Ледниковые катастрофы в новейшей истории Земли

Mar 25, 2015 16:01

Эту статью я значительно урезал для легкости прочтения. Вначале сокращал, в т.ч. и термины хронологической привязки, - мне не грозит лишение кафедры в университете:)
Затем, по лени, делать это перестал. Памятуя об известном произшествии с аварийной посадкой самолетов P-38 в Гренландии, каждый сможет сам провести хронологическую коррекцию. И, разумеется, как кому нравится. С уважением, rodline.

За 200 лет своего существования ледниковая теория проделала огромный путь. Однако только к концу XX в. стала понятной роль гигантских паводков, обусловленных оледенениями, в формировании лика Земли. Появились геологические, гляциологические и океанологические материалы, свидетельствующие о том, что ледники полностью перекрывали полярные области Северного полушария, глубоко проникая в умеренные широты.

В Северной Америке соединявшиеся Лаврентийский и Кордильерский ледниковые покровы бронировали сток всех рек бассейнов Северной Атлантики и Пацифики. В результате подпруживания крупнейших североамериканских рек - Колумбии, Спокана, Кларк-Форка, Флатхеда и др. - вдоль краев ледников скапливались гигантские пресноводные моря. Следы крупнейших из них - это ледниково-подпрудные озера Бонневил, Миссула и Спокан.

Особенно много работ посвящено режиму самого большого из этих озер - Миссуле в Западной Монтане. Его катастрофические прорывы продуцировали мощные паводки - фладстримы, создавшие сеть глубоких каньонов, каскады ныне сухих водопадов (огромные водобойные ванны, так называемые исполиновы котлы), мощные толщи промытых галечников, а также хорошо изученные сейчас гигантские знаки ряби течения. Этот рельеф - аналог обычной песчаной речной или ветровой ряби, но увеличенный в 100-1000 раз и сложенный не песком, а грубой галькой с валунами и глыбами. Миссульские фладстримы до начала 1980-х годов считались уникальными и самыми мощными потоками пресной воды на Земле, их расход достигал 17 млн м3/с.



Рельеф гигантских знаков ряби течения на дне позднечетвертичного Курайского ледниково-подпрудного озера на Алтае. Высота отдельных гряд превышает 15 м, а длина “волны” достигает 200 м.

Не так давно известный отечественный гляциолог М.Г.Гросвальд завершил свою реконструкцию, согласно которой гигантский Панарктический ледниковый покров закрывал дренаж величайших рек Евразии и во фронтальных частях покрова сформировались еще более грандиозные ледниково-подпрудные бассейны, имевшие сложный гидрологический режим. Самое крупное из этих озер - Мансийское - на юге Западной Сибири, при максимальных трансгрессиях оно имело площадь более 600 тыс. км2. Площадь же всех ледниково- подпрудных морей равнин и плоскогорий Северной Азии, исходя из последних представлений, составляла никак не менее 3 млн км2.

Системы приледниковых стоков

В последнюю ледниковую эпоху возникали ледниковые комплексы, которые соединялись, перекрывая высочайшие горные системы Северной и Центральной Азии (от гор Чукотки, Верхоянского хребта, хребта Кодар, Байкало-Патомского нагорья, гор Южной Сибири до Тибета и Гималаев). Вместе с оледенением севера и северо-востока материка они образовали новый, ледовый, Трансазиатский водораздел, разделявший две обширные внутриконтинентальные гидрологические системы приледниковых стоков.

Одна из них, Гоби-Амурская, начиналась во внутриледниковых бассейнах центральноазиатских котловин и имела сток на восток, в бассейн Тихого океана. Другая, гораздо более величественная, Транссибирская система талого стока, через сеть каналов - сбросов приледниковых озер, - часто имеющих каньонообразную форму (спиллвеев; от англ. spillway - водослив), спускалась на юго-запад, через Верхне-вилюйский, Тунгусский, Каз-Кетский, Тургайский и Узбойский каналы, в котловину Каспия и далее через Манычский спиллвей и проточные Босфор и Дарданеллы в Средиземное море и в Атлантический океан [3]. Тургайская ложбина стока, в частности, относится к величайшим спиллвеям мира. Возможно, что еще крупнее были параллельные прадолины огромной Манычской ложбины в Приаралье.



Схема позднеплейстоценового оледенения и системы приледникового стока Северной Евразии (Гросвальд М.Г., 1999).



Ленточные глины - волнисто-слоистые отложения заливов древних приледниковых озер.



Следы колебаний уровня современного приледникового озера.

Один из пусковых механизмов (триггеров) регулярных катастрофических сбросов сибирских ледниково-подпрудных морей - мощные выплески систематически поступавших на равнину талых вод из котловинных ледниково-подпрудных озер в горах Южной Сибири. Одновременно из горных районов на север поступали порции воды объемом в десятки тысяч кубокилометров. Расходы алтайских фладстримов достигали 18 млн. м3/с, т.е. они превосходили параметры миссульских паводков.

Установлено, что при полном одновременном спуске всех приледниковых алтайских озер в акваторию Мансийского моря его зеркало поднималось не менее чем на 12 м, что на 4 м больше необходимого для переливания этого озера через Тургайский порог.

Предполагается, что прорывы самых крупных четвертичных котловинных ледниково-подпрудных озер Южной Сибири происходили с периодичностью около одного раза в столетие, такой же была, следовательно, и периодичность сбросов поверхностного слоя воды толщиной в несколько метров из равнинных приледниковых бассейнов в бассейн Атлантики.

Помимо спиллвеев, многие из которых сегодня изучены и датированы, к геологическим свидетельствам транссибирских приледниковых стоков относятся известные уже более 200 лет бэровские бугры Северного Прикаспия, ложбинно-грядовый рельеф Западных Кызыл-Кумов, гривный рельеф восточной части Барабинской степи и юга Западной Сибири, а также знаменитые “древние ложбины стока” бассейна южной части равнинной Оби. За северными пределами Приобского плато эти ложбины стали известны еще в конце 1950-х годов, когда сибирский геоморфолог А.А.Земцов положил на карту спиллвеи Таз-Енисейского междуречья. Он показал, что одна из древних ложбин, частично занятая сейчас реками Тым и Сым, имеет ширину 30-40 км и протягивается на юго-запад. Другая же ложбина такого типа, Камышловский лог, ориентированная почти широтно, рассекает Ишимскую степь по линии железной дороги Омск-Петропавловск. Средняя ширина этой ложбины достигает 25 км при глубине около 20 м, лог имеет падение в 30 м на юго-запад по простиранию.



Песчаная Чуйская степь - дно обсохшего озера.

Несмотря на обширность сведений, далеко не все детали функционирования приледниковой Транссибирской системы катастрофических стоков выявлены надежно. Многие факты по-прежнему трактуются некоторыми геологами и палеогеографами неоднозначно. Тем не менее сегодня никто не отрицает, что “древние ложбины стока” были руслами сильных водных потоков. Большинство исследователей связывает их с таянием позднечетвертичных (сартанских) ледников, с которыми коррелируют как речные террасы Енисея и Оби, так и аллювий самих ложбин.

Регулярные и катастрофические сбросы талых вод из ледниково-подпрудных морей Северной Азии в бассейн Атлантического океана (общим объемом около 25-30 тыс. км3) вызывали резкие колебания зеркала Арала-Каспия и Черного моря. Они запечатлены, в частности, в строении озерных террас впадины Каспийского моря и в литологии донных отложений Средиземного моря. Однако эти сбросы не могли существенно влиять на колебания уровня Мирового океана в целом, даже если полагать, что азиатские приледниковые подпрудные бассейны опорожнялись одновременно с приледниковыми озерами Северной Америки. Для повышения океанического уровня на 10-15 м, что соответствовало интервалам катастрофических подъемов океана, был необходим источник воды, как минимум в 100 раз превышавший по объему суммарный объем всех ледниково-подпрудных бассейнов суши и способный поставлять в океан единовременно не менее 1 млн км3 воды. Таким источником Гросвальд предложил считать подледниковые воды огромного Центрально-Арктического ледникового купола - части Панарктического ледникового покрова. Именно эти воды, которые из-за ледовой нагрузки “выдавливались” в океан и на евразийскую сушу, могли обеспечивать водную массу и энергию глобальным катастрофическим потопам.



Эволюция Панарктического ледникового покрова после замыкания пролива Фрама (Гросвальд М.Г., 1999).
Вверху - начало роста Центрально-Арктического шельфового ледника;
внизу - стадия единого сверхщита с вершиной у Северного полюса. Высота до 4-5 км.

Эта гипотеза удовлетворительно объясняет катастрофические поступления огромных масс холодных вод в систему глобального водооборота. Она представляется правдоподобной еще и потому, что на локальном уровне сценарий возникновения подледниковых озер еще 15 лет назад был реконструирован для “наледных” котловинных ледоемов гор на юге Сибири.

Ледоемы или водоемы?

Термин “ледоем” в начале 30-х годов предложил советский геолог В.П.Нехорошев. Он считал, что межгорные впадины Алтая и Саян в максимальные фазы оледенений полностью занимали ледники, спускавшиеся с окружающих гор, т.е. впадины становились гигантскими ледоемами, которые начинали функционировать как самостоятельные центры оледенения. Эти центры питали мощные долинные ледники в выходящих из ледоемов речных долинах. Четвертичные ледоемы Нехорошева были восстановлены для многих межгорных впадин - Улаганской, Джулукульской и др. Эти реконструкции прежде всего базировались на том, что на дне котловин формировались морены и водно-ледниковые образования - камы и озы. Но в некоторых котловинах, например в Чуйской и Курайской, такие формы обнаружены не были. К тому же на склонах этих котловин сохранились озерные террасы. Значит, впадины служили вместилищем для озерных вод, которые как будто не оставляли места для ледников. Поэтому к началу 80-х годов алтайские котловины считали либо четвертичными ледоемами, либо древними ледниково-подпрудными озерами.



Современные ледники Алтая - лишь остатки мощного ледникового покрова,
некогда сплошь облекавшего этот регион.

Не так давно выяснилось, что существование ледоемов Нехорошева, называемых теперь классическими, - это лишь один и далеко не самый распространенный вариант истории межгорных впадин, поскольку расчеты объема талого ледникового стока показали, что к моменту кульминации оледенения ряд крупных межгорных впадин уже был занят подпрудными озерами.



Формирование “пойманных” озер в межгорных котловинах Южной Сибири.
Вверху - трансгрессия ледниково-подпрудного озера в межгорных впадинах, синхронное наступанию ледников.
При понижении снеговой линии до 800 м ледники достигали уровня озера в котловинах и всплывали (25-22 тыс. лет назад);
внизу - соединившиеся на плаву “шельфовые” ледники полностью бронировали поверхность ледниково-подпрудного озера,
которое превратилось в “пойманное” (22-20 тыс. лет назад).

Третий - формирование “наледных” ледоемов. Когда граница питания ледников опускалась ниже зеркала озер, в бассейнах озерных впадин возникали сложные образования, состоявшие из мощной линзы талых вод, бронированных озерными, наледными и глетчерными льдами, а также снежно-фирновой толщей. Поверхности озер вовлекались, таким образом, в зону питания ледников и становились новыми ледниковыми центрами с почти радиальным оттоком льда.

И наконец, четвертая схема - ледниково-подпрудное озеро.

Однако при различных масштабах оледенения в разное время одни и те же котловины “переживали” разную последовательность озерно-ледниковых событий.

Любопытным подтверждением гипотезы “наледных” ледоемов стали итоги полевых исследований современных озер в оазисах Антарктиды. В одном из крупнейших антарктических озер - Ванде, - существующем преимущественно в подледном режиме, при среднегодовой температуре воздуха у поверхности до -20°С, придонные слои воды нагреваются до +25°С. Озерный лед мощностью около 4 м не только своеобразный экран, защищающий водоем от низких температур и ветра, но и природная ледяная линза, увеличивающая тепловой эффект интенсивного притока прямой солнечной радиации, составляющей летом до 170 ккал/м2 x час. Отечественный геофизик М.С.Красс показал, что короткопериодические колебания климата воздействуют в основном на мелкие водоемы антарктических оазисов, но практически не влияют на инерционный тепловой режим крупных озер. При дальнейшем понижении границы питания, ниже уреза озер, вода в последних, как показывают уже примеры алтайских “наледных” ледоемов, может сохраняться очень долго за счет тепла, накопленного ранее. По мере же накопления на поверхности замерзших озер снежно-фирновой толщи и ее преобразования они оказываются вне пределов влияния сезонных колебаний температуры воздуха, т.е. превращаются в подледные водяные линзы. Вероятные аналоги именно такой, кульминационной, фазы развития “наледных” ледоемов - огромные подледные водоемы, обнаруженные геофизиками под 3-4-километровой толщей ледникового покрова в Центральной Антарктиде.

Механизм энергичного выдавливания подледных озер и морей под огромной ледниковой нагрузкой становился, по-видимому, превалирующим на кульминационных стадиях оледенений. Геолог Я.Пиотровский исследовал подледные формы на германском побережье Северного моря. Здесь под ледниковой нагрузкой позднечетвертичное подледниковое оз.Столпер было выдавлено в море, при этом образовались глубокие каналы, крупнейший из которых - Борнхёвд, располагавшийся тогда ниже современного уровня моря почти на 200 м, имел глубину в 222 м при длине почти 13 км. Таким образом, новая гипотеза существования арктического подледникового озера, возникавшего в центральной впадине Северного Ледовитого океана после замыкания пролива Фрама, объясняет гидросферные катастрофы Земли на глобальном уровне.

Катастрофические потоки на других планетах

Благодаря успехам геоморфологии и сравнительной планетологии аналоги земных гидросферных катастроф обнаружены и на других планетах. Так, прямолинейные каналы-пропасти Касэй, Маджа, Арес и Тиу на Марсе по строению весьма напоминают долины некоторых земных водотоков с характерными русловыми формами (но на порядок превышающими последние по размерам) - останцами обтекания, островами, дельтами и т.п. Они имеют до 2 тыс. км в длину при ширине до 100 км; у них мало притоков, и они удалены друг от друга на тысячи километров. Марсианские каналы меньших размеров (шириной до 15 км при длине 100-200 км) морфологически подобны описанным выше. Визуально каналы этого типа весьма похожи на ущелья-кули североамериканского скейбленда, а также на некоторые так называемые транспуторанские долины Средней Сибири, долины-бреши гор Бырранга и глубокие каньоны Алтая и Саян. Очень характерен для земных прорывных дилювиально-эрозионных каналов и морфологический облик флювиальной системы марсианской долины Нергал. Возраст марсианских наводнений гораздо древнее земных, катастрофические паводки трансформировали поверхность Марса ранее 1 млрд лет назад, когда на планете существовали совершенно отличные от современных гидроклиматические условия.

Расходы катастрофических водных потоков, сформировавших марсианские каналы-пропасти, оцениваются от 19 млн. м3/с до 108 млн. м3/с. Мощность этих потоков должна была значительно превышать мощность земных фладстримов.

Сейчас можно констатировать, что научное содержание понятия “скейбленд” еще более расширяется. Если не так давно под скейблендами понимались территории ледниковой и приледниковой зон, подвергающиеся или подвергавшиеся ранее многократному воздействию катастрофических потоков из прорывавшихся ледниково-подпрудных озер, то сегодня происхождение скейблендов можно связывать и с внезапным таянием криолитосферы, и (или) катастрофическими прорывами вод под мерзлотой и между ее слоями как на Земле, так, в частности, и на планете Марс.

Человечеству открываются новые яркие черты ледникового периода - гидросферные катастрофы. Таким образом, многочисленные мифы и легенды о Всемирном потопе, донесенные до нас памятью предков, получают, наконец, объективную и документальную основу.

Алексей Николаевич Рудой, доктор географических наук,
заведующий лабораторией геологии и палеогеографии плейстоцена
Томского государственного педагогического университета,
профессор Алтайского университета (Барнаул)
Ссылка на оригинал статьи.

глина, климат, фладстримы, потоп, сдвиг_полюсов, Омск

Previous post Next post
Up