Историческое землеведение. Палеогеография

 

Ледниковые периоды

 

 

Основные закономерности развития природы северного полушария при колебаниях климата в четвертичном периоде

 

Так как похолодания климата сопровождались (по крайней мере, начиная с позднего эоплейстоцена) оледенениями, то в ледниковые эпохи вся суша разделялась на две группы областей: ледниковую и внеледниковую. Внеледниковые области по степени влияния ледников на их природу подразделяются на прилегающие к ледникам перигляциальные подобласти и удаленные от них субтропические, тропические и экваториальные подобласти. Кроме того, на оледенения активно реагировали водные бассейны, причем, как бассейн Мирового океана, так и внутренние замкнутые моря и озера. Очевидно, что природные условия и их изменения во времени во всех этих регионах существенно отличались друг от друга не только в периоды оледенений, но и в межледниковья. Поэтому на Земле не существует единой схемы развития природы - в каждом ее уголке оно различно, что называется метахронностыо событий. Метахронность отчетливо видна и сейчас — ведь и природа, и ее сезонные и многолетние изменения совершенно различны в умеренных широтах, и, например, в Центральной Африке.

 

Согласно принципу метахронности, история развития суши и моря в четвертичном периоде будет рассматриваться отдельно по выделенным областям и подобластям суши, прибрежным зонам Мирового океана и по замкнутым морям и озерам.

 

А. Ледниковые области

 

Покровному оледенению подвергались значительная часть Северной Америки, северная Европа и западная часть северной Азии (до долготы восточного Таймыра). В Северной Америке покровные ледники достигали 40° с.ш., а в Европе — до 50° с.ш. Горное оледенение больших, чем сейчас, размеров, отмечалось, практически, во всех горных массивах, лежащих во всех климатических поясах. Все горные ледники имели значительно большие, чем сейчас, размеры, даже в Африке и на Новой Гвинее.

 

Покровные оледенения северного полушария происходили из нескольких центров. То же можно сказать и о горных оледенениях, но здесь это более очевидно. Большую часть Восточно-европейской равнины покрывал фенноскандинавский ледник, центр которого располагался на севере Финляндии. Отсюда лед растекался преимущественно на запад, юг и юго-восток, покрывая большую часть Европейской России.

Ледник северо-восточной части Европы питался из новоземельского центра; он доходил до устья р.Вычегды и в долине Северной Двины контактировал с феннос- кандинавским ледником. На северо-западе Европы существовал самостоятельный Британский центр, обеспечивавший льдом северную Европу.

 

Оледенение Северной Азии происходило из центров на Полярном Урале (пай- хойский центр), в горах Бырранга на Таймыре (таймырский) и, по-видимому, в горах Путорана. Здесь ледники, исходившие из этих центров, не смыкались друг с другом.

Восточнее покровного оледенения не было, так как этому препятствовал сухой континентальный климат Восточной Сибири. В этих регионах активно развивалось горно-долинное оледенение, а на незанятых льдом равнинах формировалось подземное оледенение — вечная мерзлота.

 

Ледниковый покров Северной Америки состоял из трех или четырех ледниковых щитов — гренландского (существует и сейчас), лабрадорского (с центром на полуострове Лабрадор), кордильерского (центр на 53° с.ш. между Береговым хребтом и Скалистыми горами) и, возможно, киватинского, находящегося между Кордильерами и Великими озерами. Они образовывали единый ледниковый покров.

Кроме центров равнинных оледенений существовали центры горных оледенений, из которых наиболее известно Альпийское оледенение, где это явление, собственно говоря, и было открыто Л.Агассисом и описано А.Пенком и Э.Брюкнером.

 

Из каждого центра ледники распространялись неоднократно. Ранее принято было считать, что в северном полушарии ледник наступал четыре раза и столько же раз отступал. На Русской равнине эти оледенения называются окским, днепровским, московским и валдайским; разделялись они лихвинским, одинцовским и микулин- ским межледниковьями

 

Однако по данным, полученным в последние десятилетия, картина оледенений оказалась значительно более сложной. Так, окскому оледенению предшествовало

еще несколько — об этом говорят древние ледниковые породы, лежащие под окской мореной. Дробным по своей внутренней структуре является лихвинское межледни- ковье. Оно разделяется на три теплых стадии (лихвинская, каменская и роменская) и две разделяющие их холодных стадии (остерская и орчикская); возможно во время последних покрывалась льдом северная Европа. Наконец, валдайское оледенение подразделяется на два самостоятельных оледенения — калининское и осташковское, разделенные молого-шекснинским (или брянским) межледниковьем . Все современные взгляды на климатическую периодизацию четвертичного периода для Русской равнины показаны в таблице 7.1. В ней отражены также и палеомагнитные эпохи: нынешняя магнитная эпоха (Брюнес) соответствует современному положению магнитных полюсов, однако до 730 тыс. л. н. ориентировка геомагнитного поля была обратной — северный конец магнитной стрелки был направлен на юг.

 

В других районах Земли оледенения, синхронные восточноевропейским, называются по-другому. Поэтому, описывая историю четвертичного периода на примере Европейской России, необходимо постоянно иметь в виду аналоги оледенений и меж- ледниковий Русской платформы в других регионах северного полушария нашей планеты.

 

На распространение ледниковых покровов активно влиял доледниковый рельеф. На структурных возвышенностях мощность ледников была небольшой, их рель- ефообразующая сила — невысокой, а во многих случаях ледник просто обходил ту или иную возвышенность. Классический пример — границы донского и днепровского оледенений, обходившие Среднерусскую и Приволжскую возвышенности.

 

Какие же условия существовали при колебаниях климата в ледниковых областях? Весь климатический ритм "оледенение-межледниковье" принято делить на четыре стадии: оледенение развивалось при похолоданиях в условиях теплого климата (криогигротическая стадия) и достигало максимума при холодном и сухом климате (криоксеротическая стадия). Таяние ледника начиналось при повышении температуры еще в условиях сухого климата (термоксеротическая стадия), а разгар межлед- никовий (оптимум) приходился на термогигротическую стадию, когда климат был относительно теплым и влажным.

 

Таким образом, в разгар оледенений общее количество осадков было невелико, так как в результате регрессий уменьшалась площадь поверхности Мирового океана, т. е. испаряющей поверхности. Циркуляция воздушных масс была иной, чем сейчас: ледниковые покровы были центрами зарождения антициклонов с холодными и сухими северными и северо-восточными ветрами; в этом же направлении дули и сильные стоковые ветры. Предполагают, что в центральной части ледникового щита температура самого теплого месяца достигала -25...-30°С, а на его окраине — около 0°С; годовое количество осадков равнялось 100 мм.

 

Под ледниками формировались толщи основной, а ближе к краям ледников — конечной морены, а также водноледниковые толщи потоков подледных вод. После стаивания ледников на их месте оставались ледниковые и водноледниковые формы рельефа. Их сохранность различна у древних и относительно молодых оледенений: хорошо сохранились только те формы, которые были сформированы московским и валдайскими ледниками, в том числе и ледниковый рельеф северного и западного Подмосковья. Следов более древних оледенений в современном рельефе нет. От них сохранились только отложения, причем, как правило, погребенные более молодыми ледниковыми, аллювиальными и покровными слоями, и сильно выветрелые. Более того, если днепровская и окская морены хорошо коррелируются как по Европейской России, так и с другими одновозрастными моренами ледниковых областей, то находки морен более древних оледенений пока единичны, и именно поэтому границ соответствующих им оледенений и их корреляции (синхронизации) не проводится.

 

Ледниковая область по характеру и степени сохранности ледникового рельефа делится на три подобласти, последовательно расположенных с севера на юг: ледникового выноса, позднеплейстоценовой ледниковой аккумуляции и распространения средне- и раннечетвертичных морен.

 

Б. Внеледниковые области

 

В этих областях во время оледенений выделяется несколько подобластей. Первая из них непосредственно примыкает к краю ледника на сотни и первые тысячи километров, и называется перигляциальной. В перигляциальных условиях на водоразделах формировались мощные отложения лёссов и лессовидных суглинков путем эолового переноса частиц стоковыми ветрами, дующими со стороны ледника, и другими видами ветров, а в речных долинах накапливался т.н. "холодный" аллювий. На рисунке 7.3 показано развитие тех или иных геоморфологических процессов и образование различных морфоскульптур в периоды оледенений и межледниковий.

 

Хотя в перигляциальной подобласти количество осадков увеличивалось до 250 мм/год, а температуры самого теплого месяца составляли около +10°С, средние зимние температуры по-прежнему достигали -50°С, поэтому здесь происходило активное формирование многолетнемерзлых толщ. Особенно холодно было в восточной части Центральной Азии, где ледников не было из-за недостатка влаги, а зимой, как и сейчас, господствовал холодный максимум. В условиях многолетней мерзлоты, сухого и холодного климата в периоды оледенений в перигляциальных подобластях существовали ландшафты тундростепей, реже тундр и лесотундр.

 

В межледниковья накопление лёссов прекращалось, и на них начинали формироваться зональные полнопрофильные почвы, которые в последующие ледниковые эпохи погребались под новыми лёссовыми толщами . Таким образом, в современных перигляциальных разрезах лессовые негумусированные толщи разделены относительно узкими прослоями погребенных зональных, в основном черноземовидных почв.

 

Многолетнемерзлые толщи таяли, но не везде и не до конца, частично сохраняясь в течение всего межледниковья в виде реликтовой островной мерзлоты. Именно такая мерзлота развита сейчас на юге Сибири — это реликт эпох четвертичных оледенений, так как в настоящее время условий для ее формирования в южной Сибири нет.

В перигляциальных подобластях, непосредственно на границах с ледниками формировались обширные подпрудные озера. Ледники преграждали собой путь рекам, которые ранее текли на север (Северная Двина, Печора, Обь, Енисей и др.). Вода из этих рек скапливалась перед ледником и, преодолев уклоны поверхности, начинала течь в обратную сторону. При таянии ледниковых покровов, вплоть до того времени, когда ледник освобождал старые речные долины, по этим "антируслам" происходил сток в южном направлении, причем, в большинстве своем, в Каспийское море. Антирусла в завершающую стадию своего формирования представляли собой широкие плоские ложбины с более или менее постоянным вну григодовым стоком, часто содержащие в себе обширные проточные озера.

 

В речных долинах в приледниковых областях чередовались периоды накопления аллювия и вреза в него речных русел, результатом чего стало образование лестницы надпойменных террас. Во вторую половину периодов оледенений (в криоксе- ротическую стадию) происходила аккумуляция наносов и накопление аллювия в толщах пойм — будущих речных террас, а во время межледниковий за счет талых ледниковых вод, а затем и общего увлажнения климата реки врезались в накопленные ранее отложения и формировали уступы речных террас (см.  7.3). Этому способствовало также изостатическое поднятие территорий, освободившихся ото льда. Следует отметить, что врезанию способствовало не только абсолютное увеличение водоносности рек, но и перераспределение стока в них в пользу увеличения водности половодий.

 

В то же время, в нижних течениях рек, впадающих в океаны и соединенные с ними моря, на формирование террас оказывали решающее влияние не столько изменения стока, сколько колебания основного базиса эрозии — уровня Мирового океана. Регрессии, происходящие при оледенениях, вызывали в это время врезание русел и формирование уступов террас, межледниковые трансгрессии — аккумуляцию наносов и заполнение врезанных долин. Таким образом, в нижних течениях реакция рек на оледенения была противоположной той, которая отмечалась в средних течениях.

 

В перигляциальных областях при наступании и отступании ледников происходила периодическая смена физико-географических зон. Во время оледенений устанавливалась т.н. гиперзональность — существовало всего две широтные зоны — ледяная пустыня, которая к югу сменялась перигляциальной тундростепью, т.е. зоной, в которой господствовала флора одновременно и морозо- и сухоустойчивая. Это отвечало местным климатическим особенностям — у края ледников температура была на 10-15° ниже современной. Остальные природные зоны были оттеснены к югу. В частности, умеренный климатический пояс со свойственной ему циклонической циркуляцией был в два раза уже современного; лесные зоны в континентальной Евразии исчезали полностью, и южнее тундростепи лежали настоящая степь, а затем пустыня.

 

В межледниковья устанавливалась зональность, близкая к современной, но часто в самые теплые периоды межледниковий, т.е. в климатические оптимумы, климат

был теплее современного, и нынешние широколиственные леса и другие зоны и подзоны располагались севернее своего современного положения. Причины межледниковых оптимумов заключались, по-видимому, в значительном усилении западно- восточного переноса и круглогодичным преобладанием циклонической деятельности. Роль Азиатского антициклона и отходящих от него гребней зимой при этом уменьшалась.

После климатических оптимумов вновь начиналось устойчивое похолодание, приводившее, в конечном итоге, к новому оледенению.

 

Южнее, в современных субтропических поясах динамика природных условий в плейстоцене отличалась своеобразным изменением увлажнения климата, не имеющим аналогов в современных обстановках. Кроме того, как во время оледенений, так и между ними отчетливо проявлялась секторность природных условий, связанная с удалением от морей и океанов и орографическими условиями. В Средиземноморье, Центральной Азии, а также в субтропиках Северной Америки в ледниковые эпохи типичный сейчас для этих мест семиаридный климат менялся на гумидный, поэтому ледниковые эпохи получили в субтропиках название плювиальных (влажных). В это время здесь господствовали северотаёжные ландшафты, резко поднимался уровень озер, заново затапливались ранее высохшие озерные котловины, увеличивалась площадь горно-долинных ледников — по сути, классические альпийские оледенения формировались именно в таких условиях.

 

Повышение увлажнения объясняется изменениями атмосферной циркуляции: там, где в отсутствие ледников обычно господствовал западный перенос, во времена оледенений устанавливались максимумы давления и антициклональная погода. Западные потоки и серии циклонов смещались южнее ледников и перигляциальных подобластей в субтропики, отчего здесь устанавливалась погода, свойственная нынешним умеренным широтам. В межледниковья циркуляция атмосферы восстанавливалась, увлажнение уменьшалось, уровень озер после окончания стока в них талых вод снижался, а горно-долиные ледники резко сокращались в размерах. Субтропические подобласти вновь приобретали семиаридные условия.

 

В восточной части центральной Азии подобная закономерность нарушалась. В ледниковые эпохи зимой там господствовал холодный антициклон, вызывающий воздушные потоки с севера (аналогично нынешним зимним "муссонным" потокам), поэтому зимой субтропические подобласти были даже холоднее гляциальных. По- прежнему очень широко было распространено подземное оледенение — сплошная низкотемпературная мерзлота. Поэтому во время стояния ледников вместо плювиальных условий там существовали экстрааридные холодные пустыни, а в межледниковья происходило восстановление семигумидных и семиаридных условий, но с сохранением реликтовой островной (для этого времени) вечной мерзлоты.

 

В тропическом поясе те колебания климата, которые на севере приводили к оледенениям и межледниковьям, отражались в смещении границ пустынь и колебаниях уровней озер. В ледниковые периоды ось тропических пустынь смещалась к югу. Поэтому на северной границе пояса при северных похолоданиях устанавливались плювиалт ные условия, а в межледниковья вновь возвращались аридные условия; так, например, в тропиках Мексики в ледниковые эпохи уровень озер повышался, а при потеплениях — снижался. На южных границах поясов реакция природных условий на северные похолодания и потепления была обратной. В Африке в холодные эпохи ось Сахары смещалась к югу, при этом, озера, расположенные на ее южной границе (из которых сейчас сохранились озеро Чад и озера внутренней дельты Нигера) пересыхали, а термический экватор оказывался в южном полушарии на 3-5° ю.ш. Во время северных потеплений ось Сахары возвращалась на север, и озера ее южной периферии разливались широко и глубоко; затапливались многие ныне сухие котловины. Это явление носит название зональной дисимметрии тропических пустынь.

 

Экваториальный пояс (возможно с двумя субэкваториальными) в эпохи похолоданий смещался к югу, почти не изменяясь по ширине, однако температуры там также понизились в среднем на 4-5°. В приэкваториальных горах (на вулканах Центральной Африки, в Андах, даже на Новой Гвинее) разрастались горно-долинные ледники. В муссонных областях во время оледенений муссонная циркуляция подавлялась, так как при уменьшении летних температур снижалась их сезонная амплитуда — основная движущая сила муссонных трансформаций.

 

Сдвигов куда-либо южных поясов не происходило — на Земле нет следов заметных изменений природной обстановки в периоды оледенений и межледниковий в южном полушарии, за исключением увеличения площади горно-долинных ледников Анд.

В. Океан и внутренние моря

 

Гидрократические колебания уровня Мирового океана, протекали на фоне глобальной теократической регрессии и четко зависели от чередования ледниковых и межледниковых эпох. В ледниковые периоды ледники отвлекали на себя значительную часть воды и консервировали ее; сток рек сокращался, и в итоге, уровень океана падал примерно на 80-100 м. В межледниковья уровень воды поднимался, и стоял даже выше современного, вызывая трансгрессии в низменных местах . Общий размах колебаний уровня океана достигал за последние 100 тыс. лет 100 м, а за 400 тыс. лет с учетом теократической регрессии — до 200 м. Считается, что при полном оттаивании современных ледников уровень океана поднимется на 66 м.

 

Совершенно по иному реагировали на оледенения внутренние водоемы, не имевшие связи с мировым океаном: оледенения не вызывали в них регрессий, а таяние ледников — трансгрессий. Напротив, в водоемах, расположенных в плювиальном поясе отмечалась обратная связь колебаний уровня воды с оледенениями и межлед- никовьями: с оледенениями в основном совпадали трансгрессии, а с межледниковья- ми - регрессии. Это объясняется тесной зависимостью замкнутых бассейнов от питающих их рек, водосборы которых находятся в плювиальном поясе или включают в себя подпрудные приледниковые озера. Подобный режим хорошо иллюстрируется колебаниями уровней воды в Каспийском море, на протяжении всего четвертичного периода отрезанном от Мирового океана .

 

В фазы похолодания увлажнение прикаспийских, обычно, аридных широт увеличивалось, так как туда смещался оттесненный ледником с севера пояс западного переноса. Там формировались северо-таежная и лесотундровая растительность, речной сток в море увеличивался, его уровень рос. Более того, сток в Каспийское море возрастал также из-за того, что многие северные реки, чьи долины оказались перекрытыми на севере ледником, повернули свои воды на юг и понесли их по существующим ныне долинам Волги и Камы.

В фазы потепления климат на этих широтах аридизировался, увлажнение резко уменьшалось, ландшафты становились полупустынными и пустынными, речной сток после слива в море большей части талых ледниковых вод, сокращался, и уровень моря падал. Общая амплитуда колебаний Каспийского моря могла достигать 300 м.

 

 

 Смотрите также:

 

Когда был Малый ледниковый период 1450—1850

Ледниковый период. Рисское оледенение.
Ледниковый период ушел в прошлое и сменился умеренным климатом. В периоды оледенения Скандинавию, разумеется, полностью покрывала ледяная шапка.

 

Что такое оледенение – периоды оледенения - плейстоцен

Плейстоцен — последний по времени ледниковый период Земли, но не единственный. Следы ледников обнаружены и в очень древних породах, возраст которых — сотни миллионов лет.
Возможно, что причина оледенений комплексная.

 

Ледниковая эпоха

Ледниковая эпоха. (гляциал), отрезок времени геологической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в полярных, но и в умеренных широтах.

 

Ледниковый период

В течение ледникового периода суровые холодные времена (ледниковье), когда возникали крупные материковые оледенения, чередовались с оттепелями (межледниковье), когда значительная часть материковых льдов оттаивала.

 

Климатические условия в прошлом. Ледниковый период.

Любопытно, что те же три градуса, только со знаком минус, разделяют наше время и последний ледниковый период