Палеогеография ледниковых эпох

Для современного климата  областей вечной мерзлоты характерны: резкое преобладание холодного времени  над теплым (зима от 7 до 9 месяцев), небольшое среднегодовое количество осадков (200—250 мм), максимум которых выпадает летом, минимум — зимой, поэтому большей части этой зоны присуща малая снежность. Зимы отличаются низкими температурами (30—54° ниже нуля), особенно в Восточной Сибири, что способствует глубокому промерзанию грунтов. По подсчету А. А.Григорьева годовое количество поступающей эффективной солнечной радиации в северной части тундровой зоны почти вдвое меньше, чем в субтропиках. Среднемесячный радиационный баланс к северу от 70° с. ш. во все летние месяцы имеет отрицательное значение и только южнее 67-й параллели — положительное, а средняя величина за четыре месяца (V—VIII) равна нулю.

Все это способствует охлаждению горных пород ниже нуля на глубины в несколько сот метров и сохранению мерзлотного состояния до наступления резкого изменения в физико-географических условиях среды.

По М.И. Сумгину можно выделить следующие основные типы вечной мерзлоты: 1) значительные пространства суши, сплошь занятые вечной мерзлотой; 2) обширные пространства вечной мерзлоты с наличием среди них островов, где ее нет; 3) острова вечной мерзлоты среди обширных пространств без нее, обыкновенно располагающиеся вдоль южной границы вечной мерзлоты, как острова суши около материков; 4) пространства, где вечная мерзлота залегает в виде линз на сравнительно большой глубине и слой зимнего промерзания отделен от вечномерзлых пластов мощным слоем с положительной температурой; 5) к этим основным типам относится еще разновидность вечной мерзлоты, так называемые псевдоострова таликов среди массива вечной мерзлоты почв, где талая почва простирается на значительную глубину, но внизу подстилается слоем мерзлой почвы, связанным с общим массивом вечной мерзлоты.

Для суши основной массив площади  вечной мерзлоты в Евразии ограничивается с севера, не считая островов, линией берега Северного Ледовитого океана, с востока — линией берегов  Берингова, Охотского морей и  части Татарского пролива, с запада — линией Белого моря примерно от широты Мезени на север до Ледовитого океана. Южную границу вечной мерзлоты провести трудно, ибо приходится наметить линию, разделяющую вечномерзлую и талую  почву.

В течение четвертичного  периода существовали самые различные  геологические и физико-географические условия образования мерзлых.толщ. Наложеиие одних гипергенно-криогенных процессов на другие, их смена во времени и пространстве, закономерная последовательность в изменении роли термодинамических условий с юга на север и т. д. создавали исключительно сложные типы вечной мерзлоты и структурно-генетические признаки их толщ.

 В настоящее время  существует классификация подземных льдов. Выделяются сингенетические (погребенные) льды с подгруппами автохтонных и аллохтонных льдов и эпигенетические (сегрегационные, инъекционные, жильные), возникшие внутри вмещающих пород. Большее распространение из них имеют эпигенетические льды. Сегрегационные льды образуются при медленном промерзании мелкозернистых грунтов в процессе кристаллизации почвенной воды, инъекционные — из воды восходящих источников, просачивающейся вдоль границ мерзлых слоев под давлением. Они залегают в виде интрузивных пластов и гидролакколитов (плосковыпуклых линз). Жильные льды заполняют трещины коренных пород. Довольно часто встречаются случаи, когда толща вечной мерзлоты содержит в себе прослои талого грунта. Прослоев может быть несколько, причем мощность их также самая различная — от нескольких сантиметров до 10 м. В литературе такую мерзлоту называют слоистой.

Слоистость в толще  вечной мерзлоты, наблюдавшаяся автором при бурении в Амурской тайге (таблица № 1), имеет следующий характер. В таликах между мерзлыми слоями встречены воды с большим напором. До гранита мерзлотная толща представлена песчано-галечниковыми грунтами. В таликах и между прослойками мерзлоты обнаружена артезианская вода, поднимавшаяся на дневную поверхность с большим напором.

В зависимости от смены  ледниковых и межледниковых эпох в областях вечной мерзлоты происходило: а) изменение границ (то в сторону сужения, то в сторону расширения); б) промерзание и оттаивание грунтов при различных климатических   и   гидрологических условиях;

Таблица№1 Слоистость в толще вечной мерзлоты

в) изменение в литологическом и фациальном составе грунтовой части мерзлоты; г) изменение в биостратиграфических особенностях толщ вечной мерзлоты и т. д.

С мерзлотными процессами, протекающими особенно активно в  деятельном слое, связано образование наледей (наземных, речных и подземных), бугристых поверхностей (гидролакколитов, булгунняхов), термокарстов (в результате вытаивания льда и просадок поверхности). Весьма широко протекают процессы солюфлюкции т. е. перемещения (оплывания) по склонам оттаивающих переувлажненных грунтов. Особенно подвижны тонкозернистые пылеватые грунты (супеси и суглинки), которые в переувлажненном состоянии превращаются в плывунные текучие массы и легко перемещаются силой тяжести даже по сравнительно пологим склокам. В процессе неоднократного промерзания и оттаивания, а также солифлюкции происходит дифференциация мелких фракций грунтов, накопление их в деятельном слое, перемещение и переслаивание покровных отложений, образование специфических криогенных структур в грунтах (массовых сланцеватых) вымораживание каменных включений из мелкозема, образование солюфлюкционных террас и различных натечных форм (валиков, гряд), полигональное и ячеистое рельефообразование в сочетании с бугрообразованием и термокарстом.

2.1 Развитие органического мира.

 Периодически наступавшие оледенения  вызывали  колебания континентальных  морей и озер, влияли на эрозионную деятельность рек и наложили отпечаток на состав и размещение органического мира. В межледниковые эпохи природные условия напоминали современные. Особенностями этих эпох являлись миграция в сторону полюсов и сильное расширение поясов теплого климата. Конец плиоцена и начало плейстоцена — один из величайших рубежей в истории органического мира. Около 3—4 млн. лет назад появились первые предки человека. На фоне этого грандиозного события все остальные видоизменения в составе органического мира кажутся не столь существенными, хотя сами по себе они очень важны. В течение четвертичного периода окончательно оформился современный облик растительного и животного мира. Многие представители теплолюбивой флоры и фауны вымерли. Однако нельзя не отметить, что исчезновение ряда крупных млекопитающих во второй половине плейстоцена, очевидно, было связано с деятельностью первобытного человека. Необыкновенно широкое распространение в растительном царстве получили травы. Очень сильно в четвертичном периоде были выражены миграции различных групп организмов под непосредственным влиянием климатических условий. Растительный покров субтропического и тропического поясов по существу оставался прежним. Лишь изменение влажности в межледниковые и ледниковые эпохи (во время межледниковий в низких  широтах  увеличивалась засушливость и наступала  ксеротермическая эпоха, а в первой половине ледниковой эпохи влажность возрастала и наступала плювиальная эпоха) приводило к смене ландшафтных обстановок: саванны сменялись полупустынями, и наоборот. В умеренных и высоких широтах особенно сильно менялся состав растительности, появились новые природные обстановки. Возникли и оформились тундровые и лесотундровые ландшафты, которые по мере развития покровного оледенения продвигались в сторону низких широт. В это время в значительной степени обеднялись таежные ландшафты, главным образом за счет исчезновения теплолюбивых элементов. В составе хвойно-широколиственных и лиственных лесов стали преобладать более холоднолюбивые элементы. В межледниковые эпохи изменения в растительном покрове осуществлялись за счет расширения ареала теплолюбивых флор. Значительную эволюцию в четвертичном периоде претерпела фауна, особенно наземные позвоночные. Под влиянием оледенений происходили далекие миграции животных и осуществлялся активный обмен между отдельными континентами, которые временами соединялись перемычками. Интенсивно происходил обмен фауной между Африкой и Евразией, Евразией и Северной Америкой, Северной Америкой и Южной Америкой. Перемычки между континентами в периоды оледенений сильно расширялись ввиду значительного понижения уровня воды в океанах.

В течение четвертичного  периода некоторые млекопитающие  приобрели ряд черт несвойственных их предкам. В частности, следствием похолодания климата явилось  значительное увеличение размеров млекопитающих, появление у них мощного волосяного покрова, жировой прослойки и  т. д. Те формы, которые не смогли приспособиться к холодному климату, вымерли. В  течение плейстоцена в субарктическом поясе северного полушария обитала  довольно разнообразная фауна млекопитающих, многие из которых в голоцене вымерли. В тундре, лесотундре и в так  называемых холодных степях паслись  мамонты, шерстистые носороги, гигантский и северный олень, мускусный бык, песец, лемминг и различные грызуны.

Фауна умеренного пояса состояла из настоящего слона, носорога Мерка, бизона, гиппопотама, медведя, волка, саблезубой кошки, рыси, а в Северной Америке  кроме перечисленных обитал мастодонт. В лесостепной и степной зонах  состав фауны существенно менялся, здесь широким распространением пользовались лошади, бизоны, антилопы, лоси и многочисленные грызуны.

Большое разнообразие имели  млекопитающие тропического и экваториального  поясов. В зависимости от ландшафтных  условий сложился саванный и лесной тип фауны. В плейстоцене обитали животные, которые были известны в плиоцене в более северных областях, — это гиппопотамы, мастодонты, саблезубые

Глава 3 Оледенения и основные закономерности развития природы.

При рассмотрении палеоклиматических условий четвертичного периода и причин их изменения необходимо исходить из учета планетарных особенностей: рельефа суши, специфики распределения материков и океанов, тепловой поясности. Это главные факторы, определяющие атмосферную циркуляцию воздушных масс, динамику их изменений в планетарном и региональном масштабах. С ними тесно связаны поглощение лучистой энергии поверхностью, характер тепло — влагообмена между атмосферой и земной поверхностью, испарение, снего — и льдообразование, развитие органической природы и другие палеогеографические условия. В общем, в четвертичное время формировались два основных климатических режима: ледниковый, охватывающий значительные пространства суши и океанической гидросферы, и неледниковый — может быть в значительной мере типа современного, с ограниченным распространением ледникового и мерзлотного режимов (в Северном и Южном полушариях). Таким образом, ритмическое чередование ледниковых и неледниковых обстановок — главная особенность палеоклиматов плейстоцена.

Для четвертичного периода  характерны гляциальные климатические  условия. С ними связаны гидротермические особенности как планетарных, так и местных региональных территорий, которые отличались большим разнообразием в зависимости от рельефа суши, высоты гор, размеров площади материковых льдов, уровней снеговой границы. Континентальность климата в Евразии возрастала к востоку, в том же направлении, а также к центру оледенений повышалась снеговая граница. Соответственно убывала интенсивность древнего наземного оледенения и возрастала интенсивность подземного.

Существуют три основных типа оледенений: материковый, наземный, материковый подземный, океанический с различными палеогеографическими условиями и динамикой их развития. Все они существуют и в настоящее время. Климатические условия плейстоцена неоднократно изменялись лишь в Северном полушарии, в Южном они были более стабильными. Для Антарктиды в этот период характерно непрерывное оледенение. За пределами зоны и районов оледенения климатические условия изменялись от перигляциальных к умеренно влажным (умеренно теплым), засушливым (ксеротермическим), влажнотропическим.

Соответственно формировалась биологическая ландшафтная зональность и контрастность. Последняя обусловливалась также другими компонентами ландшафтов, но главным образом рельефом и сочетанием морских и континентальных условий. С оледенением значительных пространств суши и гидросферы было тесно связано сокращение площади внутритропического пространства и, наоборот, расширение площади внетропического.

Согласно К. К. Маркову и А. А. Величко, похолодание более всего проявилось в атлантическом секторе умеренного и субарктического поясов Северного полушария (до 50°), меньше всего (на 5°) в континентальных секторах тех же самых поясов в тропико-экваториальном пространстве в Южном полушарии, особенно в Антарктиде. Также существенно изменилась влажность в одних районах она уменьшалась, в других увеличивалась. В эпохи оледенения географические зоны смещались к экватору, в эпохи потепления — к полюсу. В ледниковые эпохи значительно расширялись арктические и субарктические зоны за счет «вторжения» в умеренную зону, которая значительно продвигалась в пределы субтропической. Происходило резкое нарушение в климатических условиях природных зон: климатические условия умеренных зон сменялись перигляциальными, гляциальными; ксеротермические — влажными плювиальными; субтропические климатическими условиями холодных степей и широколиственных лесов и т.д. Исключительно большие изменения в природе происходили в областях древнего оледенения и в перигляциальной зоне последних, а также в ксеротермических областях Средиземноморья и Северной Африки, где ксеротермические периоды сменялись плювиальными и наоборот.

По К. К. Маркову, смещение зональных границ в ледяной зоне и зоне широколиственных лесов достигало 2500 км к югу, в умеренных субтропических— 1500—2000 км. В Африке, а также в пустынных областях США установлены неоднократные колебания уровня озер, отражающие влияние па эти районы плювиального и ксеротермического климата.

Общее похолодание климата  на планете вызвало понижение температуры океанических вод, изменение тепло — и водообмена между сушей и гидросферой. Погружение океанического дна сопровождалось общей океанической регрессией. Это оказывало весьма большое влияние на развитие природы главным образом через изменение баланса тепла и влагообмена между гидросферой и сушей. В качестве важнейших особенностей ритмичности изменений природы следует считать синхронность главнейших событий: одновременность ледниковых, а следовательно, и межледниковых эпох, связь ледниковых эпох с плювиальными, а межледниковых — с интерплювиальными или ксеротермическими климатическими фазами; связь ледниковых эпох с морскими трансгрессиями внутриконтинентальных водоемов, а межледниковых — с регрессиями моря; связь ледниковых явлений с понижением уровня океана, межледниковых — с повышением его. Первый ритм крупных изменений природы, по данным ископаемой флоры и фауны, падает на период между плиоценом и плейстоценом. Это выражалось в общем похолодании и оледенении Арктики и горных районов, в первую очередь Альп, Кавказа и других, расположенных в зоне влияния морского климата.