Детальное изучение результатов радиоуглеродного датирования материалов из пещер разных частей Альп позволяет заметить некоторые территориальные закономерности в развитии климата и оледенения. Так, например, если в начале вюрма на севере этой горной страны рост сталагмитов прекратился около 18 тыс. лет назад, то на юге — около 14 тыс. лет назад.
Можно предполагать, что во время максимальной активизации ледниковых процессов основная масса льда концентрировалась в центре горной страны и в ее северном предгорном обрамлении, тогда как на юге еще сохранялись участки, свободные от льда и не скованные многолетней мерзлотой. По мере сокращения площади оледенения масса льда смещалась из предгорий в сторону гор, где, кроме того, активизировались процессы промерзания горных пород.
Сходные особенности можно отметить и для Скандинавского нагорья. Во время нарастания ледникового покрова в горах были участки, свободные от льда, где даже водились такие крупные травоядные животные, как мамонты (их остатки в центре Южной Норвегии были датированы 24 — 19 тыс. лет назад). Зато во время максимального распространения ледникового покрова и начальных этапов его таяния, по-видимому, Скандинавское нагорье было почти сплошь сковано льдом.
Применение радиоуглеродного метода открыло путь для пространственного сопоставления событий ледниковой истории в разных частях света. В итоге этих корреляций обнаружилась весьма сходная картина крупных изменений в динамике оледенения в позднем плейстоцене. И в Сибири, и в Северной Америке, и в Новой Зеландии была установлена та же последовательность, что и в Европе, причем расхождения в оценках возраста оказались невелики. Это замечательное сходство радиоуглеродных датировок из взаимно отдаленных районов служит веским доказательством тесных связей между солнечной активностью и процессами, протекающими в земной атмосфере и гидросфере.
Заключение о дробности оледенения, подтвержденное для позднего плейстоцена, вполне согласуется и с итогами изучения позднекайнозойской истории по морским осадкам. В целом данные морской геологии убедительно свидетельствуют о необходимости увеличения числа оледенений. Всего в глубоководных океанических осадках запечатлены следы 16 или даже 20 циклов, каждый из которых включал одно оледенение и одно межледниковье. Продолжительность каждого цикла в осадках древнее 500 тыс. лет составляла примерно 100 тыс. лет, а в более молодых осадках — 50 тыс. лет.
Рис. 15. Кривая солнечной радиации за последние 600 тыс. лет для 55° с. ш. в пересчете на изменения высоты снеговой линии (по М. Миланковичу).
Для сравнения на нижнем графике показано развитие оледенений в Европе
Новые фактические данные, установленные по морским осадкам, как будто подкрепляют мнение югославского ученого М. Миланковича. Еще в 1914 г. этот исследователь астрономо-математическим методом обосновал периодичность оледенений в связи с изменениями наклона оси Земли по отношению к плоскости эклиптики (сходные идеи еще раньше высказывались русским географом A. И. Воейковым). В 1930 г. М. Миланкович вместе с B. Кёппеном сделал важное заключение: развитию оледенений при прочих равных условиях благоприятствует не холодная зима с малым поступлением твердых осадков, а холодное лето, влияющее на сохранение снегозапасов. М. Миланкович вычислил вековой ход летних сумм солнечной радиации в течение четвертичного периода.
Расчеты М. Миланковича, впоследствии несколько уточненные и подтвержденные новейшими методами, включая радиоизотопные, свидетельствуют, что в каждом из оледенений альпийской схемы можно выделить несколько крупных похолоданий (рис. 15). Например, в вюрме — три с максимумами около 115 тыс., 75 тыс. и 25 тыс., в риссе — два с максимумами около 230 тыс. и 175 тыс. лет назад. Эта детальная возрастная шкала неоднократно использовалась в практике изучения четвертичного периода.
АБСОЛЮТНАЯ ХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА ПЛЕЙСТОЦЕНА
Возрастные оценки, вытекающие из расчетов М. Миланковича, в свое время послужили основой для составления абсолютной хронологической шкалы плейстоцена. Другие независимые пути связаны с использованием палеомагнитного, термолюминесцентного и особенно радиоизотопных методов. Большой диапазон применяемых методов и их взаимная корреляция, несомненно, способствуют получению более объективных результатов, хотя надо признать, что объем имеющейся информации пока еще весьма невелик.
Как отмечалось выше, данные палеомагнитного метода, увязанные с калий-аргоновыми датировками, использовались для определения возраста нижней границы плейстоцена. Эта граница совпала с рубежом магнитных эпох Брюнес и Матуяма. Предпринимались также попытки зафиксировать возраст более дробных подразделений палеомагнитной шкалы.
Среди результатов термолюминесцентного датирования выделяется оценка возраста лихвинского межледниковья порядка 350 тыс. лет назад. Вероятно, ранний плейстоцен, предшествовавший этому межледниковью, продолжался не менее 350 тыс. лет, что составляет примерно половину всего плейстоцена.
Ориентируясь на взаимно контролируемые и довольно многочисленные датировки глубоководных морских осадков и террас по изотопам урана, можно отметить значительные концентрации цифровых величин около 170 тыс. и 120 тыс. лет, которые, вероятно, указывают на возраст внутририсского потепления и рисс-вюрма. Эти возрастные показатели в общем увязываются с данными термолюминесцентного метода по лёссовым областям центра и юга европейской части СССР.
Наиболее детальные возрастные данные получены для рисс-вюрма. По изотопам урана удалось датировать несколько пиков морской трансгрессии: около 120 тыс., 110 — 105 тыс. и 80 тыс. лет, что как будто наводит на мысль о большой продолжительности рисс-вюрма. Это предположение, однако, не подтверждается расчетами, выполненными по континентальным ритмичнослоистым осадкам и указавшими на гораздо меньшую длительность рассматриваемого межледниковья — порядка 15 тыс. лет.
Детальный анализ радиоизотопных и палеонтологических данных показал, что самый молодой пик трансгрессии — около 80 тыс. лет — приходился на ранневюрмский межстадиал, а основной пик межледниковой трансгрессии действительно имел осредненное значение возраста 120 тыс. лет. Судя по диапазону разброса цифр относительно этого значения, следует допустить, что межледниковая трансгрессия длилась не более 20 тыс. лет.
При определении абсолютного возраста среднего и позднего валдая (вюрма) активно применялся радиоуглеродный метод. По этим данным удалось разработать детальную хронологическую шкалу, которая использовалась при характеристике истории последнего оледенения.
Таким образом, плейстоцен, или время великих покровных оледенений, составлял лишь часть четвертичного периода. Между началом этого периода и началом плейстоцена был продолжительный эоплейстоцен, характеризовавшийся развитием горных оледенений. Есть основания полагать, что в раннем плейстоцене, длившемся примерно 350 тыс. лет, размеры покровных оледенений на территории Европы последовательно увеличивались.
Анализ ископаемой фауны и флоры подводит к заключению, что в позднем эоплейстоцене и раннем плейстоцене теплые климатические интервалы постепенно приобрели характер подлинных межледниковий, но только в среднем плейстоцене волны похолоданий достигли именно ледниковых масштабов. Поэтому есть предложение относить начало ледникового этапа плейстоцена к началу рисса. Следовательно, нас отделяет от начала значительных покровных оледенений всего несколько сотен тысяч лет.
Многосторонние исследования глубоководных океанических осадков позволили выявить определенную ритмичность колебаний изотопных параметров. Эти колебания, как выяснилось, обладают примерно равными амплитудами и вполне сопоставимы с чередованием ледниковых и неледниковых интервалов в умеренных широтах. Если такая периодичность выдерживалась вплоть до ранних этапов плейстоцена, то общее число самостоятельных оледенений придется значительно увеличить, что вытекает и из модели М. Миланковича.
ПОВЕДЕНИЕ ЛЕДНИКОВ И КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ ОКЕАНОВ
Во время активизации оледенений значительная часть воды находилась в ледниках, которые нарастали за счет атмосферных осадков, поступавших со стороны океана. В результате уровень океана понижался, обширные мелководные области осушались и реки выносили туда песок. Тонкозернистые осадки — алевриты и глины — транспортировались в более глубокие участки дна. Таяние ледников сопровождалось последовательным повышением уровня океана и затоплением прибрежных равнин, которые становились частью материковой отмели — шельфа.
До 70% поверхности шельфа покрыто отложениями последнего оледенения, в основном грубозернистыми ожелезненными песками. Местами установлено накопление озерных и болотных осадков. При бурении на шельфе обнаружены раковины прибрежно-морских моллюсков, зубы мамонтов, кости лошадей, мускусных быков и орудия первобытных людей.
Убедительные доказательства реликтового происхождения осадков шельфа получены в результате радиоуглеродного датирования раковин, костей и особенно торфа, причем по содержанию стабильных изотопов углерода было доказано, что торф накапливался в пресноводных условиях. Имеющиеся данные показывают, что примерно 16 — 14 тыс. лет назад уровень океана достигал предельно низких значений (порядка 130 м). Судя по результатам микропалеонтологического и радиоуглеродного анализов донных осадков из глубоководных районов Тихого океана, для этого же времени установлены признаки наибольшего похолодания. Предполагают, что океан реагировал на максимальное развитие наземного оледенения с некоторым запозданием (возможно, порядка 1,5—1,0 тыс. лет).
На составленном нами сводном графике радиоуглеродных датировок (рис. 16) из областей, подвергавшихся относительно небольшим новейшим тектоническим движениям, отчетливо заметно, что падению уровня Мирового океана, связанному с распространением последнего ледникового покрова, предшествовал длительный период более высокого стояния уровня. Этот период соответствует последнему межледниковью (в Европе — карукюласкому) и предледниковью. Подтверждением служит большой фактический материал как по морским, так и по континентальным отложениям.