54. Изменение разницы в температурах поверхностных и придонных вод экваториальной зоны (а) и разницы в температурах поверхностных вод экваториа льн ой и приантарктиче­ской зон (6)

Синей линией обозначен генеральный ход кривой.

Резкий перелом в тренде кривых на границе раннего и позднего олигоцена фиксирует начало оледенения южного полушария

В северном полушарии первые ледники появились в миоцене около 9—10 млн. лет назад. Во всяком случае именно такой возраст, по данным американских исследовате­лей Г. Дэнтона и Р. Армстронга, имеют лавы, перекрывающие пер­вые ледниковые образования в горах Врангеля на Аляске.

Первое появление ледниковых морских осадков в Северном Ледови­том океане датируется 4,5—4,8 млн. лет назад, а возникновение первых покровных оледенений в северном полушарии американские исследо­ватели на основании результатов бу­рения океанского дна относят к се­редине плиоцена — к 3 млн. лет на­зад (von Huene, Kulm, 1973; Berg-gren, 1972). Возникновение ледяного покрова Северного Ледовитого океа­на датируется 0,7 млн. лет назад.

Таким образом, возникновение по­кровного оледенения в южном полу­шарии началось более чем на 20 млн. лет раньше, чем в север­ном.

Известно, что температура воздуха на земном шаре зависит от высоты места относительно уровня моря. Она снижается примерно на 6°С при подъеме на 1 тыс. м. Антаркти­ческий материк покрыт горами от 1 до 4 тыс. м высоты, причем пло­щади, превышающие 1 тыс. м над уровнем моря, составляют около 1jt всего материка. Формирование ос­новной площади гористого рельефа происходило в донеогеновое время, а в миоцене испытала значительный подъем область Антарктанд. Запад­ная Антарктида от побережья до Трансантарктических гор преврати­лась в мощную горную страну.

Сочетание географического поло­жения материка в районе полюса и его исключительной гористости, видимо, и способствовало более ран­нему началу оледенения в южном полярном районе.

Целый ряд данных (изотопных, палеонтологических, литологичес-ких и др.) свидетельствует о том, что максимальное оледенение южно­го полушария приходится не на плейстоцен, как в северном, а на середину плиоцена — на 2 — 3 млн. лет назад..

Основываясь на том, что граница, распространения айсберговых осад­ков совпадает с изотермой поверхно­стных вод 0°С, американские иссле­дователи (Г. Гудел с соавторами) проследили изменение ее положения в течение последних 5 млн. лет. За период 3,2—2,4 млн. лет изотер­ма 0°С находилась на 5° севернее ее современного положения; 2,4—0,7 млн. лет назад происходил постепен­ный сдвиг изотермы на юг до совре­менного положения. По нашим по­следним данным, граница плавучих льдов и айсбергов в плиоцене дости­гала даже 40° ю. ш.

На плиоцен приходится и мак­симальное распространение на север материкового оледенения южного по­лушария. В южной Аргентине встречены ледниковые отложения, переслаивающиеся с лавовыми пото­ками. Калий-аргоновые и палеомаг-нитные исследования этих потоков позволили американским ученым датировать ледниковые отложения верхним плиоценом (древнее 2,06 млн. лет). Ледниковые отложения Лаго Видма Безин (Аргентина) име­ют возраст 3,5 млн. лет.

Как следует из приведенных ма­териалов, начало развития покров­ных оледенений в северном полуша­рии совпадает с максимумом оледе­нения южного полушария.

Со значительным похолоданием и началом оледенения на рубеже между палеогеном и неогеном и в течение всего неогена геоботаниче­ские зоны на континентах сдвига­лись к экватору и дифференцирова­лись, появлялась пестрота в распре­делении растительных формаций. Теплоумеренная флора становится листопадной, в умеренных зонах практически исчезают вечнозеленые растения. Такая картина наблюда­ется и на Чукотке, и на Аляске, и в Новой Зеландии.

С начала плейстоцена особо четко

55. Изменения изотопного состава кислорода планктонных фораминифер в экваториальной части Тихого океана (а) и Карибского моря (б) отражают строгую синхронность климатических изменений западного и восточного полушарий за последние 700 тыс. лет

По оси абсцисс отложены длины кернов в сантиметрах. Поскольку скорость осадконакопления различна, одинаковые возрастные отметки соответствуют различным участкам кернов. На кривой (б) цифрами обозначены стадии потепления и похолодания (по Emiliani, Shackleton, 1974) проявляется ритмичный характер климатических изменений. Эти из­менения ярко отражаются не только в смене литологических типов кон­тинентальных отложений, флори­стических и фаунистических ком­плексов суши, но не менее четко и в океане. Синхронно с изменением интенсивности оледенений смеща­лись границы распространения айс-берговых осадков, в пределах крем­нистых поясов изменялись биологи­ческая продуктивность и поставка на океанское дно биогенного осадоч­ного материала.

Многочисленные данные по лито­логии донных отложений показыва­ют мощное развитие процессов ледо­вого разноса в северной части Берин­гова и Охотского морей, отступание границ северного пояса кремнена­копления на юг, причем максималь­ное развитие грубообломочного ледового материка совпадает с по­следним оледенением. Хорошо про­является ритмичность в смене фаци-альных типов осадков, которая со­впадает с ритмичностью смены лед­никовых и межледниковых эпох на континентах.

Хорошо прослеживается ритмич­ность смены этапов похолодания и потепления и в южном полушарии.

Изотопно-кислородные данные по карбонатам Тихого и Атлантическо­го океанов (Emiliani, ShacKleton, 1974) свидетельствуют об одновре­менности наступления ледниковых эпох в западном и восточном полу­шариях (рис. 55).

В экваториальной зоне осадкона-копления при смене ледниковых и межледниковых эпох закономерно меняются состав осадков и скорость их образования, изменяется положе­ние границ зоны.

Расширение экваториального поя­са осадконакопления, связанное с наступлением оледенения северного полушария, началось около 2 млн. лет назад на границе плиоцена и плейстоцена. Но наиболее резкие из­менения произошли около 0,7 млн.

лет назад. Они характеризовались усилением биологической продук­тивности и поставки на дно биоген­ного осадочного материала, актив­ным выносом терригенного вещества. Скорость осадконакопления увели­чилась от 2 до 7 раз.

Полученные по океанам данные достаточно хорошо согласуются с представлениями известных совет­ских географов академика К. К. Маркова и А. А. Величко (Марков, Величко, 1967; Величко, 1973) о развитии природного процесса в плейстоцене на континентах: про­грессивное похолодание на фоне рит­мичных изменений климата. Каж­дое последующее оледенение было суровее предшествовавшего, каждое последующее межледниковье было уже не такое теплое.

Мы уже указывали, что в север­ной части Тихого океана наибольшее смещение границ ледовой зоны при­ходится на последнее оледенение. Это явление — максимальное рас­пространение льда в океане около 18 тыс. лет назад — известно не только по осадкам Тихого, но и Ат­лантического океана. Данные по оке­анам совпадают и с материалами по континентам. Смещение природных зон, областей накопления леднико­вых отложений, границ распростра­нения многолетней мерзлоты пока­зывает, что льды в Евразии и в Северной Америке своего наиболь­шего развития достигли в пред­последнее оледенение. Зато климат последнего оледенения был самый суровый. А. А. Величко объясняет относительно небольшое развитие ледникового покрова этой эпохи именно тем, что температура была очень низка и значительная часть океанов покрылась льдом. Для мощ­ного развития покровного оледене­ния просто не хватило влаги. Наступление ледников привело к распространению полярного анти­циклона и сужению или даже ис­чезновению той барической ложби­ны, по которой проходят пути цик-

лонов, несущих влагу. С этим свя­зано на первый взгляд парадоксаль­ное явление — отступание последне­го ледника началось в момент на­ибольшего понижения температуры около 18 тыс. лет назад.

По реконструкции советского оке­анолога М. С. Бараша граница рас­пространения льдов в Атлантиче­ском океане 17—20 тыс. лет назад достигала широты Испании и подхо­дила к Азорским островам (рис. 56).

Палеогольфстрим не мог прони­кать в северную часть Атлантики, что в свою очередь ухудшало общую климатическую обстановку.

Итак, основная тенденция клима­та Мирового океана, начиная с ме­лового времени,— похолодание. На фоне этой общей тенденции наблю­даются климатические колебания в ту или другую сторону, с той или иной ритмичностью, но тем не менее общее направление выдерживается довольно четко. Возникает вопрос: является ли похолодание, привед­шее к оледенению материков и оке­анов, исключительным в геологиче­ской истории и что ждет и океаны, и континенты в будущем?

Как показывают геологические ис­следования, подобные оледенения бывали неоднократно. Следы ледни­ковой деятельности известны в вен­де — более 600 млн. лет назад. Они были настолько широко распростра­нены (Норвегия, Шпицберген, Ан­глия, Франция, Урал, Сибирь, Тянь-Шань), что позволяют говорить о Ве­ликом вендском оледенении. Извес­тны ледниковые отложения в рифее (Африка, Австралия) и даже в ран­нем протерозое — в отложениях, воз­раст которых превышает 2 млрд. лет. В более близкое к нам время следы оледенения известны в конце ордовика — в начале силура (около 440 млн. лет назад), и особенно большого оледенения — на границе каменноугольного и пермского пе­риодов (около 285 млн. лет). Ледни­ковые отложения этого возраста об­наружены в Африке, Австралии, Индии, так что оледенение Земли, начавшееся приблизительно 25 млн. лет назад в южном полушарии и около 2—3 млн. лет назад распро­странившееся и на северное, отнюдь не является чем-то исключительным в истории планеты.

Вопрос о климате будущего значи­тельно более сложен. Хотя этому вопросу посвящено много работ, од­нозначного ответа пока еще нет. Большее число климатологов и гео­логов считают, что современное меж­ледниковое время должно кончиться через 10—20 тыс. лет, после чего последует очередной ледниковый пе­риод.

Но не все ученые придерживаются таких взглядов. Например, один из ведущих советских климатологов — М. И. Будыко (1977) считает, что человечеству грозит потепление кли­мата. Именно грозит: не только по­холодание, но и потепление может привести к катастрофическим после­дствиям для цивилизации. Похоло­дание вызовет новый ледниковый период, а потепление — деградацию оледенения в Гренландии и Антар­ктиде. Это означает подъем уровня океана на 60—70 м и затопление не только участков суши, лежащих ни­же уровня океана, как, например, в Нидерландах, но и огромных уча­стков равнин, исчезновение много­летней мерзлоты и разрушение на­ходящихся на ней построек...

Чтобы не оправдались эти апо­калипсические прогнозы, среднего­довые значения температуры не дол­жны меняться более чем на 3° в ту или другую сторону. В том-то и за­ключается трудность прогнозирова­ния климата, что пока нет однознач­ного мнения о влиянии человеческой деятельности на климат. С одной стороны, увеличение количества уг­лекислого газа в результате произ­водственной деятельности человечес­тва приводит к увеличению парни­кового эффекта и повышению температуры. С другой стороны, уве­личение запыленности атмосферы, снижение ее прозрачности вызывают уменьшение количества поступаю­щей солнечной радиации и пониже­ние температуры. По всей видимо­сти, этот процесс пока сбалансиро­ван.

Как уже говорилось в начале гла­вы, с климатом связаны закономер­ности и атмосферной, и океаниче­ской циркуляции. Поэтому измене­ния климата неизбежно вызывают изменения течений в океане.

Реконструкция океанских течений в прошлые геологические эпохи — задача чрезвычайно сложная, по­скольку основываться приходится на косвенных данных, на тех сле­дах, которые древние течения оста­вили в виде аномалий распределе­ния донных отложений. Задача ос­ложняется еще и тем, что если в поверхностных водах осуществляет­ся преимущественно широтный перенос водных масс, то в придон­ных слоях преобладает меридио­нальная компонента. Однако деталь­ное исследование механизма совре­менного океанического осадочного процесса все же помогло найти до­статочно надежные индикаторы для восстановления истории развития системы поверхностной и придонной циркуляции, а также формирования крупнейших зон подъема и опуска­ния вод океана.

Для реконструкции поверхно­стных течений в геологическом прошлом могут быть использованы следующие предпосылки, вытекаю­щие из анализа современного про­цесса образования донных осадков.

1. В пределах мощных экватори­альных поверхностных течений ско­рости накопления терригенного оса­дочного материала существенно по­вышены по сравнению с областями, где отсутствуют крупные водные по­токи и основным агентом поставки терригенных частиц является ветер.

2. Процессы новообразования ми­нералов в глубоководных частях океана (например, образование же-лезомарганцевых конкреций, цеоли­тов, ряда глинистых минералов) в районах развития мощных повер­хностных течений бывают подавле­ны.

3. На границах областей интен­сивных экваториальных течений усиливается вертикальная циркуля­ция.

В случае подъема подповерхно­стных и глубинных вод — в так на­зываемых зонах дивергенций — у поверхности оказываются воды, обогащенные питательными вещес­твами, необходимыми для развития фитопланктона. Продуктивность фи­топланктона резко усиливается, вы­зывая в свою очередь увеличение продуктивности зоопланктона и других морских организмов.

Несколько иначе проявляют себя поверхностные течения в формиро­вании приантарктической зоны вы­сокой продуктивности. Вдоль бровки ледникового щита на поверхности океана оказываются холодные тяже­лые антарктические воды, которые опускаются вниз, вызывая компен­сационный подъем подповерхно­стных вод, богатых питательными солями. Меридиональная компонен­та циркумантарктического течения обеспечивает их разнос от Антаркти­ды в сторону экватора. В результате на поверхности океана образуется широкий пояс вод с интенсивным развитием планктона.

Зоны высокой продуктивности фиксируются в донных осадках рез­ко повышенными абсолютными мас­сами биогенного осадочного материа­ла. Особенно характерными для них являются зоны кремненакопления. Кроме того, благодаря обогащению осадка органическим веществом в нем развито большое количество ило-едов, следы деятельности которых обычно удается заметить.