где широко распространены на большие глубины мерзлые низкотемпературные толщи с подземными льдами, наземное оледенение практически отсутствует, небольшие леднички имеются лишь в высокогорьях хребта Сунтар-Хаята. И это, несмотря на среднюю годовую температуру — 14° С и январскую среднемесячную —56° С! Наземные ледники развиты в регионе эфемерно, фрагментарно потому, что здесь выпадает мало снега зимой. К тому же под действием сильных морозов снег частично испаряется.
Общая годовая сумма атмосферных осадков за год в районе Оймяконского нагорья составляет всего 100—120 мм, а толщина снежного покрова менее 0,5 м. Лишена льда, например, самая северная оконечность Гренландии — Земля Пири, где также выпадает очень мало атмосферных осадков. В то же время в Новой Зеландии, где средняя годовая температура около 10° С, в горных районах, высота которых составляет порядка 3000 м и примерно соответствует высоте Верхояно-Колымской горной страны и хребта Сунгар-Хаята, существуют большие ледники. Горы улавливают влагу, поступающую с Тихого океана, и здесь выпадает до 4000 мм атмосферных осадков в год! Ледники сползают почти к подножию гор, покрытых вечнозеленой субтропической растительностью. Из приведенных примеров наглядно видно, что для успешного развития наземного или подземного оледенений нужны разные сочетания природных условий. Общее необходимое условие для возникновения обеих форм оледенений — дефицит тепла, т. е. отрицательный тепловой баланс близ земной поверхности. Для развития наземных ледников, кроме того, требуется большое количество выпадающего зимой снега (нужно, чтобы зимой выпадало больше снега, чем стаивает его летом). Успешному развитию подземного оледенения, напротив, способствует малое количество зимних атмосферных осадков: чем меньше, тем лучше.
Современной наукой достаточно определенно установлено, что одно из самых сильных похолоданий климата Земли, последнее из ранга «ледниковых», охватывает интервал времени примерно от 25—30 до 16—18 тыс. лет назад, возможно, даже несколько позднее. Считается, что максимум похолодания приходится на конец этого этапа, т. е. по геологическим меркам это происходило совсем недавно. Похолодание установлено самыми разнообразными способами. Оно зафиксировано физико-химическими методами по соотношению легких и тяжелых изотопов кислорода в раковинах фораминифер из океанических отложений и в ледовых кернах скважин, пробуренных на ледниках Антарктиды и Гренландии, геологическими методами, в частности, по широкому распространению крупных клиновидных псевдоморфоз по вытаявшим ледяным жилам на Украине и в других весьма южных районах и т. д.
Полагают, что для возникновения «великих» ледниковых покровов на севере Европы и Северной Америки достаточно понижение средней температуры года, а по мнению некоторых исследователей, лишь температуры лета всего на 4—5° С. В интервале времени от 30 до 16 тыс. лет назад, по оценкам разных авторов, пользовавшихся различными методами, средние годовые температуры воздуха в средних и высоких широтах опускались на 6—8 или даже 10° С по сравнению с современными. В самом центре Антарктиды понижение среднегодовой температуры установлено на величину 6° С. Во время этого «великого холода» мамонты, волосатые носороги, северные олени, песцы, пещерные медведи и другие холодостойкие животные расселились от Арктики вплоть до северного побережья Черного моря и предгорий Кавказа. На всей заселенной ими территории были распространены вечномерзлые горные породы с подземными льдами — подземное оледенение.
Наземное оледенение, напротив, было очень ограниченным. Достаточно определенные следы его имеются в Фенно-Скандии, горах Полярного Урала, на плато Путоран, Северо-Востоке СССР, в горной части Аляски, на некотором расстоянии от современных ледников арктических островов. Сколько-нибудь значительно не расширялось оледенение Гренландии, и Земля Пири на севере ее так и оставалась не покрытой льдом. Но гораздо больше пространства в это время занимали вечная мерзлота (подземное оледенение) и плавучие льды полярных морей (морское оледенение).
Получается, что «великое» похолодание климата вызвало «карликовое» наземное оледенение, а действительно Великими (без кавычек) по огромной площади распространения были подземная и морская формы оледенения Земли. Мерзлотные условия на Украине, например, соответствовали современным в Якутии! В районе городов Ровно и Львова мерзлые грунты были пронизаны ледяными жилами, вертикальная протяженность которых составила 8, а иногда и 10 м, ширина поверху 2—3 м. По ориентировочным подсчетам площадь распространения мерзлых толщ около 20 тыс. лет тому назад примерно вдвое превышала современную. То же относится к плавучим льдам морей. В общей сумме паковые, припайные льды, шельфовые ледники и айсберги занимали порядка 50% поверхности Мирового океана, тогда как сейчас они занимают около 25%.
В пределах современной криолитозоны также происходили существенные изменения. Имеются основания считать, что температуры мерзлых толщ были в 1,5—2 раза ниже, чем сейчас. Например, минерал мирабилит, который выпадает из морских рассолов при температуре —8,2° С, находят в настоящее время в Сибири в отложениях с температурой —4,2° С. Крайне суровые мерзлотные условия обеспечивали возможность образования на равнинах северо-востока Сибири наиболее крупных ледяных жил вертикальной протяженностью более 50 м. Несколько меньшие по размерам, но все же достаточно большие вертикальные ледяные жилы протяженностью в 30 м формировались на севере Западной Сибири, где сейчас этого не происходит, ибо температуры мерзлых толщ недостаточно низки вследствие менее сурового климата.
В чем же причины столь сильных похолоданий климата Земли? Их видят в основном в изменении количества поступающего от Солнца тепла, иными словами, связывают с космическими причинами. Но внимательный читатель заметил, конечно, что в одни и те же этапы геологической истории в одних регионах Земли имеются следы очень существенных похолоданий климата, а в других их нет. Этого не могло быть при обусловленных космическими причинами глобальных изменениях климата. Кроме того, непонятно, почему они начали с такой чрезмерной частотой проявляться в последний миллион лет и не проявлялись раньше.
Крупные этапы похолоданий климата и широкого распространения криолитозоны Земли в масштабе геологических периодов и более хорошо сопоставляются с этапами интенсивного горообразования и резкого увеличения площади и высоты суши. Через высокие горы, проникающие в холодные слои атмосферы, Земля охлаждается. С увеличением площади суши увеличивается степень континентального климата. Однако этапы горообразования и похолодания климата хорошо сопоставляются между собой только на уровне весьма крупных отрезков геологической истории продолжительностью в десятки и сотни миллионов лет. Этим нельзя объяснить резкие климатические колебания значительно меньшей продолжительности — в сотни и тем более десятки тысяч лет.
Похолодания такого ранга в средних и высоких широтах Северного полушария хорошо увязываются с этапами существенно большей, чем сейчас, изоляции Северного Ледовитого океана от Мирового океана. Вследствие колебательных тектонических движений дно арктических морей и прилегающая к ним суша поднимались и полярный бассейн полностью изолировался от Тихого океана и почти полностью от Атлантического. Приток теплых тихоокеанских вод прекращался, а атлантических, что особенно важно, резко сокращался. Известно, что именно атлантические воды — основной поставщик тепла в Арктику. Одновременно осушились огромные пространства арктического шельфа. Северные берега Европы, Азии, Северной Америки значительно продвинулись к Северному полюсу. Площадь арктической суши многократно увеличивалась, она практически слилась с многолетним устойчивым ледовым покровом в центре полярного бассейна, сохранявшимся в течение веков и тысячелетий.
Великое подземное оледенение суши соединилось в единое целое с великим морским ледовым покровом, образуя огромное царство холода и льда, удачно названное С. В. Томирдиаро «Арктидой». Наземные ледники составляли в этом царстве отнюдь не большую его часть, а играли весьма скромную роль. Современная площадь распространения в Северном полушарии подземных льдов вне ледников, т. е. за их пределами, оценивается в 16 или даже 19,4 млн. км2, площадь многолетних морских плавучих льдов составляет около 8,5 млн. км2. В то же время площадь всех наземных ледников на материках и островах Северного полушария равна всего 2,3 млн. км2, она в 10 раз меньше суммарной площади подземного и морского оледенений и примерно в 8 раз меньше одного подземного!
Если современные соотношения сохранялись в прошедшие геологические эпохи, а нет оснований сомневаться в этом, то при увеличении площади многолетних подземных и морских льдов вдвое, когда они, следовательно, занимали порядка 50 млн. км2, наземные ледники в Северном полушарии увеличивали свою площадь примерно до 5 млн. км2. Иными словами, на севере Евразии, Северной Америки и арктических островах возникли бы ледниковые покровы, почти равные по площади трем гренландским, что само по себе не так уж и мало, но гораздо меньше, чем принято считать и чем возможные площади распространения морских и подземных льдов.
При значительном увеличении площади арктической суши и естественном усилении вследствие этого континентальности и суровости климата увеличения количества выпадающих атмосферных осадков над северной частью Европы, Азии и Северной Америки ожидать не приходится. Над разросшимися в своих размерах материками, безусловно, сформировались мощные антициклоны, которые не пускали туда циклоны с атлантической и тихоокеанской влагой. Достаточное для образования ледников количество атмосферных осадков могло быть только по периферии материков в горных и возвышенных районах: в Скандинавии, на Кольском п-ове, Чукотке, Камчатке, Аляске, северо-востоке Северной Америки. На основных же их равнинных пространствах господствовал сухой и крайне суровый климат. Холодные малоснежные зимы приводили к тому, что земные недра глубоко промерзали, значительно глубже, чем ныне, понизились их температуры. Интенсивно шли процессы морозобойного растрескивания грунтовых толщ и формирования ледяных жил большой вертикальной протяженности.
В связи с этим возникает вопрос: как в столь суровых климатических и ландшафтных условиях могли жить и кормиться огромные стада крупных травоядных млекопитающих — мамонтов, волосатых носорогов, бизонов, лошадей, северных оленей, овцебыков?
Известный советский палеонтолог Н. К. Верещагин считает, что суровый, но сухой климат был не страшен этим животным, тело которых покрыто достаточно густым волосяным покровом. Современные якутские домашние лошади вполне сносно переносят морозы в 50—60° С и кормятся даже зимой подножным кормом при высоте снежного покрова 45—50 см. О сухости климата Сибири той холодной эпохи и больших площадях степных ландшафтов говорят ископаемые остатки сайги — типичного животного степей. Травянистая растительность была основной кормовой базой крупных травоядных.
Как специалистов, так и неспециалистов волнует проблема причин вымирания целого ряда хорошо приспособленных к жизни в холодном климате ископаемых животных. Они обитали на огромных пространствах от Британских островов на западе до острова Хоккайдо на востоке, от побережий Северного Ледовитого океана до предгорий Кавказа и Крыма, от Аляски до Нью-Йорка. Мы гадаем о причинах гибели древних рептилий, про, у шествовавших на Земле более 100, возможно, 200 млн. лет и прекрасно приспособившихся в свое время к земным условиям жизни, отличавшимся мягким, теплым и влажным климатом.
Предполагаем, что вымирание животных произошло в результате столкновения Земли с кометой и активизации вулканической деятельности с повышенным выбросом в атмосферу углекислого газа и т. д. Но эпоха гибели гигантских ящеров отделена от нас периодом, равным почти 100 млн. лет, во всяком случае, не меньшим чем 70 млн. лет. Здесь гадания правомочны. Время же вымирания последних мамонтов отделено от наших дней всего 9—10 тыс. лет. В этот период уже зарождались на Земле древние цивилизации. И тем не менее мы говорим о причинах гибели мамонтового комплекса животных в весьма предположительной форме.
Предполагают, что крупных травоядных истребили древние люди, первобытные охотники. Эту версию еще можно принять для Европы, где густота заселения территории людьми была достаточно большой. Но она совершенно неприемлема для Севера, огромных пространств Сибири и Канады, где и теперь еще плотность заселения людьми невелика. Некоторые ученые считают, что мамонты погибли во время последнего похолодания и соответствующего ему оледенения. Но мамонты явно его пережили, о чем убедительно свидетельствуют радиоуглеродные датировки многих их останков. Помимо того, мамонты благополучно пережили все предыдущие похолодания и оледенения второй половины четвертичного периода, если они были, конечно.
Во время последнего крупного похолодания температура воздуха зимой в наиболее сильные морозы опускалась на севере Сибири, по-видимому, до —100° С и была ниже, чем сейчас в центре Антарктиды, где на советской станции «Восток» зарегистрирован абсолютный минимум температуры воздуха на Земле —89,2° С. Пережив столь холодную эпоху, многие наиболее приспособленные к жизни в суровых условиях холодостойкие животные вымерли. Некоторые звери резко сократили ареалы своего обитания, например овцебык, а некоторые изменили их, например сайга, откочевав в южносибирские степи, где зимы суровые и малоснежные.
Как это ни покажется парадоксальным и маловероятным, но мамонты и ряд сопутствовавших им животных погибали в Сибири и других районах не от похолодания, а от потепления и особенно увлажнения климата. Прекрасно приспособившись к жизни в суровом, сухом климате, они не смогли пережить его смягчения, резко проявившегося на рубеже примерно 10 тыс. лет назад. В результате в пределах криолитозоны сократились, а в большинстве районов вообще исчезли травянистые
степные ландшафты — основные кормовые угодья. Тайга вплотную придвинулась к побережьям Северного Ледовитого океана, а там, где не вплотную, между ней и морем находилась сырая тундра. Сибирская тайга состоит в основном из лиственницы — плохого, исключительно летнего и не всем травоядным доступного корма. Особенно страшными для зверей с длинным волосяным покровом стали зимние оттепели и осенние дожди, сочетающиеся с пронизывающими ветрами. Волосяная шуба намокала и вместо того, чтобы греть, охлаждала. По мнению Н. К. Верещагина, мощное «юбочное» одеяние мамонтов, овцебыков, бизонов, пригодное для сухого холода, оказалось совершенно непригодным в условиях влажных зим и оттепелей. Под все утолщающимся снежным покровом все труднее было добывать корм, участились гололедицы, а как следствие этого — голодовки и мор травоядных. Постепенно вымирали и кормившиеся ими хищники, такие, как пещерный медведь, саблезубая кошка.
Пришедшее на смену «Великому холоду» 10 тыс. лет назад потепление климата в средних и высоких широтах привело к тому, что площадь подземных льдов стала сокращаться и постепенно вошла в близкие к современным границы. Вытаяли ледяные жилы на Украине, в Подмосковье, на юге Западной Сибири, заместившись грунтовыми псевдоморфозами. Протаяли здесь и другие типы подземных льдов, в частности пластовые залежи. Вследствие неравномерной осадки льдистых мерзлых толщ при протаивании возник в определенных районах закономерный рельеф, состоящий из хаотического сочетания холмов, гряд и бессточных западин, занятых озерами. Любопытно, что формы рельефа подобного типа и их сочетания обнаружены на Марсе, где их образование связывается с вытаиванием подземных льдов. В пределах современной криолитозоны Земли также усилились процессы таяния подземных льдов, поскольку повысилась температура мерзлых толщ. Возникло огромное количество больших и малых термокарстовых озер, столь характерных для тундровых равнин.
Потепление и увлажнение климата было связано с тем, что равнины, существовавшие на месте современного арктического шельфа, опустились и затопились морскими водами. Расширилась связь Северного Ледовитого океана с Атлантическим, теплые воды которого устремились в Арктику. Уменьшилась степень ее деловитости. Определенную роль в отеплении Арктики сыграло восстановление связи через Берингов пролив с Тихим океаном, воды которого стали проникать в Чукотское море и далее на восток в море Бофорта. В результате затопления морем равнин на северо-востоке Сибири под водой оказались толщи мерзлых высокольдистых отложений с крупными ледяными жилами, вернее, их окончаниями, оставшимися от размыва. Эти отложения до сих пор залегают на дне мелководных проливов, отделяющих Новосибирские острова от континента и друг от друга. В последнюю холодную эпоху они соединялись с приморскими низменностями северо-востока Сибири в единое целое и были главной ареной, где активно проявлялись криогенные процессы и шло формирование мощных толщ высокольдистых отложений с супергигантскими вертикальными ледяными жилами.
Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990