История изучения ледниковых областей характеризуется борьбой между гляциолистами, признающими наличие материковых оледенений, и антигляциолистами, отвергающими его. Ожесточенные споры обусловлены тем, что утверждения о наличии материкового оледенения обосновываются наличием эрратического материала, полированных поверхностей коренных пород, изборожденных шрамами, своеобразных форм рельефа и наличием несортированных отложений. Однако перечисленные факторы могут возникать и без участия покровного ледника. Для решения вопроса о генезисе ледниковых отложений необходимо уделять внимание вещественному составу и текстурным особенностям отложений, а также зональности рельефа и взаимосвязи ледниковых отложений с флювиогляциальными и озерно-ледниковыми. Учет перечисленных особенностей дает полное основание устанавливать наличие как ледниковых, так и ледовых отложений.

Наиболее интересная страница геологической истории Земли - оледенения. Более 150 лет изучаются ледниковые отложения, но единой точки зрения на их происхождение до сих пор нет. На протяжении всего XIX в. и до настоящего времени вокруг вопросов о происхождении валунных отложений Северной Европы и Северной Америки происходили споры, охватившие затем и плейстоценовые отложения, распространенные на северо-востоке европейской части СССР и Западной Сибири.

Начиная с 30-х годов прошлого столетия господствовала гипотеза дрифта. Перенос и отложение валунного материала согласно этой гипотезе осуществлялись плавающими льдами. Расцвет ее в середине прошлого века был возможен лишь потому, что сведения о литологии ледниковых отложений и слагаемых ими формах рельефа были очень схематичны и отрывочны.

По мере накопления нового фактического материала многие исследователи меняли свои точки зрения. Так, Ч. Ляйель вначале поддерживал дрифтовую теорию, а после посещения горных ледников Альп отдал предпочтение теории материкового оледенения. Ф. Шмидт [1874], изучавший ледниковые отложения и рельеф Северной Эстонии и Финляндии, отказался от дрифтовой гипотезы, которой придерживался ранее, и привел неоспоримые доказательства (основанные на изучении литологических особенностей ледниковых отложений) в пользу теории материкового оледенения.

Появились гляциолисты и антигляциолисты. Хотя дискуссии по этим вопросам уделялось и уделяется много внимания, нам хотелось бы еще раз остановиться на причинах разногласий между гляциолистами и антигляциолистами и выяснить роль покровных ледников и дрифтовых процессов в формировании валунных отложений.

Напомним, что в классическом труде Р. Флинта [1963] отмечено, что широкое распространение ледников в плейстоцене основано на некоторых признаках, связанных с работой ледников. К этим признакам он относит: эрратические валуны, отшлифованные поверхности коренных пород со шрамами и бороздами и плохо сортированные валунные отложения.

Однако перечисленные признаки далеко не всегда связаны с работой ледника и часто не дают однозначного ответа, а потому вызывают споры. Рассмотрим каждый признак в отдельности.

1. Эрратические валуны

Ледниковые покровы производили большую геологическую работу. Они разрушали породы, служившие их ложем, переносили продукты разрушения в твердом теле ледника и нагромождали их при его стаивании. Изучение эрратических валунов помогает восстановить область питания и пути переноса.

Распространение валунов, состоящих из чуждых для данного района пород, привело геологов впервые к мысли о значительно большем оледенении Альп и послужило одним из основных доказательств материкового оледенения в плейстоцене, а затем и в более древних системах.

Изучение петрографического состава валунов дало возможность наметить ореолы их рассеивания, оконтурить питающие провинции и, таким образом, установить пути переноса их ледником. Наиболее детально изучены эрратические валуны Прибалтики и некоторых участков северо-запада. Эти наблюдения, проведенные на больших площадях, несомненно, свидетельствуют о переносе их покровными ледниками [Гайгалас, 1969]. Об этом же свидетельствуют и контуры ореолов рассеивания валунов, которые имеют треугольные очертания и получили название конусов рассеивания.

В осадках ледового разноса имеются тоже эрратические валуны, принесенные как припайным льдом, так и айсбергами. Они сгружаются в водные отложения, которые переходят в валуносодержащие. Поэтому необходимо учитывать факты дрифтового перемещения грубообломочного материала. В настоящее время изучены процессы загрузки припая терригенным материалом. Приводится характеристика терригенного материала ледового захвата и выявлена роль дрифтовых процессов в формировании валунных отложений. Отличие в условиях разноса обломочного материала отражается на аномальных ореолах разноса, которые не дают треугольных очертаний. Некоторые указания об условиях переноса дают также размеры валунов и удаленность от областей питания. Скопления крупных глыб, как правило, находятся на незначительных расстояниях от материнских коренных пород и свидетельствуют об экзарационной работе материковых ледников.

2. Отшлифованные поверхности коренных пород со шрамами и бороздами

Как отмечает М.А. Спиридонов [1971], в Гренландии из-под современного ледника местами появляются пришлифованные и исштрихованные поверхности ледникового ложа. Они пользуются широким распространением в пределах бывших ледниковых центров, приуроченных к кристаллическому щиту. По пересекающимся штрихам и степени их выветрелости определяют изменения в направлении движения ледника разновозрастных оледенений. Однако констатация отшлифованной поверхности коренных пород, изборожденных шрамами, еще не свидетельствует о том, что данный район перекрывался ледником.

Шлифовка кристаллических пород хорошо выражена в прибрежной зоне и вызвана дрифтовыми процессами. Степень отшлифовки связана с геоморфологией берега, их строением и другими признаками. Шлифовка и появление борозд и шрамов обусловлены иногда текстурами абрадируемых пород. Иногда образование «борозд» или, правильнее сказать, псевдоборозд вызвано чередованием полос, обогащенных устойчивыми и малоустойчивыми (биотит) минералами.

До настоящего времени не удается установить признаков, позволяющих различить штрихи, образованные ледником и плавающим льдом. Другими словами, полированные поверхности, шрамы, штрихи и борозды могут иметь различное происхождение и не могут служить основанием для выяснения генезиса.

3. Состав отложений и характер контакта

Как отмечает К.К. Марков с соавторами в книге «Плейстоцен» [1968, с. 19], ледниковые отложения - это главный документ древнего покровного оледенения. Продукты разрушения захватываются и переносятся ледником. Большое количество обломков в нижней части ледника снижает пластичность, и начинается отложение. Поскольку перенос осуществляется в твердом теле ледника, сортировки не происходит, но частицы подвергаются дроблению и истиранию. Все это обусловливает специфический гранулометрический состав собственно ледниковых отложений [Рухина, 1959].

На вещественный состав ледниковых отложений, и в том числе на гранулометрию, влияют состав пород, по которым двигался ледник, и доледниковый рельеф, на что впервые обратили внимание в свое время А.П. Кропоткин [1876] и Ф.Б. Шмидт [1874]. Наиболее четко эта зависимость выражена в составе локальных морен. Гранулометрический состав локальных морен в значительно большей степени, чем основных, зависит от подстилающих пород. На глинах они глинисты, на песках и песчаных породах - песчанисты, на карбонатных породах содержат большое количество щебня и дресвы карбонатных пород. Карбонатные породы обогащают морену карбонатами, глауконитовые - глауконитом, пески - кварцем. Цвет локальных морен тоже зависит от коренных пород.

Образование локальных морен вызвано повышенной активностью ледника, которая проявляется в районах выступов коренных пород, преграждавших движение ледника, а также в ложбинах доледникового рельефа, приуроченных обычно к неустойчивым породам, где скорость ледника и его экзарационная способность возрастали. Поэтому локальные морены являются хорошим индикатором покровного ледника. Его наличие подтверждается также фациальными переходами локальной морены в основную и широким площадным распространением последней.

В распределении ледниковых отложений существует определенная зональность. Она прослеживается в распределении морен различного вещественного состава, а кроме того, в сочетании морен с флювиогляциальными и озерно-ледниковыми отложениями.

Все это дает возможность различить покровно-ледниковые отложения от ледовых, хотя в отдельных образцах гранулометрический состав может быть одинаковым, в особенности в абляционной морене и водно-ледовых отложениях [Рухина, 1973]. Ледовые отложения представлены тоже плохо сортированным обломочным материалом, поставляемым как айсбергами и припайным льдом, так и взвесями, выпадающими из воды.

Существенным отличием между ледовыми отложениями и отложениями покровных ледников является наличие или отсутствие связи между вещественным составом отложений и подстилающими коренными породами. В моренах эта связь выражена четко. Нижние горизонты морен часто обогащены плохо окатанными или неокатанными обломками местных коренных пород. Количество эрратических валунов в них снижается. Одновременно уменьшается выход тяжелой фракции. На карбонатных породах морены в нижней части толщи более карбонатны и т.д. Из рассмотренных трех признаков состав отложений является наиболее убедительным. Существенные отличия ледниковых и ледовых отложений наблюдаются в их текстурах.

4. Текстурные особенности

Текстурные особенности являются индикаторами направления движения ледника и условий отложения при его стаивании.

Движение ледника представляет собой весьма сложный процесс. Пластичное течение льда сочетается со скольжением отдельных блоков по линии внутренних сколов. Как отмечает Ю.С. Лаврушин [1970], гляциодинамические структуры сохраняются в основных моренах и представлены различного типа складками, сдвигами. Слойнопластовый тип дает текстуры захвата, полосчатые текстуры и чешуи.

При формировании валунных отложений, возникающих в результате дрифтовых процессов, подобные текстуры отсутствуют. Но в них может сохраняться слоистость водных отложений, так как отложение происходит в водной среде. Между ледниковыми и ледовыми отложениями намечаются отличия в положении уплощенных валунов и галек. Уплощенные обломки в ледовых отложениях располагаются по уплощению параллельно друг другу и подошве толщи, тогда как в ледниковых отложениях такая закономерность не наблюдается. Эти отличия обусловлены тем, что, падая на дно бассейна, обломки, включенные в айсберги и паковый лед, приобретают устойчивое положение.

Текстурные особенности помогают определить генезис отложений. Широко применяется замер ориентировки длинных осей валунов и галек. В ледниковых отложениях они помогают наметить направление движения ледника, так же как ориентировка шрамов и борозд. Однако надо иметь в виду, что ориентировка присуща только основным моренам и то только в том случае, когда она не подвергалась вторичным преобразованиям и перемещению.

Часто для обоснования ледниковой теории используют «ледниковую» штриховку на валунах. Валуны с ледниковой штриховкой, как отмечают некоторые исследователи, позволяют выделять покровно-ледниковые отложения от водно-ледниковых [Лаврушин, 1969]; установлено также, что в тиллитах для валунов характерна «ледниковая» штриховка. Наблюдения над валунами, включенными в припай и айсберги, показывают, что многие из них имеют исштрихованную поверхность, обусловленную движением льда с включенными в него обломками по поверхности коренных пород. Поэтому штриховка валунов, или, как часто говорят, валуны с «ледниковой» обработкой, не является доказательством покровного оледенения. Но это не относится к ледниковой обработке, обусловливающей форму валунов. Так, среди валунов, включенных в основную морену, встречаются утюгообразные валуны, типичные для ледниковых обложений. Индикатором покровно-ледниковых отложений часто может служить цвет морен, в особенности цвет локальных морен, который изменяется на выступах доледникового рельефа.

5. Рельеф

Зональность ледникового рельефа является надежным признаком для констатации покровного оледенения, так как для рельефа территорий, перекрывавшихся ледником, характерна зональность. Выделяют внутриледниковую, краевую и внеледниковую (перигляциальную) зоны; в внутриледниковой преобладает экзарация, в краевой - аккумуляция, во внутриледниковой распространены курчавые скалы, бараньи лбы. На их образование влияет трещиноватость отдельности пород. Необходимо учитывать, что курчавые скалы и бараньи лбы встречаются и там, где никакого покровного оледенения не было (Казахстан). Их образование обусловлено трещиноватостью пород и характером их выветривания. Поэтому изолированные курчавые скалы и бараньи лбы не являются доказательством покровного оледенения, если они не составляют единое целое с зональным рельефом и отложениями ледникового комплекса.

Показателем покровно-ледниковой теории являются друмлины, в особенности когда их ядро сложено более древними ледниковыми отложениями (например, друмлины Эстонии).

Для краевой зоны характерны отторженцы, грядовый рельеф, приуроченность камов и озов. Роль флювиогляциальных и озерно-ледниковых отложений здесь возрастает. Распространение флювиогляциальных и озерно-ледниковых отложений во внеледниковой (предфронтальной) зоне зависит от рельефа, обеспечивающего сток талых вод при пологом стоке и образование зандров или подпруживание талых вод и водно-ледниковых бассейнов

Большой интерес представляет изучение озерно-ледниковых отложений - ленточных глин. Подсчет лент используется как геохронологический метод. Полученные этим способом датировки подтвердились радиоуглеродным методом; они позволяют восстановить историю позднеледниковья и тоже служат доказательством наличия покровного оледенения.

Рельефообразующая деятельность припайных льдов не сопоставима с рельефом, связанным с покровными оледенениями. Образуются напорные валы, гряды выдавливания, бугристый рельеф. Айсберговые отложения дают полого холмистый рельеф. Никакой зональности в рельефе не наблюдается.

Рельеф играет большую роль для подтверждения покровно-ледниковой теории, но и здесь гляциолисты допускают некоторые неточности. Так, выделяют «свежий» рельеф, а дело не в его свежести или, правильнее сказать, молодости, а в литологии. Формы рельефа, сложенные песчаными отложениями, всегда имеют более свежий рельеф по сравнению с формами, представленными глинистыми отложениями, образующими более «дряхлые» формы. Правда, песчанистость возрастает в пределах кристаллического щита в отложениях более молодых стадий валдайского оледенения.

Антигляциолисты пытаются найти уязвимые места в использовании ледникового рельефа в качестве доказательства покровно-ледниковой теории. В первую очередь это относится к «произвольному» объединению разобщенных участков краевых зон в пояса и выделение по ним различных стадий, что несомненно имеет место. Однако это возражение ни в коей мере не касается зональности рельефа и, как мы раньше отмечали, зональности отложений, что является бесспорным доказательством наличия материкового оледенения.

Из изложенного следует, что вопросы палеогеографии решаются в основном с помощью литологии и рельефа. Первый этап - наступление ледника - фиксируется в вещественном составе основной морены. В изучении второго и третьего этапов (стационарного положения края ледника и его деградации), помимо литологии, приобретает большое значение изучение рельефа. Устанавливать же наличие покровного оледенения только по наличию эрратических валунов, отшлифованных поверхностей коренных пород, изборожденных шрамами и штрихами, и плохо сортированным отложениям не представляется возможным.

Summary

Heated debate between glacialists and antiglacialists arose during the investigation of ice-covered regions. The arguments were based on the fact that ice deposits were recognized by erratic material, polished surfaces of bedrocks with glacial scores and the presence of unsorted deposits. But this can be done not only by glacier. The genesis of ice deposits can be proved by their composition and structures so as by the topography. All this can prove the existence of continental glaciation.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гайгалас А.И. Петрографическое исследование плейстоценовых морен. Сб. статей для XXI сессии молодых геологов. Ин-т геологии и географии АН ЛитССР. Вильнюс, «Миитис», 1969, с. 10-16.

2. Кропоткин П.А. Исследования о ледниковом периоде. - Зап. Русск. геогр. о-ва, 1876, кн. 7. 717 с.

3. Лаврушин Ю.А. Четвертичные отложения Шпицбергена. М., «Наука», 1969. 175 с.

4. Лаврушин Ю.С. Отражение динамики движения ледника в строении донной морены. - «Литология и полезные ископаемые», 1970, № 1, с. 26-34.

5. Марков К.К., Величко А.А., Лазуков Г.Н., Николаев В.А. Плейстоцен. М., «Высшая школа», 1968. 304 с.

6. Рухина Е.В. О. некоторых особенностях гранулометрического состава моренных отложений. - Вести. Ленингр. ун-та, 1959, № 18, с. 21-30.

7. Рухина Е.В. Литология ледниковых отложений. Л., «Недра», 1973. 176 с.

8. Спиридонов М.А. Новые данные о геоморфологии берегов юго-западной Гренландии. - В кн.: Геоморфология и литология береговой зоны морей и других крупных водоемов. Труды Океанографической комиссии АН СССР. М., «Наука», 1971, с. 39-42.

9. Флинт Р.Ф. Ледники и палеогеография плейстоцена. М., Изд-во АН СССР, 1963. 576 с.

10. Шмидт Ф.Б. Протоколы заседаний Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. - Труды СПб. о-ва естествоиспытателей, 1874, т. II, вып. 2, с. 125-127.