Глава 2

Динамика и геологическая деятельность ледников

Нередко выдвигается аргумент:

Как можно отрицать четвертичное оледенение, когда вот они ледниковые покровы Антарктиды, Гренландии, арктических островов! Аргумент впечатляющий,но как говорил У.Черчилль «кто-то может потребовать признать его императором, а кто-то бакалейщиком. Признание бессмысленно без определенной формулы». В нашем случае надо сначала выяснить могут ли покровные льды производить ту работу, которую им принято приписывать. Может случиться так, что кивать надо не на ледники, а совсем на другие геологические процессы.

Полтора века господствует ледниковое учение, но так и не выведена формула былых покровных оледенений, нет достоверных признаков пребывания ледников на равнинах умеренных широт. Но настало время попросить ледниковую доктрину подтвердить свои полномочия и притязания. Очень хорошо, что на Земле имеются настоящие (а не виртуальные) ледниковые покровы. Имеется полная возможность изучить динамику ледников, их геологическую деятельность, влияние на климат и растительность, разработать критерии былых оледенений. К настоящему времени основная часть этой масштабной работы выполнена. Поколениями ученых и инженеров собран огромный  фактический материал, многие ледники, в том числе Гренландский и Антарктический пробурены насквозь, тысячи метров керна  детально изучены. Полученные результаты можно подытожить.

1.      Покровные ледники и ледниковые купола движутся посредством вязко-пластичного течения льда и скольжения элементарных пластинок льда по внутриледниковым сколам. Скорость движения довольно значимо меняется по разрезу ледниковой толщи. Активнее всего перемещаются средняя и верхняя толщи льда, тогда как скорость движения придонных горизонтов снижается до нуля. Такая особенность перемещения  льда в ледниках, лежащих на плоском основании, приводит к тому, что в опережающем движении средние и верхние горизонты льда постоянно сползают к основанию льда, блокируя продвижение придонных слоев льда, что делает не реальными предположения о перемещении донно-моренного материала  из центра оледенения.

2.      Самые нижние, придонные слои льда  покровных ледников Арктики и Антарктики не участвуют в общем движении  ледника, они приморожены к ложу и, стало быть, не выпахивают его и не перемещают глыбы-валуны.

3.      Скорости движения поверхности льда даже в мощнейших ледниковых покровах невелики (не следует путать их с горно-долинными и выводными ледниками). По результатам советских, американских и британских исследований в Антарктиде в районе ст. Восток расстояние 150 км   лед проходит за 150-200 тыс. лет, т.е. движется со средней скоростью менее 1 м в год, а в центрально-ледниковой области ледник преодолевает расстояние в 50 км за 1 млн. лет (!), т.е. движется со средней скоростью 0,05 м в год.

20 четвертичных периодов, или 20 млн. лет потребовалось бы виртуальному вюрмскому (валдайскому) леднику, чтобы преодолеть расстояние от Скандинавии до верховий Днепра. А в утвержденных стратиграфических и  палеогеографических схемах на это ему отводится 7-8 тыс. лет, (общая продолжительность валдайской ледниковой эпохи у разных авторов от 10 до 15 тыс. лет). Как видим, теоретические четвертичные покровные льды “пробегают” тысячеверстные расстояния с непостижимой скоростью. А поскольку выделяется от 4-6 до 20 ледниковых эпох (и сколько же межледниковый), то скорость их движения не поддается никакому объяснению.

2.1. Моренный материал в ледниках

Ледники горно-долинного типа на своей поверхности транспортируют большое количество обломочного материала, в том числе огромные глыбы. Это особенно поражало первых исследователей альпийских ледников – создателей ледниковой гипотезы. На поверхность горных ледников каменный материал непрерывно поставляется с нависающих горных склонов, в основном за счет горных обвалов, осыпей и лавин, тоже несущих обломки камней. Рельефообразующая деятельность горно-долинных ледников хорошо известна: посредством транспортировки “на спине” ледника обломочного материала у его основания формируются конечные морены, а близ горных склонов – боковые морены. В горных ледниках поверхностная морена часто погружается в толщу льда, сгружается в поперечные трещины (особенно в зонах ледопадов – на крутых перегибах рельефа). Часть каменного материала переходит во внутреннюю морену, а часть достигает коренного ложа, переходя в подледниковую (или поддонную) морену. Так формируется подледниковый “промежуточный моренный слой”, который может занимать свое положение неопределенно долго. При отступлении ледника или его разрушении (а такое случается с ледниками, имеющими очень крутые уклоны ложа) может образоваться мощный сель и вся водно-ледово-обломочная масса сносится вниз по долине на десятки километров, формируя в свою очередь селевые “конечные морены”.                     

Совсем другое положение с покровными ледниками, лежащими, как правило, на плоском основании. На поверхность таких ледников осыпной “моренный” материал практически не поступает, за исключением участков горных хребтов, выступающих над ледником. В Антарктиде – это Трансантарктический хребет. Выделить подобные хребты в Скандинавии, а тем более на Русской равнине, не представляется возможным. так как Скандинавию принято покрывать 3-х км толщей льда.

Но нас прежде всего интересует вопрос перемещают ли ледники донную морену, которая в учебниках и справочниках обычно изображается  в виде мощной толщи мореносодержащего льда, сплошь начиненного глыбами и валунами величиной с избу. На самом же деле, в придонных слоях льдов, особенно покровных ледников, если и имеется “моренный” материал (обычно в виде вылевидных частиц)  – он примерзает к днищу ледника, то в мизерных количествах. Да и сама толщина “мореносодержащего”, но точнее пылесодержащего слоя льда измеряется дециметрами или первыми метрами, а вовсе не составляет 1/3 толщины ледника, как это изображается в упомянутых пособиях.

Большой вклад в дело количественных подсчетов моренного материала в разных частях горно-долиных ледников внесли известные гляциологи Э.Эвенсон и М.Клинч (1987). Они проводили многолетние работы на ледниках Аляски – одном из самых динамичных горно-ледниковых районов Земли. Исследования охватили 11 ледников Аляски, но особенно детально велись на ледниках Макларен и Галкана. Для количественной оценки вклада различных механизмов переноса обломочного материала ледниками проводилось:

1)      детальное картирование боковых и конечно-моренных отложений;

2)      изучение путей переноса материала к границам ледников;

3)       генетический анализ надледниковых, внутриледниковых и подледниковых отложений.

В результате ученые установили, что главным агентом в перемещении обломочного материала являются водные процессы. У исследованных ледников 90 процентов материала, отложенного в краевых частях ледников, принесены водными потоками с вышерасположенных участков ледников и окружающих горных склонов. Поверхностные и срединные морены поставляют около 10 процентов обломочного материала, а количество материала, поступающего из нижних горизонтов льда – из придонной морены пренебрежительно мало.

Таким образом, даже в таких благоприятных для ледникового транспорта условиях, каковыми являются горно-долинные ледники с их крутыми уклонами ложа, перемещение ледником донно-моренного материала “пренебрежительно мало” и почти 100 процентов обломочного материала перемещается иными процессами. И если значительная часть материала в горных ледниках перемещается в виде поверхностных и срединных морен, то на ледниковых покровах, перекрывающих равнинные территории таковых не имеется.

Материалы по горному оледенению Тянь-Шаня, также показывают, что в донной части ледников морена практически не содержится, хотя поверхностные и срединные морены развиты хорошо. Изучавшая эти ледники М.И. Иверонова (1952) пришла к следующему принципиальному выводу: “роль придонной морены ничтожна и говорить о леднике как факторе эффективно эродирующем нет основания”. Ещё более впечатляющие результаты получил крупный французский гляциолог Ж. Пойр (1968). На основании изучения горных ледников Альп, Аляски, Южной Америки, он пришёл к выводу, что морена, которая наблюдается в основании горно-долинных  ледников и считается донной мореной, на самом деле формировалась, в основном, путём сгруживания поверхностных и внутренних морен во время периодических отступаний ледников. Ледники просто перекрывали эту морену при новых продвижениях вниз по долинам.

2.2. О ледниковой эрозии

Итак, в донных частях ледников обломочный материал имеется в небольшом количестве или отсутствует. Ледники в своей донной части в сколько-нибудь заметных масштабах не перемещают валунный материал и консервируют рельеф.

Помимо этих фактов имеется немало и прямых наблюдений, ставящих под сомнения идеи об огромной выпахивающей деятельности ледников. Ещё в начале 20 века Т. Чемберлин и Р. Солсбери указывали на крайнюю слабость ледниковой эрозии. Согласно их наблюдениям, при движении ледников по ровному месту под ними сохраняется даже почва, находящаяся в мёрзлом состоянии. Впоследствии наблюдения Чемберлина и Солсбери были подтверждены на примере изучения других ледников. Так долинный ледник Твин (Канада) при своём отступлении обнажил мёрзлый, но хорошо сохранившийся “доледниковый” тундровый почвенный покров с корневой системой тундровых растений (В.Бергсма и др. 1984). Это наглядный пример отсутствия ледникового выпахивания даже в долинном леднике, имеющем существенный уклон ложа.

 К этим наблюдениям можно добавить факты вытаивания из-под ледников нетронутых рыхлых отложений – морских песков с раковинами молюсков, песчано-глинистых кор выветривания,  полигональных грунтов, поселений древнего человека. Оказывается, даже выводные ледники, обладающие несравненно большей энергией, не выпахивают своего ложа. Так в Исландии поля викингов были перекрыты выводными ледниками. Ныне эти поля вытаивают из-под них и предстают в первозданном виде без следов экзарации (Л,Д. Долгушин, Л.Б. Осипова. Ледники. М.1989).

Видный географ и гляциолог Дж. Ингланд (1986) при изучении ледников Канадской Арктики также установил их крайне незначительное воздействие на подстилающие отложения. В связи с этим он писал: “Возникают сомнения в реальных возможностях такого фундаментального процесса преобразования ландшафтов, каким считается ледниковая эрозия ”.

А какие результаты получили гляциологи по Гренландскому ледниковому покрову? Датский исследователь этого ледника Б.Фриструп (1964) после основательного изучения динамики и температурного режима ледника,  анализа данных, полученных при его разбуривании, пришёл к выводу, что, вследствие отрицательных температур на ледниковом ложе, ледниковый щит приморожен к подстилающим породам и нижние придонные слои не участвуют в общем движении льда. Новейшие исследования подледного рельефа Восточной Антарктиды, выполненные А.Н. Ласточкиным и Ю.В. Гришиным (2005), также указывают на отсутствие экзарации. По их данным в подледных условиях Антарктиды происходит консервация рельефа.  А это значит, что даже огромные ледники не производят выпахивания ложа и не перемещают валуны в своей донной части, а лишь консервируют рельеф. 

2.3. Об антарктическом подледниковом озере Восток

 А вот другие поразительные факты, которые приподносит великий Антарктический ледниковый покров. Имеются в виду уже достаточно давно открытые подледниковые озерные бассейны, существующие миллионы лет, но тем не менее их водную массу до сих пор не выпахал ледник, не “размазал” её по ложу и даже не засыпал мореной. Поэтому видные исследователи Антарктиды И.А. Зотиков, К.С. Лосев, Г. Освальд и К. Робин пришли к выводу о крайне слабой ледниковой экзарации и ничтожном содержании моренного материала в донной части этого мощнейшего ледника.

К настоящему времени данные по подледниковым озерам пополнились необычайно интересными материалами. В центральной части Антарктиды в районе ст. Восток ледниковый покров был пробурен скважиной 5Г-1 и в результате комплексных геофизических и буровых работ было открыто самое крупное подледниковое озеро Восток. Сведения об этом озере и ледниковом покрове в районе скважины приводятся в «Проблемах Арктики и Антарктики» (вып.72, 2000), а также в «Основах изотопной геокриологии и гляциологии» (Ю.К. Васильчук, В.М. Котляков, 2000).

Глубина скважины 5Г-1 3623 м , из них 3538 м она прошла по ледниковому льду и 85 м по озерному льду. Длина озера 285 км , ширина от 7 до 50 км , толщина водного слоя (т.е. глубина озера) до 700 м и возможно более. По своей площади озеро Восток  больше Онежского   озера и гораздо глубже его. Это как бы в 3 раза уменьшенный Байкал.

И.А. Зотиков и Н.С.Дансбери в работе «О генезисе озера Восток (Антарктида)» (Доклады Академии наук, Т. 372, №6, 2000) на основании данных бурения и детальной проработки геофизических и других материалов по подледниковому озеру Восток установили следующее:

1.        Озеро Восток занимает глубокую котловину в коренных породах. Толщина воды в нем (т.е. глубина озера) достигает 500- 700 м .

2.        Водоем сформировался ещё в доледниковое время. К началу развития оледенения водная гладь озера была перекрыта озерным льдом и нарастающие снежные массы (превратившиеся затем в фирн и лёд) равномерно ложилась на озёрный лёд и окружающий ландшафт.

3.        Возраст озера Восток – несколько десятков миллионов лет и в нем могли законсервироваться древние водные организмы.

Выводы учёных представляются обоснованными, но наибольший интерес вызывает вопрос: почему мощный материковый ледник не выпахал озеро вместе с его водой и толстым озерным льдом и не заполнил котловину своим льдом и заодно донной мореной? О чём это говорит? Прежде всего о том, что, видимо, никакого выпахивания огромный ледниковый покров не производит и не несёт в своей донной части морены.

Сохранность водной массы озера возможна по двум причинам:

1.    Нижние горизонты материкового льда неподвижны.

2.    Давление массы льда распределено равномерно как по площади озера, так и окружающей подледной местности.

Этот феномен заслуживает дополнительного пояснения. Озеро лежит в глубокой тектонической котловине, его дно и борта сложены прочными кристаллическими породами. Ледниковая плита, в связи с её неподвижностью или слабой подвижностью и равномерным распределением силы тяжести по озёрной поверхности и прилегающей местности, не нарушает гравитационного равновесия, и водная масса, хотя и находится под громадным давлением, остаётся в той же котловине.

И ещё один вывод: При пересеченном рельефе, льды, заполнившие котловины и ущелья остаются в них без движения, омертвляются. Какое уж тут выпахивание глубочайших фиордов!

Ледяной керн скважины 5Г-1 может стать моментом истины: а) мощнейший ледник не только не выпахивает коренные породы, но и не может выпахать и размазать по своему ложу толщу озерной воды; б) в нём не содержится учебно-привычной толщи мореносодержащего льда с огромными валунами и глыбами, а в ледяном керне встречены только пылевидные --частицы микронной размерности – на глубине 3311 м и 3538 – 3609 м . В журнале «Вокруг Света» (№2,2004) В.М Котляков приводит следующие сведения о составе этих «моренных» слоев: это вулканический пепел, частицы метеоритов, а также пыльца, споры и бактерии.  Но где, воспетая  в справочниках и пособиях, огромная транспортирующая роль придонных горизонтов льда? Почему бы леднику не действовать по теории и не принести глыбы-валуны если не со дна озера, то с других участков, где имеется коренное ложе, и заодно придать им утюгообразную форму?  Рушатся канонические представления об огромной экзарационной и транспортирующей деятельности покровных ледников!

Итак, изучение современных покровных ледников показывает, что льды не только не выпахивают свое ложе, но и предохраняют его от разрушения, от денудации. Но с другой стороны, имеются многочисленные факты, особенно в горах, когда из-под отступающих ледников обнажаются отполированные и штрихованные скалы. Эти образования изначально считались и считаются самыми яркими следами экзарационной и выпахивающей деятельности ледников. Они положены в основу всего ледникового учения и относятся к его главным критериям.

Выше приводились примеры хорошей сохранности под ледниками разного рода рыхлых образований, в том числе почвенного покрова с замороженной тундровой растительностью. И вот бараньи лбы, вытаивающие из-подо льда. Картина впечатляющая! Неужели работает ледниковая синергетика и учебно-показательный ледник знает, что и где выпахивать, а что сохранять в первозданном виде? Или он норовит выпахивать только кристаллические породы, а на рыхлые не обращает внимания? Но лучше отойти от мистики и задать вопрос: а действительно ли бараньи лбы и штрихованные скалы творение ледника? Ответ на этот вопрос даётся в четвёртой главе книги. Здесь ограничимся пояснением: указанные «лбы», штрихованные и полированные скалы – это не что иное, как тектонические зеркала скольжения, следы тектонических (взбросовых и надвиговых) перемещений блоков и пластов пород по разломам. Эти разрывные дислокации имеют широкое развитие в горах и на кристаллических щитах. Что касается ледников, то они лишь занимают тектонические долины, движутся по ним, предохраняя от выветривания тектонические полированные и штрихованные скалы, получившие название бараньи лбы и курчавые скалы. Естественно, что «лбы» в конце концов, вытаивают из-под ледников, изумляя путешественников.

Глубоко прав академик Н.А. Шило (1981), писавший в своей монографии «Основы геологии россыпей»: «Утвердившиеся положения о деструктивной деятельности ледников давно пришли в противоречие с новыми данными. Такие параметры льда, как модуль упругости, сопротивление сдвигу и т.д., не идут ни в какое сравнение с аналогичными характеристиками горных пород, на поверхности которых формируются ледники или ледниковые покровы. Поэтому говорить, - указывает Н.А. Шило, - о механическом разрушении диагенизированных пород ледниковыми массами равносильно признанию мифических свойств за последними». С этим выводом могли бы согласиться и сторонники оледенений - Г.С. Ганешин, И.И. Краснов, Е.П. Заррина, другие составители карты «Четвертичных отложений Евразии» масштаба 1: 5 000 000, которые перевели лёд ледниковых покровов в воздушный генетический тип отложений. И это правильно, воздушные типы отложений не могут выпахивать кристаллические породы.

2.4. Недавний эксперимент

Крушение самолета в южноамериканских Андах в 1947 г . привело к постановке необычайного гляциологического эксперимента. Это был четырехмоторный бомбардировщик «Ланкастер»британского производства, совершавший грузопассажирские рейсы из Аргентины в Чили. В условиях отсутствия видимости он врезался в крутой склон горы Тупунгато (ее высота 6800 м ) и вместе с образовавшейся лавиной и камнепадом обрушился на поверхность горно-долинного ледника Тупунгато, в его верховьях. За полвека обломки самолета преодолели 5 километровый путь от верховий ледника до его окончания (языка). Здесь часть обломков самолета вытаяла, вошла в состав конечной морены и наконец-то в 1990 г . спустя 53 года после катастрофы, эти обломки были найдены.

Аргентинская поисковая экспедиция собрала множество обломков фюзеляжа и крыльев самолета, было найдено шасси, одни из двигателей, одна из лопастей, а также останки 4-х человек из 11 летевших. Эти работы детально документировались, был также снят цветной документальный фильм, который неоднократно демонстрировался по ТВ на канале «Discovery». Но было найдено только около 10% объема обломков самолета, остальные 90% не обнаружены. Эта загадка, а также степень ледниковой обработки обломков самолета представляют интерес для гляциологии. Оказалось, что найденные дюралевые части самолета не несут никакой ледниковой обработки, на них нет ни штрихов, ни ледниковой полировки. Сохранились даже покраска дюралевых фрагментов, их маркировка, выполненная масляными красками. Останки людей, их одежда и обувь также не «перемолоты» ледником. Не сработали необычайно распространенные учебно-теоретические представления о действии ледников наподобие жерновов.

Но где остальные 90% обломков самолета? Представляется (и это утверждают аргентинские специалисты-гляциологи), что в процессе движения льда эти обломки под действием силы тяжести постепенно погружались в тело ледника и в виде внутренней морены двигались к ледниковому языку. При этом часть их, вероятно, попала в полосу поперечных трещин, рассекающих ледник, и спроектировалась на коренное ложе. Так обломки «Ланкастера» вошли в состав ледниковых отложений («донной морены») и, видимо, уже не появятся на поверхности до растаивания ледника. В основе загадки с пропавшей основной массой обломков самолета лежат особенности транспортирующей деятельности ледников: перемещение обломочного материала идет на поверхности и внутренних частях ледяной толщи, а подобный материал, попадающий по ледниковым трещина на ложе ледника, остается на месте. Можно отметить соответствие этого вывода результатам исследований Ж. Пойра, о котором пишется в конце раздела 2.1.

Но сторонники ледникового учения не считают нужным учитывать данные гляциологии (иначе от ледниковой теории мало что остаётся). Вот что пишет видный современный исследователь ледников Антарктиды и ледников Арктики Д.Ю. Большиянов в «Проблемах Арктики и Антарктики» (2000): «Для современного этапа развития ледниковой теории характерно полное игнорирование тех закономерностей движения ледников, которые исследуются такой наукой, как физика ледников. Имеющиеся многочисленные данные, достаточно определенно свидетельствуют о том, что холодные арктические ледники покровного типа не способны производить активную механическую работу по преобразованию ледникового ложа». 

 К ОГЛАВЛЕНИЮ