И нам невдомек, откуда взялись эти камни, какая сила притащила их и разбросала по полям и лесам. Не текла ли когда-то в незапамятные времена по этой местности большая река, а может быть, они упали с неба?
Нет, с неба они не упали; из мирового пространства на землю иногда падают камни, которые называются метеоритами, но они имеют совсем другой вид и состав, как мы узнаем со временем. И не река принесла их, а другая сила, еще более могущественная, которая может переносить на тысячи километров камни в десятки и сотни тонн, непосильные никакой реке. Эта сила — лед, а камни принесены им с далекого севера, из Финляндии, Карелии, с Кольского полуострова. И как это ни невероятно, но когда-то,— хотя с точки зрения масштабов истории Земли и не очень давно,— когда на Земле жил уже первобытный человек, весь север Европы, Азии и Северной Америки был покрыт льдами и имел вид современных Гренландии или Земли Франца-Иосифа, расположенных в суровой Арктике, недалеко от Северного полюса. Земля переживала в то время так называемый ледниковый период. Чтобы пенять, как двигался и работал этот огромный северный ледяной покров, нам нужно познакомиться с современными ледниками, которые имеются в горах Кавказа, Алтая, Альп и в других местах Земли.
Все мы знаем, что в атмосфере, окружающей нашу Землю, даже летом очень холодно. Летчики, поднимавшиеся на самолетах, и ученые, летавшие на воздушных шарах, убедились, что уже на высоте нескольких тысяч метров температура воздуха даже летом ниже точки замерзания на несколько градусов, а на высоте 8000—10 000 метров мороз достигает уже 30—40°.
Измерения температуры во время подъемов на стратостатах показали, что на высоте 15 000—20 000 метров круглый год стоят 70-градусные морозы. Но люди знали уже давно что и на вершинах высоких гор всегда очень холодно, и поэтому там круглый год лежит и не тает снег, а каждое ненастье, даже летом, приносит новый снегопад.
Снег на острых вершинах и гребнях гор, на их крутых склонах не может накопляться большими массами: ветер сдувает его; рыхлый свежий снег скатывается ручейками вниз, крупные надувы снега время от времени отрываются и обрушиваются лавинами. Только немного ниже, где снеговая масса упирается в дно какой-нибудь ложбины или впадины на склоне, толщина ее может сделаться более значительной, но также не бесконечно. Вышележащие слои давят на нижние, заставляют их медленно сдвигаться вниз, и под этим давлением мало-помалу происходит преобразование снега в лед, хотя температура не поднимается выше нуля. Снежинки (рис. 116) слипаются одна с другой и превращаются в мелкие ледяные зернышки. Мы можем видеть такой обледенелый снег и внизу, на равнине, после оттепели или весной во время таяния. На горах его называют фирном. Этот фирн накопляется большими массами на склонах гор, во всех рытвинах, ущельях и долинах между горными грядами и все время медленно, но упорно сползает вниз, причем мелкие ледяные зерна смерзаются одно с другим и превращаются в более крупные.
У этих высокогорных долин и впадин всегда есть выход в более крупную долину, прорывающую одну из горных гряд. Сюда и сползает с разных сторон фирн, и здесь начинается ледник. Вся площадь, с которой в один и тот же ледник сползает фирн, называется его фирновым бассейном; это область его питания, и от ее размеров и высоты, на которой она находится, и, конечно, от количества снега, выпадающего в горах, зависит величина самого ледника (рис. 117 и 118).
Ледник, на который с разных сторон давит питающий его фирн, ползет вниз по долине. Но как же может ползти твердый лед, спросит читатель, лед ведь хрупкий: если ударить его топором или молотком, он легко разбивается на осколки? Это верно; но лед, хрупкий при кратковременном действии силы, оказывается пластичным, если та же сила будет действовать очень долго. В этом легко убедиться, проделав простой опыт. Положим молоток на ледяную глыбу и через несколько дней увидим, что он немного врезался в лед; последний уступил давлению этой слабой силы — веса молотка. Если положить плоскую глыбу льда концами на две опоры, она через несколько дней прогнется в середине.
Лед, из которого состоит ледник, представляет собой не сплошную прозрачную массу, как лед реки или озера; он состоит из отдельных зерен, как фирн, но более крупных, и это облегчает его движение. Он медленно; очень медленно течет вниз по долине, приспособляясь к неровностям ее дна. В сутки, как показали наблюдения, горный ледник подвигается от 3 до 40 сантиметров, редко до 1—4 метров, в зависимости от своей толщины, ширины и уклона долины. Большие покровные ледники движутся быстрее, например, ледники Гренландии — от 10 до 40 метров в сутки.
Трещины
Ледник все-таки не так пластичен, как воск или вар, с которым его часто сравнивают. Это доказывают многочисленные трещины. Одни из них образуются по краям ледяного потока, потому что здесь движение льда задерживается трением о берега; краевые части отстают от центральных и рассекаются трещинами, направленными от краев к середине, обыкновенно недлинными и неглубокими. Гораздо больше трещи образуется поперек всего ледника везде, где уклон его ложа, т. е. дна долины, внезапно становится более крутым (рис. 120). Тут уж пластичность льда не выдерживает, не поспевает за ускоряющимся движением, и ледник распадается на отдельные вертикальные плиты или даже глыбы. На более крутых уклонах получается целый хаос ледяных глыб, трудно проходимый для альпиниста. Эти места называются ледопадами.
Ниже ледопада, где уклон делается опять более пологим, трещины постепенно смыкаются, глыбы и плиты соединяются, и ледник становится снова более ровным.
Трещины ледника являются опасными для путешественника, если они скрыты под свежевыпавшим снегом; тогда в них легко провалиться, потому что многие достигают ширины в 1—2 метра, а вглубь иногда уходят через всю толщу льда, которая может иметь 50, 100, 200 метров. Но вглубь большая часть трещин суживается и, наконец, смыкается или забита снегом. Во всяком случае падение в трещину не всегда сходит благополучно.
Морены
В фирновом бассейне поверхность фирна всегда чистая, белая. Хотя на нее со скал, выступающих из-под снега кое-где на склонах, изредка сыплются щебень и обломки разрушаемых морозом каменных пород, но их скоро скрывает свежий снег. Поверхность ледника в его начале также чистая, но далее вниз она нередко теряет свою белизну — на ней появляются в большем или меньшем количестве так называемые морены. Склоны долины, по которой ползет ледник, чем дальше вниз, тем менее покрыты снегом, тем более на них выступают в виде скал и обрывов каменные породы, с которых время от времени падают щебень и обломки на поверхность льда. Ледник уносит их дальше, к тому же месту подходит чистая часть ледника, на нее опять сыплется материал. Таким образом по краям ледника образуется длинная грядка этих обломков, мелких и крупных, высота и ширина которой зависят от состава и высоты склонов. Чем последние выше и чем легче разрушаются породы, тем выше и шире эта грядка, называемая боковой мореной (рис. 122).
Многие ледники являются сложными; они образуются соединением нескольких ледников, вытекающих из отдельных фирновых бассейнов. При слиянии двух ледников правая боковая морена одного и левая другого соединяются, и в сложном леднике ниже этого места, кроме боковых морен, мы увидим еще одну, которая тянется в его средней части и называется срединной. Ледник, образовавшийся от слияния нескольких ледников, может иметь и несколько срединных морен (рис. 121).
Все эти морены, лежащие на поверхности льда, называются поверхностными. Но, кроме того, в ледниках имеются и внутренние морены. При образовании трещин часть материала поверхностных морен проваливается в них и далее путешествует уже на большей или меньшей глубине внутри льда. Кроме того, внутри льда путешествуют и все те обломки, которые упали на фирн в фирновом бассейне и были покрыты снегом.
Тяжелая масса льда, ползущая по каменному ложу, производит, подобно текучей воде, работу по разрушению этого ложа; она мало-помалу истирает его, захватывает мелкие обломки и более крупные куски, отделившиеся трещинами от ложа. К ним присоединяются обломки, упавшие в глубокие трещины, проходившие до дна ледника. Весь этот материал, Вмерзая в лед, движется вместе с ним, частью же скопляется в выбоинах, впадинах ложа. Если ледник исчезает, мы находим его ложе, отчасти устланное этим материалом, образующим донную морену. От материала поверхностных морен он отличается тем, что отдельные камни в нем более или менее округлены, сглажены трением друг о друга, о лед, о ложе, тогда как в поверхностных и внутренних моренах все обломки угловатые и шероховатые.
На этих валунах мы часто видим отполированные трением льда поверхности, покрытые тонкими царапинами или грубыми бороздками, которые нанес острый угол другого камня, вмерзшего в лед. Эти царапины и борозды называются ледниковыми шрамами. Их можно найти и на поверхности каменного ложа ледника, которую лед и вмерзшие в него камни полировали и царапали.
Ледники в горах спускаются по долинам более или менее далеко, но всегда ниже линии постоянного снега, т. е. той границы, ниже которой летом температура выше нуля и снег тает. Ниже этой границы ледник начинает таять, уменьшается в объеме и, наконец, исчезает, а весь каменный материал, находившийся на льду и внутри льда, освобождается, сваливается в кучи или в грядки и образует еще один вид морен, которые называют конечными (рис. 124 и 125). Поэтому в этих моренах мы найдем пеструю смесь, состоящую из обломков всех пород, из которых слагаются склоны фирнового бассейна и ледниковой долины, угловатой, слегка сглаженной и вполне окатанной формы и всевозможной величины. Все это ледник вынес и свалил в одну кучу.
Таяние ледника
Как уже сказано, ниже границы постоянного снега ледник с поверхности начинает таять, сначала очень слабо, а чем ниже по долине, тем сильнее; масса льда сокращается, и в связи с этим на поверхности ледника наблюдаются интересные явления.
Какая-нибудь большая плоская плита, свалившаяся со склона и лежавшая на поверхности льда, предохраняет лед под ней от таяния, тогда как вокруг нее лед тает и поверхность его понижается. И вот через некоторое время эта глыба, очутившаяся уже ниже по долине вместе со льдом, оказывается лежащей на ледяной опоре в виде ножки. Это ледниковый стол (рис. 127). Но эта ножка, обвеваемая теплым воздухом, продолжает таять, становится тоньше, и, наконец, плита теряет равновесие, падает на лед и может дать начало новому столу. Маленькие камни, лежащие на леднике, ведут себя иначе. Они согреваются солнцем. Так как они более теплоемки, т. е. более способны поглощать тепло, чем окружающий лед, то они постепенно растапливают лед под собой и, мало-помалу врезаясь в него глубже, оказываются лежащими на дне небольшой вертикальной трубки. Это ледниковые стаканчики (рис. 128).
В фирновом бассейне снег выпадает не беспрерывно, снегопад чередуется с ясными днями, в течение которых ветер наносит на поверхность снега мелкую пыль со скал, выступающих на склонах. Вот почему фирн в бассейне получается слоистый, а не однородный. Вы можете убедиться, что и зимний снег на равнине не сплошной, а слоистый. После каждого снегопада на поверхность снега ветер наносит немного пыли, листьев, сора с соседней дороги, с деревенских улиц, приносит частицы сажи, вылетающей из труб, в особенности в окрестностях городов и заводов. Поэтому снег каждого снегопада отделен от вышележащего тонкой темной прослойкой пыли.
В фирновом бассейне слои снега, перекрываемые все новым и новым снегом, при превращении в фирн спрессовываются и становятся тоньше. Слоистый фирн, наконец, переходит в лед, который поэтому также оказывается слоистым, что можно видеть в стенках трещин; в той части, где ледник уже сильно тает, слои выступают и на поверхность в виде кривых линий, часто причудливо изогнутых, так как при движении льда они, естественно, искривлялись.
Если ледник богат поверхностными моренами, то в его нижней части, называемой языком, лед часто совершенно скрывается под ними. Наблюдатель видит беспорядочно наваленные мелкие и крупные камни слившихся боковых и срединных морен и может даже не догадаться, что под ними скрыт лед. Только пройдя дальше вверх по леднику, он увидит лед кое-где.
Конец ледника в зависимости от мощности льда и обилия морен представляется наблюдателю в различном виде. Если лед мощный, а поверхностных морен мало, мы увидим ледяной обрыв, разбитый трещинами, иногда с отколовшимися и свалившимися большими и малыми глыбами льда; из-под этого обрыва вырывается большой ручей или целая речка, в которой собралась вся вода, образовавшаяся при таянии ледника. Эта вода с поверхности льда стекает по трещинам вглубь (рис. 129). Речка часто вытекает из красивого ледяного тоннеля. Тут же грядами и кучами лежат вытаявшая и свалившаяся сверху морена (рис. 126). Если на леднике много каменного материала, ледяной обрыв конца бывает более или менее засыпан им, иногда до полного исчезновения льда.
Речка, вытекающая из-под ледника, имеет всегда грязную воду, так как уносит всю пыль, вытаявшую из льда, а также песок и ил, образовавшиеся на каменном ложе ледника из-за истирания его льдом, а на моренах — из-за разрушения их морозом. Речка выносит гальку и валуны, вытаявшие из внутренней морены или вымытые из донной морены. Вырвавшись из-под льда, речка размывает также конечную морену и уносит из нее все, что ей под силу. А сила эта колеблется: зимой, когда ледник не тает, речка очень мала; весной и осенью, когда таяние происходит слабее, она немного больше, а летом, в разгар таяния, она вздувается й работает особенно усердно.
Ниже конца ледника на некотором расстоянии, иногда на несколько километров, до предела растительности, дно долины голое, засыпанное песком, галькой и валунами, которые вынесены речкой. По этим отложениям, называемым ледниково-речными (флювиогляциальными), извивается речка одним или несколькими руслами (см. рис. 125).
Отступание и наступание ледника
Конец ледника не остается всегда на одном и том же месте, а перемещается то вверх, то вниз по долине, так как масса ледника подвержена колебаниям в зависимости от изменений климата. Последние бывают или случайные кратковременные или многолетние. Бывают годы, более богатые атмосферными осадками, и годы, бедные ими. В течение первых фирновый бассейн получает больше снега, масса ледника увеличивается, и язык его подвигается вниз — ледник наступает. В годы, бедные осадками, масса ледника уменьшается и язык его перемещается вверх — ледник отступает. Ввиду медленности движения льда эти колебания в питании ледника отражаются на его языке только через несколько лет.
Климат страны может измениться надолго в определенном направлении, например, вследствие вырубки лесов, осушения озер он сделается более сухим, и это через некоторое время вызовет отступание всех ледников этой страны из года в год. Это наблюдается в настоящее время в Альпах Швейцарии, на Кавказе, на Алтае и в Тянь-Шане.
Типы ледников
Ледники могут иметь различные размеры и занимать разное положение в зависимости от рельефа страны, ее высоты над уровнем моря и количества атмосферных осадков. В не очень высоких горах выше границы постоянного снега поднимаются только самые высокие гребни и вершины. Площадь, покрытая снегом, небольшая, фирновые бассейны маленькие. Ледники получают скудное питание и спускаются недалеко, оканчиваясь или у самого устья фирнового бассейна или даже на склоне гребня. Первые называются каровыми, вторые — висячими, так как они как будто свешиваются с гребня, где их питает небольшая площадь фирна (рис. 131). Каровые ледники питаются фирном, заполняющим так называемые кары — большие выемки формы полуцирка, врезанные в гребень горной цепи, имеющие очень крутые скалистые склоны и плоское дно. Кар можно сравнить с креслом исполина, имеющим крутобокие ручки и спинку и вдавленное сиденье (рис. 132 и 133). Фирновый бассейн отдельного кара невелик, и ледник едва выходит из его устья на склон. Нужно заметить, что кары мы найдем во многих горах, но если горы поднимаются более высоко, то целый ряд соседних каров и дно долины, в которую они открываются, попадают в общий фирновый бассейн и тогда в совокупности могут питать и большой ледник.
Ледник, занявший горную долину, называется долинным. При сильном оледенении гор долинный ледник может выползти из горной долины на окружающую подгорную равнину; несколько таких ледников, соединяясь на равнине, образуют ледник подножия. Такие ледники известны в Южной Аляске. В ледниках подножия лед на равнине широко расплывается веером, но мощность его, конечно, уменьшается. На гористых островах Северного Ледовитого океана, на Новой Земле, на Шпицбергене и Земле Франца-Иосифа многие ледники, выходя из горных долин, спускаются прямо в море. От их концов время от времени отрываются большие массы льда, которые уносятся течениями и, плавая по морю, представляют ледяные горы (айсберги) различной величины. У таких ледников видимых конечных морен нет, вытаивающий из них каменный материал падает в воду.
Типы оледенения
Горная страна, несущая ледники, в зависимости от своего рельефа и мощности льда представляет три типа оледенения. Бели мы видим в горной стране, расчлененной долинами на отдельные горные цепи, долинные ледники, я на гребнях и вершинах гор часто выступают скалы каменных пород,— это будет альпийский тип, по имени Альп Швейцарии, где он хорошо развит. Если горная страна расчленена не так сильно и в верховьях долин представляет более или менее широкие плоскогорья, последние покрыты сплошь снегом, служат фирновыми полями, питающими более или менее крупные ледники,— это будет скандинавский тип, так как он развит в настоящее время на севере Скандинавии. Если же обширное плоскогорье сплошь покрыто льдом или горная страна несет такие мощные ледники, что под ними скрываются и склоны и только кое-где над льдом поднимаются отдельные вершины,— это будет покровный тип. Такой тип мы находим в настоящее время в Гренландии, на Земле Франца-Иосифа и на антарктическом материке (рис. 135 и 136).
Ледники такого покровного типа когда-то покрывали весь север Европы, Азии и Северной Америки. Наша Земля переживала в это время ледниковый период, вернее, четыре ледниковые эпохи. В каждую из них развивался ледниковый покров, достигавший разных размеров, затем он сильно сокращался или совсем исчезал, а через некоторое время снова разрастался. Промежутки между ледниковыми эпохами называются межледниковыми эпохами; их было три. Время после прекращения последней ледниковой эпохи называют послеледниковой эпохой; она, в сущности, продолжается и теперь, так как остатки последнего оледенения мы видим еще в Арктике, на севере Европы, затем в Альпах, на Кавказе, на Алтае и на других горах в виде современных ледников.
Во время ледниковых эпох климат Северного полушария был более суровым, чем в настоящее время, атмосферных осадков было больше и выпадали они главным образом в виде снега, который в течение короткого и прохладного лета не успевал целиком растаять. Такие остатки прошлогоднего снега мы находим и в настоящее время на более высоких горах Северного Урала и Сибири в виде отдельных полей и полос на северных склонах и в ложбинах. Их называют перелетками, а горы, на которых долго держится снег, называют белками или белогорьем. В начале каждой ледниковой эпохи такие перелетки, в зависимости от ухудшения климата, начинали появляться на севере, в Скандинавии, Финляндии, Канаде, Сибири, и с каждым годом их становилось больше и занимали они все большие площади. Потом, через много-много лет (потому что изменения климата происходят очень медленно), эти перелетки слились в сплошной покров на всех возвышенностях, тогда как долины и равнины были еще свободны от них. Снег на возвышенностях накапливался из года в год; но он не может нарастать бесконечно, как мы уже знаем. Началось превращение его в фирн и сползание по склонам в виде ледников, которые стали заполнять и долины.
Обширные площади, покрытые снегом, фирном и льдом, способствовали еще большему ухудшению климата; период таяния все больше сокращался, большую часть года осадки выпадали в виде снега, и толщина покрова возрастала. В зависимости от похолодания и более южные местности начали покрываться перелетками, а затем и сплошным покровом, все новые и новые площади исчезали под ним, ледники, сползавшие по всем долинам, увеличивались в длину и толщину.
Когда этот покров распространился на всю Финляндию, Карелию и Северную Скандинавию, местности более гористые, ледники начали уже выползать на равнины, расположенные южнее. Отдельные ледники сливались друг с другом подобно современным ледникам подножья, а потом начинали медленное, очень медленное, длившееся столетиями, наступление на юг, подвигаясь все дальше и дальше, захватывая все новые и новые площади (рис. 137 и 138).
На южной окраине лед, конечно, таял и давал начало речкам, текшим на юг, а также озерам во всех понижениях, где вода могла застаиваться. Но таяние в течение короткого лета не могло уравновешивать прибыль снега в течение долгой зимы, а севернее на сплошном покрове и летом осадки выпадали в виде снега. Лед нарастал, и потому ледник должен был подвигаться все дальше и дальше на юг. Толщину ледникового покрова на горных возвышенностях, служивших центрами оледенения, оценивают в 2000 метров, судя по толщине современного покрова Гренландии и Антарктиды.
Трудно даже представить себе, что в Финляндии, на Кольском полуострове, на севере Скандинавии, в Канаде и на севере Сибири лежал сплошной лед в 2 километра толщиной. Но это несомненно, так как, если бы в центрах оледенения лед был не такой толстый, а имел бы каких-нибудь 200—300 метров, покров не мог бы продвинуться так далеко на юг. А между тем в Европе он доползал не только до Москвы, а даже до Курска, Киева, Варшавы, Берлина. Для возможности такого далекого путешествия напор из центров должен был быть большой. Дальше на юг толщина льда, конечно, становилась все меньше и меньше.
Подобно современным ледникам в горах, этот гигантский ледник, двигаясь по земной поверхности и напирая на все ее неровности, отламывал и захватывал мелкие обломки и целые глыбы горных пород, щебень, песок, глину из наносов и уносил их с собой. Выступы горных пород он истирал, шлифовал, бороздил, царапал. Вследствие отсутствия высоких гор на его пути и громадной толщины льда в центрах оледенения, поверхностных морен на ледниковом покрове не было, а были только внутренние из захваченного с ложа материала.
Что же происходило на южной окраине ледника? Здесь климат был уже достаточно теплым, и лед сильно таял, сгружая у своего конца принесенный с собой каменный материал в виде конечных морен. Многочисленные ручьи и речки талой воды вытекали из-под льда и уносили с собой ил, песок, гальку, отлагая их постепенно в виде ледниково-речных отложений. Уровень их колебался — наибольший был летом, в разгар таяния, меньший — весной и осенью, наименьший — зимой. Поэтому летом эти речки широко разливались, затопляя большие площади, а зимой бежали в узком русле. Иные речки сначала долго бежали под льдом, в ледяном тоннеле, и отлагали свои наносы в виде длинных узких валов.
Постепенно продвигаясь на юг и покрывая все новые площади, огромный северный ледниковый покров, наконец, прекратил свое наступление, так как прибыль от выпадения снега на его поверхности уравновешивалась убылью по всей площади таяния. Это состояние равновесия продолжалось, вероятно, сотни или даже тысячи лет. Но затем убыль начала превышать прибыль, и ледник стал сокращаться, т. е. южный край его начал отодвигаться на север, освобождая местность, находившуюся долгое время под льдом. Она, конечно, представляла полную пустыню, ее поверхность была покрыта более или менее толстым слоем донной морены в виде глины или суглинка с заключенными в них мелкими и большими валунами; во впадинах, прежних долинах слой этой морены был толще, на возвышениях тоньше. На ее поверхности в виде валунов разной величины был рассеян вытаявший изо льда материал внутренних морен. Кое-где тянулись в виде высоких узких валов, напоминающих насыпь железнодорожного полотна, отложения подледниковых речек; их называют озами, В других местах подледниковые речки выносили много песка и отлагали его у конца ледника в виде целых полей с неровной поверхностью. Такие песчаные площади называют зандрами.
Конечные морены могли накопляться только в случае продолжительной остановки отступания, что случалось время от времени. Из-под ледника теперь, ввиду усилившегося таяния, вытекало еще больше талой воды, чем во время наступания или равновесия. Эти ручьи и речки выносили свой материал из-под льда, но размывали также донную морену, по которой текли, разливались в половодье, сокращались зимой, отлагали ледниково-речные галечники, пески, глины. Во многих местах у конца ледника появлялись во впадинах озерки и озера, и выносимый из-под льда материал осаждался в них. Мелкие озера быстро заполнялись и исчезали, крупные существовали долго, и в них осаждался тонкий песок, ил, глина в виде так называемых ленточных глин и суглинков, в которых видно ясно чередование тонких слоев в 1—2 миллиметра и больше, разного цвета и состава. Это чередование объясняется тем, что летом, в разгар таяния, подледниковые воды, впадавшие в озеро, приносили более крупные частицы и в большем количестве, а зимой, при слабом таянии, количество их уменьшалось, сила переноса ослабевала, и они приносили в озеро только самую мелкую муть в виде тонкого ила или глины. Сосчитав, сколько таких ежегодных слоев в отложениях какого-нибудь озера, мы можем узнать, сколько лет оно существовало, пока не было заполнено осадком (рис. 139).
Шведский ученый Де-Геер потрудился пересчитать слои ленточных глин в целом ряде бывших озер Южной Швеции и нашел, что понадобилось 2000 лет для того, чтобы северный ледник отодвинулся с южного конца Швеции до Стокгольма на протяжение в 400—450 километров, что дает ежегодное отступание на 200—225 метров.
Сокращение ледника продолжалось, таким образом, многие тысячелетия, пока он отодвинулся от Курска до Москвы, затем до Ленинграда и Петрозаводска, потом освободил Финляндию, наконец Скандинавию и окончательно исчез. И чем дальше к северу, тем позже местность освобождалась из-под льда и тем ярче, явственнее те следы, которые оставил после себя ледниковый покров, потому что меньше времени работала текучая вода над уничтожением этих следов. Поэтому на севере, в Финляндии и на Кольском полуострове, наблюдателю кажется, что лед покинул эти места совсем недавно. Он видит гряды и кучи конечных морен, хотя уже покрытые травой, кустами, лесом, распаханные или застроенные, но все-таки очень характерные по своему рельефу, в виде холмистой поверхности с многочисленными впадинами, в которых покоятся озерки или болотца (рис. 140). В других местах он видит длинные озы (некоторые из них тянутся в Финляндии на десятки километров), или ровные площади донных морен, или песчаные поля зандр. И повсюду на поверхности рассеяны малые и большие валуны, оставленные ледником, на них часто еще сохранились шрамы, борозды и даже полированные поверхности, созданные льдом. Большие глыбы горных пород, оставленные льдом, называются эрратическими, т. е. блуждающими (рис. 141).
А там, где твердые каменные породы выходят прямо на поверхность, можно увидеть, как их обработал ледник: все углы, выступы сглажены, округлены, и выход представляет так называемые курчавые скалы с округленными выступами и плоскими впадинами между ними (рис. 142). Отдельные курчавые скалы имеют характерный вид: с одной стороны, с которой на них надвигался лед, они сильно округлены, покрыты шрамами, отполированы и поднимаются полого, а с противоположной, где лед стекал с них, обработаны гораздо слабее, часто шероховаты и падают круто. Такие отдельные бугры называют бараньими лбами.
Совокупность таких форм — морен, впадин в них и между ними, оз, курчавых скал, бараньих лбов и эрратических валунов — представляет характерный ледниковый или моренный ландшафт, ясно показывающий, что местность прежде была покрыта льдом. Такой ландшафт мы находим на наших равнинах Севера и в горах, где прежде были ледники,— на Северном Урале, на Кавказе, в Карпатах, на многих горах Сибири.
Теперь мы знаем, как попали к нам валуны, рассеянные в таком большом количестве на наших равнинах. Эти валуны мешают пахать и косить, но они используются для мощения улиц на нашем Севере и в средней полосе — в областях Ленинградской, Новгородской, Калининской, Вологодской, Московской, в Белоруссии, вплоть до севера Украины, где твердые каменные породы не так часто выходят на поверхность и обычно не годятся для этой цели (они или слишком мягки и быстро истираются, или очень тверды и трудно обрабатываются). Эрратические валуны, рассеянные повсюду на полях и попавшие при размыве в послеледниковое время в русла многих рек, представляют готовый материал для мостовых. Нужно только подбирать их по величине, а качество их хорошее: это в большинстве случаев достаточно твердые финляндские породы. Не будь этого материала, который приходилось только собирать и подвозить, все города Севера и средней полосы СССР или тонули бы в грязи или довольствовались бы дорогими и непрочными деревянными мостовыми. Только в последние годы булыжные мостовые исчезли на главных улицах больших городов, уступая место более совершенным асфальтовым или брусчатым, но зато распространяются в колхозных поселках и небольших городах. А более крупные валуны, слишком большие для мостовых, широко применялись и применяются для устройства шоссейных дорог.
Эти валуны собирают по полям, свозят к дорогам, дробят на щебень и усыпают им шоссе.
Таким образом, мы можем быть благодарны Великому северному леднику, который принес нам такую массу хорошего и дешевого материала из Финляндии и с Кольского полуострова и сам разбросал его повсюду.
Северный ледник принес нам не только валуны для мостовых. Продуктом оледенения является также лёсс, желтозем Украины. Ледник как при наступании, так и при отступании создавал впереди своего конца пустыню в виде морен, зандровых песков и ледниково-речных отложений, не защищенных растительностью от развевания. Ветры, дувшие с ледникового покрова, развевали эти рыхлые отложения и уносили на юг песок и пыль; песок образовывал барханы еще в пределах пустыни, пыль уносилась дальше и осаждалась на степях, которые покрывали южную часть Русской равнины, постепенно накопляясь и превращаясь в толщу лёсса. После исчезновения ледника климат изменился, сделался более влажным. Бывшая пустыня севера заросла лесами, но под ними во многих местах можно обнаружить пески, например в Полесье или в окрестностях Москвы. На сухих степях юга развились пышные травы и началось накопление перегноя, который превратился в чернозем, покрывающий лёсс и постепенно переходящий в последний. Следовательно, лёсс Украины — продукт прежней пустыни, образовавшейся по южной окраине ледникового покрова и, конечно, исчезнувшей вместе с последним.
Признаки оледенения
В то время, когда почти две трети Европейской части СССР были покрыты льдом, ледники существовали и на Северном и частью на Среднем Урале, где их теперь нет, за исключением нескольких маленьких на севере. На Кавказе и теперь еще много ледников, а прежде их было гораздо больше, и они выдвигались даже с гор на соседние равнины. В горах мы также можем судить о прежнем оледенении на основании характерного моренного ландшафта. Если мы пойдем в горы, в которых теперь нет ледников, но прежде они были, мы встретим сначала конечные морены на дне долин, обозначающие то место, до которого когда-то доходил ледник в эпоху наибольшего развития. Эти морены, конечно, давно уже заросшие, представляют одну или несколько гряд холмов, почти перегораживающих долину поперек, оставляя место только для русла реки, которая постепенно эту морену размыла. Между холмами — небольшие впадины, которые, как и беспорядочное распределение холмов в общей гряде, показывают, с чем мы имеем дело. Покопавшись на склоне холма (если нет естественного разреза его со стороны реки), мы убедимся, что он состоит из валунов разной величины, рассеянных в беспорядке в песке, суглинке или глине; на иных валунах мы найдем еще полировку и шрамы ледника.
Выше по долине мы можем найти еще одну или несколько таких конечных морен, образовавшихся в местах длительной остановки ледника при его отступании. А в промежутках, наверно, найдем валуны разной величины, иногда довольно высоко на склоне, и в этом случае можем даже определить, какой толщины достигал ледник. Кроме конечных морен, попадаются и боковые, оставшиеся на склонах долины при сокращении ледника, но они сглаживаются или даже размываются водой, стекающей со склонов, и потому сохраняются реже или менее заметны, чем конечные. Иногда мы можем заметить и уцелевший бараний лоб, а на скалистом выступе на дне долины — курчавые склоны.
Подвинувшись к верховьям долины, мы встретим еще более ясные следы оледенения — более частые и лучше сохранившиеся конечные морены, которые иногда перегораживают долину и служат плотиной, за которой располагается озеро той или иной величины. Здесь и боковые морены сохранились лучше, а бараньи лбы и курчавые склоны попадаются чаше. Мы увидим также, что долины заканчиваются более или менее крутыми склонами цирка, служившего фирновым бассейном, а на склонах под гребнями гор заметим кары — полуцирки, врезанные в склон, с плоским дном и крутыми боками; на дне их в иных случаях лежит озерко, отделенное конечной мореной или каменным порогом — ригелем — в устье кара. В этих карах еще долго после сокращения оледенения ютились небольшие ледники (см. рис. 133).
Весьма характерен также поперечный профиль долины, по которой двигался ледник. Долина, промытая рекой, в верховьях, в области размыва, имеет поперечный профиль в виде латинской буквы V или римской пятерки (а на рис. 144), т. е. узкое дно, занятое руслом, и более или менее крутые склоны. Ниже по течению, в области бокового размыва, долина расширяется и в поперечном разрезе имеет форму трапеции (б на рис. 144), а еще ниже, в области отложения, дно ее еще шире, а склоны положе (в, г, на рис. 144). Долина, вмещавшая ледник, в поперечном разрезе имеет форму латинской буквы U (д на рис. 144) — более широкое, но вогнутое дно, выточенное льдом, и более крутые склоны, которые ледник постепенно подтачивал, унося также продукты выветривания, сыпавшиеся со склонов (рис. 145); эти осыпи в речной долине сглаживают крутизну склонов, скопляясь на нижней части их в виде делювия (рис. 146).
Совокупность указанных признаков позволяет наблюдателю не только уверенно сказать, что в этой долине не так давно залегал ледник, но даже определить его длину по самым нижним из конечных морен, толщину льда по валунам, оставшимся на склонах, и приблизительную границу постоянного снега в эпоху оледенения по днищам кар, которые обычно располагаются на высоте этой границы. Наблюдатель может также сказать, сколько раз и в каких частях долины ледник останавливался за время своего отступания,— именно там, где сохранились конечные морены,— а по размерам последних может судить, была ли остановка долговременной или нет (рис. 147). Есть даже признаки, которые помогут выяснить, было ли оледенение нашей долины однократное или многократное. Этот вопрос мы теперь и рассмотрим.
Повторность оледенений
После того как ученые хорошо проследили признаки прежнего обширного оледенения Европы, они мало-помалу собрали ряд доказательств, что это оледенение не было каким-то случайным явлением и что оно повторялось несколько раз, не только в современный геологический период, определяемый появлением человека на Земле, но и в предшествующие периоды, даже самые отдаленные.
В современный период оледенение повторялось в Европе четыре раза. Каждый раз ледники появлялись на севере Скандинавии, разрастались все больше и больше, покрывали Скандинавию и Финляндию, переходили в Северную Германию, Польшу, Литву, Латвию, Эстонию и в северную часть территории РСФСР, достигали наибольшего развития, останавливаясь на известной границе, затем начинали отступать, сокращались все больше и, наконец, исчезали на долгое время — до следующей эпохи оледенения. Поэтому в Европе различают четыре эпохи оледенения, которые получили названия, начиная с древнейшей: гюнц, миндель, рисс и вюрм. Промежуточные между ними эпохи называют межледниковыми, а эпоху, следовавшую за последней ледниковой,— послеледниковой.
Не в каждую из ледниковых эпох ледниковый покров достигал одних и тех же границ распространения. Считают, что ледник эпохи миндель был самый большой, ледники эпох гюнц и рисс были несколько меньше, а ледник эпохи вюрм был еще меньше. В пределах Русской равнины ледник эпохи миндель доходил на юге до Киева, Полтавы, Курска, ледник эпохи рисс кончался южнее Москвы, а ледник эпохи вюрм — на широте Москвы.
Вполне понятно, что следы, оставленные более древними эпохами, сохранились хуже, чем следы самой последней, потому что их постепенно сглаживали, размывали, даже уничтожали не только дожди и реки межледниковых эпох, но и ледник следующей эпохи работал над ними — сглаживал, перекрывал своими моренами, размывал своими талыми водами. Поэтому нужны были очень тщательные исследования, чтобы выяснить границу более древних ледников, тогда как следы, оставленные ледником вюрма, сохранились достаточно хорошо. Его конечные и донные морены, озы, эрратические валуны прослеживаются отчетливо на Русской равнине от Москвы и севернее, а еще лучше в Финляндии и Карелии.
Ученые пытались подсчитать продолжительность ледниковых и межледниковых эпох и получили следующие числа, конечно, очень приблизительные, но все-таки дающие нам известное представление о том, сколько длились эти эпохи.
Продолжительность ледниковых эпох (в годах)
- Послеледниковая эпоха — от 10 000 до 20 000
- Оледенение эпохи IV (вюрм) — 52 000
- Межледниковая эпоха III — 65 000
- Оледенение эпохи III (рисс) — 53 000
- Межледниковая эпоха II — 183 000
- Оледенение эпохи II (миндель) — 49 000
- Межледниковая эпоха I — 65 000
- Оледенение эпохи I (гюнц) — 49 000
- Всего около — 600 000
Нужно еще заметить, что ледниковые эпохи не являлись непрерывными, а представляли значительные колебания климата; ледниковый покров то сильно сокращался (но не до полного исчезновения), то снова расширялся и наступал, т. е. прерывался неполными межледниковыми эпохами; поэтому в каждой ледниковой эпохе различают еще стадии наступания и сокращения. В эпохах гюнц и миндель насчитывают по две стадии наступания и по одной сокращения, в эпохе рисс — три стадии наступания и две сокращения и в эпохе вюрм — четыре стадии наступания и три сокращения. Эти сильные колебания ледникового покрова наиболее отчетливо прослеживаются, естественно, в последней эпохе (вюрм).
Причины оледенений
Около ста лет назад, когда впервые обратили внимание на эрратические валуны, рассеянные на полях Германии, Дании, Голландии, Англии, и убедились, что они состоят из каменных пород, слагающих Скандинавию и совершенно отсутствующих в тех странах, где эти валуны найдены (почему они были названы блуждающими), ученые пытались объяснить их принос плавающими льдами. Они думали, что в начале современного периода море затопляло указанные страны, а течения приносили с севера айсберги, отрывавшиеся с ледников Скандинавии и содержавшие моренный материал. В более теплой южной части моря айсберги таяли, а включенные в них валуны падали на дно.
Эта гипотеза дрейфа, т. е. плавающих льдов, держалась в науке до 60—70-х годов прошлого века, когда некоторыми учеными, в том числе и русским географом и революционером Кропоткиным, была выдвинута гипотеза материкового оледенения. Эта гипотеза сначала казалась чудовищной, так как трудно было представить себе, что вся Европа до Лондона и Берлина прежде была покрыта ледником. Но постепенно такие факты, как морены, зандры, озы, бараньи лбы, курчавые скалы, которые гипотеза дрейфа объяснить не могла, заставили всех принять гипотезу оледенения.
Дальнейшие подробные наблюдения по всей Европе и Северной Америке вполне подтвердили ее, и из гипотезы она сделалась теорией. Но еще долго, почти до Октябрьской социалистической революции, признавая оледенение всей Европы и Северной Америки, ученые отрицали оледенение севера Азии, Сибири, считая, что климат ее для этого был слишком континентальный, бедный атмосферными осадками. Однако уже 70 лет назад тот же Кропоткин обнаружил в нескольких местах Сибири признаки оледенения и полагал, что и север Азии пережил ледниковый период. Только мало-помалу накоплявшиеся наблюдения заставили всех признать также оледенение Сибири.
Но причины оледенений до сих пор объясняются разными учеными различно. Мы не можем в этой главе подробно излагать и разбирать эти различные объяснения и ограничимся немногими.
Одни объяснения основаны на предположении, что прежде теплое течение Гольфстрим, приносящее Европе тепло из тропического пояса, не существовало или имело другое направление; другие объясняют оледенение прежней, более значительной высотой северных стран, в связи с чем на них осадки выпадали преимущественно в виде снега. Затем пытались объяснить меньшее согревание земной поверхности солнцем, периодическим увеличением содержания углекислого газа в воздухе вследствие усиленной деятельности вулканов. Другие, наоборот, приписывали оледенение недостатку углекислого газа вследствие поглощения его пышной растительностью каменноугольного и третичного периодов, которая законсервировала много углерода в пластах угля. Вулканической пыли, выбрасываемой в большом количестве в верхние слои атмосферы, также приписывали поглощение солнечного тепла и ослабление согревания Земли.
Все эти гипотезы легко опровергаются по тем или другим соображениям.
Более обоснованы гипотезы, ищущие объяснения ледниковых периодов в данных астрономии. Так, совпадение наибольшего наклона земной оси и наибольшего эксцентриситета земной орбиты может создать для одного из полушарий (зима в котором бывает во время нахождения Земли в афелии, т. е. в наибольшем отдалении от Солнца) условия, благоприятствующие оледенению,— понижение годовой температуры и преобладание осадков в виде снега. По другим предположениям, перемещение положения земных полюсов, т. е. географических широт, может вызвать оледенение вокруг каждого из полюсов, подобно наблюдаемому теперь в Арктике и Антарктике. Далее, можно объяснить оледенение периодическим ослаблением солнечного излучения в связи с особенным развитием солнечных пятен. Влияние последних на климат Земли установлено. Наконец, предполагают, что наша Солнечная система, передвигаясь в пределах Вселенной, периодически проходит через районы, заполненные космической пылью, ослабляющей нагревание Земли Солнцем.
Все эти гипотезы имеют своих защитников и противников, но ни одна из них не может считаться доказанной, а некоторые, как особенное развитие солнечных пятен или прохождение через облака космической пыли, ни доказать, ни опровергнуть нельзя.
Земля переживала эпохи оледенения не только в современный геологический период, так называемый четвертичный, но и в более отдаленные. Некоторые из них твердо установлены по ископаемым ледниковым отложениям, открытым в таких теплых странах, как Южная Африка, Индия и Австралия, которые в четвертичный период оледенению не подвергались. Это еще более усложняет вопрос о причинах оледенения, так как опровергает очень распространенное мнение о том, что в прежние геологические периоды Земля получала гораздо больше тепла от Солнца, имела равномерный климат от полюсов до экватора, и только постепенно климат, все ухудшаясь и ухудшаясь, привел к эпохам оледенения.
Будем надеяться, что со временем наука все-таки разгадает и великую загадку причины оледенения, как разгадала уже много других загадок, касающихся истории Земли.
В сущности и та эпоха, в которой мы живем, заслуживает еще в известной степени названия ледниковой, в особенности если сравнивать ее с некоторыми эпохами третичного периода, предшествовавшего современному. Ведь и сейчас как в Арктике, т. е. вокруг Северного полюса, так и в Антарктике, вокруг Южного полюса, большие пространства покрыты льдом и дают нам достаточно ясную картину того, что представляла собой Европа в ледниковые эпохи.
В Арктике огромный ледниковый покров скрывает почти всю Гренландию, кроме узкой прибрежной полосы этого большого острова. Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, остров Беннета, острова Северной Земли, северный из островов Новой Земли, Североамериканский архипелаг также покрыты большими ледниками, и многие из них доходят до берега моря и являются источником айсбергов, плавучих ледяных гор. Эти ледники движутся, как ледники в горных долинах, о которых мы говорили, потому что их питает снег, выпадающий на их поверхность почти круглый год. Язык ледника спускается в море, и время от времени от него отламываются крупные глыбы, которые и представляют собой айсберги. Ветры и морские течения уносят айсберги, которые тают очень медленно, пока не попадут в более теплые моря.
Антарктида представляет собой целый материк, сплошь покрытый очень толстым ледниковым щитом, из которого только кое-где проглядывают более острые вершины отдельных гор и целых хребтов. Лед во многих местах спускается отвесной высокой стеной в море и дает начало многочисленным айсбергам, нередко представляющим целые горы столовой формы, которые разносятся течениями далеко на север.
А между тем на северных островах в разных местах найдены остатки растений третичного периода, которые доказывают, что в то время острова не только не были покрыты льдом, но были заняты лесами таких деревьев, которые в настоящее время растут в теплом климате на юге Европы.
Источник: «Основы геологии», В. А. Обручев, 1956