Сопоставление абсолютных высот палеоуровней трансгрессий в низовьях р. Печоры и колебаний уровня Мирового океана в абсолютной хронологической шкале позволило высказать гипотезу о природе общих колебательных движений и причинах морских трансгрессий в плейстоцене на севере Евразии.

Вопросы качественного анализа взаимодействия гляциоизостазии и гляциоэвстазии в плейстоцене были затронуты в работах [Артюшков, 1969; Былинский, 1967; 1970; 1980; Лаврова, 1937; Троицкий, 1969; Яковлев, 1947; Ramsay, 1924]. Однако первая попытка количественной оценки такого взаимодействия, предпринятая М.Г. Гросвальдом [1970] и основанная на графике Е.Н. Былинского колебаний уровня моря в бассейне р. Мезени [Былинский, 1967] и графике эвстатических колебаний уровня Мирового океана, схематична и составлена в произвольном масштабе геологического времени.

За истекшее десятилетие получены новые материалы, которые позволяют уточнить как амплитуды колебаний уровня моря в различных районах севера Евразии, так и величины колебаний среднего уровня самого Мирового океана. При этом появилась возможность составлять графики этих колебаний в абсолютной хронологической шкале, что позволяет рассмотреть проблему взаимодействия гляциоизостазии и гляциоэвстазии с новых позиций количественного исторического анализа.

В качестве примера нами выбран район низовья р. Печоры, где достаточно детально изучены морские и прибрежно-континентальные отложения лихвинского, рославльского, микулинского межледниковий и средневалдайского межстадиала, а также ледниково-морские и ледово-морские осадки предшествовавших им позднеледниковий.

Возраст межледниковий Европейской части СССР и колебания уровня моря в низовьях р. Печоры. В статье «Причины морских плейстоценовых трансгрессий на севере Евразии» [Былинский, 1980], автор рассмотрел методику реконструкции палеоуровней плейстоценовых трансгрессий и их возраст. Однако появившиеся новые данные позволяют уточнить как наименование горизонтов стратиграфической схемы европейской части СССР, так и предполагаемый абсолютный возраст некоторых из них (табл. 1).

Так, в связи с данными, полученными А.А. Величко и др. [1977], И.Н. Саловым [1971] и рядом других исследователей, следует предполагать, что днепровское оледенение происходило не в первую половину среднего плейстоцена, а в его конце. Горизонт морены, который обычно принято называть московским, на самом деле принадлежит днепровскому оледенению, так как именно морена второго среднеплейстоценового оледенения распространена в долине среднего Днепра [Герасимов и др., 1980]. Первое же среднеплейстоценовое оледенение в соответствии с предложением И.Н. Салова [1971] следует называть остёрским, так как в бассейне р. Остёр, у пос. Подруднянский, находится стратотип отложений рославльского межледниковья, подстилаемых мореной остерского оледенения и перекрытых мореной днепровского оледенения. Отсюда и соответствующее расположение днепровского и остерского горизонтов в табл. 1. Возраст днепровского ледниковья по новым данным соответствует рамкам 194-149 тыс. лет назад, а не 210-175 тыс. лет назад, как в цитированной выше статье автора [Былинский, 1980].

Для определения возрастных рубежей различных ледниковий, межледниковий и крупных похолоданий нами наряду с опубликованными абсолютными датировками использовалась кривая летней инсоляции М. Миланковича [1939] в модификации А.Д. Вернекара [Vernerkar, 1972]. Однако при использовании этой кривой следует учесть одно важное обстоятельство. Кривая Миланковича вполне себя оправдывает как способ определения абсолютного возраста эпох крупных похолоданий и потеплений климата в плейстоцене. Попытка же ряда исследователей [Миланкович, 1939; Цейнер, 1963 и др.] увязать все крупные материковые оледенения с наиболее значительными минимумами летней инсоляции, использовав их численные величины, привела к ряду ошибок. Так, судя по изотопному составу кислорода (δО¹⁸) в ископаемых фораминиферах океанских осадков [Kulka, 1977], крупным минимумам летней инсоляции 231 и 116 тыс. лет назад отвечали лишь крупные похолодания внутри межледниковий, приводившие к «малым» оледенениям. В то же время значительные оледенения, по-видимому, были вызваны и некоторыми не очень крупными минимумами летней инсоляции 303 и 163 тыс. лет назад. Вероятно, возможность того, что похолодание при уменьшении летней инсоляции могло выразиться в крупной фазе наступания ледников, зависела не только от величины летней инсоляции, но и от конкретных географических условий взаимодействия океана, суши и атмосферы в соответствующий период времени.

Таким образом, кривая Миланковича, на наш взгляд, весьма надежно показывает лишь возраст крупных похолоданий и потеплений климата. Выбор же на этой кривой совокупностей минимумов или, наоборот, максимумов летней инсоляции, которые соответствовали во времени определенным ледниковьям или межледниковьям, возможен только на основе абсолютного датирования отложений плейстоцена, а также изучения изменений во времени δO¹⁸ в океанских осадках, накопление которых происходило нередко с относительно равномерной скоростью.

Результаты определения возрастных рамок ледниковий и межледниковий конца раннего, а также среднего и позднего плейстоцена, уточненные по сравнению с [Былинский, 1980], приведены в табл. 1. В ней проведена корреляция со стадиями и подстадиями, выделенными по δО¹⁸ в океанских осадках. При этом был получен довольно близкий абсолютный возраст максимумов развития оледенений, определенный нами по результатам абсолютного датирования и кривой Миланковича и выявленный Ц. Эмилиани [Emiliani, 1978] по максимальному содержанию δО¹⁸ в раковинах из кернов карибских скважин и скв. V 28-238 в Тихом океане. Эти данные соответственно таковы: 18 и 23 тыс. лет назад (стадия 2), 66 и 72 (стадия 4), 158 и 157 (стадия 6), 275 и 275 (стадия 8), 343 и 353 (стадия 10), 431 и 451 тыс. лет назад (стадия 12)

Существенные расхождения в возрасте максимума окского оледенения и стадии 12 объясняются, по-видимому, неодинаковой скоростью осадконакопления в районах изученных скважин в это время. Об этом свидетельствует возраст 404 тыс. лет назад для максимума оледенения стадии 12, полученный Ц. Эмилиани при анализе карибских скважин и расцененный им как менее надежный по сравнению с возрастом в 451 тыс. лет назад, полученным по δО¹⁸ из скв. V 28-238.

В табл. 1 также проведено сопоставление общей стратиграфической схемы среднего и верхнего плейстоцена Европейской части СССР с региональными стратиграфическими схемами для низовьев р. Печоры. Схема М.А. Лавровой [1949] ценна тем, что ею впервые в Печорском районе были выделены отложения беломорской трансгрессии, относящиеся, по нашему мнению, к концу ранневалдайской и началу средне-валдайской эпохи. Весьма важно также выделение ею верхнего песчаного горизонта бореальной трансгрессии, чаще всего соответствующего верхнемикулинскому подгоризонту [Былинский, 1970]. К сожалению, ограниченность данных (отсутствие в то время скважин) привело М.А. Лаврову к объединению нескольких разновозрастных трансгрессий в одну бореальную. Так, в обнажении «Вастьянский Конь» в низовьях р. Печоры по имеющимся данным [Вострухина и Ильинова, 1973; Гольберт и др., 1973] могут быть выделены отложения нижнелихвинского, верхнерославльского, днепровского и нижнемикулинского подгоризонтов, которые в совокупности рассматривались М.А. Лавровой [1949] как глинистый горизонт морской бореальной трансгрессии (табл.1).

Более детальное расчленение осадков, относимых М.А. Лавровой к бореальной трансгрессии, было произведено в работах [Арсланов и др., 1977; Белкин и др., 1972; Гудина, 1976; Загорская и др., 1969; Зархидзе, 1972], причем наиболее фундаментальным исследованием является монография В.И. Гудиной [1976]. В ней обосновано появление на определенных геохронологических уровнях новых видов и родов фораминифер и дана характеристика микрофаунистических комплексов для каждого межледниковья. Данные В.И. Гудиной, включающие анализ серии скважин и обнажений в бассейне р. Печоры, позволяют практически исключить возможность ошибок в определении лихвинского, рославльского или микулинского возрастов отложений, содержащих инситные комплексы фораминифер. По анализу экологии фораминифер и морских моллюсков можно различать комплексы, характерные для позднеледниковий, «холодных» интервалов межледниковий и межледниковых оптимумов. На основании такого разделения и учета последовательности залегания осадков в опорных разрезах удается в большинстве случаев произвести возрастную привязку находок с точностью до 3-20 тыс. лет.

В результате проведенной реконструкции был составлен график колебания уровня моря на территории бассейна нижнего течения р. Печоры (рис. 1). Например, в обнажении «Вастьянский Конь» на основе послойного отбора фауны моллюсков и фораминифер [Гольберт и др., 1973 и др.] удалось определить палеоуровни для трех этапов раннелихвинской, двух этапов позднерославльской, пяти этапов микулинской и одного этапа ранневалдайской эпох (пункт 6 на рис. 1). По скважине 115 на водоразделе рек Печоры и Неруты по находкам комплексов фораминифер [Гудина, 1976, рис. 7] были выявлены палеоуровни для одного этапа позднеокской, пяти этапов лихвинской, одного этапа позднеостерской, одного этапа раннерославльской, одного этапа позднеднепровской и, наконец, двух этапов раннемикулинской эпохи (пункт 2 на рис. 1) и т.д.

В ряде случаев высоты палеоуровней, определенных по находкам фауны в различных разрезах, совпали, что отражено на рис. 1 несколькими номерами геологических разрезов, относящихся к одному палеоуровню. К сожалению, ограниченный объем статьи не позволяет подробно остановиться на каждой из этих находок фауны, но на рис. 1 сделаны ссылки на опубликованные работы, в которых содержится конкретный фактический материал, давший возможность автору определить высоты палеоуровней по методике, опубликованной в [Былинский, 1980].

Колебания уровня Мирового океана в среднем и позднем плейстоцене. Данной проблеме посвящена обширная литература. Наиболее важными достижениями в этой области в последние годы являются, на наш взгляд, установление тесной связи колебаний уровня Мирового океана и изменений климата с характером кривой Миланковича [Брэкер и др., 1974; Ви и Чеппел, 1974; Berger, 1980; Chappell, 1974; Hays et al., 1976], а также выяснение факта совпадения во времени эпох межледниковий на Русской равнине и периодов высоких стояний уровня Мирового океана [Каплин, 1976]. Этими данными подтверждается мнение о том, что колебания уровня Мирового океана в плейстоцене обусловлены преимущественно гляциоэвстатическим фактором. Такой вывод дал основание для составления детального графика колебаний уровня Мирового океана в конце раннего, среднем и позднем плейстоцене. По приведенным в работе А.Д. Вернекара [Vernekar, 1972] таблицам изменения во времени летней инсоляции для диапазона широт от 45 до 65° с.ш. был определен возраст минимумов и максимумов летней инсоляции в последние 440 тыс. лет.

В результате получения большого количества достаточно надежных ураново-иониевых, протактиниевых и радиоуглеродных датировок в различных районах земного шара [Брэкер и ван Донк, 1974; Chappell, 1974] было обнаружено, что максимумам летней инсоляции 11, 84, 105 и 128 тыс. лет назад отвечают высокие уровни Мирового океана, возникшие соответственно 5, 82, 103 и 124 тыс. лет назад. Таким образом, имело место запаздывание высоких уровней Мирового океана по отношению к максимумам летней инсоляции длительностью от 6 до 2 тыс. лет, что объясняется инерцией изменений климата. При этом внутри межледниковья такое запаздывание для максимумов 84, 105 и 128 тыс. лет назад составляло в среднем (2+2+4) : 3≈3 тыс. лет, в то время как в конце крупной ледниковой стадии оно увеличивалось до 6 тыс. лет и более.

Наиболее низкие уровни Мирового океана в эпохи оледенений запаздывали примерно на 5 тыс. лет, что следует из соотношения минимума инсоляции 23 тыс. лет назад и минимального уровня, достигнутого около 18 тыс. лет назад. При похолоданиях в эпохи межледниковий запаздывание, видимо, было меньше и составляло ~4 тыс. лет.

Для определения величины максимального понижения уровня Мирового океана в плейстоцене, отнесенного нами в соответствии с новыми данными [Величко и др., 1977] ко второй половине окского ледниковья (431 тыс. лет назад), был произведен пересчет объемов воды, заключенной во льдах и подсчитанных Р. Флинтом [Flint, 1971]. Данные Р. Флинта были дополнены объемом воды, сконцентрированной в ряде покровных ледников континентальных шельфов (Баренцевоморском и Карском), а также путем переоценки объемов Антарктического, Урало-Сибирского и Чукотского ледников. При наших расчетах была принята 50%-ная компенсация изменения уровня Мирового океана за счет гидроизостазии. В результате такого пересчета и в согласии с геологическими данными амплитуда максимального понижения уровня Мирового океана в плейстоцене была оценена в -160 м. Соответственно этим данным максимальное понижение уровня в эпохи остерского и днепровского ледниковий, а также ранне- и поздневалдайских стадий предположительно составляло -140, -150, -110 и -120 м и происходило соответственно ~275, 158, 66 и 18 тыс. лет назад.

В результате детальных исследований рифовых комплексов о. Барбадос возраст наиболее высокого уровня Мирового океана был определен в 124 тыс. лет назад и отнесен к главному оптимуму последнего межледниковья [Брэкер и ван Донк, 1974]. По мнению [Брэкер и др., 1974; Bloom et al., 1974; Mercer, 1970 и др.], абсолютная высота уровня Мирового океана в это время была близка к +6 м, так как, по-видимому, растаивали шельфовые ледники и льды Западной Антарктиды и частично уменьшался ледниковый щит Гренландии. Эта же величина принята и при наших расчетах. Что касается уровней Мирового океана 103 и 82 тыс. лет назад то, согласно [Stearns, 1976], они располагались на 8 и 6 м ниже уровня, достигнутого 124 тыс. лет назад, т. е. были близки к -2 и 0 м.

Известно, что в пределах многих «нормальных атоллов», распространенных в различных районах Мирового океана и характеризовавшихся в течение плейстоцена тектонической стабильностью, отсутствуют террасы, высота которых превышала бы уровень террас, образовавшихся в последнее (сангамонское, эемское) межледниковье [Каплин, 1975; Veeh, 1966 и др.]. В связи с этим и расчетами К.К. Маркова и И.А. Суетовой [Былинский, 1967] мы предполагаем, что наиболее крупным максимумам летней инсоляции в эпохи межледниковий 408, 334 и 219 тыс. лет назад соответствовали уровни Мирового океана, близкие к современному (с запаздыванием ~3 тыс. лет, см. выше).

Для наиболее достоверного определения абсолютных высот уровня Мирового океана в эпоху средневалдайского межстадиала нами были использованы данные ряда исследователей [Ви и Чеппелл, 1974; Bloom et al., 1974; Chappell, 1974] по детальному изучению возраста поднятых рифовых террас на п-ове Хьюон (Новая Гвинея). В [Bloom et al., 1974] такого рода расчет уровня произведен. Однако два допущения, принятые при этом расчете (уровни Мирового океана 103 и 82 тыс. лет назад, равные -15 и -13 м, и равномерность поднятия п-ова Хьюон по отдельным поперечным сечениям в последние 124 тыс. лет), на наш взгляд, ошибочны. Более достоверной нам представляется гипотеза о том, что относительно равномерное поднятие по отдельным поперечным к берегу разрезам имело место лишь в эпохи межледниковий и межстадиалов. В эпохи же ледниковых стадий (74-59 и 25-10 тыс. лет) поднятие п-ова Хьюон (и, вероятно, о. Барбадос) практически прекращалось. (Интенсивное оледенение в ранневалдайскую фазу, по-видимому, началось не 78 тыс. лет назад, а позднее (~74 тыс. лет назад), после окончания предшествовавших межстадиалов (сен-пьер в Северной Америке, амерсфорт и бреруп в Центральной Европе, верхневолжский в Восточной Европе)). Это было обусловлено, по-видимому, преимущественно горизонтальными перемещениями вещества в астеносфере, вызванными крупными опусканиями литосферы в областях покровных оледенений (гляциоизостатический фактор). Эти перемещения могли временно ослаблять столкновение литосферных плит, являющиеся причиной поднятий п-ова Хьюон и о. Барбадос.

О правомерности этой гипотезы свидетельствует произведенный нами расчет скоростей поднятия в интервалы 124-82 и 82-4 тыс. лет по шести поперечникам п-ова Хьюон, исходя из предположения [Bloom et al., 1974] о равномерном поднятии в течение каждого интервала времени и нашего допущения о равномерном поднятии в течение каждого интервала, исключая ледниковые стадии 74-59 и 25-10 тыс. лет, когда поднятия прекращались. Среднее отклонение в скоростях поднятия по шести поперечникам в первом случае оказалось равным ±0,36 м на тыс. лет, а во втором - всего ±0,10 м на тыс. лет, т.е. почти в 4 раза меньше.

Таблица 2. Расчет высот средних уровней Мирового океана в эпоху средневалдайского межстадиала (Новая Гвинея, материалы [Bloom et al., 1974])

Ссылка на статью:

Былинский Е.Н. Количественная оценка взаимодействия гляциальных изостазии и эвстазии // Известия АН СССР. Серия географическая. 1983. № 1. С. 19-31.