Доисторический климат. Валунные ледниковые глины. Внутриматериковые оледенения. ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИЕ АРГУМЕНТЫ

Со времени последнего издания этой книги В. Кёппеном и мной была проведено систематическое изучение [151] проблемы климатов геологического прошлого — работа, едва ли уступающая по объему предлагаемой. Хотя в ней речь шла в основном о синтезе геологического и палеонтологического материала, причем и у климатолога и у геофизика, естественно, возникали трудности, и каждый из них мог сделать ошибочные заключения, которых специалист мог бы избежать, мы считали себя вправе предпринять такую попытку, ибо палеоклиматология может развиваться лишь в сочетании с этими науками. Из литературы, опубликованной до сих пор, совершенно отчетливо видно, что применявшиеся до сих пор метеорологические и климатологические методы для этих целей непригодны. В данной главе мы подробно на этом остановимся.

Однако глава не будет рефератом нашей книги. В ее задачу входило выяснение климатов геологических эпох, а перемещение континентов — не самая важная причина среди многих причин климатических изменений; это положение остается верным и для самых древних эпох. Здесь же нам необходимо рассмотреть вопрос лишь о том, в какой степени доисторические климаты подтверждают правильность теории дрейфа, и только с этой целью мы будем привлекать данные о палеоклиматах.

 В связи с этим почти полностью исключается, например, вопрос о причинах четвертичного оледенения, ибо в четвертичный период положение континентов относительно друг друга было уже настолько сходно с современным, что из этого периода для теории дрейфа можно взять очень мало палео- климатических критерие сколько сотен километров, если не нуль). Это утверждение недавно повторил Шухерт [163]. Но он также сделал ошибочную реконструкцию, поворачивая Северную Америку не вокруг Аляски, а вокруг Северного полюса, для чего нет никаких оснований.

Упомянутая выше таблица Арльдта о существовании материковых мостов, один из которых находился также на месте Берингова пролива^ показывает, что в этом месте материковая связь существовала, вероятно, уже в пермском и юрском периодах и наверняка — от эоцена до четвертичного периода. Нынешнее разделение Америки и Азии мелководным шельфом Берингова моря, следовательно, очень недавнего происхождения.

Иначе дело обстоит с более древними геологическими периодами. Ведь как раз здесь встречаются чрезвычайно убедительные доказательства неопровержимости теории дрейфа и достаточно велико число авторов, которые именно по этой причине присоединились к рассматриваемой теории.

Для получения достоверных результатов в данном случае необходимы два условия: знание современной климатической системы и ее влияния на неорганический и органический мир, а также знание и правильное истолкование геологических данных, касающихся климата. Оба раздела исследований только начаты, и многочисленные вопросы еще остаются открытыми. Тем более необходимо учитывать достигнутые результаты в их совокупности.

Современная климатическая система, как известно, разработана Кёп- пеном и представлена на карте климатов Земли [156]. Эта карта еще недостаточно разработана для многих других целей, но для наших она вполне пригодна, так как геологические данные о климате допускают лишь весьма приблизительную его оценку. Поэтому в нашей книге мы их заменим упрощенной картой существующих главных изотерм и засушливых областей, представленной на  32.

Карта содержит все необходимое для наших целей. Мы видим экваториальную зону грозовых дождей, которая опоясывает без промежутков всю Землю; вслед за ней, в поясах высокого давления конских широт  с нисходящими токами воздуха, располагаются засушливые области, которые закономерно прерываются у восточных окраин континентов областями муссонных дождей, а на западных побережьях заходят далеко в море и в направлении полюсов проникают в глубь больших континентов. Затем следуют северные и южные зоны умеренных широт с циклоническими дождями и, наконец, более или менее охваченные оледенением полярные шапки.

Зона теплой морской воды в целом заключена между 28—30-й параллелями северной и южной широт. Все изотермы показывают преобладание зонального распределения климатов, однако существуют характерные отклонения, вызванные распределением суши и моря. Изотерма самого теплого месяца 10°, которая, как известно, поразительно близко совпадает с границей распространения леса, располагается в областях суши на более высокой широте, чем на море, потому что суша имеет более значительные годовые колебания температуры, чем море. Средняя годовая температура —2°, которая приблизительно соответствует линии вечной мерзлоты, пмеет иной характер границы. Там, где она проходит на более высокой широте, чем граница леса, она характеризует одновременно и климат, который создают внутриматериковые оледенения (Гренландия, Антарктика) ; на более низкой широте, как, например, в Сибири, мы встречаем лес на мерзлой почве. Вся область материковых ледников ограничивается широтами более 60°.

В дополнение мы даем на  33 уровень снеговой границы на различных широтах по Пашингеру [157] и Кёппену [158]. Она достигает наивысшей отметки 5000 м и более в конских широтах. Изображение относится к отдельным горам или к горным цепям. В плоских нагорьях снеговая граница лежит значительно выше.

Геологическое и биологическое влияние этой климатической системы весьма многообразно. Рассмотрим ее в совокупности с имеющимися геологическими индикаторами климата.

Вероятно, важнейшими показателями климата, хотя и несколько ненадежными, являются те следы, которые оставили после себя прежние покровы материкового льда. Поскольку для образования материкового льда решающими являются низкие летние температуры, отсутствующие внутри больших континентов вследствие больших годовых колебаний температур, не всегда можно установить полярный климат по следам материкового льда. Однако, наоборот, там, где мы находим такие следы, мы, несомненно, имеем дело с результатами полярного климата.

Чаще всего находят валунные (ледниковые) глины. Под этим названием подразумевают смесь мельчайших и крупных обломков пород, характерных для морены. Валунные глины более древних периодов большей частью превратились в твердые породы, тиллиты. Мы их знаем или предполагаем их существование в альгонке, кембрии, девоне, карбоне, перми, миоцене, плиоцене и четвертичном периоде. К сожалению, именно эти наиболее часто встречающиеся следы материковых ледяных покровов чрезвычайно схожи с «псевдогляциальными» конгломератами, образовавшимися из обычных обломков. В последних встречаются даже полировка и царапины, которые можно принять за штриховку валунно-галечниковых отложений. В действительности же их следует трактовать как поверхностные следы скольжения. Вообще гляциальное происхождение принято считать бесспорным лишь тогда, когда под валунной глиной основной морены удается обнаружить полированную поверхность прдстилающей породы.

Другую важную группу показателей климата образуют угли, которые следует рассматривать как ископаемые торфяные пласты. Для заболачивания водного бассейна необходимо заполнение его пресной водой, а это может происходить только в зонах дождей, а не в засушливых областях. Следовательно, уголь свидетельствует о влажном климате, причем речь может идти как об экваториальной зоне дождей, так и о зоне умеренных широт, а также о субтропическом влажном климате муссонных областей на восточных окраинах континентов. Так, например, в настоящее время торф образуется в многочисленных болотах на экваторе, а также в субтропиках, где климат влажен, и в равной мере в умеренных широтах Северной Европы, где, между прочим, давно известны четвертичные и послечетвертичные торфяные болота. Таким образом, только по наличию одних угольных пластов нельзя судить о температуре; для этого необходимо определить характер флоры, остатки которой встречаются в угольных пластах и в соседних с ними слоях.

Еще одно указание, значение которого, однако, нельзя переоценивать, дает мощность угольных пластов, поскольку буйная растительность тропиков ceteris paribus   может образовать торфяные пласты большей мощности, чем медленно развивающаяся растительность умеренных широт.

Особенно важную группу климатических критериев составляют осадки засушливых областей, в особенности соль, гипс и песчаники пустынь. Каменная соль образуется в результате испарения морской воды. При этом речь идет в большинстве случаев о больших наводнениях (трансгрессиях) на суше, которая вследствие тектонических движений оказывается полностью или в достаточной степени отгороженной от открытого моря. При дождливом климате такие моря постепенно опресняются, подобно Балтийскому морю. В засушливом климате, где испарение преобладает над осадками, при полной изоляции ареал трансгрессии сначала уменьшается вследствие усыхания, а соляной раствор концентрируется до тех пор, пока, наконец, не начинается осаждение солей. Сперва в осадок выпадает гипс, затем поваренная (каменная) соль и, наконец, легко растворяющиеся калийные соли. Поэтому гипсоносные отложения, как правило, занимают наибольшее пространство. В них встречаются пласты каменной соли и изредка, на ограниченной площади, — калийные соли.

Еще большие площади покрывают движущиеся дюны бывших пустынь, превратившиеся в песчаник. Они отличаются скудностью растительности и животного мира. Однако они не столь надежно свидетельствуют о засушливом климате, как соль и гипс, так как пески и дюны, хотя и на меньшем протяжении, встречаются и в дождливом климате в виде штрандов (прибрежных образований), подобно современным штрандам Северной Германии, а также зандровых песков, расположенных перед краем материкового ледника, каковы, например, зандры в Исландии. Некоторое, хотя и слабое, указание на температурные условия дает цвет этих песчаников. В тропиках и субтропиках при почвообразовании преобладает красный цвет, в умеренных и высоких широтах — коричневый и желтый цвета. В тропиках береговые пески имеют также белый цвет.

Для морских отложений установлена закономерность, согласно которой мощные известковые слои могут осаждаться только в теплых водах тропиков и субтропиков. Хотя здесь, видимо, также играет некоторую роль и деятельность бактерий, основной причиной, вероятно, является тот факт, что холодная полярная вода может растворять намного большие количества извести и поэтому не насыщена, в то время как теплая вода тропиков, содержащая меньше извести в растворенном виде, насыщена или перенасыщена (сравните с накипью). С этим, очевидно, связано также в общем намного большее выделение извести организмами в тропиках, прежде всего кораллами и известковыми водорослями, а также раковинами и моллюсками. В полярном климате отложение мощных известковых слоев, видимо, вообще невозможно; известь также исчезает в глубоководных отложениях вследствие низкой температуры глубинной воды.

К этим неорганическим показателям климата присоединяются еще показатели из растительного и животного мира. Однако с ними необходимо обращаться с большой осторожностью, потому что организмы обладают большой приспособляемостью. Поэтому по одиночным находкам редко можно делать выводы, зато всегда можно получить полезные результаты, если рассматривать общее географическое распространение растительного и животного мира в определенный период. Путем сравнения флоры одного и того же периода времени, но из различных частей Земли можно в большинстве случаев с уверенностью решить, какая из этих флор была из более теплого, и какая из более холодного климата. Однако абсолютное значение температуры можно определить только в самых молодых геологических формациях, где растения сходны с современными, в то время как по более древним флорам вывод остается большей частью неопределенным. Отсутствие годичных колец у древесных растений указывает на тропический климат, резко обозначенные годичные кольца — на умеренный, несмотря на нередко встречающиеся исключения. Там, где росли высокоствольные деревья, в геологическом прошлом мы можем предполагать температуру самого теплого месяца 10 °С и выше.

Животный мир также дает много информации о климате. Рептилии, не вырабатывающие собственного тепла, в холодном климате впадают в зимнее оцепенение, в котором они беззащитны. Они могут поэтому жить в таком климате только в том случае, если достаточно малы, подобно нашим ящерицам и кольчатым ужам, чтобы иметь возможность легко спрятаться. Если, как, например, в полярной области, отсутствует к тому же летнее тепло и их яйца не могут согреваться солнцем, то они вообще не смогут найти здесь сносных условий жизни. Следовательно, там, где этот класс широко развит и имеет особенно крупных представителей, можно предполагать тропический или по меньшей мере субтропический климат. Вообще травоядные дают сведения о растительности и тем самым о количестве дождей; такие быстроходные животные, как лошади, антилопы, страусы, свидетельствуют о степном климате, так как строение их тела приспособлено к преодолению больших пространств. Лазающие, так же как и обезьяны или ленивцы, приспособлены к лесу.

Здесь невозможно остановиться на всех подобных показателях климата, однако сказанного достаточно, чтобы дать приблизительную картину того, на каком основании вообще делаются заключения о доисторическом климате.

Огромное количество фактов, которые таким образом могут быть использованы в качестве геологических и палеонтологических критериев климата, поразительно отчетливо показывает, что в большинстве районов Земли в доисторическое время был совсем другой климат, чем ныне. Так, например, известно, что в Европе на протяжении большей части истории Земли был субтропический и тропический климат. Еще к началу третичного периода в Средней Европе господствовал климат экваториальной зоны дождей, а затем в середине этого же периода образовались большие соляные залежи, указывающие, что в то время здесь был сухой (аридный) климат. Позже, в конце третичного периода, климат примерно соответствовал современному, после чего в четвертичном периоде произошло наступление материкового ледника. Следовательно, полярный климат был характерен по меньшей мере для Северной Европы.

К содержанию книги: О теории дрейфа континентов