20.3. Природные условия

При характеристике природных условий четвертичного периода важное значение имеют два природных фактора. Это периодическое наступление ледниковых эпох и сменяющих их межледниковий. В 'течение четвертичного периода обширное материковое оледенение охватило Северное полушарие. Центрами оледенений стали Балтийский и Канадский щиты, которые полностью перекрывались почти 3-километровой толщей льда. Гигантский ледниковый купол, покрывавший высокие и средние широты, вобрал в себя огромный объем воды морей и океанов, что привело к резкому понижению уровня Мирового океана. Наиболее сильные регрессии происходили во время максимального оледенения, когда осушались огромные площади шельфов, а острова Северного Ледовитого океана примкнули к материку. На месте Северного, Баренцева и частично Карского морей возникла суша, покрытая ледником. Британия присоединилась к материку. Объединились Евразия и Северная Америка. Возникла суша Берингия, благодаря

420

которой животные могли кочевать с одного материка на другой. Сахалин присоединился к материку. Значительные изменения произошли и в других районах. Увеличилась площадь островов в Средиземном море. Сильно уменьшилось в размерах Черное море, ставшее замкнутым бассейном. Азовское море исчезло, Босфор и Дарданеллы стали сухопутными мостами между Малой Азией и Балканами.

Огромные ледниковые покровы доходили до 50° с. ш. в Европе и до 40° с. ш. в Северной Америке. Горные области покрылись ледниками, многие из которых достигали равнин. Ледниковым панцирем оказались покрыты Альпы, Карпаты, Кавказ, ТяньШань, Алтай, Урал, Гималаи и другие горные хребты и массивы. Следы оледенения обнаружены и в Южном полушарии. Ледниковый щит Антарктиды был по крайней мере в два раза больше, чем в современную эпоху. Покровного оледенения на других южных материках не было. Только горные массивы Южной Америки, возвышенности на юге Африки и в Австралии покрывались льдами.

Несмотря на то что ледниковые и межледниковые отложения изучаются уже более 150 лет, хорошо известны их строение и распространенность, до сих пор не только окончательно не ясен вопрос о причинах возникновения оледенений, но неизвестно и число ледниковых эпох. Пока точно не установлено, были ли одновременными или разновременными ледниковые эпохи Северного и Южного полушарий.

В Европе центрами оледенения были Скандинавские горы и Альпы.' Самый' крупный Скандинавский центр оледенения сыграл большую роль в формировании современного рельефа и накоплении разнообразных в генетическом отношении четвертичных отложений на территории Европы. В Альпах установлено четыре эпохи оледенения: гюнцская, миндельская, рисская и вюрмская. Эти названия легли в основу западноевропейской стратиграфической шкалы четвертичной системы, которая была предложена в 1909 г. А. Пенком и Э. Брюкнером.

Наступавшим из Скандинавии ледником была покрыта огромная площадь низменностей и возвышенностей Европы. На Восточно-Европейской равнине выявлены морены всех крупных оледенений. В раннечетвертичное время здесь выделены варяжское и окское оледенения, соответствующие гюнцскому и миндельскому оледенениям Западной Европы. Среднечетвертичное и позднечетвертичное оледенения — днепровское и валдайское — соответствуют рисскому и вюрмскому оледенениям Альп.

Граница окского ледникового покрова проходила от устья р. Камы до юга Белоруссии. В это же время в Западной Европе ледники распространялись до подножия Карпат и Судет, а отдельные языки ледников достигали Чехии и Словакии.

Наиболее мощным было Среднечетвертичное оледенение, в котором выделены две стадии — днепровская и московская., Во время максимального днепровского оледенения льды покрывали

421

северную часть Восточно-Европейской равнины и двумя крупными языками—днепровским и волгодонским — достигали широты городов Днепропетровска и Волгограда. В это же время на западе Европы ледник покрывал Британские осгрова, спускался южнее Берлина и Варшавы. На северо-востоке ледники покрывали Тиманский кряж и соединялись с ледниками, наступавшими с Новой Земли и Полярного Урала.

Размеры московского ледника были значительно меньшими. Граница его проходила от южной части Белоруссии до Москвы, охватывала Южный Тиман и продолжалась на северо-восток.

Новая волна холода достигла своего пика около 20 тысяч лет назад. Хотя валдайское оледенение занимало наименьшую площадь, климат этого времени был, пожалуй, самым холодным. На северо-западе Восточно-Европейской равнины имеются несколько слоев морен валдайского оледенения, разделенных толщами, сформированными в межледниковье. Это свидетельствует о неоднократных сменах холодных условий потеплениями. Ледники таяли и отступали.

В периоды крупных эпох межледниковий тундровые и таежные ландшафты перемещались к северу, и в это время в Европе устанавливался теплый 'климат, благоприятствующий развитию на месте растаявших ледников лиственных лесов. Потепления охватывали и внеледниковые области, располагавшиеся южнее.

После последнего оледенения, максимум которого пришелся на время в 20 тысяч лет назад, наступило потепление. В течение нескольких тысячелетий ледниковый покров в Европе распался. Его остатки в Скандинавии полностью исчезли около 10 тысяч лет назад. Отступание льда сопровождалось скапливанием талой воды у края ледника, сток которой к югу был затруднен существовавшими возвышенностями и скоплениями конечных морен. Вдоль края тающего ледника возникли обширные приледниковые озера, в которых отлагались ленточные глины. Ныне на равнинах Европы широкое распространение имеют флювиогляциальные отложения и такие формы ледникового рельефа, как друмлины, камы и озы. Освободившиеся от ледника впадины стали заполняться водой. Началось формирование Балтийского моря, которое последовательно в зависимости от времени называется Иолдиевым, Анцилловым, Литориновым (по характерным моллюскам, его населявшим), Древнебалтийским. На берегах Балтийского моря и многочисленных озер в Европе стали расти леса.

Территория Азии подверглась меньшему, чем в Европе, оледенению. Это было связано с тем, что для образования ледниковых покровов было недостаточно влаги, хотя температуры в Сибири были значительно ниже, чем в Европе. Ледники распространялись от низовьев р. Лены до Урала на наиболее обеспеченной атмосферными осадками территории Азии. На западе ледники Сибири сливались с европейскими. Ледники, покрывавшие северную и центральную части Западно-Сибирской низменности, имели значительно меньшую мощность, чем в Восточной Сибири.

422

Большинство исследователей выделяют в Сибири четыре разновозрастных горизонта ледниковых отложений, разделенных межледдиковыми толщами.

Время максимального оледенения в Сибири, так же как и в Европе, приходится на средний плейстоцен. Наряду с покровным оледенением обширные территории Азии были охвачены горным и подземным (многолетняя мерзлота) оледенениями. Крупные территории, покрытые горно-долинными ледниками^ располагались да Северо-Востоке России, в Алтае-Саянской области, ТяньШане, Тибетско-Гималайской области и в Забайкалье.

Подземное оледенение охватывало северную и центральную части Азии и распространялось в Европу вплоть до Великобритании. В то время как в' Европе многолетняя мерзлота исчезла в голоцене, в Сибири она сохранилась до настоящего времени. Это связано с тем, что в Восточной Азии до настоящего времени господствует холодный арктический воздух и за короткое лето мерзлота хотя и вытаивает, но снова быстро увеличивается во время суровых зим.

Более 60% территории Северной Америки было охвачено в четвертичном периоде покровным оледенением. Ледниковый покров состоял из четырех громадных ледников, которые'во'время ледниковых эпох соединялись, а в период межледниковпй разобщались. Это были Гренландский, Лабрадорский, Кьюэтинский и Кордильерский ледники. Южная граница ледников проходила южнее Великих озер, а северо-западная оконечность материка в значительной степени была свободной от льда. Согласно современным представлениям, в Северной Америке было несколько оледенений. Одни исследователи считают, что их было четыре, другие — шесть.

Большое влияние на формирование современного рельефа севера Северо-Американского материка оказало последнее, висконсинское оледенение. Следы более ранних оледенений — небрасского, канзасского и максимального иллинойсского также сохранились в ряде мест.

Оледенению подверглись горные области Южной Америки, Африки и Австралии. В периоды похолоданий снеговая линия опускалась на несколько сотен метров ниже современной, в ряде мест, как, например, в Новой Зеландии, ледники спускались на приморские низменности. В Южной Америке оледенение охватило Анды. Появились ледники в горах Атласа в Африке. В горах, расположенных в экваториальной части Африки и Южной Америки, ледники опускались почти на 300 м ниже, чем в настоящее время.

Несмотря на то что похолодание, охватившее Землю в четвертичном периоде, было значительным, все-таки более 2/3 ее поверхности даже во время максимального оледенения было лишено ледникового покрова. Огромная территория, расположенная в пределах современного умеренного, субтропического, тропического и экваториального поясов, испытывала воздействие неоднократных смен климата. Граница между климатическими поясами

423

то мигрировала к полюсам во время потепления, то отступала к экватору.

Наибольшее влияние изменений климата сказалось на перигляциальных областях, расположенных в Северном полушарии к югу от ледниковых покровов. В этой зоне во время оледенений формировались лёссы и лёссовидные породы, а в межледниковые эпохи — почвенные горизонты. В долинах рек, водообильность. которых сильно менялась, формировались разнообразные аллювиальные толщи.

В течение четвертичного периода в' области современных субтропиков в зависимости от развития ледникового покрова менялась увлажненность. Во время оледенений, когда границы климатических поясов смещались к югу, во внеледниковь1х областях наступали влажные плювиальные условия, а в межледниковья климатическая зональность напоминала современную.

Широким распространением в плювиальных поясах пользовались озерные осадки. Многие древние озера сохранились до наших дней. Размеры озер и их глубина в четвертичном периоде сильно менялись. Изменялся характер осадконакопления и состав осадков. В настоящее время подробно изучена четвертичная история крупных озер. Известно, что во время плювиальных эпох их уровень намного превышал современный. Например, современный уровень Мертвого моря на 400 м ниже уровня Мирового океана, а во время плювиальных эпох его уровень превышал уровень Мирового океана.

Неоднократно менялся уровень Каспия. В периоды наибольших трансгрессий его площадь увеличивалась вдвое по сравнению с современной, а уровень повышался почти на 100 м. В плейстоцене Каспийское море представляло гигантское озеро, на которое не оказывал никакого воздействия Мировой океан. Уровень Каспия был связан с колебаниями водного баланса, т. е. в основном зависел от притока талых вод и от степени иссушения территории водотока, усиливавшегося во время роста ледниковых покровов. В позднем плейстоцене во время валдайского оледенения, в Каспий поступало мало воды, но его трансгрессия была вызвана существенным сокращением испаряемости.

Представление о палеогеографичеоких изменениях Каспийского и Черноморского бассейнов дает рисунок, составленный В. А. Зубаковым (рис. 20.1).

Покровное оледенение в четвертичном периоде оказывало определенное влияние на развитие океанов. Резкое усиление термических контрастов между холодными и умеренными зонами, с одной стороны, и экваториальной областью — с другой, периодическое расширение и сокращение площадей с холодным климатом вызвали значительное усиление циркуляции атмосферы и гидросферы. Резко усиливаются ветры и связанный с ними эоловый перенос взвеси. Более интенсивными становятся поверхностные течения, интенсифицируется система вертикальной циркуляции вод. Усиливавшийся приток холодных вод из районов оле-

424

Рис. 20 1. Хронология событий Каспийского и Черноморского бассейнов и их сопоставление с ледниковыми эпохами.7 — торфяники; 2 — определения по изотопам углерода, 3 — возраст по Th/U;

4 — моллюски; 5 -— исторические данные; 6 — археологические данные

425.

.денения повлек за собой возникновение условий размыва и переотложения океанских осадков. Усиление вертикальной циркуляции способствовало еще большей концентрации биогенной седиментации. Возросли объемы карбонатонакопления в экваториальздом поясе и кремненакопления в Северном и Южном полушариях.

Многократное изменение масштабов оледенения привело ' к весьма значительным колебаниям уровня океана со снижением на 150 м во время максимального оледенения и соответствующим подъемом во время таяния ледников. Первое вызвало снижение

-•базиса эрозии и, следовательно, усилило денудацию материков и увеличило объемы терригенных образований. Максимальная поставка терригенного материала дополнялась поставкой большого количества биогенного материала. Суммарная скорость седиментации в плиоцен-четвертичное время в 10 раз превысила палеоценовую или олигоценовую и в 2—3 раза была больше эоценовой.

Несмотря на суровость климата, в четвертичном пер'иоде отсутствуют явные признаки 'кризисов морской биоты. Условия среды оказывали лишь небольшое влияние на планктонную биоту. События четвертичного периода не привели к появлению принципиально новых условий, а скорее вызвали лишь смещение границ между водными массами.

В течение четвертичного периода имели место значительные перемещения глубин компенсации карбонатонакопления, которые <были связаны с колебаниями уровня океана во время ледниковых и межледниковых эпох. Были обнаружены отчетливые изменения содержания карбоната кальция в колонках четвертичных осадков из глубоководных зон экваториальных областей Тихого океана. Стадии с высокими и низкими содержаниями СаСОз чередуются, и

-эта цикличность проявляется также в изменении концентрации таких .компонент осадка, как раковины планктонных и бентосных фораминифер, скелеты радиолярий и панцири диатомей. Отложения, сформированные во время оледенений, характеризуются более высоким содержанием СаСОз, а межледниковые — более низким. Это дало основание считать, что в Тихом океане термины «ледниковье» и «межледниковье» могут заменяться терминами «высококарбонатные» и «низкокарбонатные» эпизоды. Одни исследователи считают, что различия в содержании карбоната каль-

-цияобъясняются увеличением продуктивности известковых организмов в ледниковые эпохи, а другие — причину карбонатных циклов видят в изменении степени растворения карбонатов. Глубина компенсации карбонатонакопления поднималась в межледниковья и опускалась во время оледенений. Эта закономерность, выявленная в Тихом океане, не нашла подтверждения в Атланти-

же. Здесь было установлено, что растворение карбонатов усиливалось в ледниковые эпохи, а в межледниковые — ослабевало. Это, вероятно, связано с усилением растворения за счет активности придонных вод в экваториальной Атлантике в ледниковые эпохи, а не с колебаниями климата.

-426

В заключение необходимо отметить, что в течение четвертичного периода на Земле произошли значительные палеогеографические изменения. Установлено несколько ледниковых эпох и эпизодов, каждый из которых был связан с развитием обширных ледников в высоких и средних широтах Северного полушария. Эти эпизоды вызывали резкие изменения в биогеографическом и экологическом развитии наземных и морских организмов. Понижение уровня Мирового океана и ледниковая эрозия обусловили интенсивный вынос терригенного материала в глубоководные части океанских бассейнов. Происходили значительные колебания биопродуктивности океана. Менялись скорости поступления биогенных осадков на дно, а также интенсивность растворения карбонатов с глубиной. Усиление ветров вызывало увеличение скорости накопления абиогенных пелагических осадков, часть из которых выносилась в океан из аридных и семиаридных континентальных

областей.