Билет 33. Великие четвертичные оледенения и оставленные им следы. Оледенения в истории Земли.

18-20 тыс. лет назад облик поверхности Земли в Северном полушарии был совсем иным, чем в наши дни. Огромные пространства Северной Америки, Европы, Гренландии, Северного Ледовитого океана, были заняты гигантскими ледяными покровами с максимальной мощностью в их центре до 3 км. Это было последнее крупное оледенение, продвинувшееся на Русской равнине почти до широты Москвы, а в Северной Америке - южнее Великих озер . С тех пор ледники стали отступать и сейчас лед последнего оледенения сохранился только в Гренландии и на ряде островов Канадской Арктики.

В четвертичном периоде, начиная с 2 млн. лет тому назад достоверно выделяется

не менее 4-х ледниковых эпох, следы которых прекрасно установлены в Евразии и в Северной Америке. Это были четыре крупных оледенения:

1) гюнц(поздний плиоцен),

2) миндель (ранний плейстоцен),

3) рисс (средний плейстоцен),

4) вюрм (поздний плейстоцен) с двумя стадиями наступания ледников либо с двумя

самостоятельными оледенениями.

Трудами многих российских геологов на Русской равнине установлены следы не менее 4-х оледенений в самом общем виде сопоставимых с альпийскими. Такая же картина и в Северной Америке.

Изучение керна океанских осадков и льда из Антарктического покрова на предмет соотношения содержания легкого - 16О и тяжелого - 18О изотопов кислорода, как показателя изменений климата и температуры воды в океанах, позволило выделить те же самые холодные климатические интервалы в тех же самых возрастных границах, что и в Альпах или на Русской равнине. Тем самым была доказана глобальность климатических изменений за четвертичный период и примерная синхронность оледенении в Северной Америке и в Евразии.

На Русской равнине максимальное продвижение ледников устанавливается в раннюю стадию (днепровскую) средне четвертичного оледенения или в донскую, языки которого спускались по долине Днепра до Днепропетровска, а по долине Дона южнее Воронежа.

Вторая (московская) стадия оледенения среднего плейстоцена достигала районов южнее Минска и Москвы. Все остальные оледенения имели конечно-моренные гряды севернее.

В Западной и Восточной Сибири лучше выражены следы последнего оледенения в виде протяженных, извилистых конечно-моренных гряд и валов.

Ледниковые покровы последнего оледенения создали непреодолимое препятствие для рек, текущих в северном направлении: Сев. Двины, Мезени, Печоры, Иртыша, Оби, Енисея… Вследствие этого перед фронтом покровного ледника возникли огромные подпрудные приледниковые озера, которые искали пути для стока в южном направлении. И такие пути в виде хорошо сохранившегося грядово-ложбинного рельефа были найдены во многих местах Западной Сибири, Приаралья и Северного Прикаспия.

Следует подчеркнуть тесную связь формирования, наступания и таяния ледниковых покровов с колебаниями уровня океана, который очень чутко реагировал на “отбор” и поступление в него воды за счет роста или таяния ледников.

Вполне естественно, что Великие четвертичные оледенения, какими бы они не были по своим размерам, оставили намного больше следов, чем более древние. Тем не менее в истории Земли установлены несколько довольно продолжительных эпох, во время которых отмечалось похолодание и развитие ледников.

Признаки, по которым реконструировались ледники, близки между собой. Это развитие тиллитов (древних, уплотненных и метаморфизованных морен), тиллоидов (образований, напоминающих морены), эрратических валунов с типичной ледниковой штриховкой, бараньих лбов и курчавых скал, ленточных глин и других явно ледниковых или водно-ледниковых (флювиогляциальных) отложений.

Следы наиболее древнего оледенения зафиксированы в отложениях раннего протерозоя в Канаде, на Балтийском щите (2,5-2,0 млрд. лет).

Вопрос 34. Гипотезы о причинах оледенений, четвертичные оледенения, их признаки и распространение.

Причины изменения климата в глобальном масштабе, как и причины появления покровных ледников на больших пространствах материков все еще остаются предметом оживленных дискуссий.

1. Наибольшим признанием в настоящее время пользуется астрономическая теория палеоклимата, возникшая около 150 лет тому назад, когда стало известно о циклических изменениях элементов орбиты Земли.

Яснее всего эти идеи были выражены югославским ученым М.Миланковичем, впервые рассчитавшим изменения солнечной радиации, приходящей на верхнюю границу атмосферы за последние 600 000 лет. В ней решающее значение для изменений климата придается циклическим изменениям основных параметров орбиты Земли:

1) эксцентриситета “е” с периодом в 100000 лет;

2) наклона плоскости экватора Земли к плоскости эклиптики (плоскостью орбиты Земли) “Е” с периодичностью примерно в 41 000 лет

3) период предварения равноденствий или период процессии , т.е. изменение расстояния Земли от Солнца, который не остается постоянным.

В перигелии Земля ближе всего к Солнцу, а в афелии - дальше всего от Солнца. Период процессии равен примерно 23 000 лет. Понятно, что находясь в афелии, Земля имеет наибольшее удаление от Солнца, поэтому в Северном полушарии лето будет длительным, но прохладным, т.к. Земля будет обращена к Солнцу Северным полушарием. Через полупериод цикла процессии, т.е. через 11500 лет к Солнцу будет обращено уже Южное полушарие, а в Северном - лето будет жарким, но коротким, тогда как зима будет холодной и продолжительной. Подобные различия в климате будут тем резче, чем больше эксцентриситет “е” орбиты Земли.

Широтное распределение солнечной радиации на Земле сильнее всего зависит от наклона земной оси по отношению к плоскости эклиптики, т.е. от угла “Е”. Наиболее значимые относительные изменения радиации или инсоляции будут происходить в высоких широтах.

На мощность или величину солнечной радиации влияет эксцентриситет орбиты

Земли, но не наклон оси вращения Земли к эклиптике и не прецессия земной оси. Только изменение эксцентриситета влечет за собой изменение среднегодового количества солнечной радиации, т.к. при орбите, близкой к круговой, расстояние (среднее) от Земли до Солнца наибольшее, а, следовательно, солнечная радиация минимальна. Если величина “е” увеличивается, т.е. орбита Земли становится более узкой и поэтому среднее расстояние от Земли до Солнца уменьшается, то солнечная радиация возрастает.

В то же время выявляется еще целый ряд факторов, как экзогенных, так и эндогенных, которые могут влиять на климатические изменения, вместе с изменениями орбитальных параметров Земли. Значительные колебания глобальной температуры приземного слоя атмосферы могут вызываться изменением содержания СО2 и различных аэрозолей в воздухе. Только удвоение СО2 по отношению к современному (0,03%) способно повысить температуру воздуха на 3°С из-за парникового эффекта, который, пропуская на поверхность Земли солнечную радиацию, одновременно задерживает тепло, отраженное от земной поверхности, нагревая тем самым, приземный слой воздуха.

3. Несомненно, что на климатические изменения влияет и океан, огромные массы

воды которого, циркулируя, переносят как холод, так и тепло. Особенно важно термическое состояние глубоких уровней океанских вод, когда тяжелые придонные воды охлаждаются до температуры ниже 5-8°С, что совпадает с периодами похолоданий климата, тогда как образование очень соленых и теплых придонных вод отвечает теплым климатическим периодам.

Эвстатические колебания уровня воды в океане влияют на распределение течений, также как и перемещение литосферных плит. Однако, сами по себе эти явления не могут вызвать глобальных изменений климата. Для этого необходимы более весомые причины - астрономические, на которые могут влиять, усиливать или, наоборот, ослаблять их перечисленные выше факторы, в том числе и эпохи энергичного горообразования, когда большие районы поверхности земного шара поднимались выше снеговой линии и формировались горно-долинные ледники.