Палеогеновый период геологической истории Земли, начавшийся 67 миллионов лет назад, длился 41 миллион лет. Следующий, неогеновый, - 25 миллионов лет. Последний, самый короткий, - около 1 миллиона лет. Его-то и называют ледниковым.
Устоялось представление о том, что поверхность суши и моря, даже недра планеты испытали влияние мощнейших оледенений. Получены данные, свидетельствующие о последовательном похолодании климата Земли со времени палеогена (60-65 миллионов лет назад) до наших дней. Среднегодовая температура воздуха в умеренных широтах снизилась с характерных для тропической зоны 20° С до 10. В нынешних климатических условиях процессы оледенения формируются и развиваются на площади 52 миллиона квадратных километров. Им подвержена десятая часть поверхности планеты.
В течение последних 700 тысяч лет, полагают ученые, на севере Евразии и Северной Америки существовали огромные по протяженности ледниковые покровы - гораздо более обширные, чем современный Гренландский и даже Антарктический. Размеры этого палеооледенения оцениваются крупным специалистом в этой области - американским ученым РФ. Флинтом - в 45,2 миллиона квадратных километров. На Северную Америку приходилось 18, Гренландию - 2, Евразию - 10 миллионов квадратных километров льдов. Иными словами, предполагаемая площадь оледенения в Северном полушарии была более, чем в два раза обширнее, чем в сегодняшней Антарктиде (14 миллионов квадратных километров). В работах гляциологов реконструируются ледниковые щиты в Скандинавии, на Северном море, значительной части Англии, равнинах Северной Европы, низменностях и горных районах севера Азии и почти на всей территории Канады, Аляски и севера США. Толщина этих щитов определяется в 3-4 километра. С ними связываются грандиозные (вплоть до глобальных) изменения природной обстановки на Земле.
Специалисты рисуют весьма впечатляющие картины былого. Они полагают, что под натиском льдов, надвигавшихся с Севера, древние люди и животные покидали места обитания и искали пристанища в южных районах, где климат был тогда намного холоднее, чем сейчас.
Считается, что уровень Мирового океана в то время понизился на 100-125 метров, так как ледниковые покровы «сковали» огромное количество его вод. Когда ледники начали таять, море затопило обширные низменные пространства суши. (С предполагаемым наступлением моря на материки связывают иногда легенду о всемирном потопе.)
Насколько верны бытующие в науке представления о последней ледниковой эпохе? - вопрос актуальный. Знание характера, размеров древних ледников, масштабов их геологической деятельности необходимо для объяснения многих аспектов развития природы и древнего человека. Последнее особенно важно. Мы живем в четвертичном периоде, который называют антропогенным.
Познавая прошлое, можно предсказывать будущее. Поэтому ученые думают о том, грозит ли человечеству в ближайшей или отдаленной перспективе новое «великое оледенение».
Итак, чего ожидать человечеству, если климат на Земле опять станет значительно холоднее нынешнего?
С ИДЕЯМИ СВЫКАЮТСЯ, КАК С ЛЮДЬМИ
Книга «Исследования о ледниковом периоде», написанная узником Петропавловской крепости - известным ученым и революционером П.А. Кропоткиным, - вышла в свет в 1876 году. В его работе полно и ясно излагались соображения о «великом оледенении», зародившемся в горах Скандинавии, заполнившем котловину Балтийского моря и вышедшем на Русскую равнину и Прибалтийские низменности. Эта концепция древнего оледенения получила широкое признание в России. Одно из главных ее оснований - факт распространения на равнинах Северной Европы своеобразных отложений: несортированных глин и суглинков, содержащих каменные обломки в виде гальки и валунов, размеры которых достигали 3-4 метров в поперечнике.
Ранее ученые вслед за великими естествоиспытателями XIX века Ч.Лайелем и Ч.Дарвином считали, что суглинки и глины отлагались на дне холодных морей - современных равнинах Северной Европы, а валуны разносились плавающими льдами.
«Дрифтовая (от слова "дрейф") теория», быстро теряя сторонников, отступала под натиском идей П.А.Кропоткина. Они подкупали возможностью объяснить многие загадочные факты. Откуда, например, взялись на равнинах Европы отложения, содержащие крупные валуны? Ледники, наступавшие широким фронтом, позднее растаяли, и эти валуны оказались на поверхности земли. Это звучало вполне убедительно.
Спустя тридцать три года немецкие исследователи А.Пенк и Э.Брюкнер, изучавшие территорию Баварии и высказавшие идею о четырехкратном древнем оледенении Альп, решились четко увязать каждый из его этапов с террасами рек бассейна верхнего течения Дуная.
Оледенения получили имена, главным образом, притоков Дуная. Самое древнее - «гюнц», более молодое - «миндель», затем следовали «рисс» и «вюрм». Следы их впоследствии стали искать и находить на равнинах Северной Европы, в Азии, Северной и Южной Америке и даже в Новой Зеландии. Исследователи настойчиво увязывали геологическую историю того или иного региона с «эталонной» Центральной Европой. Никто не задумался над тем, правомерно ли выделять древние оледенения в Северной или Южной Америке, Восточной Азии или островах Южного полушария по аналогии с Альпами. Вскоре на палеогеографических картах Северной Америки появились оледенения, соответствующие альпийским. Они получили имена штатов, которых достигали, как полагают ученые, спускаясь к югу. Наиболее древнее - небрасское - соответствует альпийскому гюнцу, канзасское - минделю, иллинойское - риссу, висконсинское - вюрму.
Представления о четырех покровных оледенениях в недавнем геологическом прошлом были приняты и для территории Русской равнины. Их назвали (в порядке убывания возраста) окским, днепровским, московским, валдайским и соотнесли с миндельским, рисским, вюрмским. А как же самое древнее альпийское оледенение - гюнц? Иногда под разными названиями на Русской равнине выделяют и пятое, соответствующее ему оледенение.
Предпринятые в последние годы попытки «усовершенствовать» альпийскую модель привели к выделению еще двух догюнцевских (наиболее ранних) «великих оледенений» - дуная и бибера. А в связи с тем, что с некоторыми из предполагаемых альпийских оледенений сопоставляются по два-три (на равнинах Европы и Азии), общее их число в четвертичном периоде достигает, по мнению некоторых ученых, одиннадцати и более.
С идеями свыкаются, сродняются, как с людьми. Расстаться с ними подчас очень трудно. Проблема древних «великих оледенений» в этом смысле - не исключение. Накопленные учеными данные о строении, времени зарождения и истории развития нынешних ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии, о закономерностях структуры и формирования современных мерзлых пород и явлениях, с ними связанных, ставят под сомнение многие бытующие в науке представления о характере, масштабах проявления древних ледников и их геологической деятельности. Однако (традиции сильны, энерция мышления велика) эти данные либо не замечаются, либо им не придают значения. Они по-новому не осмысливаются и серьезно не анализируются. Рассмотрим же в их свете проблему древних покровных оледенений и попытаемся понять, что на самом деле происходило с природой Земли в недалеком геологическом прошлом.
ФАКТЫ ПРОТИВ ТЕОРИИ
Четверть века назад почти все ученые были согласны с тем, что современные ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии развивались синхронно с предполагаемыми «великими ледниками» в Европе, Азии и Северной Америке. Покровное оледенение Земли, считали они, начиналось в Антарктиде, Гренландии, на арктических островах, затем охватывало материки Северного полушария. В межледниковые эпохи антарктические и гренландские льды таяли полностью. Уровень Мирового океана поднимался на 60-70 метров выше современного. Значительные территории приморских равнин затапливались морем. Никто не сомневался в том, что современная эпоха - еще незакончившаяся ледниковая. Дескать, ледниковые покровы просто не успели растаять. Более того: в эпохи похолоданий не только возникали огромные ледники на континентах Северного полушария, но существенно разрастались Гренландский и Антарктический ледниковые щиты... Минули годы, и результаты исследований труднодоступных полярных районов полностью опровергли эти представления.
Оказалось, что ледники в Антарктиде появились задолго до «ледникового периода» - 38-40 миллионов лет назад, когда по северу Евразии и Северной Америки простирались субтропические леса, а на берегах современных арктических морей раскачивались пальмы. Ни о каком оледенении на континентах Северного полушария тогда, конечно, не может быть и речи. Ледниковый покров Гренландии также возник не менее 10-11 миллионов лет назад. В то время на побережьях арктических морей на севере Сибири, Аляски и Канады произрастали смешанные леса (среди берез, ольхи, елей, лиственниц встречались широколиственный дуб, липа, вяз), соответствующие теплому влажному климату.
Данные о древности ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии остро поставили вопрос о причинах оледенения Земли. Их видят в общепланетарных потеплениях и похолоданиях климата. (Еще в 1914 году югославский ученый М.Миланкович вычертил графики колебаний прихода солнечной радиации на земную поверхность за последние 600 тысяч лет, отождествляемых с эпохами оледенений и межледниковыми периодами.) Но мы теперь знаем, что когда на севере Евразии и Северной Америки климат был теплым, Антарктида и Гренландия укрылись ледниковыми щитами, размеры которых позднее никогда существенно не уменьшались. Значит, дело не в колебаниях прихода солнечного тепла и общеземных похолоданиях и потеплениях, а в сочетании определенных факторов, приводящих к оледенению в данных конкретных условиях.
Исключительная стабильность гренландского и антарктического ледниковых покровов не свидетельствует в пользу представления о неоднократности развития и исчезновения «великих оледенений» на материках Северного полушария. Непонятно, почему более 10 миллионов лет непрерывно существует гренландский ледниковый щит, в то время как рядом с ним менее чем за 1 миллион лет в силу каких-то совершенно неясных причин неоднократно возникал и исчезал североамериканский.
Положите на стол два куска льда - один в 10 раз больший другого. Какой из них растает быстрее? Если вопрос покажется риторическим, спросите себя: какой ледниковый покров должен был исчезнуть первым при общем потеплении климата в Северном полушарии - Гренландский площадью 1,8 миллиона квадратных километров или предполагаемый рядом с ним североамериканский - в 10 раз больший? Очевидно, что второй обладал большей устойчивостью (во времени) ко всем внешним изменениям.
Опираясь на господствующую сейчас теорию, не объяснить этого парадокса. Согласно ей, огромный гипотетический североамериканский ледниковый щит возникал за последние 500-700 тысяч лет четыре-пять или более раз, т. е. примерно через каждые 100-150 тысяч лет, а размеры расположенного по соседству (несравненно меньшего) почти не менялись. Невероятно!
Если устойчивость антарктического ледового покрова в течение десятков миллионов лет (допустим, что ледники Северного полушария в это время возникали и исчезали) можно объяснить близостью материка к полюсу, то в отношении Гренландии следует помнить: ее южная оконечность находится близ 60 градуса северной широты - на одной параллели с Осло, Хельсинки, Ленинградом, Магаданом. Так могли ли предполагаемые «великие оледенения» возникать и исчезать в Северном полушарии столь часто, как принято утверждать? Вряд ли. Что касается критериев и способов установления их количества, то они ненадежны. Красноречивое доказательство тому - разнобой в оценке численности оледенений. Сколько их все-таки было: 1-4, 2-6, или 7-11? И какое из них можно считать максимальным?
Термины «похолодание» и «оледенение» употребляются обычно как синонимы. Само собой, вроде бы, разумеется: чем холоднее был климат Земли, тем более широким фронтом наступали с севера древние ледники. Говорят: «было столько-то эпох похолоданий», подразумевая, что было столько же эпох оледенений. Однако и тут новейшие исследования поставили немало неожиданных вопросов.
А.Пенк и Э.Брюкнер считали максимальным самое древнее или одно из самых древних оледенений ледникового периода. Они были убеждены, что размеры последующих последовательно уменьшались. В дальнейшем укрепилось и практически безраздельно господствовало мнение: самым крупным являлось оледенение, приходящееся на середину ледникового периода, а самым ограниченным - последнее. Для Русской равнины было аксиомой: наиболее обширное днепровское оледенение, имевшее два больших «языка» по долинам Днепра и Дона, опускалось по ним южнее широты Киева. Границы следующего - московского проводили значительно севернее (несколько южнее Москвы), еще более молодого - валдайского рисовали севернее Москвы (примерно на полпути от нее до Ленинграда).
Пределы распространения гипотетических ледовых покровов на равнинах восстанавливают двумя способами: по отложениям древних ледников (тиллю - несортированной смеси глины, песка, крупных каменных обломков), по формам рельефа и по ряду других признаков. И вот что примечательно: в пределах распространения самого молодого (из предполагаемых) оледенения находили отложения, которые относили затем ко всем или почти ко всем предшествующим (двум, трем, четырем и т.д.). Близ южных границ днепровского оледенения (в долинах Днепра и Дона в их нижнем течении) обнаруживается только один слой тилля, как и у южных пределов предположительно максимального иллинойского (в Северной Америке). И тут и там севернее устанавливается больше слоев отложений, которые по тем или иным признакам причисляют к ледниковым.
На севере и особенно северо-западе рельеф Русской равнины имеет резкие («свежие») очертания. Общий характер местности позволяет полагать, что еще недавно здесь был ледник, подаривший ленинградцам и жителям Прибалтики излюбленные места отдыха и туризма - живописные сочетания гряд, холмов и озер, лежащих в западинах между ними. Озера на Валдайской и Смоленской возвышенностях нередко глубоки и отличаются прозрачностью и чистотой воды. А к югу от Москвы ландшафт меняется. Здесь почти нет участков холмисто-озерного рельефа. Преобладают увалы и пологие холмы, изрезанные речными долинами, ручьями и оврагами. Поэтому считается, что бывший здесь когда-то ледниковый рельеф переработан и изменен почти до неузнаваемости. Наконец, для южных пределов предполагаемого распространения ледниковых покровов на Украине и по Дону характерны расчлененные, изрезанные реками пространства, почти лишенные признаков ледникового рельефа (если он был тут), что дает, дескать, основание считать: здешний ледник - один из самых древних...
Все эти представления, казавшиеся бесспорными, в последнее время поколеблены.
ПАРАДОКС ПРИРОДЫ
Сенсационными оказались результаты изучения льда из кернов глубоких скважин в Антарктиде, Гренландии и донных отложений океанов и морей.
По соотношению тяжелых и легких изотопов кислорода во льду и морских организмах ученые могут теперь определять древние температуры, при которых накапливался лед и отлагались слои осадочных пород на дне моря. Выяснилось: одно из сильнейших похолоданий приходится не на начало и середину «ледникового периода», а почти на самый его конец - на интервал времени, отстоящий от наших дней на 16-18 тысяч лет. (Ранее предполагали, что самое большое оледенение на 84-132 тысячи лет старше.) Признаки очень резкого похолодания климата в конце «ледникового периода» обнаружены и другими методами в разных частях Земли. В частности, по ледяным жилам на севере Якутии. Вывод о том, что наша планета недавно пережила одну из самых холодных или самую холодную эпоху, кажется теперь весьма достоверным.
Но как объяснить феноменальный природный парадокс, состоящий в том, что времени очень сурового климата соответствует минимальное из предполагаемых наземных покровных оледенений? Оказавшись в «тупиковом» положении, некоторые ученые пошли по наиболее легкому пути - отказались от всех прежних представлений и предложили считать последнее оледенение одним из максимальных, поскольку климат в это время был одним из самых холодных. Таким образом, отрицается вся система геологических доказательств последовательности природных событий в ледниковом периоде, рушится все здание «классической» ледниковой концепции.
МИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕДНИКОВ
Нельзя разобраться в сложных вопросах истории «ледникового периода», не изучив предварительно проблем геологической деятельности древних ледников. Оставленные ими следы - единственные свидетельства их распространения.
Ледники бывают двух основных типов: большие щиты или купола, сливающиеся в огромные покровы, и горные ледники (глетчеры). Геологическая роль первых наиболее полно освещена в работах американского ученого Р.Ф.Флинта, обобщившего представления многих ученых (в том числе и советских), согласно которым ледники совершают огромную разрушительную и созидательную работу - выпахивают большие рытвины, котловины и накапливают мощные толщи отложений. Допускается, например, что они, подобно бульдозеру, способны выскребать котловины глубиной несколько сот метров, а в отдельных случаях (Согне-фиорд в Норвегии) - до 1,5-2,5 тысячи метров (глубина этого фиорда 1200 м плюс такая же высота склонов). Совсем неплохо, если иметь в виду, что ледник должен был «рыть» здесь твердые скальные породы. Правда, чаще всего с ледниковым выпахиванием связывают образование котловин глубиной «только» 200-300 метров. Но сейчас с достаточной степенью точности установлено, что лед движется двумя способами. Либо его глыбы скользят по сколам-трещинам, либо действуют законы вязкопластического течения. При длительных и все возрастающих напряжениях твердый лед становится пластичным и начинает, хотя и очень медленно, течь.
В центральных частях Антарктического покрова скорость движения льда 10-130 метров в год. Она несколько возрастает лишь в своеобразных «ледяных реках», текущих в ледяных же берегах (выводных ледниках). Движение придонной части ледников настолько медленно и плавно, что они физически не в состоянии совершать ту грандиозную работу, которая им приписывается. Да и везде ли касается ледник поверхности своего ложа? Снег и лед - хорошие теплоизоляторы (эскимосы издавна строят жилища из спрессованного снега и льда), а из недр земли к ее поверхности постоянно поступает в небольших количествах внутриземное тепло. В покровах большой толщины лед снизу подтаивает, под ним возникают реки и озера. В Антарктиде близ советской станции «Восток» под четырехкилометровой толщей ледника существует водоем площадью 8 тысяч квадратных километров! Значит, лед не только не сдирает здесь подстилающие его породы, а как бы «плавает» над ними или, если слой воды невелик, скользит по их смоченной поверхности. Горные ледники в Альпах, на Кавказе, Алтае и в других районах продвигаются со средней скоростью 100-150 метров в год. Их придонные слои и здесь в основном ведут себя как вязко-пластичное вещество и текут в соответствии с законом ламинарного течения, приспосабливаясь к неровностям ложа. Стало быть, и они не могут выпахивать корытообразные долины-троги шириной несколько километров и глубиной 200-2500 метров. Это подтверждают любопытные наблюдения.
В средние века площадь ледников в Альпах увеличилась. Они продвинулись вниз по речным долинам и погребли под собой постройки римской эпохи. А когда альпийские ледники вновь отступили, из-под них показались прекрасно сохранившиеся фундаменты зданий, разрушенных людьми и землетрясениями, и мощеные римские дороги с выбитыми на них колеями от повозок. В центральной части Альп, близ Инсбрука в долине реки Инн, под отложениями отступившего ледника обнаружены слоистые осадки древнего озера (с остатками рыб, листьями и ветками деревьев), существовавшего здесь около 30 тысяч лет назад. Значит ледник, надвинувшийся на озеро, практически не повредил слоя мягких осадков - даже не смял их.
С чем же связана большая ширина и корытообразная форма долин горных ледников? Думается, с активным обрушением склонов долин в результате выветривания. На поверхности ледников оказывалось огромное количество обломков каменного материала. Движущийся лед, как лента транспортера, уносил их вниз. Долины не загромождались. Их склоны, оставаясь крутыми, быстро отступали. Они приобретали большую ширину и поперечный профиль, напоминающий корыто: плоское дно и крутые борта.
Признавать способность ледниковых потоков механически разрушать горные породы - значит приписывать им мифические свойства. Благодаря тому, что ледники не выпахивают свое ложе, во многих долинах, ныне свободных ото льда, сохранились древние речные отложения и связанные с ними россыпи золота и ряда других ценных полезных ископаемых. Если бы ледники производили приписываемую им вопреки фактам, логике и физическим законам огромную разрушительную работу, в истории человечества не было бы «золотых лихорадок» Клондайка, Аляски, а Джек Лондон не написал бы нескольких прекрасных повестей и рассказов.
С ледниками связывается и разнообразная созидательная геологическая деятельность. Но нередко это делается без должного обоснования. В горах действительно часто встречаются толщи, состоящие из хаотической смеси глыб, щебня и песка, перегораживающие иногда долины от одного до другого склона. Ими сложены иной раз и значительные по протяженности участки долин. На равнинах к отложениям древних ледниковых покровов относят обычно неслоистые и несортированные глины, суглинки, супеси, содержащие каменные включения - преимущественно гальку и валуны. Однако известно, что в холодноводных озерах валуны могут разноситься плавающими льдами. Переносят их и речные льды. Поэтому многие разновидности морских и речных отложений содержат каменные включения. Причислять их только на этом основании к ледниковым отложениям нельзя. Большая роль принадлежит тут селям, наиболее интенсивным в горах или предгорьях и в поясах, для которых характерна смена дождливых (увлажненных) и засушливых периодов.
Одним из очевидных свидетельств ледникового происхождения таких отложений считаются «валунные отмостки» - скопления валунов, верхняя поверхность которых якобы сточена льдом. Мы только что доказали: ледник не мог этого сделать. Те, кто бывал на берегах приполярных рек и морей, знают: валунные отмостки - обычное здесь явление. При резких подвижках льда в береговой зоне он проделывает впечатляющую работу: словно бритвой срезает выступающие выпуклые края валунов, стальные трубы и бетонные сваи. В содержащих валуны отложениях несортированных глин и суглинков есть остатки раковин морских организмов. Стало быть, они накапливались в море. Иногда встречаются валуны, к гладкой поверхности которых прикрепились морские раковины. Такие находки отнюдь не свидетельствуют в пользу ледникового происхождения этих округлых каменных глыб.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОДЗЕМНОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ
Под влиянием представлений о «великих» наземных суперледниках роль подземного оледенения в истории Земли или не замечалась, или природа его истолковывалась ошибочно. Об этом феномене иной раз говорили как о явлении, сопутствующем древним оледенениям.
Зона распространения мерзлых горных пород на Земле очень велика. Она занимает около 13 процентов площади суши (в СССР - почти половину территории), включает огромные пространства Арктики и Субарктики, а в восточных районах Азиатского материка достигает средних широт.
Наземное и подземное оледенения в целом свойственны областям охлаждения Земли, т. е. регионам с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха, испытывающим дефицит тепла. Дополнительное условие образования наземных ледников - преобладание твердых атмосферных осадков (снега) над их расходом, а подземное оледенение приурочено к районам, где атмосферных осадков не хватает. В первую очередь - к территории севера Якутии, Магаданской области и Аляски. В Якутии, где выпадает очень мало снега, находится полюс холода Северного полушария. Здесь зарегистрирована рекордно низкая температура - минус 68°С.
Для зоны распространения мерзлых горных пород наиболее характерен подземный лед. Чаще всего это более или менее равномерно распределенные в толщах отложений небольшие по размерам прослойки и прожилки. Пересекаясь между собой, они нередко образуют ледяную сетку или решетку. Встречаются и залежи подземного льда толщиной до 10-15 метров и более. А самая впечатляющая его разновидность - вертикальные ледяные жилы высотой 40-50 и шириной свыше 10 метров в верхней (самой толстой) части.
В соответствии с концепцией В.А.Обручева крупные ледяные жилы, линзы и пласты подземных льдов еще совсем недавно считали захороненными остатками былых ледниковых покровов и обосновывали этим теоретическую реконструкцию огромного ледникового покрова почти на всей территории Сибири вплоть до арктических морей и их островов.
Советские (главным образом) ученые раскрыли механизм образования ледяных жил. В условиях низких температур грунт, укрытый тонким слоем снега, интенсивно охлаждается, сжимается и разбивается трещинами. Зимой в них попадает снег, летом вода. Она замерзает, поскольку нижние окончания трещин проникают в сферу постоянно мерзлых горных пород, имеющих температуру ниже 0°С. Периодическое возникновение новых трещин на старом месте и заполнение их дополнительными порциями снега и воды приводят сначала к образованию ледяных жил клиновидной формы высотой не более 12-16 метров. В дальнейшем они растут в высоту и ширину, выжимая часть вмещающего их минерального вещества к земной поверхности. Последняя за счет этого постоянно повышается - ледяные жилы как бы «закапываются» в грунт. С увеличением глубины залегания создаются условия для их дальнейшего роста вверх. Он прекращается, когда общая льдонасыщенность отложений достигает максимального значения 75-90 процентов от общего объема всей льдогрунтовой массы. Общее повышение поверхности может достигать при этом 25-30 метров. Согласно расчетам, на образование ледяных жил большой вертикальной протяженности требуется 9-12 тысяч лет.
Когда возможности роста ледяной жилы исчерпываются, происходит ее вскрытие, она начинает протаивать. Возникает термокарстовая воронка, которая при отсутствии стока из нее превращается в озеро, имеющее часто крестообразную форму в связи с тем, что располагается оно на взаимном пересечении ледяных жил. Наступает стадия массового протаивания льдистых пород.
Ледяные жилы порождают озера, а озера ликвидируют их, подготавливая условия для повторного появления и развития жильных льдов.
Вопрос о связи образования крупных ледяных жил с морозобойным растрескиванием грунтов и замерзанием воды в них решен практически однозначно, обсуждаются лишь детали этого процесса, связь его с теми или другими ландшафтами в условиях континентальной суши. Проблема происхождения крупных залежей подземного льда, имеющих форму линз и прослоев, оказалась более сложной и до сих пор является предметом острой дискуссии. Одни ученые считают, что это захороненные остатки древних ледников. Другие утверждают: такие залежи образуются в процессе промерзания грунтов. Некоторые исследователи неправильно относят к ледниковым погребенные линзы и пласты льда, вынесенные когда-то морем на сушу.
Особенно много линз и пластов подземного льда на севере Западно-Сибирской низменности и приморских равнинах Чукотки. Результаты работ там советских мерзлотоведов позволяют сделать вполне определенный вывод: подземные линзы и пласты льда в этих районах образовались в процессе промерзания горных пород и являются характерным его следствием. Ряд деталей их строения (прежде всего наличие в подземных залежах льда крупных каменных включений - гальки и валунов) не укладываются в рамки стандартных представлений о подземном льдообразовании. Именно валуны рассматриваются как главное и прямое свидетельство того, что содержащие их льды - остатки былых ледниковых покровов. Однако попадание валунов в массивы «чистого» подземного льда вполне объяснимо. Горные породы разбиты трещинами. Проникшая в них вода, замерзая, выталкивала валуны вверх, где их обволакивал «чистый» лед.
Другая специфическая черта подземных линзовидных залежей льда - иногда свойственная им складчатость. При росте к поверхности ледяные жилы сминают в куполообразные складки перекрывающие их отложения. Предполагают, что деформации во льду отражают процесс былого движения ледника, а смятия горных пород связывают с его динамическим воздействием на свое ложе («гляциодинамические дислокации»). Выше уже говорилось о нереальности подобных представлений. Деформированные крупные скопления подземного льда линзовидной формы представляют собой внедрения воды и грунта в процессе промерзания отложений после того, как поверхность их оказалась выше уровня моря. О справедливости подобной точки зрения однозначно свидетельствует тот факт, что в целом ряде случаев скопления деформированного льда перекрыты смятыми в пологие складки морскими слоистыми осадками, содержащими остатки морских организмов.
Теорию древних оледенений используют обычно для объяснения природных явлений, ставящих в тупик исследователя, который не может дать правдоподобной интерпретации способа их образования. Именно так обстоит дело с проблемой происхождения залежей подземного льда, содержащего валуны. Однако отсутствие объяснения сложного природного явления не есть доказательство того, что оно обязательно обусловлено деятельностью древнего ледника.
Наконец, изучение области современного распространения мерзлых горных пород дает ключ к расшифровке происхождения характерного холмисто-западинного рельефа, который принято называть «типично ледниковым». Дело в том, что подземный лед в мерзлых горных породах распределяется очень неравномерно. Его количество нередко эквивалентно поднятию высоты земной поверхности на 40-60 метров. Естественно, что при протаивании мерзлых пород здесь образуются понижения соответствующей глубины. А там, где содержание льда было намного меньшим, после протаивания возникнут холмы. Процесс локального неравномерного протаивания льдистых пород можно наблюдать в северных районах распространения вечной мерзлоты. При этом возникает холмисто-озерный рельеф, совершенно аналогичный тому, который принимают за «типично ледниковый» на равнинах Северной Европы. Для этой зоны (кроме сказанного выше) характерно интенсивное торфообразование, следы которого зафиксированы в мощных черноземах Европы и Азии.
ИЗУЧАЯ ПРОШЛОЕ, ПРОГНОЗИРОВАТЬ БУДУЩЕЕ
Итак ясно, что геологическая роль и, следовательно, размеры и число древних наземных «великих ледниковых покровов» во многом преувеличены. Крупные похолодания климата действительно были свойственны последнему периоду геологической истории Земли, но они, по-видимому, приводили к развитию наземных ледников лишь в горных районах и на прилегающих к ним территориях, расположенных в условиях холодного, но достаточно влажного климата с высоким количеством зимних атмосферных осадков. Роль подземного оледенения в истории Земли, напротив, явно недооценивается. Наиболее широко оно развивалось в областях с суровым климатом при некотором дефиците твердых осадков.
Есть все основания полагать, что в эпохи холодной аридизации климата (аридный климат - сухой, свойственный пустыням и полупустыням; аридизация происходит при высоких или низких температурах воздуха в условиях малого количества атмосферных осадков) площадь подземного оледенения в Северном полушарии, как и в настоящее время, намного превосходила масштабы наземных ледников. Огромные пространства морей также покрывались льдом.
Были ли эти эпохи для нашей планеты следствием каких-то астрономических факторов или сугубо земных (скажем, смещения Северного полюса) - однозначного ответа сейчас нет. Но можно утверждать: последний период в геологической истории Земли не столько ледниковый, сколько в целом ледовый, ибо площади подземных и морских льдов превосходят (и превосходили) площади распространения наземных ледников.
Изучая геологическое прошлое, познавая закономерности развития природы, ученые пытаются прогнозировать ее будущее. Что же ждет человечество, если климат Земли вновь станет значительно холоднее современного? Возникнут ли ледниковые суперпокровы? Исчезнет ли под ними вся Северная Европа и почти половина Северной Америки? Думается, можно дать вполне определенный отрицательный ответ. Ледники возникнут, по-видимому, только в Скандинавии и в пределах других горных территорий, получающих зимой снега больше, чем расходуется его летом, а обширные пространства Евразии и Северной Америки будут ареной развития подземного оледенения. При дефиците влаги это приведет к холодной аридизации огромных регионов Земли.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области
Международный университет природы, общества и человека «Дубна»
Факультет естественных и инженерных наук
Кафедра экологии и наук о Земле
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине
Геология
Научный руководитель:
к. г.-м.н., доцент Анисимова О.В.
Дубна, 2011
Введение
1. Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
1.2 Протерозойская ледниковая эра
1.3 Палеозойская ледниковая эра
1.4 Кайнозойская ледниковая эра
1.5 Третичный период
1.6 Четвертичный период
2. Последняя ледниковая эпоха
2.2 Флора и фауна
2.3Реки и озёра
2.4Западносибирское озеро
2.5Мировой океан
2.6 Великий ледник
3. Четвертичные оледенения на европейской части России
4. Причины ледниковых эпох
Заключение
Список литературы
Введение
Цель:
Изучить основные ледниковые эпохи в истории Земли и их роль в формировании современного ландшафта.
Актуальность:
Актуальность и значимость данной темы определяется тем, что ледниковые эпохи не так хорошо изучены для полного подтверждения о существовании на нашей Земле.
Задачи:
– провести литературный обзор;
– установить основные ледниковые эпохи;
– получение подробных данных о последних четвертичных оледенениях;
Установить основные причины оледенений в истории Земли.
В настоящее время получено еще мало данных, которые подтверждают распространение на нашей планете в древние эпохи толщ мерзлых пород. Доказательством служат в основном обнаружение древних материковых оледенений по моренным их отложениям и установление явлений механического отрыва пород ложа ледника, переноса и обработки обломочного материала и отложения его после таяния льда. Уплотненные и сцементированные древние морены, плотность которых близка к породам типа песчаников, названы тиллитами. Обнаружение таких образований разного возраста в различных районах земного шара однозначно указывает на неоднократное возникновение, существование и исчезновение ледниковых покровов, а, следовательно, и мерзлых толщ. Развитие ледниковых покровов и мерзлых толщ может происходить асинхронно, т.е. максимальное развитие по площади оледенений и криолитозоны может не совпадать по фазе. Однако в любом случае при этом наличие крупных ледниковых покровов свидетельствует о существовании и развитии мерзлых толщ, которые по площади должны занимать значительно большие территории, чем сами ледниковые покровы.
По Н.М. Чумакову, а также В.Б. Харланду и М.Дж. Хэмбри, интервалы времени, в течение которых формировались ледниковые отложения, именуются ледниковыми эрами (длительностью первые сотни миллионов лет), ледниковыми периодами (миллионы – первые десятки миллионов лет), ледниковыми эпохами (первые миллионы лет). В истории Земли можно выделить следующие ледниковые эры: раннепротерозойскую, позднепротерозойскую, палеозойскую и кайнозойскую.
1. Ледниковая эпоха
Существуют ли ледниковые эпохи? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определены, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах, и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, раннекембрийского времени. Даже в гораздо более древних породах, образовавшихся до начала фанерозоя, мы находим следы, оставленные ледниками, и ледниковые отложения. Возраст некоторых из этих следов составляет более двух миллиардов лет, то есть, возможно, составляет половину возраста Земли как планеты .
Ледниковая эпоха оледенений (гляциалов) - отрезок времени геологической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в полярных, но и в умеренных широтах.
Особенности:
·Для неё характерны длительное, непрерывное и сильное похолодание климата, разрастание покровных ледников в полярных и умеренных широтах.
·Ледниковые эпохи сопровождаются понижением уровня Мирового океана на 100 м и более, за счет того, что вода накапливается в виде ледниковых покровов на суше.
·Во время ледниковых эпох расширяются области, занятые многолетнемерзлыми породами, сдвигаются в сторону экватора почвенные и растительные зоны.
Установлено, что за последние 800 тыс. лет было восемь ледниковых эпох, каждая из которых продолжалась от 70 до 90 тыс. лет.
Рис.1 Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли. Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох - оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
Геологические исследования доказали, что на Земле существовал периодический процесс изменения климата, охватывавший время от позднего протерозоя до настоящего времени.
Это относительно длительные ледниковые эры, длившиеся на протяжении почти половинной истории Земли. В истории Земли выделяются следующие ледниковые эры:
Раннепротерозойская - 2,5-2 млрд. лет назад
Позднепротерозойская - 900-630 млн. лет назад
Палеозойская - 460-230 млн. лет назад
Кайнозойская - 30 млн. лет назад - настоящее время
Рассмотрим более подробнее каждую из них.
1.2 Протерозойская ледниковая эра
Протерозой – от греч. слова протерос – первичный, зоэ – жизнь. Протерозойская эра – геологический период в истории Земли, включающий историю образования горных пород различного происхождения от 2,6 до 1,6 млрд. лет. Период в истории Земли, который характеризовался развитием простейших форм жизни одноклеточных живых организмов от прокариотов к эукариотам, которые позже в результате так называемого эдиакарского «взрыва» эволюционировали в многоклеточные организмы.
Раннепротерозойская ледниковая эра
Это самое древнее, зафиксированное в геологической истории, оледенение проявилось в конце протерозоя на границе с вендом и согласно гипотезе Snowball Earth ледник покрывал большую часть континентов на экваториальных широтах. На самом деле это было не одно, а череда оледенений и межледниковых периодов. Поскольку считается, что распространению оледенения ничто не может препятствовать из-за роста альбедо (отражение солнечного излучения от белой поверхности ледников), то, как полагают, причиной последующего потепления может служить, например, увеличение в атмосфере количества парниковых газов за счет, повышения вулканической активности, сопровождающейся, как известно выбросами огромного количества газов.
Позднепротерозойская ледниковая эра
Выделена под названием лапландского оледенения на уровне вендских ледниковых отложений 670-630 млн. лет назад. Эти отложения обнаружены в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция ледниковых образований этого времени предполагает, что Европейский и Африканский ледовые континенты того времени представляли собой единый ледниковый щит.
Рис.2 Венд. Улытау во время ледникового периода Сноубол
1.3 Палеозойская ледниковая эра
Палеозой – от слова палеос – древний, зоэ – жизнь. Палеозойская эра. Геологическое время в истории Земли охватывающее 320-325 млн. лет. С возрастом ледниковых отложений 460 – 230 млн. лет включает позднеордовикский – раннесилурийский (460-420 млн. лет), позднедевонский (370-355 млн. лет) и каменноугольно-пермский ледниковый периоды (275 – 230млн. лет). Межледниковье этих периодов характеризуется теплым климатом, который способствовал бурному развитию растительности. В местах их распространения позже сформировались крупные и уникальные угольные бассейны и горизонты нефтяных и газовых месторождений.
·Позднеордовикский – раннесилурийский ледниковый период.
Ледниковые отложения этого времени, называемого сахарскими (по названию современной Сахары). Были распространены на территории современной Африки, Южной Америки, восточной части Северной Америки и Западной Европы. Этот период характеризуется образованием ледникового щита на большей части северной, северо-западной и западной Африки, включая Аравийский полуостров. Палеоклиматические реконструкции предполагают, что толщина сахарского ледового щита достигала не менее 3 км и по площади сродни современному леднику Антарктиды.
·Позднедевонский ледниковый период
Ледниковые отложения этого периода обнаружены на территории современной Бразилии. Ледниковая область простиралась от современного устья р. Амазонки к восточному побережью Бразилии, захватывая район Нигера в Африке. В Африке в Северном Нигере залегают тиллиты (ледниковые отложения), которые сопоставимы с бразильскими. В целом ледниковые области протягивались от границы Перу с Бразилией к северному Нигеру, диаметр района более 5000 км. Южный полюс в позднем девоне, по реконструкции П. Мореля и Э. Ирвинга, находился в центре Гондваны в Центральной Африке. Ледниковые бассейны расположены на приокеанической окраине палеоконтинента в основном в высоких широтах (не севернее 65-й параллели). Судя по тогдашнему высокоширотному континентальному положению Африки, можно предположить возможное повсеместное развитие мерзлых пород на этом континенте и, кроме того, на северо-западе Южной Америки.
·Каменноугольно-пермский ледниковый период
Свое распространение получил на территории современной Европы, Азии. В течение карбона происходило постепенное похолодание климата, достигшее кульминации около 300 млн. лет назад. Этому способствовало сосредоточение большей части континентов в южном полушарии и образование суперконтинента Гондвана, формирование крупных горных цепей и изменение океанических течений. В карбоне – перми на большей части Гондваны существовали ледниковые и перигляциальные условия.
Центр континентального ледникового покрова Центральной Африки располагался около Замбези, откуда лед тек радиально в несколько африканских бассейнов и распространялся на Мадагаскар, Южную Африку и частично в Южную Америку. При радиусе ледникового покрова примерно 1750 км, по расчетам, толщина льда могла быть до 4 – 4,5 км. В южном полушарии в конце карбона–ранней перми произошло общее воздымание Гондваны и покровное оледенение распространилось на большую часть этого суперконтинента. Каменно - угольно-пермский ледниковый период длился по крайней мере 100 млн. лет, однако не было единой большой ледниковой шапки. Пик ледникового периода, когда ледниковые покровы распространялись далеко к северу (до 30° – 35°ю.ш.), длился около 40 млн. лет (между 310 – 270 млн. лет назад). По расчетам, области оледенения Гондваны занимали площадь не менее 35 млн. км 2 (возможно, и 50 млн. км 2), что в 2 – 3 раза превышает площадь современной Антарктиды. Ледниковые покровы достигали 30° – 35°ю.ш. Основным центром оледенения являлся район Охотского моря, который, по-видимому, находился около Северного полюса.
Рис.3 Палеозойская ледниковая эра
1.4 Кайнозойская ледниковая эра
Кайнозойская ледниковая эра (30 млн. лет назад - настоящее время) - недавно начавшаяся ледниковая эра.
Настоящее время - голоцен, начавшийся ≈ 10000 лет назад, характеризуется как относительно тёплый промежуток после плейстоценового ледникового периода, часто квалифицируемый как межледниковье. Ледниковые щиты существуют в высоких широтах северного (Гренландия) и южного (Антарктида) полушарий; при этом в северном полушарии покровное оледенение Гренландии простирается на юг до 60° северной широты (т. е., до широты Санкт-Петербурга), фрагментов морского ледового покрова - до 46-43° северной широты (т. е. до широты Крыма), а вечной мерзлоты до 52-47° северной широты. В южном полушарии континентальная часть Антарктиды покрыта ледниковым щитом мощностью 2500-2800 м (до 4800 м в некоторых районах Восточной Антарктиды), при этом шельфовые ледники составляют ≈10 % от площади континента, возвышающейся над уровнем моря. В кайнозойской ледниковой эре наиболее сильным является плейстоценовый ледниковый период: понижение температуры привело к оледенению Северного Ледовитого океана и северных областей Атлантики и Тихого океана, при этом граница оледенения проходила на 1500-1700 км южнее современной.
Геологи подразделяют кайнозой на два периода: третичный (65 - 2 млн. лет назад) и четвертичный (2 млн. лет назад - наше время), которые в свою очередь разбиваются на эпохи. Из них первый гораздо продолжительней второго, зато второй - четвертичный - имеет ряд уникальных черт; это время ледниковых периодов и окончательного формирования современного лика Земли.
Рис. 4 Кайнозойская ледниковая эра. Ледниковый период. Климатическая кривая за последние 65 млн. лет.
34 млн. лет назад - зарождение Антарктического ледникового покрова
25 млн. лет назад - его сокращение
13 млн. лет назад - его повторное разрастание
Около 3 млн. лет назад - начало плейстоценового ледникового периода, многократное появление и исчезновение ледниковых покровов в северных областях Земли
1.5 Третичный период
Третичный период состоит из эпох:
·Палеоцен
·Олигоцен
·Плиоцен
Палеоценовая эпоха (от 65 до 55 млн. лет назад)
География и климат: Палеоцен ознаменовал собой начало кайнозойской эры. В то время материки все еще находились в движении, поскольку "великий южный материк" Гондвана продолжал раскалываться на части. Южная Америка оказалась теперь полностью отрезанной от остального мира и превратилась в своего рода плавучий "ковчег" с уникальной фауной ранних млекопитающих. Африка, Индия и Австралия еще дальше отодвинулись друг от друга. На протяжении всего палеоцена Австралия располагалась вблизи Антарктиды. Уровень моря понизился, и во многих районах земного шара возникли новые участки суш.
Животный мир: На суше начинался век млекопитающих. Появились грызуны и насекомоядные. Были среди них и крупные животные, как хищные, так и травоядные. В морях на смену морским рептилиям пришли новые виды хищных костных рыб и акул. Возникли новые разновидности двустворчатых моллюсков и фораминифер.
Растительный мир: Продолжали распространяться все новые виды цветковых растений и опылявших их насекомых.
Эоценовая эпоха (от 55 до 38 млн. лет назад)
География и климат: В эоцене основные массивы суши начали понемногу принимать положение, близкое к тому, которое они занимают в наши дни. Значительная часть суши была по-прежнему разделена на своего рода гигантские острова, поскольку огромные материки продолжали удаляться друг от друга. Южная Америка утратила связь с Антарктидой, а Индия переместилась ближе к Азии. В начале эоцена Антарктида и Австралия все еще располагались рядом, но в дальнейшем начали расходиться. Северная Америка и Европа также разделились, при этом возникли новые горные цепи. Море затопило часть суши. Климат повсеместно был теплым либо умеренным. Большую часть покрывала буйная тропическая растительность, а обширные районы поросли густыми заболоченными лесами.
Животный мир: На суше появились летучие мыши, лемуры, долгопята; предки нынешних слонов, лошадей, коров, свиней, тапиров, носорогов и оленей; прочие крупные травоядные. Другие млекопитающие, типа китов и сирен, вернулись в водную среду. Увеличилось число видов пресноводных костных рыб. Эволюционировали и другие группы животных, в том числе муравьи и пчелы, скворцы и пингвины, гигантские нелетающие птицы, кроты, верблюды, кролики и полевки, кошки, собаки и медведи.
Растительный мир: Во многих частях света произрастали леса с пышной растительностью, в умеренных широтах росли пальмы.
Олигоценовая эпоха (от 38 до 25 млн. лет назад)
География и климат: В олигоценовую эпоху Индия пересекла экватор, а Австралия наконец-то отделилась от Антарктиды. Климат на Земле стал прохладнее, над Южным полюсом сформировался громадный ледниковый покров. Для образования столь большого количества льда потребовалось не менее значительные объемы морской воды. Это привело к понижению уровня моря по всей планете и расширению территории, занятой сушей. Повсеместное похолодание вызвало исчезновение буйных тропических лесов эоцена во многих районах земного шара. Их место заняли леса, предпочитавшие более умеренный (прохладный) климат, а также необъятные степи, раскинувшиеся на всех материках.
Животный мир: С распространением степей начался бурный расцвет травоядных млекопитающих. Среди них возникли новые виды кроликов, зайцев, гигантских ленивцев, носорогов и прочих копытных. Появились первые жвачные.
Растительный мир: Тропические леса уменьшились в размерах и начали уступать место лесам умеренного пояса, появились и обширные степи. Быстро распространялись новые травы, развивались новые виды травоядных животных.
Миоценовая эпоха (от 25 до 5 млн. лет назад)
География и климат: На протяжении миоцена материки все еще находились "на марше", и при их столкновениях произошел ряд грандиозных катаклизмов. Африка "врезалась" в Европу и Азию, в результате чего возникли Альпы. При столкновении Индии и Азии вверх взметнулись Гималайские горы. В это же время сформировались Скалистые горы и Анды, поскольку и другие гигантские плиты продолжали смещаться и наползать друг на друга.
Однако Австрия и Южная Америка по-прежнему оставались изолированными от остального мира, и на каждом из этих материков продолжала развиваться собственная уникальная фауна и флора. Ледниковый покров в южном полушарии распространился на всю Антарктиду, что привело к дальнейшему охлаждению климата.
Животный мир: Млекопитающие мигрировали с материка на материк по новообразовавшимися сухопутным мостам, что резко ускорило эволюционные процессы. Слоны из Африки перебрались в Евразию, а кошки, жирафы, свиньи и буйволы двигались в обратном направлении. Появились саблезубые кошки и обезьяны, в том числе человекообразные. В отрезанной от внешнего мира Австралии продолжали развиваться однопроходные и сумчатые.
Растительный мир: Внутриматериковые области становились все холоднее и засушливее, и в них все больше распространялись степи.
Плиоценовая эпоха (от 5 до 2 млн. лет назад)
География и климат: Космический путешественник, взглянув сверху на Землю в начале плиоцена, обнаружил бы материки почти на тех же местах, что и в наши дни. Взору галактического визитера открылись бы гигантские ледяные шапки в северном полушарии и громадный ледниковый покров Антарктиды. Из-за всей этой массы льда климат Земли стал еще прохладней, и на поверхности материков и океанов нашей планеты значительно похолодало. Большинство лесов, сохранившихся в миоцене, исчезло, уступив место необъятным степям, раскинувшимся по всему свету.
Животный мир: Травоядные копытные млекопитающие продолжали бурно размножаться и эволюционировать. Ближе к концу периода сухопутный мост связал Южную и Северную Америку, что привело к грандиозному "обмену" животными между двумя материками. Полагают, что обострившаяся межвидовая конкуренция вызвала вымирание многих древних животных. В Австралию проникли крысы, а в Африке появились первые человекоподобные существа.
Растительный мир: По мере охлаждения климата на смену лесам пришли степи.
Рис.5 Разнообразные млекопитающие развились в течение Третичного периода
1.6 Четвертичный период
Состоит из эпох:
·Плейстоцен
·Голоцен
Плейстоценовая эпоха (от 2 до 0,01 млн. лет назад)
География и климат: В начале плейстоцена большинство материков занимало то же положение, что и в наши дни, причем некоторым из них для этого потребовалось пересечь половину земного шара. Узкий сухопутный "мост" связывал между собой Северную и Южную Америку. Австралия располагалась на противоположной от Британии стороне Земли. На северное полушарие наползали гигантские ледниковые покровы. Это была эпоха великого оледенения с чередованием периодов похолодания и потепления и колебаниями уровня моря. Эта ледниковая эпоха длится и по сей день.
Животный мир: Некоторые животные сумели адаптироваться к усилившимся холодам, обзаведясь густой шерстью: к примеру, шерстистые мамонты и носороги. Из хищников наиболее распространены саблезубые кошки и пещерные львы. Это был век гигантских сумчатых в Австралии и громадных нелетающих птиц, типа моа или эпиорнисов, обитавших во многих районах южного полушария. Появились первые люди, и многие крупные млекопитающие начали исчезать с лица Земли.
Растительный мир: С полюсов постепенно наползали льды, и хвойные леса уступали место тундре. Дальше от края ледников уже лиственные леса сменялись хвойными. В более теплых областях земного шара раскинулись обширные степи.
Голоценовая эпоха (от 0,01 млн. лет до наших дней)
География и климат: Голоцен начался 10000 лет назад. В течение всего голоцена материки занимали практически те же места, что и в наши дни, климат также был похож на современный, каждые несколько тысячелетий становясь то теплее, то холоднее. Сегодня мы переживаем один из периодов потепления. По мере уменьшения ледниковых покровов уровень моря медленно поднимался. Начало время человеческой расы.
Животный мир: В начале периода многие виды животных вымерли, в основном из-за общего потепления климата, но, возможно, сказалось и усиленная охота человека на них. Позднее они могли пасть жертвой конкуренции со стороны новых видов животных, завезенных людьми из других мест. Человеческая цивилизация стала более развитой и распространилась по всему свету.
Растительный мир: С возникновением земледелия крестьяне уничтожали все больше дикорастущих растений, дабы очистить площади под посевы и пастбища. Кроме того, растения, завезенные людьми в новые для них местности, иногда вытесняли коренную растительность.
Рис. 6 Хоботные, самые крупные наземные звери четвертичного периода
ледниковый эра третичный четвертичный
2. Последняя ледниковая эпоха
Последняя ледниковая эпоха (последнее оледенение) - последняя из ледниковых эпох в рамках плейстоценового или четвертичного ледникового периода. Она началась около 110 тыс. лет назад и окончилась около 9700-9600 г. до н. э. Для Сибири ее принято именовать ”зырянской”, в Альпах - ”вюрмской”, в Северной Америке - “висконсинской”. Во время этой эпохи неоднократно происходило разрастание и сокращение ледниковых покровов. Последний ледниковый максимум, когда общий объем льда в ледниках был наибольшим, относится ко времени около 26-20 тысяч лет назад отдельных ледниковых покровов.
В это время полярные ледники северного полушария выросли до огромных размеров, соединившись в огромный ледовый щит. Длинные языки льда отходили от него к югу по руслам крупных рек. Все высокие горы также были скованы ледовыми панцирями. Похолодание и образование ледников повлекли за собой другие глобальные изменения в природе. Реки, текущие в северные моря оказались запруженными ледяными стенами, они разлились в гигантские озера и повернули вспять пытаясь найти сток на юге. Сдвинулись к югу теплолюбивые растения, уступая место более холодовыносливым соседям. В это время окончательно сформировался мамонтовый фаунистический комплекс, состоящий в основном из крупных, хорошо защищенных от холода животных.
2.1 Климат
Однако на протяжении последнего оледенения климат на планете не был постоянным. Периодически наступали потепления климата, ледник таял по краю, отступал на север, сокращались площади высокогорных льдов, смещались на юг климатические зоны. Таких незначительных изменений в климате было несколько. Ученые считают, что в Евразии наиболее холодный и суровый период был около 20 тысяч лет назад.
Рис. 7 Ледник Перито-Морено в Патагонии, Аргентина. в последнюю ледниковую эпоху
Рис. 8 На диаграмме показаны климатические изменения в Сибири и в некоторых других районах северного полушария за последние 50 тысяч лет
2.2 Флора и фауна
Похолодание на планете и образование гигантских ледниковых систем на севере вызвало глобальные изменения в растительном и животном мире Северного полушария. Границы всех природных зон начали сдвигаться к югу. На территории Сибири располагались следующие природные зоны.
Вдоль ледников на десятки километров шириной протянулась зона холодных тундр и тундростепей. Она была расположена примерно в тех районах, где сейчас лес и тайга.
На юге тундростепь постепенно переходила в лесостепи и леса. Лесные участки были очень небольшими, и были далеко не везде. Чаще всего леса располагались на южных берегах приледниковых озер и в речных долинах и на отрогах гор.
Еще южнее располагались сухие степи, на западе Сибири постепенно переходящие в горные системы Саяно-Алтая, на востоке граничащие с полупустынями Монголии. В некоторых районах тундростепи и степи не разделялись полосой леса, а постепенно сменяли друг друга.
Рис.9. Тундростепь, эпоха последнего оледенения
В новых климатических условиях ледниковья изменился и животный мир. На протяжении последних этапов четвертичного периода в Северном полушарии происходило формирование новых видов фауны. Особенно выразительным проявлением этих изменений стало появление так называемого мамонтового фаунистического комплекса, который состоял из холодовыносливых видов животных.
2.3 Реки и озёра
Гигантские ледниковые поля образовали естественную плотину и закрывали сток рек, текущих в Северные моря. Современные сибирские реки: Обь, Иртыш, Енисей, Лена, Колыма и множество других разливались вдоль ледников, образуя гигантские озера, которые объединялись в приледниковые системы стока талых вод.
Сибирь в ледниковую эпоху. Для ясности обозначены современные реки и города. Большая часть этой системы соединялась речками и воды вытекали из нее на юго-запад через систему Новоэвксинского бассейна, бывшего некогда на месте Черного моря. Далее через Босфор и Дарданеллы вода попадала в Средиземное море. Общая площадь этого водосборного бассейна составляла 22 млн. кв. км. Она обслуживала территорию от Монголии до Средиземноморья.
Рис.10 Сибирь в ледниковую эпоху
В Северной Америке тоже существовала такая ситема приледниковых озер. Вдоль Лаврентьевского ледникового щита тянулись исчезнувшие ныне гигантское озеро Агассиса, озера Мак-Коннелл и Альгонкские.
2.4 Западносибирское озеро
Некоторые ученые считают, что одним из крупнейших приледниковых озер в Евразии было Мансийское, или как его еще называют Западносибирское озеро. Оно занимало практически всю территорию Западносибирской равнины до предгорий Кузнецкого Алатау и Алтая. Те места, где сейчас расположены крупнейшие города Тюмень, Томск и Новосибирск, в последнюю ледниковую эпоху покрывала вода. Когда ледник стал таять - 16-14 тыс. лет назад воды Мансийского озера стали постепенно стекать в Северный Ледовитый океан, а на месте его образовались современные речные системы, а в низменной часть Таежного Приобья образовалось крупнейшая в Евразии система Васюганских Болот.
Рис.11 Примерно так выглядело Западно-Сибирское озеро
2.5 Мировой океан
Ледниковые покровы планеты образуются за счет вод мирового океана. Соответственно, чем обширнее и выше ледники, тем меньше воды остается в океане. Ледники вбирают в себя воду, уровень океана понижается, обнажая крупные участки суши. Так, 50 000 лет назад из-за роста ледников уровень океана понизился на 50 м, а 20 000 лет назад - на 110-130 м. В этот период многие современные острова составляли с материком единое целое. Так, неотделимы от материковой части были Британские, Японские, Новосибирские острова. На месте Берингова пролива существовала широкая полоса суши, названная Берингией.
Рис.12 Диаграмма изменения уровня океана в последнюю ледниковую эпоху
2.6 Великий ледник
Во время последнего оледенения в приполярной части Северного полушария планеты занимал огромный Арктический ледниковый покров. Он образовался в результате слияния Североамериканского и Евразийского ледяных покровов в единую систему.
Арктический ледниковый покров состоял из гигантских ледяных щитов, имеющих форму плосковыпуклых куполов, которые образовывали в некоторых местах толщи льда высотой 2-3 километра. Общая площадь ледяного покрова - более 40 млн. кв. км.
Крупнейшие элементы Арктического Ледникового покрова:
1. Лаврентьевский щит с центром над юго-западной частью Гудзонова залива;
2. Карский щит с центром над Карским морем распространялся на весь север Русской равнины, Западной и Средней Сибири;
3. Гренландский щит;
4. Восточносибирский щит, закрывающий Сибирские моря, побережье Восточной Сибири и часть Чукотки;
5. Исландский щит
Рис. 13 Арктический ледниковый покров
Даже в суровый ледниковый период климат постоянно изменялся. Ледники то постепенно наступали на юг, вновь отступали. Максимальной мощности ледниковый покров достиг около 20 000 лет назад.
3. Четвертичные оледенения на европейской части России
Четвертичное оледенение - оледенение в четвертичном периоде, вызванное понижением температуры, начавшимся еще в конце неогенового периода. В горах Европы, Азии, Америки начали увеличиваться ледники, стекавшие на равнины, на Скандинавском полуострове образовалась постепенно расширявшаяся ледяная шапка, наступавшие льды оттесняли обитавших там животных и растения к югу.
Толщина ледяного покрова достигала 2 - 3 километров. Около 30% территории современной России на севере было занято покровным оледенением, которое то несколько сокращалось, то снова продвигалось на юг. Межледниковые периоды с теплым, мягким климатом сменялись похолоданиями, когда ледники снова наступали.
На территории современной России было 4 оледенения - окское, днепровское, московское и валдайское. Наиболее крупным из них было днепровское, когда гигантский ледниковый язык спускался по Днепру до широты Днепропетровска, а по Дону - до устья Медведицы.
Рассмотрим Московское оледенение
Московское оледенение - ледниковая эпоха, относящаяся к антропогеновому (четвертичному) периоду (средний плейстоцен, около 125-170 тысяч лет назад), последнее из крупных оледенений Русской (Восточно-Европейской) равнины.
Ему предшествовало одинцовское время (170-125 тысяч лет назад) - относительно тёплый период, отделяющий московское оледенение от максимального, днепровского оледенения (230-100 тысяч лет назад), также в среднем плейстоцене.
Как самостоятельную ледниковую эпоху московское оледенение выделили сравнительно недавно. Некоторые исследователи по-прежнему трактуют московское оледенение как одну из стадий днепровского оледенения, либо что это была одна из стадий более крупного и продолжительного предшествующего оледенения. Однако граница ледника, развивающегося в московскую эпоху, проводится с большей обоснованностью.
Московское, оледенение захватило лишь только северную часть Московской области. Граница ледника проходила по реке Клязьме. Именно во время таяния Московского ледника практически полностью были размыты моренные толщи днепровского оледенения. Обводнение приледниковой зоны, в которую непосредственно входила территория Шатурского района, в период таяния Московского ледника было так велико, что низины заполнились крупными озерами или превратились в мощные долины стока талых ледниковых вод. В них оседали взвеси, образуя зандровые равнины с песчаными и супесчаными отложениями, наиболее распространенными в пределах района в настоящее время.
Рис.14 Положение конечных ледниковых морен разного возраста в пределах центральной части Русской равнины. Морена ранневалдайского() и поздневалдайского () оледенений.
4. Причины ледниковых эпох
Причины ледниковых эпох нераздельно связаны с более широкими проблемами глобальных климатических изменений, имевших место на протяжении истории Земли. Время от времени происходили значительные смены геологических и биологических обстановок. Следует иметь в виду, что начало всех великих оледенений определяется двумя важными факторами.
Во-первых, на протяжении тысячелетий в годовом ходе осадков должны доминировать обильные продолжительные снегопады.
Во-вторых, в районах с таким режимом осадков температуры должны быть настолько низкими, чтобы летнее снеготаяние сводилось к минимуму, а фирновые поля увеличивались из года в год до тех пор, пока не станут формироваться ледники. Обильная аккумуляция снега должна превалировать в балансе ледников на протяжении всей эпохи оледенения, так как если абляция превысит аккумуляцию, оледенение пойдет на убыль. Очевидно, для каждой ледниковой эпохи необходимо выяснить причины ее начала и окончания.
Гипотезы
1. Гипотеза миграции полюсов. Многие ученые полагали, что ось вращения Земли время от времени меняет свое положение, что приводит к соответствующему смещению климатических зон.
2. Гипотеза диоксида углерода. Содержащийся в атмосфере диоксид углерода CO2 действует подобно теплому одеялу, удерживающему излучаемое Землей тепло близ ее поверхности, и любое существенное сокращение содержания СО2 в воздухе приведет к понижению температуры на Земле. В результате температура суши понизится, и начнется ледниковая эпоха.
3. Гипотеза диастрофизма (движений земной коры). В истории Земли неоднократно происходили значительные поднятия суши. В целом температура воздуха над сушей уменьшается примерно на 1,8. C подъемом на каждые 90 м. В действительности горы поднялись на многие сотни метров, что оказалось достаточным для формирования там долинных ледников. Кроме того, рост гор изменяет циркуляцию влагонесущих воздушных масс. Поднятие участков дна океанов в свою очередь может изменить циркуляцию океанических вод и также вызвать климатические изменения. Неизвестно, могли бы только тектонические движения оказаться причиной оледенения, во всяком случае, они могли весьма содействовать его развитию
4. Гипотеза вулканической пыли. Вулканические извержения сопровождаются выбросом в атмосферу огромного количества пыли. Очевидно, что вулканическая активность, широко распространенная на Земле на протяжении тысячелетий, могла бы значительно понизить температуры воздуха и послужить причиной начала оледенения.
5. Гипотеза дрейфа материков. Согласно этой гипотезе, все современные материки и самые крупные острова некогда входили в состав единого материка Пангея, омывавшегося Мировым океаном. Сплочение материков в такой единый массив суши могло бы объяснить развитие позднепалеозойского оледенения Южной Америки, Африки, Индии и Австралии. Территории, охваченные этим оледенением, вероятно, находились гораздо севернее или южнее их современного положения. Материки начали разделяться в меловое время, а современного положения достигли примерно 10 тыс. лет назад
6. Гипотеза Юинга - Донна. Одна из попыток объяснить причины возникновения плейстоценовой ледниковой эпохи принадлежит М. Юингу и У.Донну - геофизикам, внесшим значительный вклад в изучение рельефа дна океанов. Они полагают, что в доплейстоценовое время Тихий океан занимал северные полярные регионы и поэтому там было гораздо теплее, чем теперь. Арктические области суши тогда располагались в северной части Тихого океана. Затем в результате дрейфа материков Северная Америка, Сибирь и Северный Ледовитый океан заняли свое современное положение. Благодаря Гольфстриму, заходившему из Атлантики, воды Северного Ледовитого океана в то время были теплыми и интенсивно испарялись, что способствовало обильным снегопадам в Северной Америке, Европе и Сибири. Таким образом в этих районах началось плейстоценовое оледенение. Оно прекратилось из-за того, что в результате разрастания ледников уровень Мирового океана понизился примерно на 90 м, и Гольфстрим в конце концов не смог преодолевать высокие подводные хребты, разделяющие бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов. Лишенный притока теплых атлантических вод, Северный Ледовитый океан замерз, и иссяк источник влаги, питающий ледники.
7. Гипотеза циркуляции океанических вод. В океанах существует множество течений, как теплых, так и холодных, которые оказывают существенное влияние на климат материков. Гольфстрим - одно из замечательных теплых течений, которое омывает северное побережье Южной Америки, проходит через Карибское море и Мексиканский залив и пересекает Северную Атлантику, оказывая отепляющий эффект на Западную Европу. Теплые течения имеются также в южной части Тихого океана и Индийском океане. Наиболее мощные холодные течения направляются из Северного Ледовитого океана в Тихий через Берингов пролив и в Атлантический океан - через проливы вдоль восточного и западного берегов Гренландии. Одно из них - Лабрадорское течение - охлаждает побережье Новой Англии и приносит туда туманы. Холодные воды поступают также в южные океаны из Антарктики в виде особо мощных течений, двигающихся к северу почти до экватора вдоль западных берегов Чили и Перу. Сильное подповерхностное противотечение Гольфстрима уносит свои холодные воды на юг в Северную Атлантику.
8. Гипотеза изменений солнечной радиации. В результате продолжительного изучения солнечных пятен, представляющих собой сильные выбросы плазмы в атмосфере Солнца, обнаружено, что существуют весьма значительные годовые и более продолжительные циклы изменения солнечной радиации. Пики солнечной активности наблюдаются примерно каждые 11, 33 и 99 лет, когда Солнце излучает больше тепла, что приводит к более мощной циркуляции земной атмосферы, сопровождающейся большей облачностью и более обильными осадками. Из-за высокой облачности, блокирующей солнечные лучи, поверхность суши получает тепла меньше, чем обычно.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были изучены ледниковые эры, в состав которых входят ледниковые периоды. Установлены ледниковые эпохи, которые с точностью разобраны. Получены подробные данные о последней ледниковой эпохе. Выявлены последние четвертичные эпохи. А также изучены основные причины ледниковых эпох.
Список литературы
1. Доценко С.Б. Об оледенении Земли в конце палеозоя // Жизнь Земли. Геодинамика и минеральные ресурсы. М.: Изд-во МГУ, 1988.
2. Серебрянный Л.Р. Древнее оледенение и жизнь / Серебрянный Леонид Рувимович; Отв.ред. Г.А. Авсюк. - М.: Наука, 1980. - 128с.: ил. - (Человек и окружающая среда). - Библиогр.
3. Тайны ледниковых эпох: Пер. с англ./Под ред. Г.А. Авсюка; Послесл. Г.А. Авсюка и М.Г. Гросвальда.-М.: Прогресс, 1988.-264 с.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ледниковая_эпоха (Материал из Википедии - свободной энциклопедии)
5. http://www.ecology.dubna.ru/dubna/pru/geology.html(Статья Геолого-геоморфологические особенности. Н.В. Короновский)
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ледниковый_период (Материал из Википедии - свободной энциклопедии)
7. http://www.fio.vrn.ru/2004/7/kaynozoyskaya.htm (Кайнозойская эра)
Всегда ли климат был таким, как теперь?
Каждый из нас может сказать, что климат не всегда одинаков. Ряд засушливых лет сменяется дождливыми; после холодных зим наступают тёплые. Но эти колебания климата всё же не настолько велики, чтобы они могли в течение короткого промежутка времени существенно отразиться на жизни растений или животных. Так, например, тундра с её полярными берёзами, карликовыми ивами, мхами и лишайниками, с населяющими её полярными животными - песцами, леммингами (пеструшками), северными оленями - не развивается за такое короткое время в тех местах, где происходит похолодание. Но всегда ли так было? Всегда ли в Сибири было холодно, а на Кавказе и в Крыму так же тепло, как и теперь?
Уже давно стало известно, что пещеры в разных местах, в том числе, например, в Крыму и на Кавказе, содержат остатки культуры древнего человека. Там находили обломки глиняной посуды, каменные ножи, скребки и другие предметы быта, обломки костей животных и остатки давно потухших костров.
Лет 25 тому назад археологи под руководством Г А. Бонч-Осмоловского начали раскопки этих пещер и сделали замечательные открытия. В пещерах Байдарской долины (в Крыму) и в окрестностях Симферополя было обнаружено несколько культурных слоёв залегавших один над другим. Средние и нижние слои учёные относят к древнему каменному периоду жизни человека, когда человек пользовался грубыми неотшлифованными каменными орудиями, так называемому палеолиту, а верхние - к металлическому периоду, когда человек стал применять орудия из металлов: меди, бронзы и железа. Не оказалось там промежуточных слоёв, относящихся к новокаменному периоду (неолиту), т. е. к периоду, когда человек уже научился шлифовать и сверлить камни и выделывать глиняную посуду.
Среди находок древнего каменного периода не было найдено ни одного обломка глиняного черепка и ни одной кости домашнего животного (эти находки встречались только в верхних слоях). Человек палеолита не умел еще изготовлять глиняную посуду. Все предметы его домашнего обихода были сделаны из камня и кости. Были, вероятно, у него и деревянные поделки, но они не сохранились. Каменные же и костяные изделия отличались довольно большим разнообразием: наконечники копий и дротиков (лука и стрел палеолитический человек не знал), скребки для выделки кожи, резцы, тонкие кремнёвые пластинки - ножи, иголки из костей.
Не имел палеолитический человек и домашних животных. В остатках его кострищ было найдено множество костей только диких животных: мамонта, носорога, гигантскою оленя, сайгаков, пещерного льва, пещерного медведя, пещерной гиены, птиц и др. Но в других местах, на стоянках того же времени, например на стоянке Афонтова гора близ Красноярска, в Костенках близ Воронежа, среди костей животных были найдены остатки волка, которые, по мнению некоторых учёных, принадлежали одомашненному волку, а среди костяных поделок на Афонтовой горе некоторые оказались очень похожими на части современных упряжек для северных оленей. Эти находки позволяют предполагать, что в конце палеолита, вероятно, уже появились у человека первые домашние животные. Этими животными были собака (одомашненный волк) и северный олень.
Когда начали внимательно изучать кости животных из Крымских палеолитических пещер, то сделали ещё одно замечательное открытие. В средних слоях, которые учёные относят ко второй половине древнего каменного периода, иными словами, к верхнему палеолиту, были обнаружены многочисленные кости полярных лисиц (песцов), зайцев-беляков, северных оленей, полярных жаворонков., белых куропаток; теперь это обычные жители крайнего севера - тундры. Но климат Заполярья, как известно, далеко не такой тёплый, как в Крыму. Следовательно, когда в Крыму жили полярные животные, там было холоднее, чем теперь. Этот же вывод сделали учёные и после изучения угольков из костров крымского верхнепалеолитического человека: оказалось, что дровами этому человеку служили северная рябина, можжевельник и берёза. То же самое оказалось и в стоянках верхнепалеолитического человека на Кавказе, с той лишь разницей, что вместо полярных животных там были найдены представители тайги - лоси и представители альпийских лугов - серный некоторые мыши (прометеева мышь), которые теперь живут высоко в горах, а в то время жили почти у самого берега моря.
Многочисленные остатки стойбищ человека верхнепалеолитического периода были открыты и во многих других местах Советского Союза: па Оке, на Дону, на Днепре, на Урале, в Сибири (на Оби, Енисее, Лене и Ангаре); и везде на этих стоянках среди остатков животных были обнаружены кости полярных животных, не живущих теперь в этих местах. Всё это указывает на то, что климат верхнепалеолитической эпохи был более суровым, чем в настоящее время.
Но если в те отдалённые времена было холодно даже в Крыму и на Кавказе, то что же было гам, где сейчас стоят Москва и Ленинград? Что было в то время в северной и средней Сибири, где и сейчас зимой 40 градусов мороза не редкость?
Огромные территории Европы и Северной Азии были покрыты в то время сплошным льдом, достигавшим местами толщины двух километров! Южнее Киева, Харькова и Воронежа лёд двумя гигантскими языками спускался по долинам современных рек Днепра и Дона. Уральские и Алтайские горы были покрыты ледяными плащами, которые спускались далеко в равнины. Такие же ледники находились и в горах Кавказа, доходя почти до самого моря. Вот почему те животные, которые живут теперь около ледников, высоко в горах, были найдены в стоянках человека древнего каменного периода близ моря. Крым в то время был убежищем для различных животных. Громадный ледник, надвинувшийся в пределы русской равнины с севера - из Финляндии и Скандинавии, заставил отступить обитавших там зверей на юг. Поэтому на небольшой территории Крыма оказалась такая смесь степных и полярных животных.
Это была эпоха Великого оледенения Земли.
Какие же следы оставил этот ледник?
Жителям средней и северной полосы России хорошо известны большие и маленькие камни - валуны и галечники, которые во множестве встречаются на распаханных полях. Иногда эти камни достигают очень крупных размеров (с дом и больше). Из одного такого гранитного валуна, например, сделано основание памятника Петру I в Ленинграде. Некоторые валуны уже поросли лишайниками; многие из них легко рассыпаются от удара молотком. Это свидетельствует о том, что они долго лежали на поверхности. Валуны обычно имеют округлую форму, а если к ним присмотреться повнимательнее, то на некоторых из них можно обнаружить гладкие пришлифованные поверхности с бороздами и царапинами. Валуны разбросаны даже на равнинах, там, где нет никаких гор. Откуда же появились здесь эти камни?
Иногда приходится слышать, что валуны «растут» из земли. Но это - глубокое заблуждение. Стоит лишь покопать лопатой или внимательно посмотреть в оврагах, и сразу станет ясно, что валуны находятся в земле, в песке или глине. Размоет землю немного дождём, раздует песок ветром, и там, где в прошлом году ничего не было видно, покажется на поверхности валун. На другой год почву ещё больше размоет дождём и раздует ветром и валун кажется больше. Вот и думают, что он вырос.
Изучив состав валунов, учёные пришли к единодушному мнению, что родиной многих из них являются Карелия, Швеция, Норвегия, Финляндия. Там породы того же состава, что и валуны, образуют целые скалы, в которых прорезаны ущелья и долины рек. Глыбы, оторванные от этих скал, и представляют валуны, рассеянные на равнинах Европейской части СССР, Польши, Германии.
Но как и почему они оказались так далеко от своей родины! Раньше, лет 75 тому назад, думали, что там, где сейчас встречаются валуны, было море и их занесло на льдинах, подобно тому как сейчас в полярном океане плавучие льды (айсберги), оторвавшись от края ледника, опускающегося в море, уносят с собой глыбы, оторванные ледником от скалистых берегов. Сейчас от этого предположения отказались. Теперь никто из учёных не сомневается, что валуны принёс с собой гигантский ледник, спускавшийся со Скандинавского полуострова.
Изучив состав и распространение ледниковых валунов в России, учёные установили, что ледники были также в горах Сибири, на полярном Урале, на Новой Земле, на Алтае и на Кавказе. Спускаясь с гор, они несли с собой валуны и оставляли их далеко на равнинах, отметив таким образом пути и границы своего продвижения. Сейчас валуны, состоящие из горных пород Урала и Новой Земли, встречаются близ Тобольска, в Западной Сибири, в устье Иртыша, а породы с низовьев Енисея - в центре Западной Сибири, у села Самарово на реке Оби. Два гигантских ледника двигались в то время друг другу навстречу. Один с Урала и Новой Земли, другой с крайнего севера Восточной Сибири - от правого берега Енисея или Таймыра. Эти огромные ледники сливались в одно сплошное ледяное поле, закрывавшее весь север Западной Сибири.
Встречая на своём пути твёрдые горные породы, ледник шлифовал и сглаживал их, а также оставлял на них глубокие шрамы и борозды. Такие шлифованные и изборождённые скалистые холмы известны под названием «бараньих лбов». Особенно часты они на Кольском полуострове, в Карелии.
Кроме того, ледник захватывал огромные массы песка, глины и нагромождал всё это у своего края в виде валов, теперь поросших лесом. Очень хорошо видны такие валы, например, на Валдае (в Калининской области). Они называются «конечными моренами». По ним можно хорошо определить край бывшего ледника. Когда ледник растаял, то вся территория, некогда занятая им, оказалась покрытой глиной с валунами и галькой. Этот глинистый плащ с валунами, на котором образовалась позднее современная почва, и распахивается теперь.
Как мы видим, следы бывшего некогда Великого оледенения Земли настолько ясны, что ни у кого не вызывают сомнения. В нём убеждает нас также и то, что такие же следы оставляют на земле и современные ледники, имеющиеся во многих горах как у нас, так и в других странах. Только современные ледники гораздо меньше того, который покрывал Землю в эпоху Великого оледенения.
Таким образом, остатки животных, найденные в Крыму при раскопках верхнепалеолитических пещер, дали правильное указание на то, что когда-то там был более холодный климат, чем теперь.
Но, может быть, крымские стоянки были раньше или позже Великого оледенения? И на этот вопрос мы имеем совершенно определённый ответ.
Такие же стоянки, как в Крыму, были найдены во многих местах, покрытых во время Великого оледенения сплошными льдами, но ни разу эти стоянки не обнаружены где-либо под ледниковыми слоями. Они встречались либо за пределами бывшею распространения ледника, либо (более молодые) в пределах южной части его - в слоях, лежащих над ледниковыми образованиями. Это убедительно доказывает, что все исследованные стоянки относятся к эпохе Великого оледенения (а некоторые из них-ко времени таяния ледников).
Чрезвычайно важные открытия были сделаны за последние десять лет. На Днепре и на реке Десне, близ Новгорода-Северского, под ледниковыми слоями были найдены стоянки древнего человека и каменные орудия. Такого же типа стоянки были обнаружены и на Черноморском побережье. Этим было доказано, что человек жил не только во время Великого оледенения и после него, но и до этого оледенения.
Изучая ещё более древние слои земли, люди убедились также и в том, что было время, когда в Сибири росли такие деревья, какие встречаются теперь только на Черноморском побережье. Вечнозелёные лавры, магнолии и смоковницы росли когда-то на берегах рек и озёр, находившихся на месте нынешней Барабинской степи (Западная Сибирь). В лесах Украины жили обезьяны, а в Прибайкалье и Приазовских степях водились страусы и антилопы, которые теперь встречаются только в Африке и Южной Америке.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области
Международный университет природы, общества и человека «Дубна»
Факультет естественных и инженерных наук
Кафедра экологии и наук о Земле
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине
Геология
Научный руководитель:
к. г.-м.н., доцент Анисимова О.В.
Дубна, 2011
Введение
1. Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
1.2 Протерозойская ледниковая эра
1.3 Палеозойская ледниковая эра
1.4 Кайнозойская ледниковая эра
1.5 Третичный период
1.6 Четвертичный период
2. Последняя ледниковая эпоха
2.2 Флора и фауна
2.3Реки и озёра
2.4Западносибирское озеро
2.5Мировой океан
2.6 Великий ледник
3. Четвертичные оледенения на европейской части России
4. Причины ледниковых эпох
Заключение
Список литературы
Введение
Цель:
Изучить основные ледниковые эпохи в истории Земли и их роль в формировании современного ландшафта.
Актуальность:
Актуальность и значимость данной темы определяется тем, что ледниковые эпохи не так хорошо изучены для полного подтверждения о существовании на нашей Земле.
Задачи:
– провести литературный обзор;
– установить основные ледниковые эпохи;
– получение подробных данных о последних четвертичных оледенениях;
Установить основные причины оледенений в истории Земли.
В настоящее время получено еще мало данных, которые подтверждают распространение на нашей планете в древние эпохи толщ мерзлых пород. Доказательством служат в основном обнаружение древних материковых оледенений по моренным их отложениям и установление явлений механического отрыва пород ложа ледника, переноса и обработки обломочного материала и отложения его после таяния льда. Уплотненные и сцементированные древние морены, плотность которых близка к породам типа песчаников, названы тиллитами. Обнаружение таких образований разного возраста в различных районах земного шара однозначно указывает на неоднократное возникновение, существование и исчезновение ледниковых покровов, а, следовательно, и мерзлых толщ. Развитие ледниковых покровов и мерзлых толщ может происходить асинхронно, т.е. максимальное развитие по площади оледенений и криолитозоны может не совпадать по фазе. Однако в любом случае при этом наличие крупных ледниковых покровов свидетельствует о существовании и развитии мерзлых толщ, которые по площади должны занимать значительно большие территории, чем сами ледниковые покровы.
По Н.М. Чумакову, а также В.Б. Харланду и М.Дж. Хэмбри, интервалы времени, в течение которых формировались ледниковые отложения, именуются ледниковыми эрами (длительностью первые сотни миллионов лет), ледниковыми периодами (миллионы – первые десятки миллионов лет), ледниковыми эпохами (первые миллионы лет). В истории Земли можно выделить следующие ледниковые эры: раннепротерозойскую, позднепротерозойскую, палеозойскую и кайнозойскую.
1. Ледниковая эпоха
Существуют ли ледниковые эпохи? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определены, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах, и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, раннекембрийского времени. Даже в гораздо более древних породах, образовавшихся до начала фанерозоя, мы находим следы, оставленные ледниками, и ледниковые отложения. Возраст некоторых из этих следов составляет более двух миллиардов лет, то есть, возможно, составляет половину возраста Земли как планеты .
Ледниковая эпоха оледенений (гляциалов) - отрезок времени геологической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в полярных, но и в умеренных широтах.
Особенности:
·Для неё характерны длительное, непрерывное и сильное похолодание климата, разрастание покровных ледников в полярных и умеренных широтах.
·Ледниковые эпохи сопровождаются понижением уровня Мирового океана на 100 м и более, за счет того, что вода накапливается в виде ледниковых покровов на суше.
·Во время ледниковых эпох расширяются области, занятые многолетнемерзлыми породами, сдвигаются в сторону экватора почвенные и растительные зоны.
Установлено, что за последние 800 тыс. лет было восемь ледниковых эпох, каждая из которых продолжалась от 70 до 90 тыс. лет.
Рис.1 Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли. Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох - оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
Геологические исследования доказали, что на Земле существовал периодический процесс изменения климата, охватывавший время от позднего протерозоя до настоящего времени.
Это относительно длительные ледниковые эры, длившиеся на протяжении почти половинной истории Земли. В истории Земли выделяются следующие ледниковые эры:
Раннепротерозойская - 2,5-2 млрд. лет назад
Позднепротерозойская - 900-630 млн. лет назад
Палеозойская - 460-230 млн. лет назад
Кайнозойская - 30 млн. лет назад - настоящее время
Рассмотрим более подробнее каждую из них.
1.2 Протерозойская ледниковая эра
Протерозой – от греч. слова протерос – первичный, зоэ – жизнь. Протерозойская эра – геологический период в истории Земли, включающий историю образования горных пород различного происхождения от 2,6 до 1,6 млрд. лет. Период в истории Земли, который характеризовался развитием простейших форм жизни одноклеточных живых организмов от прокариотов к эукариотам, которые позже в результате так называемого эдиакарского «взрыва» эволюционировали в многоклеточные организмы.
Раннепротерозойская ледниковая эра
Это самое древнее, зафиксированное в геологической истории, оледенение проявилось в конце протерозоя на границе с вендом и согласно гипотезе Snowball Earth ледник покрывал большую часть континентов на экваториальных широтах. На самом деле это было не одно, а череда оледенений и межледниковых периодов. Поскольку считается, что распространению оледенения ничто не может препятствовать из-за роста альбедо (отражение солнечного излучения от белой поверхности ледников), то, как полагают, причиной последующего потепления может служить, например, увеличение в атмосфере количества парниковых газов за счет, повышения вулканической активности, сопровождающейся, как известно выбросами огромного количества газов.
Позднепротерозойская ледниковая эра
Выделена под названием лапландского оледенения на уровне вендских ледниковых отложений 670-630 млн. лет назад. Эти отложения обнаружены в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция ледниковых образований этого времени предполагает, что Европейский и Африканский ледовые континенты того времени представляли собой единый ледниковый щит.
Рис.2 Венд. Улытау во время ледникового периода Сноубол
1.3 Палеозойская ледниковая эра
Палеозой – от слова палеос – древний, зоэ – жизнь. Палеозойская эра. Геологическое время в истории Земли охватывающее 320-325 млн. лет. С возрастом ледниковых отложений 460 – 230 млн. лет включает позднеордовикский – раннесилурийский (460-420 млн. лет), позднедевонский (370-355 млн. лет) и каменноугольно-пермский ледниковый периоды (275 – 230млн. лет). Межледниковье этих периодов характеризуется теплым климатом, который способствовал бурному развитию растительности. В местах их распространения позже сформировались крупные и уникальные угольные бассейны и горизонты нефтяных и газовых месторождений.
·Позднеордовикский – раннесилурийский ледниковый период.
Ледниковые отложения этого времени, называемого сахарскими (по названию современной Сахары). Были распространены на территории современной Африки, Южной Америки, восточной части Северной Америки и Западной Европы. Этот период характеризуется образованием ледникового щита на большей части северной, северо-западной и западной Африки, включая Аравийский полуостров. Палеоклиматические реконструкции предполагают, что толщина сахарского ледового щита достигала не менее 3 км и по площади сродни современному леднику Антарктиды.
·Позднедевонский ледниковый период
Ледниковые отложения этого периода обнаружены на территории современной Бразилии. Ледниковая область простиралась от современного устья р. Амазонки к восточному побережью Бразилии, захватывая район Нигера в Африке. В Африке в Северном Нигере залегают тиллиты (ледниковые отложения), которые сопоставимы с бразильскими. В целом ледниковые области протягивались от границы Перу с Бразилией к северному Нигеру, диаметр района более 5000 км. Южный полюс в позднем девоне, по реконструкции П. Мореля и Э. Ирвинга, находился в центре Гондваны в Центральной Африке. Ледниковые бассейны расположены на приокеанической окраине палеоконтинента в основном в высоких широтах (не севернее 65-й параллели). Судя по тогдашнему высокоширотному континентальному положению Африки, можно предположить возможное повсеместное развитие мерзлых пород на этом континенте и, кроме того, на северо-западе Южной Америки.
Реферат: Оледенения в истории Земли. Содержание СОДЕРЖАНИЕ 1.ДРЕВНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ 2. ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИЙ ЭТАП ОЛЕДЕНЕНИЯ ЗЕМЛИ 3. НАЧАЛО ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОГО ЛЕДНИКОВОГО ЭТАПА 11 ПРИЛОЖЕНИЕ. 15 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 1.ДРЕВНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ Изучение древних оледенений началось более 200 лет назад. Лучше всего выявлены следы оледенений четвертичного периода, самого молодого этапа истории Земли, продолжительностью 1,8 млн. лет. Долгое время считали, что новейший этап развития оледенений ограничивался завершающей частью четвертичного периода - плейстоценом.
Однако новые исследования показали, что последний ледниковый этап имел гораздо большую длительность и своими истоками уходил в миоцен; соответственно предлагается более широкий термин: позднекайнозойский ледниковый этап. Этим этапом вовсе не ограничивается изучение системы «оледенение -жизнь», так как наша планета испытала еще несколько более древних ледниковых этапов, которые повторялись примерно через 200 - 250 млн. лет. Помимо позднего кайнозоя, следы оледенений четко установлены в карбоне-перми, раннем палеозое и докембрии.
Все эти вспышки ледниковых процессов непосредственно связаны с периодами интенсивного горообразования и, таким образом, отражают результаты глубинных процессов в недрах Земли. Вероятно, оледенения были не случайными эпизодами, а вполне закономерными вехами в эволюции всей ее природы. Вполне понятно, что изученность оледенений во многом зависит от сохранности их следов, выраженных в отложениях и рельефе.
Поэтому выделение признаков древних оледенений всегда непросто, особенно в горных странах, где преимущественно представлены самые молодые ледниковые отложения и формы рельефа. Типичные древние ледниковые отложения - тиллиты - представляют собой сильно уплотненные плохо сортированные грубозернистые обломочные фации, имеющие сходство с основной мореной ледников четвертичного периода.
Однако нередко тиллиты преобразованы под действием текучих вод, особенно ярко проявившимся во время таяния ледниковых покровов. Во многих странах уставовлены определенные диагностические признаки древних морен, позволяющие подтвердить их ледниковое происхождение. Тем не менее генезис тиллитов подвергается критике, причем образование их приписывается турбулентным потокам. При обосновании древних оледенений существенное значение придается также наличию штрихованных льдом поверхностей, валунных мостовых, курчавых скал, бараньих лбов и т. д. Убедительным аргументом служит распространенность ледниковых форм, а также наличие парагенетических комплексов ледниковых и перигляциальных (приледниковых) элементов в сочетании с находками остатков холодовыносливых растений и животных.
При выделении древних оледенений степень достоверности во многом зависит от геологического возраста. Для докембрийского времени установлены признаки не менее четырех крупных ледниковых эпох, однако в наиболее древних породах (более 2,8 млрд. лет) из-за глубокой метаморфизации трудно выявить надежные признаки ледникового происхождения.
Возраст самой древней из ледниковых эпох - гуронской - около 2,3 млрд. лет назад. За ней следовали гнейсёская (950 млн. лет), стёртская (750 млн. лет) и варангская (680 - 660 млн. лет) эпохи (рис. 1). Лучше всего изучена последняя из них: её следы обнаружены почти на всех материках, в том числе и на территории нашей страны. В северных районах Скандинавии известны мостовые из валунов с четкой ледниковой штриховкой, относящиеся к варангской эпохе (рис. 2). Стёртские ледниковые отложения найдены в Австралии, Китае, Юго-Западной Африке и Скандинавии, гнейсёские - в Гренландии, Норвегии и Свальбарде (Шпицберген) , гуронские - в Канаде, Южной Африке и Индии. Докембрийские оледенения развивались отнюдь не в исключительных природных обстановках.
Напротив, по представлениям А. В. Сидоренко, с раннего архея существовала принципиальная общность геологической истории Земли. Для архея и протерозоя установлены такие же соотношения геологических процессов, как и для последующих эпох. Поскольку древнейшие из известных пород формировались тогда, когда уже была вода в жидкой фазе, естественно, возникает предположение и о длительном развитии жизни, на что указывает присутствие живого вещества в осадочных породах докембрия.
Это вещество изменило состав атмосферы и преобразовало геохимическую обстановку осадконакопления. Не исключено, что усиленная фотосинтетическая деятельность примитивных организмов стимулировала развитие древнейших оледенений.
Следы оледенений обнаружены и в раннепалеозойских породах. Полнее исследованы ледниковые отложения Сахары, относящиеся к позднему ордовику (460 - 430 млн. лет назад). Местами встречаются типичные ледниковые долины U-образной формы со следами штриховки на скальных выступах. Кроме того, обнаружены водно-ледниковые осадки и многолетнемерзлые грунты (каменные полигоны). Позднеордовичские ледниковые образования, вероятно, накапливались в высоких широтах поблизости от морского берега.
Изучение позднепалеозойских тиллитов, относящихся к каменноугольному и пермскому периодам, подкрепило концепцию дрейфа материков, выдвинутую геофизиком А. Вегенером в 1912 г. Согласно этой концепции длительное время существовал обширный материк Гондвана, объединявший Южную Америку, Африку, Индию, Австралию и Антарктиду. Максимум оледенения приходился на раннепермское время. Затем в связи с начавшимся смещением этого материка к северу произошло почти одновременное таяние ледниковых покровов.
Любопытно заметить, что вероятность развития оледенения Гондваны отмечалась еще в середине XIX в когда теория материкового оледенения фактически еще не была разработана. Рассмотрим теперь некоторые данные об оледенении в разных частях Гондваны. В Южной Америке только в бассейне р. Параны ледниковые отложения позднего палеозоя прослеживаются на территории площадью более 1,5 млн. км2. Хотя во многих местностях, особенно вдоль подножий Анд, эти отложения находятся не в первичном залегании, в ходе исследований были найдены классические признаки деятельности ледников: основные морены, поверхности с валунной отмосткой, выработанные ледниками долины, бараньи лбы, озы и др. Судя по палеоботаническим данным, эти ледниковые образования относятся к разным этапам каменноугольного периода и самому началу пермского периода, 335 - 260 млн. лет назад.
Вероятно, это была одна из наиболее продолжительных ледниковых эпох, включавшая не менее 17 подвижек ледников; преобладал перенос льдов с востока на запад.
Позднепалеозойские ледниковые отложения Южной Африки были описаны в 1870 г когда было введено понятие о тиллитах серии двайка и были найдены поверхности с валунной отмосткой, долины, заполненные ледниковыми осадками, и т. д. Местами установлены признаки перемыва тиллитов текучими водами. Благодаря детальным текстурно-фациальным исследованиям удалось выделить несколько самостоятельных ледниковых лопастей, причем некоторые из них двигались с юго-востока Южной Африки в Южную Америку (рис. 3). Эти ледниковые лопасти существовали примерно в одно и то же время. 2.
ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИЙ ЭТАП ОЛЕДЕНЕНИЯ ЗЕМЛИ
В 1856 г. Только благодаря внедрению радиоизотопных методов датирования удалось... Непродолжительный период активизации последнего валдайского оледенения... Г. Гросвальдом концепции широкого развития оледенений на шельфах.
НАЧАЛО ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОГО ЛЕДНИКОВОГО ЭТАПА
лет зафиксировано не менее 10 ледниковых циклов. лет назад. Последующее формирование циркумантарктической системы морских течений... В первой половине кайнозоя, и в частности в эоцене, очаги оледенения т... Наиболее обоснованны представления о стремительных темпах распада неус...
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ.Рис. 1. Ледниковые эпохи в истории Земли (по Д. Тарлингу) Рис. 2. Варангское оледенение в северном полушарии (по Н. М. Чумакову, А. Кайё и А. М. Спенсеру) 1 - варангский ледниковый покров; 2 -местонахождения тиллитов; 3 - направления движения льда Рис. 3. Реконструкция материка Гондваны в начале пермского периода (по В. Гамильтону и Д. Кринсли) 1 - ледниковые отложения (тиллиты); 2 - направления движения льда. На схеме показаны палеошироты Рис. 5. Зарисовка обнажения морены у г. Хяменлинна в Финляндии (из книги П. А. Кропоткина «Исследования о ледниковом периоде», 1876) а - ледниковый щебень; b - гранитные бугры Рис. 6. Гляциоэвстатические колебания уровня Мирового океана в позднечетвертичное время штриховая линия - предполагаемый ход изменений Таблица 1 Развитие материкового оледенения Антарктиды и его корреляция с историей Средиземноморья и Понто-Каспия Возраст, млн. лет* Антарктида Средиземноморье Понто-Каспий Плейстоцен 0,7 Расширение в краевой зоне Калабрий (средний и верхний вилафранк) Апшерон (эоплейстоцен) 1,85 Частичная деградация в краевой зоне Пьяченцо (румыний) Акчагыл 3,3 Стабилизация Табиан (дакий) Киммерий 5,0 Максимум материкового оледенения Мессиний Понт 7,0 Последовательное разрастание покрова Тортон (паннон) Мэотис 10,5 Оформление ледникового покрова Серравал Сармат 14,0 Рис. 7. Характер колебаний мощности ледникового покрова в некоторых районах Восточной Антарктиды (по В. И. Бардину) а - ледник Бирдмора, Трансантарктические горы; б – гора Инзель, Земля Королевы Мод; в - гора Коллинз, хребет Принс-Чарльз; 1 - 3 - стадии оледенения Современные оледенения Земли Список используемой литературы: 1.Серебрянный Л. Р. Древнее оледенение и жизнь.
М.: Наука, 1980. 128 с ил. – (Серия «Человек и окружающая среда»). 2.http://www.km.ru/magazin/view.asp?id= 25.03.2004 3. http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0/s t017.shtml.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях: