Границы оледенений как ландшафтные рубежи. Как часто на Земле наступает ледниковый период? (19 фото)

Главная

Семья

Автор : М. Гросвальд
Источник : альманах «Науки о Земле», 10/1989.
Публикуется в незначительном сокращении.
Полный вариант в формате PDF (5Mb)

Горно-ледниковые комплексы

Почти все горные системы СССР, за исключением, может быть, лишь Карпат, Копетдага и Сихотэ-Алиня, подвергались сильному оледенению. На Кавказе, Памиро-Алае, Тянь-Шане, Алтае, в Саянах, Прибайкалье и Забайкалье, на северо-востоке Сибири и Камчатке формировались ледниковые комплексы полупокровного, или покровно-сетчатого, типа.

Работая над Атласом снежно-ледниковых ресурсов мира, недавно законченным в Институте географии АН СССР, мы составили их карты в масштабах от 1:3000000 до 1:10000000. При этом использовались ценнейшие данные, опубликованные предшественниками, в том числе книги и статьи, геоморфологические схемы из объяснительных записок к листам геологической карты СССР.

Немалую роль сыграли и собственные полевые исследования, а также дешифрирование материалов космо- и аэросъемки. Вырабатывая свои подходы,мы опирались на опыт изучения современного горного оледенения, который учит: усиление такого оледенения всегда означает не только рост числа и длины ледников, но и их утолщение.

А это ведет к объединению ледников соседних долин, выходу льда на водоразделы и общему повышению связности ледниковых систем. Ведь ледниковые комплексы всех районов современного горного оледенения большой интенсивности - Аляски, Каракорума, острова Элсмир - отличаются высокой степенью сплошности.

В нескольких горных районах - на Тянь-Шане, Памире, Восточном Саяне, хребтах Сунтар-Хаята и Верхоянском, Колымском и Корякском - вероятно, существовали локальные ледниковые купола, т. е. небольшие формы покровного оледенения. На это указывают концентрический плановый рисунок конечных морен, почти полное отсутствие нунатаков, рельеф интенсивной экзарации, одинаково характерный для долин и водораздельных пространств, а также наличие уже упоминавшихся сквозных трогов, секущих основные хребты.

Средние мощности льда крупнейших горноледниковых комплексов, видимо, были близки к 500 метрам. Эта оценка совпадает с результатами расчетов, сделанных для подобных образований американскими геофизиками Дж. Холлином и Д. Шиллингом, а также с данными зондирования современных ледников Аляски и Канадской Арктики.

Изучение древнего оледенения гор СССР продолжается, в последние годы в нем достигнуты некоторые успехи, связанные с работами Д. Б. Базарова, В. В. Колпакова, И. В. Мелекесцева, П. А. Окишева, В. Н. Орлянкина и других. Их данные позволяют заключить, что во всех горных районах страны плейстоценовая снеговая граница снижалась как минимум на 1000 метров, вызывая оледенения высокой интенсивности.

Правда, с этим согласны далеко не все. И вообще работа по восстановлению древнего оледенения гор идет совсем не бесконфликтно, публикуемые результаты часто противоречивы и нелогичны, что, как мне кажется, связано не столько с нехваткой материалов, сколько с пробелами в подготовке специалистов. В подтверждение мог бы привести немало примеров из собственного опыта, полученного в Саянах, на Памире и Тянь-Шане.

Однако ограничусь лишь парой слов о впечатлениях, оставшихся от недавней поездки в прииссыккульскую часть Тянь-Шаня. За три недели, проведенные в «поле», мы со спутниками убедились, что депрессия позднеплейстоценовой снеговой линии там составляла 1100-1200 метров, в связи с чем ледники с хребтов Кунгей и Терскей Алатау сползали в Иссык-Куль и запирали Боомское ущелье, а само озеро становилось ледниково-подпрудным.

Надо ли говорить, что данные выводы новы и неожиданны. Но ведь что интересно: все факты, на основе которых они сделаны, вовсе не спрятаны у заоблачных вершин, все они тут же, на берегу озера, по обе стороны от асфальтового шоссе. И никто их не видит.

В общем-то, феномен такой слепоты давно объяснен. Исследователь еще до начала работы должен иметь разумную, основанную на ноаейшкх достижениях науки гипотезу, делающую его поиск осмысленным. Не имея ее, можно проглядеть даже самые красноречивые факты. Академик Марков любил приводить пример, как даже такой внимательный наблюдатель, как И. В. Мушкетов, не будучи знаком с ледниковой теорией, прошел мимо морен Алайской долины. А в книге А. Ю. Ретеюма приведены впечатления Ч. Дарвина от его путешествия с геологом А. Седжвиком по одной из альпийских долин. «Не догадываясь о плейстоценовом оледенении Европы , - писал Дарвин, - мы и тут не смогли заметить ни отчетливых шрамов на скалах, ни нагромождений валунов, ни боковых и конечных морен. Между тем они окружали нас со всех сторон. И были настолько очевидны, что даже дом, сгоревший во время пожара, не расскажет о том, что с ним произошло, более ясно, чем эта долина об оледенении ».

Горно-ледниковые комплексы, показанные на рис. 5, были измерены по крупномасштабным картам. В результате выяснено, что площадь объединенной покровно-сетчатой системы Памира и Тянь-Шаня составляла 250000 квадратных километров, такие же ледниковые системы Алтая и Саяно-Тувинского нагорья - по 90000, Прибайкалья и Забайкалья - свыше 110000.

Еще более крупные комплексы существовали на северо-востоке: Верхоянский имел площадь 225000 квадратных километров, Сунтархаятинский - 185000, Колымский - 205000, а Камчатско-Корякский - даже 550000. Наветренный (восточный) край последнего на широком фронте выдвигался на Берингийский шельф, но иначе и не могло быть: снеговая линия здесь снижалась до уровня моря.

Рис.5. Последнее оледенение территории СССР
Cопряженная система ледниковых покровов, озер и проток около 20 тысяч лет назад. по М.Гросвальду и Л.Глебовой. Рельеф ледниковых щитов по Т.Хьюзу
1 – ледниковые покровы равнин и гор; 2 – плавучие шельфовые ледники; 3 – озера; 4 – каналы стока талых вод; 5 – направления их стока; 6 – осушенные шельфы; 7 – свободный от ледников океан. Числа у озер – их уровни

Не противоречит ли столь крупное оледенение горному климату ледниковой эпохи? Еще недавно споры на эту тему носили схоластический характер, поскольку ни древние температуры гор, ни количество осадков известны не были. Однако теперь положение изменилось. Из работ палеоботаников, геохимиков, мерзлотоведов, из численных моделей палеоклиматологов мы знаем, что в умеренных широтах среднее похолодание материков составляло 7-8°, причем в межгорных котловинах и над крупными нагорьями оно могло доходить и до 14-20°. А применение гляциологического метода, предложенного А. Н. Кренке, позволило на базе палеотемператур и высот снеговой линии рассчитывать и интенсивность снежного питания горных ледников.

Так что сегодня известно: на Северо-Востоке СССР, в Верхоянском и Колымском хребтах и горах Черского, ледники наветренных склонов ежегодно получали снега по 50 граммов на квадратный сантиметр. На наветренные склоны гор Средней Азии, Южной Сибири и Тихоокеанского побережья в среднем поступало вдвое больше влаги.

А рекордной была аккумуляция снега на ледниках Западного Кавказа, которая доходила до 300 граммов на квадратный сантиметр. Велики или малы эти значения? Судите сами: на половине площади современной Антарктиды аккумуляция меньше 10 граммов на квадратный сантиметр, а на Шпицбергене, считающемся областью океанического климата, этот показатель варьирует от 150 до 25. Так что древние ледники гор СССР имели совсем неплохую норму питания.

Границы Евразийского ледникового покрова

Ледниковой теории 150 лет. За полтора века, прошедшие с первых трактатов ученых-гляциалистов, эта теория далеко ушла от представлений своих основателей, она бесконечно расширила свою фактическую базу, приобрела арсенал собственных методов, обогатилась новыми обобщениями, освободилась от заблуждений. Ее прогрессу способствовал труд десятков выдающихся исследователей из многих стран, среди которых почетное место принадлежит нашим соотечественникам Г. Е. Щуровскому, Ф. Б. Шмидту, П. А. Кропоткину, А. П. Павлову, большому отряду более молодых геоморфологов и геологов.

Освещение истории ледниковой теории в нашу задачу не входит, а тем, кто ею интересуется, могу рекомендовать книгу Дж. Имбри и К. П. Имбри «Тайны ледниковых эпох». Для наших же целей важно подчеркнуть главное: заметные успехи русской науки в познании оледенений территории страны ясно обозначились уже в 50- 70-е годы XIX века, т. е. одновременно со становлением ледниковой теории на Западе.

Последующие десятилетия были отмечены развертыванием картирования следов оледенения на северных равнинах России и в ее горном обрамлении. А в 30-х годах появились первые крупные сводные работы и среди них - «Геология Сибири» В. А. Обручева и «Ледниковый период на территории СССР» И. П. Герасимова и К. К. Маркова. На основе последней был создан учебник для университетов и пединститутов «Четвертичная геология» (1939). Идеи книг Герасимова и Маркова оказали влияние на несколько поколений советских палеогеографов, не утратили они своей роли и сегодня.

Суть этих идей можно свести к следующим положениям. Последнее оледенение Европы, да и всей Евразии было представлено одним большим ледниковым щитом - Скандинавским. Его юго-восточная окраина покрывала Прибалтику, Карелию и Кольский полуостров, так что интенсивное покровное оледенение испытал только северо-запад европейской части СССР. Следы этого оледенения - системы параллельных конечно-моренных поясов, маркирующих его максимальную стадию и несколько стадий убывания, - имеют ясно выраженное северо-восточное простирание и оканчиваются на берегу моря у устья Мезени и полуострова Канин.

Существование небольших ледниковых покровов допускалось также на Северном и Полярном Урале, на плато Путорана и в горах Бырранга на Таймыре. Признавалось и оледенение горных областей - Кавказа, Памира, Тянь-Шаня, Алтая, Саян, гор Забайкалья и Северо-Востока СССР, но оно считалось горнодолинным, т. е. частичным, а не сплошным. Развивая идеи некоторых предшественников, К. К. Марков выдвинул гипотезу метахронности оледенений Европы и Сибири, предполагавшую их неодновременность, даже контрафазность.

И. П. Герасимов и К. К. Марков, считали, что ни северо-восток Русской равнины, ни север Западной Сибири и Якутии в позднем плейстоцене оледенению не подвергались. А раз так-все крупные северные реки могли свободно стекать в Северный Ледовитый океан, льды их не подпруживали, приледниковых озер не создавали. О них и писать-то было нечего: в трех томах «Четвертичного периода» у Маркова с соавторами проблеме этих озер уделена лишь одна страница. Да и там речь идет о Балтийском ледниковом озере, детище Скандинавского щита.

И 50 лет назад и значительно позже почти никто из специалистов не сомневался, что древние ледниковые покровы тяготели только к суше. Судя по палеогеографическим картам того времени, они неизменно оканчивались на границе с океанами, а на полярных архипелагах - Земле Франца-Иосифа, Новой Земле, Северной Земле - были изолированные ледниковые шапки. Их ледоразделы приходились на центры островов, а края лишь незначительно выдвигались на окружающий шельф. Основные же пространства и этого шельфа, и глубоководного Арктического бассейна несли только пленку дрейфующих паковых льдов.

Именно так думали Герасимов и Марков, и в этом нет ничего удивительного: их взгляды наилучшим образом объясняли известные в то время факты, наиболее полно соответствовали тогдашнему уровню ледниковой теории. Удивительно другое - что и сейчас, 50 лет спустя, их концепция безраздельно поддерживается очень многими. Хотя проведенные с тех пор исследования - геологические съемки, экспедиции Академии наук и университетов - доставили огромный объем совершенно новых знаний.

Так, изучение Антарктиды показало, что ее ледниковый покров налегает не только на поднятую выше уровня моря сушу, но и на обширные площади шельфов, погруженные много ниже этого уровня, и что большие участки периферии покрова, имеющие толщины в сотни метров, сейчас находятся на плаву. А исследование шельфов Арктики позволило доказать, что краевые мелководные моря Северной Евразии в прошлом подвергались оледенениям антарктического типа, из которых последнее имело место в позднем плейстоцене, в валдайскую эпоху похолодания.

Кроме того, теперь стало ясно, что и древнейшие оледенения Земли, пермо-карбоновое и докембрийские, охватывали не только сушу древних материков, но и сопредельные шельфы и глубокие моря. Так, что сложные ледниковые покровы, подобные Антарктическому, были не исключением из правила, а типичным феноменом всех холодных эпох последних полутора-двух миллиардов лет истории Земли.

Эти положения - фундаментальный вклад в ледниковую теорию, их принципиальное значение трудно переоценить. Однако чтобы составить представление о масштабах оледенения некоторой конкретной территории, необходимо и другое - совершенно конкретные данные о распространении ледниковых отложений и форм рельефа на равнинах и в горах, об их возрасте, следах ледниково-подпрудных озер и перестроек речной сети, индикаторах движения древнего льда, размахе снижения древней снеговой границы и многое другое.

В нашем случае, для Северной Евразии, надо было прежде всего знать географию границ последнего оледенения. Материалов на сей счет накоплено очень много, их собирали сотни исследователей. Однако они в основной своей массе остаются рассеяны по бесчисленным статьям, картам, объяснительным запискам, рукописным отчетам, многие из которых до недавнего времени носили гриф секретности. Все это надо было собрать, сопоставить, обсудить с авторами, очистить от домыслов, синтезировать в единую картину, лишенную внутренних противоречий. Надо ли говорить, что на это ушел не один десяток лет...

В настоящее время глобальный объем льда составляет более 20 миллионов кубических километров. По оценкам некоторых ученых, чтобы весь он растаял, необходимо более 5000 лет. Если человечество продолжит сжигать ископаемое топливо, очень вероятно, что в итоге мы получим свободную ото льда планету со средней температурой 26 °C вместо нынешних 14 °C.

Представленные карты показывают наш мир таким, как он выглядит сейчас, с одной лишь разницей: весь лед на Земле превратился в воду, что привело к повышению уровня моря на 65 метров и образованию новых береговых линий у континентов и внутренних морей.

Итак, посмотрим, каким же может быть «растаявший» мир.

Северная Америка

Исчезнет все Атлантическое побережье вдоль Флориды и Мексиканского залива. Холмы Сан-Франциско в Калифорнии станут скоплением островов, а Центральная долина — гигантским заливом. Калифорнийский залив будет простираться на север выше широты Сан-Диего.

Южная Америка

Бассейн Амазонки на севере и бассейн реки Парагвай на юге стали бы атлантическими заливами, стерев с лица Земли Буэнос-Айрес, прибрежные районы Уругвая и большую часть Парагвая. Горные участки уцелели ли бы вдоль побережья Карибского моря и в Центральной Америке.

Африка

По сравнению с другими континентами Африка потеряет меньше всего земли из-за повышения уровня моря, но рост глобальной температуры может сделать многие из ее территорий непригодными для проживания. В Египте Александрию и Каир затопит Средиземное море.

Европа

Лондон останется лишь воспоминанием, как и Венеция, поглощенная Адриатическим морем. Через тысячи лет, согласно этому катастрофическому сценарию, Нидерланды и большая часть Дании тоже уйдут под воду. Вместе с тем все сильнее будут разрастаться Черное и Каспийское моря, питаемые средиземными водами.

Азия

Земли, на которых сейчас проживают 600 миллионов китайцев, будут затоплены, равно как и Бангладеш с населением 160 миллионов человек, и большая часть прибрежной Индии. В Камбодже, в дельте реки Меконг, останутся лишь Кардамоновы горы в виде острова на отмели.

Австралия

В основном пустынный континент получил бы новое внутреннее море — но потерял бы большую часть узкой прибрежной полосы, где в настоящее время проживают четыре пятых населения.

Антарктика

Ледяной покров Восточной Антарктики настолько велик (на него приходится четыре пятых всего льда на Земле), что может показаться устойчивым. Он пережил прежние теплые периоды, оставшись невредимым. Но в последнее время из-за глобального потепления его утолщение совсем незначительно. Хотя чем теплее атмосфера, тем больше она содержит водяного пара, который падает на регион в виде снега. Но даже это «ледяное чудище» вряд ли выдержит возвращение климата эпохи эоцена.

Как и ледяной покров Гренландии, Западная Антарктика была, очевидно, намного меньше в более ранние периоды потепления. Эти регионы уязвимы, так как большая часть их территорий представляет собой скальную породу, расположенную ниже уровня моря. При потеплении океана ледниковый покров тает снизу, что способствует его разрушению. С 1992 года он убывал в среднем на 65 миллионов тонн льда в год.

Последствия потепления

Последний ледниковый период привел к появлению шерстистого мамонта и огромному росту площади ледников. Но он был только одним из многих, которые охлаждали Землю на протяжении всех 4,5 миллиардов лет ее истории.

Итак, как часто планету охватывают ледниковые периоды и когда стоит ожидать следующего?

Основные периоды оледенения в истории планеты

Ответ на первый вопрос зависит от того, имеете вы в виду большие оледенения или маленькие, которые происходят во время этих продолжительных периодов. На протяжении всей истории Земля пережила пять больших периодов оледенения, причем некоторые из них длились на протяжении сотен миллионов лет. На самом деле даже сейчас Земля переживает большой период оледенения, и это объясняет, почему она имеет полярные льды.

Пять основных ледниковых периодов - это Гуронский (2,4-2,1 миллиарда лет назад), оледенение Криогения (720-635 миллионов лет назад), Андско-Сахарское (450-420 миллионов лет назад), оледенение позднего палеозоя (335-260 миллионов лет назад) и Четвертичное (2,7 млн лет назад до настоящего времени).

Эти крупные периоды оледенения могут чередовать в себе меньшие ледниковые периоды и теплые периоды (межледниковье). В начале Четвертичного оледенения (2,7-1 млн лет назад) эти холодные ледниковые периоды происходили каждую 41 тысячу лет. Тем не менее в последние 800 тысяч лет существенные ледниковые периоды появлялись реже - примерно каждые 100 тысяч лет.

Как работает 100000-летний цикл?

Ледяные щиты растут в течение приблизительно 90 тысяч лет, а затем начинают таять в течение 10 тысяч лет теплого периода. Затем процесс повторяется.

Учитывая, что последний ледниковый период закончился около 11 700 лет назад, возможно, пришло время для начала еще одного?

Ученые считают, что мы должны были бы переживать очередной ледниковый период прямо сейчас. Однако существуют два фактора, связанных с орбитой Земли, которые влияют на формирование теплых и холодных периодов. Учитывая еще и то, как много углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, следующий ледниковый период не начнется еще по крайней мере 100 тысяч лет.

Что вызывает ледниковый период?

Гипотеза, выдвинутая сербским астрономом Милютином Миланковичем, объясняет, почему на Земле существуют циклы ледниковых и межледниковых периодов.

Поскольку планета вращается вокруг Солнца, на количество света, который она от него получает, влияют три фактора: ее наклон (который находится в диапазоне от 24,5 до 22,1 градусов по циклу 41 000 лет), ее эксцентриситет (изменение формы орбиты вокруг Солнца, которая колеблется от ближней окружности до овальной формы) и ее раскачивание (одно полное раскачивание происходит каждые 19-23 тысячи лет).

В 1976 году знаковый документ в журнале Science представил доказательства того, что эти три орбитальных параметра объясняют ледниковые циклы планеты.

Теория Миланковича заключается в том, что орбитальные циклы являются предсказуемыми и очень последовательными в истории планеты. Если Земля переживает ледниковый период, то она будет покрыта большим или меньшим количеством льда, в зависимости от этих орбитальных циклов. Но если на Земле слишком тепло, никаких изменений не произойдет, по крайней мере в отношении растущего количества льда.

Что может повлиять на нагревание планеты?

Первым на ум приходит газ, такой как диоксид углерода. За последние 800 тысяч лет уровни двуокиси углерода колебались от 170 до 280 частей на миллион (имеется в виду, что из 1 миллиона молекул воздуха 280 являются молекулами двуокиси углерода). Казалось бы незначительное различие в 100 частей на миллион приводит к появлению ледниковых и межледниковых периодов. Но уровень углекислого газа сегодня значительно выше, по сравнению с прошлыми периодами колебаний. В мае 2016 года уровень углекислого газа над Антарктидой достиг 400 частей на миллион.

Земля так сильно нагревалась и раньше. К примеру, во времена динозавров температура воздуха была даже выше, чем сейчас. Но проблема в том, что в современном мире она растет рекордными темпами, так как мы выбросили в атмосферу слишком много углекислого газа за короткое время. Кроме того, учитывая, что темпы выбросов на сегодняшний день не сокращаются, можно сделать заключение, что ситуация вряд ли изменится в ближайшее время.

Последствия потепления

Потепление, вызванное наличием этого углекислого газа, будет иметь большие последствия, потому что даже небольшое увеличение средней температуры Земли может привести к резким изменениям. Например, Земля была в среднем всего лишь на 5 градусов по Цельсию холоднее в течение последнего ледникового периода, чем сегодня, однако это привело к существенному изменению региональной температуры, исчезновению огромной части флоры и фауны и к появлению новых видов.

Если глобальное потепление приведет к таянию всех ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды, уровень океанов вырастет на 60 метров, по сравнению с сегодняшними показателями.

Что приводит к большим ледниковым периодам?

Факторы, которые вызвали длительные периоды оледенений, таких как Четвертичное, не так хорошо изучены учеными. Но одна из идей состоит в том, что массовое падение уровня углекислого газа может привести к более низким температурам.

Так, например, в соответствии с гипотезой поднятия и выветривания, когда тектоника плит приводит к росту горных хребтов, на поверхности появляется новая незащищенная порода. Она легко поддается выветриванию и распадается, попадая в океаны. Морские организмы используют эти породы для создания своих раковин. Со временем камни и раковины забирают углекислый газ из атмосферы и его уровень существенно понижается, что и приводит к периоду оледенения.

Одна из кривых, показывающая колебание уровня моря за последние 18 000 лет (так называемая эвстатическая кривая). В 12 тысячелетии до н.э. уровень моря был примерно на 65 м ниже нынешнего, а в 8 тысячелетии до н.э. – уже на неполных 40 м. Подъем уровня происходил быстро, но неравномерно. (По Н. Мёрнеру, 1969)

Резкое падение уровня океана было связано с широким развитием материкового оледенения, когда огромные массы воды оказались изъятыми из океана и сконцентрировались в виде льда в высоких широтах планеты. Отсюда ледники медленно расползались в направлении средних широт в северном полушарии по суше, в южном - по морю в форме ледовых полей, перекрывавших шельф Антарктиды.

Известно, что в плейстоцене, продолжительность которого исчисляется в 1 млн лет, выделяются три фазы оледенения, называемые в Европе миндельской, рисской и вюрмской. Каждая из них длилась от 40-50 тыс. до 100-200 тыс. лет. Они были разделены межледниковыми эпохами, когда климат на Земле заметно теплел, приближаясь к современному. В отдельные эпизоды он становился даже на 2-3° теплее, что приводило к быстрому таянию льдов и освобождению от них огромных пространств на суше и в океане. Подобные резкие изменения климата сопровождались не менее резкими колебаниями уровня океана. В эпохи максимального оледенения он понижался, как уже говорилось, на 90-110 м, а в межледниковья повышался до отметки +10… 4- 20 м к нынешнему.

Плейстоцен - не единственный период, на протяжении которого происходили значительные колебания уровня океана. По существу, ими отмечены почти все геологические эпохи в истории Земли. Уровень океана был одним из самых нестабильных геологических факторов. Причем об этом было известно довольно давно. Ведь представления о трансгрессиях и регрессиях моря разработаны еще в XIX в. Да и как могло быть иначе, если во многих разрезах осадочных пород на платформах и в горно-складчатых областях явно континентальные осадки сменяются морскими и наоборот. О трансгрессии моря судили по появлению остатков морских организмов в породах, а о регрессии - по их исчезновению или появлению углей, солей или красноцветов. Изучая состав фаунистических и флористических комплексов, определяли (и определяют до сих пор), откуда приходило море. Обилие теплолюбивых форм указывало на вторжение вод из низких широт, преобладание бореальных организмов говорило о трансгрессии из высоких широт.

В истории каждого конкретного региона выделялся свой ряд трансгрессий и регрессий моря, так как считалось, что они обусловлены местными тектоническими событиями: вторжение морских вод связывали с опусканиями земной коры, их уход - с ее воздыманием. В применении к платформенным областям континентов на этом основании была даже создана теория колебательных движений: кратоны то опускались, то воздымались в соответствии с каким-то таинственным внутренним механизмом. Причем каждый кратон подчинялся собственному ритму колебательных движений.

Постепенно выяснилось, что трансгрессии и регрессии во многих случаях проявлялись практически одновременно в разных геологических регионах Земли. Однако неточности в палеонтологических датировках тех или иных групп слоев не позволяли ученым прийти к выводу о глобальном характере большинства этих явлений. Это неожиданное для многих геологов заключение было сделано американскими геофизиками П. Вейлом, Р. Митчемом и С. Томпсоном , изучавшими сейсмические разрезы осадочного чехла в пределах континентальных окраин. Сопоставление разрезов из разных регионов, зачастую весьма удаленных один от другого, помогло выявить приуроченность многих несогласий, перерывов, аккумулятивных или эрозионных форм к нескольким временным диапазонам в мезозое и кайнозое. По мысли этих исследователей, они отражали глобальный характер колебаний уровня океана. Кривая таких изменений, построенная П. Вейлом и др., позволяет не только выделить эпохи высокого или низкого его стояния, но и оценить, конечно в первом приближении, их масштабы. Собственно говоря, в этой кривой обобщен опыт работы геологов многих поколений. Действительно, о позднеюрской и позднемеловой трансгрессиях моря или о его отступании на рубеже юры и мела, в олигоцене, позднем миоцене можно узнать из любого учебника по исторической геологии. Новым явилось, пожалуй, то, что теперь эти явления связывались с изменениями уровня океанских вод.

Удивительными оказались масштабы этих изменений. Так, самая значительная морская трансгрессия, затопившая в сеноманское и туронское время большую часть континентов, была, как полагают, обусловлена подъемом уровня океанских вод более чем на 200-300 м выше современного. С самой же значительной регрессией, происшедшей в среднем олигоцене, связано падение этого уровня на 150-180 м ниже современного. Таким образом, суммарная амплитуда таких колебаний составляла в мезозое и кайнозое почти 400-500 м! Чем же были вызваны столь грандиозные колебания? На оледенения их не спишешь, так как на протяжении позднего мезозоя и первой половины кайнозоя климат на нашей планете был исключительно теплым. Впрочем, среднеолигоценовый минимум многие исследователи все же связывают с начавшимся резким похолоданием в высоких широтах и с развитием ледникового панциря Антарктиды. Однако одного этого, пожалуй, было недостаточно для снижения уровня океана сразу на 150 м.

Причиной подобных изменений явились тектонические перестройки, повлекшие за собой глобальное перераспределение водных масс в океане. Сейчас можно предложить лишь более или менее правдоподобные версии для объяснения колебаний его уровня в мезозое и раннем кайнозое. Так, анализируя важнейшие тектонические события, происшедшие на рубеже средней и поздней юры; а также раннего и позднего мела (с которыми связан длительный подъем уровня вод), мы обнаруживаем, что именно эти интервалы были отмечены раскрытием крупных океанических впадин. В поздней юре зародился и быстро расширялся западный рукав океана, Тетис (район Мексиканского залива и Центральной Атлантики), а конец раннемеловой и большая часть позднемеловой эпох ознаменовались раскрытием южной части Атлантики и многих впадин Индийского океана.

Как же заложение и спрединг дна в молодых океанических впадинах могли повлиять на положение уровня вод в океане? Дело в том, что глубина дна в них на первых этапах развития весьма незначительна, не более 1,5-2 тыс. м. Расширение же их площади происходит за счет соответствующего сокращения площади древних океанических водоемов, для которых характерна глубина 5-6 тыс. м, причем в зоне Беньофа поглощаются участки ложа глубоководных абиссальных котловин. Вытесняемая из исчезающих древних котловин вода поднимает общий уровень океана, что фиксируется в наземных разрезах континентов как трансгрессия моря.

Таким образом, распад континентальных мегаблоков должен сопровождаться постепенным повышением уровня океана. Именно это и происходило в мезозое, на протяжении которого уровень поднялся на 200-300 м, а может быть, и более, хотя этот подъем и прерывался эпохами краткосрочных регрессий.

С течением времени дно молодых океанов в процессе остывания новой коры и увеличения ее площади (закон Слейтера-Сорохтина) становилось все более глубоким. Поэтому последующее их раскрытие влияло уже гораздо меньше на положение уровня океанских вод. Однако оно неминуемо должно было привести к сокращению площади древних океанов и даже к полному исчезновению некоторых из них с лица Земли. В геологии это явление получило название «захлопывание» океанов. Оно реализуется в процессе сближения материков и их последующего столкновения. Казалось бы, захлопывание океанических впадин должно вызвать новый подъём уровня вод. На самом же деле происходит обратное. Дело здесь в мощной тектонической активизации, которая охватывает сходящиеся континенты. Горообразовательные процессы в полосе их столкновения сопровождаются общим воздыманием поверхности. В краевых же частях континентов тектоническая активизация проявляется в обрушении блоков шельфа и склона и в их опускании до уровня континентального подножия. По-видимому, эти опускания охватывают и прилегающие участки ложа океанов, в результате чего оно становится значительно более глубоким. Общий уровень океанских вод опускается.

Так как тектоническая активизация - событие одноактное и охватывает небольшой отрезок времени, то и падение уровня происходит значительно быстрее, чем его повышение при спрединге молодой океанической коры. Именно этим можно объяснить тот факт, что трансгрессии моря на континенте развиваются относительно медленно, тогда как регрессии наступают обычно резко.

Карта возможного затопления территории Евразии при различных величинах вероятного подъема уровня океана. Масштабы бедствия (при ожидаемом в течении XXI века повышении уровня моря на 1 м) будут гораздо меньше заметны на карте и почти не скажутся на жизни большинства государств. В увеличении даны районы побережий Северного и Балтийского морей и южного Китая. (Карту можно увеличить!)

А теперь давайте рассмотрим вопрос СРЕДНЕГО УРОВНЯ МОРЯ.

Геодезисты, производящие нивелировку на суше, определяют высоту над «средним уровнем моря». Океанографы, изучающие колебания уровня моря, сравнивают их с отметками на берегу. Но, увы, уровень моря даже «средний многолетний» — величина далеко не постоянная и к тому же не везде одинаковая, а морские берега в одних местах поднимаются, в других опускаются.

Примером современного опускания суши могут служить берега Дании и Голландии. В 1696 г. в датском г. Аггере в 650 м от берега стояла церковь. В 1858 г. остатки этой церкви окончательно поглотило море. Море за это время наступало на сушу с горизонтальной скоростью 4,5 м в год. Сейчас на западном побережье Дании завершается возведение плотины, которая должна преградить дальнейшее наступление моря.

Такой же опасности подвергаются низменные берега Голландии. Героические страницы истории нидерландского народа — это не только борьба за освобождение от испанского владычества, но и не менее героическая борьба с наступающим морем. Строго говоря, здесь не столько наступает море, сколько отступает перед ним опускающаяся суша. Это видно хотя бы из того, что средний уровень полных вод на о. Нордштранд в Северном море с 1362 по 1962 г. поднялся на 1,8 м. Первый репер (отметка высоты над уровнем моря) был сделан в Голландии на большом, специально установленном камне в 1682 г. Начиная с XVII и до середины XX в., опускание почвы на побережье Голландии происходило в среднем со скоростью 0,47 см в год. Сейчас голландцы не только обороняют страну от наступления моря, но и отвоевывают землю от моря, строя грандиозные плотины.

Есть, однако, такие места, где суша поднимается над морем. Так называемый Фенно-скандинавский щит после освобождения от тяжелых льдов ледникового периода продолжает подниматься и в наше время. Берег Скандинавского полуострова в Ботническом заливе поднимается со скоростью 1,2 см в год.

Известны также попеременные опускания и подъемы прибрежной суши. Например, берега Средиземного моря опускались и поднимались местами на несколько метров даже в историческое время. Об этом говорят колонны храма Сераписа близ Неаполя; морские пластинчатожаберные моллюски (Pholas) проточили в них ходы до высоты человеческого роста. Это значит, что со времени постройки храма в I в. н. э. суша опускалась настолько, что часть колонн была погружена в море и, вероятно, долгое время, так как иначе моллюски не успели бы проделать такую большую работу. Позднее храм со своими колоннами снова вышел из волн моря. По данным 120 наблюдательных станций, за 60 лет уровень всего Средиземного моря поднялся на 9 см.

Альпинисты говорят: «Мы штурмовали пик высотой над уровнем моря столько-то метров». Не только геодезисты, альпинисты, но и люди, совсем не связанные с подобными измерениями, привыкли к понятию высоты над уровнем моря. Она им представляется незыблемой. Но, увы, это далеко не так. Уровень океана непрерывно меняется. Его колеблют приливы, вызванные астрономическими причинами, ветровые волны, возбуждаемые ветром, и изменчивые, как сам ветер, ветровые наганы и сгоны воды у берегов, изменения атмосферного давления, отклоняющая сила вращения Земли, наконец, прогрев и охлаждение океанской воды. Кроме того, по исследованиям советских ученых И. В. Максимова, Н. Р. Смирнова и Г. Г. Хизанашвили, уровень океана изменяется вследствие эпизодических изменений скорости вращения Земли и перемещения оси ее вращения.

Если нагреть на 10° только верхние 100 м океанской воды, уровень океана поднимется на 1 см. Нагрев на 1° всей толщи океанской воды поднимает его уровень на 60 см. Таким образом, вследствие летнего прогрева и зимнего охлаждения уровень океана в средних и высоких широтах подвержен заметным сезонным колебаниям. По наблюдениям японского ученого Миязаки, средний уровень моря у западного берега Японии поднимается летом и понижается зимой и весной. Амплитуда его годовых колебаний — от 20 до 40 см. Уровень Атлантического океана в северном полушарии начинает повышаться летом и достигает максимума к зиме, в южном полушарии наблюдается обратный его ход.

Советский океанограф А. И. Дуванин различал два типа колебаний уровня Мирового океана: зональный, как следствие переноса теплых вод от экватора к полюсам, и муссонный, как результат продолжительных сгонов и нагонов, возбуждаемых муссонными ветрами, которые дуют с моря на сушу летом и в обратном направлении зимой.

Заметный наклон уровня океана наблюдается в зонах, охваченных океанскими течениями. Он образуется как в направлении течения, так и поперек его. Поперечный наклон на дистанции 100-200 миль достигает 10-15 см и меняется вместе с изменениями скорости течения. Причина поперечного наклона поверхности течения — отклоняющая сила вращения Земли.

Море заметно реагирует и на изменение атмосферного давления. В таких случаях оно действует как «перевернутый барометр»: больше давление — ниже уровень моря, меньше давление — уровень моря выше. Один миллиметр барометрического давления (точнее — один миллибар) соответствует одному сантиметру высоты уровня моря.

Изменения атмосферного давления могут быть кратковременными и сезонными. По исследованиям финского океанолога Е. Лисицыной и американского — Дж. Патулло, колебания уровня, вызванные переменами атмосферного давления, носят изостатический характер. Это значит, что суммарное давление воздуха и воды на дно в данном участке моря стремится оставаться постоянным. Нагретый и разреженный воздух вызывает подъем уровня, холодный и плотный — понижение.

Случается, что геодезисты ведут нивелировку вдоль берега моря или по суше от одного моря к другому. Придя в конечный пункт, они обнаруживают неувязку и начинают искать ошибку. Но напрасно они ломают голову — ошибки может и не быть. Причина неувязки в том, что уровенная поверхность моря далека от эквипотенциальной. Например, под действием преобладающих ветров между центральной частью Балтийского моря и Ботническим заливом средняя разница в уровне, по данным Е. Лисицыной,- около 30 см. Между северной и южной частью Ботнического залива на дистанции 65 км уровень изменяется на 9,5 см. Между сторонами Ламанша разница в уровне — 8 см (Криз и Картрайт). Уклон поверхности моря от Ламанша до Балтики, по подсчетам Боудена,- 35 см. Уровень Тихого океана и Карибского моря по концам Панамского канала, длина которого всего 80 км, разнится на 18 см. Вообще уровень Тихого океана всегда несколько выше уровня Атлантического. Даже, если продвигаться вдоль атлантического побережья Северной Америки с юга на север, обнаруживается постепенный подъем уровня на 35 см.

Не останавливаясь на значительных колебаниях уровня Мирового океана, происходивших в минувшие геологические периоды, мы лишь отметим, что постепенное повышение уровня океана, которое наблюдалось на протяжении XX в., равняется в среднем 1,2 мм в год. Вызвано оно, видимо, общим потеплением климата нашей планеты и постепенным освобождением значительных масс воды, скованных до этого времени ледниками.

Итак, ни океанологи не могут полагаться на отметки геодезистов на суше, ни геодезисты — на показания мареографов, установленных у берегов в море. Уровенная поверхность океана далека от идеальной эквипотенциальной поверхности. К точному ее определению можно прийти путем совместных усилий геодезистов и океанологов, да и то не ранее того, как будет накоплен по крайней мере столетний материал одновременных наблюдений за вертикальными движениями земной коры и колебаниями уровня моря в сотнях, даже тысячах пунктов. А пока «среднего уровня» океана нет! Или, что одно и то же, их много — в каждом пункте берега свой!

Философов и географов седой древности, которым приходилось пользоваться лишь умозрительными методами решения геофизических проблем, тоже весьма интересовала проблема уровня океана, хотя и в другом аспекте. Наиболее конкретные высказывания на этот счет мы находим у Плиния Старшего, который, между прочим, незадолго до своей гибели при наблюдении извержения Везувия, довольно самонадеянно писал: «В океане в настоящее время нет ничего такого, чего мы не могли бы объяснить». Так вот, если отбросить споры латинистов о правильности перевода некоторых рассуждений Плиния об океане, можно сказать, что он рассматривал его с двух точек зрения — океан на плоской Земле и океан на сферической Земле. Если Земля круглая, рассуждал Плиний, то почему воды океана на обратной ее стороне не стекают в пустоту; а если она плоская, то по какой причине океанские воды не заливают сушу, если каждому стоящему на берегу совершенно ясно видна горообразная выпуклость океана, за которой на горизонте скрываются корабли. В обоих случаях он объяснял это так; вода всегда стремится к центру суши, который расположен где-то ниже ее поверхности.

Проблема уровня океана казалась неразрешимой два тысячелетия назад и, как мы видим, остается неразрешенной до наших дней. Впрочем, не исключена возможность, что особенности уровенной поверхности океана будут определены в недалеком будущем путем геофизических измерений, произведенных с помощью искусственных спутников Земли.

Гравитационная карту Земли, составленная спутником GOCE.
Сегодняшние дни …

Океанологи повторно изучили уже известные данные по росту уровня моря за последние 125 лет и пришли к неожиданному выводу - если на протяжении практически всего 20 века он поднимался заметно медленнее, чем мы считали ранее, то в последние 25 лет он рос очень быстрыми темпами, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Группа исследователей пришла к таким выводам после анализа данных по колебаниям уровней морей и океанов Земли во время приливов и отливов, которые собираются в разных уголках планеты при помощи специальных приборов-мареографов на протяжении века. Данные с этих приборов, как отмечают ученые, традиционно используются для оценки роста уровня моря, однако эти сведения не всегда являются абсолютно точными и часто содержат в себе большие временные пробелы.

«Эти усредненные значения не соответствуют тому, как на самом деле растет море. Мареографы обычно расположены вдоль берегов. Из-за чего большие области океана невключаются в эти оценки, и если они туда входят, то они обычно содержат в себе большие «дырки», - приводятся в статье слова Карлинга Хэя (Carling Hay) из Гарвардского университета (США).

Как добавляет другой автор статьи, гарвардский океанолог Эрик Морроу (Eric Morrow), до начала 1950-х годов человечество не вело систематических наблюдений за уровнем моря на глобальном уровне, из-за чего у нас почти нет достоверных сведений о том, как быстро рос мировой океан в первой половине 20 века.

Разделы