Пыльца и споры устроены очень сложно. (Это можно увидеть под микроскопом.) У них имеются прочные оболочкп, скорлупки. Благодаря этому пылевидные клеточки противостоят действию воды и воздуха, могут очень долго сохраняться в горных породах.
У каждого вида растений - своя пыльца (у грибов, мхов - споры). Ученые умоют по пыльце и спорам определять впд растения. Эти определения называются споропо-иыльцовымп анализами. Они осуществляются для разных целен.
С помощью спорово-пыльцевых анализов можно определять состав меда, расследовать некоторые преступления, улучшать и контролировать качество лекарственных препаратов. Пыльца вызывает отдельные заболевания (например, сенную лихорадку). Споры плавуна используются в металлургии: ими посыпают модели при тонком литье металлов.
По-особому используют спорово-пыльцевой анализ геологи. Они исследуют пыльцу и споры, которые находятся в слоях горных пород. Можно сказать, изучают пыль на страницах геологического календаря. Только пыль не простую, а растительную. Если знать ее особенности, то можно прочесть немало интересного о прошлом.
Предположим, в береговом обрыве обнаружен слой темного глинистого песка. Черный цвет обычно бывает у органических остатков. Значит, в этом слое сохраняется много остатков растений и животных, за долгое время лежания в земле они сильно изменились и превратились в глинистую массу. Но, как мы знаем, споры и пыльца и тут могут неплохо сохраниться.
Геологи отбирают из этого слоя образцы грунта. Не как попало отбирают, а снизу вверх, от нижней части (подошвы) через определенные интервалы, промежутки.
Скажем, через каждые двадцать сантиметров. Зарисовывают обрыв, слой; отмечают, где отобраны образцы.
В лаборатории каждый образец обрабатывают, растирают в порошок и особыми приемами отделяют споры и пыльцу от прочих частиц. От образца весом в полкило остается щепотка пыльцы, спор, а также отдельных клеточек водорослей, растительных тканей. Их рассматривают под большим увеличением.
Существуют специальные таблицы, где зарисованы формы спор и пыльцы растений разных видов - современных и древних. По таблицам легче узнать те частицы, которые видны в микроскоп. Пыльца и споры напоминают крохотные кристаллики, зерна. Иногда у них есть воздушные мешочки или лопасти, как пропеллер.
Часть спор и пыльца может попасть в образец случайно, может быть издалека занесена в эти края ветром. Поэтому очень важно знать, сколько содержится в образце частиц тех или иных растений. Выражается эта величина и процентах. И тогда можно судить, какие растения преобладают в образце. Скажем, содержится много спор мхов и лишайников, пыльцы полярной карликовой березы. Такие растения характерны для тундры.
На Восточно-Европейской равнине нередко встречаются слои песков и глин с органическими остатками, торфом, залегающие между двумя слоями морен. Подобно пирогу с начинкой.
В моренах редко встречаются остатки растений. А вот в слоях, залегающих между двумя моренами, спор и пыльцы бывает очень много.
Обычно после анализов удастся восстановить изменения природных условий. Сразу на морене лежит слой речных или озорных осадков с тундровой растительностью (после ледника сохранялся холодный климат и обитали холодостойкие мхи, лишайники, кустарники и реже - деревья). на атом слое залегает другой, где особенно много пыльцы хвойных деревьев. Это значит, что тундра сменилась тайгой. Еще выше залегает слой, содержащий пыльцу сосны, ели, берез с примесью широколиственных деревьев и лугового разнотравья. Значит, хвойная тайга сменилась смешанным лесом. На этом слое находится другой, где преобладает пыльца широколиственных пород. Что тут было, понятно: теплолюбивые леса.
В следующих слоях все идет в обратном порядке: от преобладания пыльцы широколиственных деревьев до изобилия спор тундровой растительности. И, наконец, снова все перекрывает донная морена.
Зная результаты спорово-пьшьцевых анализов, нетрудно догадаться, что происходило в промежутке между двумя оледенопиями (двумя слоями донных морен). Климат сначала был очень холодный. Постепенно шло потопление. Климат стал примерно такой, как сейчас на юге средней полосы России. Затем началось похолодание, которое закончилось новым наступлением ледпика.
Осадки теплого времени, лежащие между отложениями великих ледников, называют межледниковыми.
Чтобы лучше разобраться, как в межледниковое время изменялась растительность, ученые строят графики, диаграммы. Столбиком изображают геологический разрез.
Отмечают места, где отобраны образцы. Против каждого образца откладывают на графике цифры, которые показывают содержание пыльцы и спор. По таким графикам удобно сравнивать между собой анализы, проведенные в разных районах,
Геологи проводят многие тысячи спорово-пыльцевых анализов в тех краях, где бывали оледенения. Графики у них получаются самые разные. Некоторые из них сходны между собой. Почему? Наверное потому, что это было одно и то же межледпиковье, и климат менялся в разных местах примерно одинаково.
До оледенении в средней полосе Европы, Азпп, Северной Америки было теплее, чем теперь, росли теплолюбивые растении, обитали экзотические животные. После первого, самого древнего оледенения наступило теплое время, когда снова появились в наших краях теплолюбивые растения, из которых теперь некоторые вымерли. Если в образцах попадаются споры или пыльца вымерших растений, значит, эти образцы из самого древнего межледниковья.
Впервые геологи догадались о том, что было несколько великих оледенении, работая в Альпах. Оледенении получилось четыре. А, как мы знаем, ученые, исследовавшие Восточно-Европейскую равнину, предположили от одного до двенадцати оледенении. Наиболее часто называли цифру четыре. И в Северной Америке ученые чаще всего находили следы трех межледпнковий и четырех оледенении. Называют оледенения и межледниковья по-разному.
Названия оледенепиям обычно даются по тем районам, до которых докатились в это время ледники. Например, валдайское - до Валдайской возвышенности, московское - примерно до широты Москвы и так далее.
Межледниковья называют по тем районам, где найдены наиболее убедительные отложения этого времени. Правда, частенько бывают сразу два и больше названий. Это потому, что ученые не во всем согласны друг с другом. Не всегда легко выясиптг,, какие залегают слои и почему меняются спорово-пыльцевые диаграммы.
Проще всего разобраться с последним оледенением.
Следы его самые свежие; гряды конечных морен отчетливые, крутобокие: озерные осадки ледников не нарушены, они тянутся далеко, как железнодорожные насыпи.
А в тех местах, где ледники побывали два- три- четыре раза, следы древних оледенении стерты, формы рельефа сглажены, приходится ориентироваться по слоям осадков. Но слои часто сходны между собой, содержат похожие остатки растений, да еще вдобавок смяты или отчасти срезаны ледяными потоками. Тут многое остается непонятным. Особенно, когда речь идет о самом древнем, первом оледенении.
Сейчас широко используются "радиоактивные часы"
для измерения возраста осадков. Так удается сравнивать возраст межледниковых слоев, находящихся в Европе, Азии, Америке. Эти данные, судя по всему, подтверждают мысль о том, что крупные оледенения проходили во всем Северном полушарии одновременно. В эти эпохи северные части Европы, Азии, Америки, вся Гренландия и весь Северный Ледовитый океан покрывались почти сплошной ледниковой шапкой.
И тогда возникает вопрос: почему же таяли великие ледники?
ГИБЕЛЬ ВЕЛИКАНОВ
О начале ледникового периода у нас есть немало сведений. Медленно, в течение миллионов лет, в средних и полярных широтах становилось все холоднее, постепенно отсюда вытеснялись теплолюбивые животные и растения.
Возможно, похолодание началось от ослабления солнечной активности. Кроме того, очень обширными были континенты.
Похолодание вызвало рост ледников в горах Скандинавии, на возвышенностях Северной Америки, в Гренландии... Ну, об этом мы уже говорили. Чем больше ледники, тем холодней климат; холоднее климат больше ледники. Так появился огромный ледовый покров Северного полушария (в Антарктиде он возник значительно раньше).
Почему разрушился этот великий ледниковый покров?
Что погубило ледяных великанов, захвативших обширные равнины?
Проще всего предположить, что Солнце на некоторое время стало греть жарче. Но эту догадку нельзя доказать.
Оспорить ее тоже трудно. Нет для этого фактов. А без фактов научную теорию не построишь.
Югославский ученый Мпланковпч предположил: все дело в том, как вращается Земля вокруг Солнца. Она в иные десятилетия то немного приближается к нему, то отдаляется от него. К тому же Земля вращается вокруг своей оси не совсем устойчиво. Она, как юла, немножко покачивается из стороны в сторону. От этого солнечные лучи по-разному нагревают ее отдельные участки.
Миланкович учел эти обстоятельства. Он построил график, где показал, сколько в течение последнего миллиона лет поступало солнечного тепла на среднюю полосу Северного полушария.
Получилось, что тепла было то больше, то меньше.
Так случалось за это время несколько раз. По графику Милапковича, великие ледники могли наступать около десятка раз и примерно через одно и то же время. Геологическими материалами это не подтверждается. И всетаки схема Миланковича очень удобна. Она объясняет, почему таяли великие ледники: потому что становилось теплее благодаря изменчивости потока солнечного излучения, поступающего на Землю.
Но одну главную загадку схема эта объяснить не может. Почему ледниковый период был всего один миллион лет? До этого на Земле десятки миллионов лет не существовало великих ледников, хотя и прежде, до ледникового периода, Земля вращалась так же, как теперь. А оледенении не было.
И еще одна загадка. Судя по колебаниям уровня Мирового океана, великие ледники росли очень медленно, а погибали в десять раз быстрее. Почему?
Мне кажется, дело вот в чем. Великие ледники погибли от того, что были слишком велики. Они захватили чересчур много суши и воды. Так много, что не смогли сохранить свои владения.
Владения ледяных великанов оказались слишком обширны: почти половина Северного полушария.
Антарктиду тоже покрывают льды. Однако ее окружают моря, океаны. Оттуда поступает на ледяной покров влага. У антарктических ледников неплохое питание. Они могут преспокойно расти, сохранять свою массу. И хотя по окраинам материка постоянно отламываются ледники, снабжая айсбергами южные моря, ледовые потоки не истощаются: им вполне хватает атмосферного питания влагой.
На Северном полушарии в ледниковую эпоху ситуация была совсем иной. Там вокруг полярной ледяной шапки находились огромные континенты: Евразия и Северная Америка, а также крупнейший остров Гренландия.
От них к ледникам поступало слишком мало влаги. А Северный Ледовитый океан целиком находился под ледовым панцирем. На севере Атлантического и Тихого океанов было много айсбергов и ледовых полей. Вдобавок охлаждались океанские воды, увеличивалась их соленость (ведь ледники "отобрали" из океана пресную воду).
Все это сильно ослабило испарение воды с поверхности морей и океанов. Значит, еще меньше влаги могло поступать на полярную ледяную шапку.
Великие ледники - ловушки дождя и снега, атмосферной влаги. А еще зеркала, отражающие лучи солнца.
Но чем меньше в воздухе влаги и чем сильней отражаются в космос лучи солнца, тем становится холоднее. Вовсе не обязательно, чтобы ослаблялось солнечное излучение, чтобы наша родная звезда меняла свою яркость. Достаточно и на Земле причин, чтобы возникали великие ледппкп и наступили великие холода: немного приподнялись материки над уровнем моря; выше стали северные горы; котловина Северного Ледовитого океана оказалась отгороженной от теплых морей кольцом суши; появились первые ледяные шапки в Скандинавии, Гренландии...
С этого началось, а закончилось серьезной катастрофой - ледниковой эпохой. Скопление у полюсов гигантских масс льда и некоторое обмеление Мирового океана повлияло даже на скорость вращения Земли. Изменилось направление морских течений и потоков воздуха. Полярные зоны оказались резко отделенными от теплого тропического пояса.
Великие ледники погубили сами себя. Они стали худеть и чахнуть от недостатка воды. По краям ледового покрова шло сильное таяние снега и льда. На место тающих глыб подползали новые и новые ледяные потоки.
Однако сила тепла их побеждала. Потому что в центрах оледенения теперь почти вовсе не выпадало осадков. Среди гор и возвышенностей появились проплешины. Скудели истоки ледовых рек. И постепенно отмирали ледники.
С юга их "слизывали" теплые ветры и солнечные лучи.
На севере у них не было источников питания.
Полярный океан все еще находился подо льдом, на северных горных хребтах еще сохранялись ледники, и на равнинах еще двигались отдельные ледяные потоки. Но уже началась "геологическая весна". Среди обширных озер и полноводных рек зеленели острова. Кое-где темнели грязные ледяные глыбы и поля отмирающих льдов.
Распался великий ледовый покров. Началась эпоха "потопов".
Повышался уровень Мирового океана. Значительная часть суши теперь была залита морями и озерами. Это были очаги местного потепления. Потоки теплого воздуха стали проникать далеко на север, а теплые морские течения вторглись в Северный Ледовитый океан. Наступило "геологическое лето".
Оледенения и межледниковья напоминают зимнее и летнее время. Между ними можно выделить весну и осень. Только следует помнить, что это были геологические эпохи, которые продолжались тысячи, а то и десятки тысяч лет. В это время по-прежнему ежегодно чередовались обычные зима - весна лето - осень. Хотя там, где властвовали ледники, даже летом продолжали медленно течь ледовые потоки.
Сейчас мы живем в начале "геологического лета".
Обильные воды схлынули с материков, Северный Ледовитый океан соединился с Атлантическим и Тихим. Льды его постепенно убывают. На севере Европы и Америки все еще сохраняются обширные озера, заливы, моря. Но земная поверхность здесь все еще повышается.
Только вот вопрос: можно ли современную эпоху называть ледниковой? Или она межледниковая? Скорее всего, по-видимому, ни то, ни другое название не подходит. В наше время нe ледники сильное всего влияют на окружающую природу, меняют растительность, животный мнр, климат. В наши дин на Земле господствует другая великая сила - человек. И не сам по себе человек, а наделенный научными знаниями и могучей техникой. Человек с помощью техники переиначивает природу. Он стал могущественнее даже великих ледяных исполинов!
Наибольшее влияние на глобальные климаты оказывают непредусмотренные последствия человеческой деятельности. В атмосферу выбрасывается много пылевых частиц, которые рассеивают и отражают в космическое пространство немалую долю солнечного излучения. Уменьшение общей площади лесных массивов, увеличение территорий, онустыненных в результате слишком активного, разрушительного хозяинпчапия человека, тоже увеличивают долю отраженной от земной поверхности энергии солнца. В результате возникает реальная опасность общего похолодания на планете.
С другой стороны, при сжигании горючих полезных ископаемых атмосфера обогащается углекислым газом, который задерживает тепловое излучение близ земной поверхности. Вдобавок множатся тепловые потери от работы промышленных предприятий, сжигания топлива и т. п.
Все это способствует общему потеплению климата.
Прогнозы на ближайшие десятилетия исходят из этих двух глобальных климатических факторов. Одни ученые склоняются к мысли, что преобладать будут факторы общего потепления. Значит, следует ожидать таяния ледпиков, деградации вечной мерзлоты, повышения уровня Мирового океана... Короче говоря, нечто вроде эпохи "всемирных потопов". Другие ученые предполагают, что будут преобладать факторы общего похолодания. Следовательно, впереди маячит грозный призрак нового великого оледенения.
Как бы то ни было, человечеству предстоит нелегкая, научно обоснованная "климатическая" деятельность, направленная на сохранение нынешних климатических условий без серьезных и, главное, внезапных природных катастроф. Для этого потребуется достичь более высокого, чем ныне, уровня геолого-географнческпх знаний и более высокого уровня моральной ответственности всех людей за судьбу нашей планеты и нашей цнпилизацин.
Правда, мы еще не способны сделать климат таким, как в ледниковую нюху. Да этого нам и не надо. Л если бы вдруг потребовалось, люди смогли бы, пожалуй, организовать новое оледенение, нe сразу, конечно. По через сотни лет оно могло бы начаться.
Предложен, к примеру, один смелый инженерный проект: сделать плотину через Берингов пролив. Она не просто соединит Азию с Америкой. В ней будут стоять мощные насосы, перекачивающие теплые воды Тихого океана в Северный Ледовитый.
Получится искусственное теплое морское течение.
Благодаря ему начнут таять льды полярного океана. Начнется потепление климата в Северном полушарии.
Однако возможно, что, когда Северный Ледовитый океан освободится ото льда, на суше появятся ледники.
Если и не начнется оледенение, то климат может значительно измениться. Неясно только, как и где он изменится. Вдобавок таяние льда повысит, хоть и не намного, уровень океана.
Самое главное: никто но сомневается, что плотину в Беринговом проливе можно возвести. И пасосы там будут работать, и появится искусственное морское течение.
Только вот неясно, к каким результатам это приведет.
Ученым удалось подсчитать, сколько горных пород перемещают на Земле люди. Оказалось, что люди с помощью машин перемещают значительно больше камней, песков, глин, чем это делали великие ледники.
Человек стал великаном.
Настала эпоха человека пауки, техники.
ПРАКТИКА
Глава 7. Зачем изучать растаявший лед?
Теорий много, практика одна
Валуны-свидетели
Отторженцы
Подземные долины
Глава 8. Знать, чтобы использовать
Полезные ледники
Лесс
Грунт
Глава 9. Дальняя экспедиция
Вечная мерзлота
Увидеть, понять, предусмотреть
Здесь прошел великий ледник
Глава 7. ЗАЧЕМ ИЗУЧАТЬ РАСТАЯВШИЙ ЛЕД?
ТЕОРИЙ МНОГО, ПРАКТИКА ОДНА
С чего начинается геология!
Геология начинается с валуна у дороги. Геология начинается от подошв наших ботинок.
Верхние слои горных пород обычно относятся к ледниковому периоду. Мы строим на них дома, заводы, плотины, космодромы. Прокладываем по ним железные и шоссейные дороги.
Великие ледники давно растаяли. Ни льдинки от них не осталось. Знать о них, конечно, интересно. А какая практическая польза от этих знаний?
Научная теория похожа на воздушный замок. Ее создают ученые. Ледниковая теория - тоже научная "выдумка".
Иногда практики, озабоченные деловые люди, усмехаются: "Наука - наукой, а дело делом". И спрашивают ученых: "Какая практическая выгода от вашей работы?"
Надо сразу сказать: ученый-теоретик не всегда может точно определить практический смысл своей работы. Петр Кропоткин писал о ледниковом периоде, не думая, что его теория когда-то поможет геологам находить месторождения полезных ископаемых. Ученые, которые уточняли уело пня залегания ледниковых и межледниковых отложен ий, могли не знать, что их работы помогут воздвигать города и добывать подземные воды.
Теории вовсе не обязательно используются сразу. Им приходит черед через годы и десятилетия. Но польза от пих обязательно есть и будет. Знания драгоценности с постоянно растущей стоимостью. Знания -- спла, которая упеличивается со временем.
Для человека мысль - это жизнь. Нам думать и знать так же важно, как действовать. Чем больше знаешь - тем разумнее действуешь.
ВАЛУНЫ-СВИДЕТЕЛИ
Однажды американские геологи обследовали валуны, лежащие на равнине к югу от Великих озер. Вдруг в одном валуне обнаружили зернышко алмаза!
Находка была неожиданная. Поискали в других валунах. И снова находки: кое-где оказались алмазики. Мелкие, но все-таки драгоценные крупицы.
Извлекать ал мазики из тысяч валунов - дело хлопотное, дорогое, невыгодное. Вот если бы найтп настоящее месторождение алмазов. Но где его искать?
Все зависит от того, от каких каменных толщ были оторваны валуцы и как двигались. Надо восстановить их путь. Это можно сделать, если хорошо известны центры оледенения и направление течения ледников.
Геологи нанесли на карту валуны, в которых были найдены алмазы. Определили по грядам конечных морен стадии отступания края ледника. Выяснили главные пути ледовых рек.
Начали от валунов с алмазиками передвигаться против течения древних ледников. Где-то на этих направлениях должны находиться скалы, из которых были вырваны валуны, содержащие алмазы.
Следы великих ледников привели геологов... прямиком к Великим озерам. Впадины этих озер были отчасти выпаханы ледниками. Поэтому каждое озеро вытянуто примерно с севера на юг.
Так и не выяснилось до сих пор: то ли месторождения алмазов скрыты на дне Великих озер, то ли эти месторождения полностью уничтожены льдами, то ли они находятся где-то дальше на севере, и Канаде.
Столь же загадочна судьба месторождений уральских алмазов, на Урале в речных носках удавалось находить мелкие алмазы. Возможно, месторождения драгоценных минералов полностью были разрушены геологическими силами (в том числе ледниками), господствующими на земной поверхности.
Очень трудно проходили поиски залежей золота в Норвегии. В современных речных песках были обнаружены золотники. Затем выяснилось, что и древние пески золотоносны. Стали искать и наносить на карту долины древних рек.
Район поисков все время расширялся. Он захватил даже часть Финляндии. Предполагали, что золото, как часто бывает, содержится в кварцевых жилах, пересекающих гранитные массивы. Однако ни в гранитах, ни в кварцевых жилах золото не нашли.
Стали исследовать ледниковые отложения. В морене обнаружили чешуйки золота. Пришлось ориентироваться не на речные долины, а на пути перемещения ледников.
Но и тут все оказалось не так-то просто. Когда под микроскопом изучили золотинки и песок, их содержащий, выяспилось, что образовались они не в гранитах или кварцевых жилах, а в более молодых осадочных горных породах.
Выходит, золотые чешуйки имели очень сложную историю, переносились морскими и речными водами, ледниками. Поиски месторождений золота оказались слишком трудными. От них отказались (во всяком случае, на некоторое время).
Однако ледники способны не только запутывать геологические поиски.
На Среднесибирском плоскогорье были найдены обломки камней, содержащих медные и никелевые руды.
Стали внимательно изучать ближайшие окрестности - безрезультатно. Тогда пригляделись к рудоносным обломкам. Они были похожи на ледниковые валуны.
В Центральной Сибири тоже было крупное оледенение. (Это доказал более ста лет назад Петр Кропоткин, проводивший - одним из первых - исследования этого края). Следовательно, валуны проделали непростой путь в ледовых потоках. Геологи постарались восстановить линии движения ледников - по ложбинам и царапинам на скалах, по грядам морен - боковых и конечных.
Быстро, за два года, отыскали участки, откуда были сорваны валуны. Провели здесь поисковые работы, пробурили скважины, исследовали недра земли с помощью приборов. И сразу же обнаружили месторождение медноникеленых руд.
Конечно, к этим же результатам можно было прийти и без всякого знания ледниковой теории, действуя наугад.
Более детально обследовать обширные территории, пробурить там и сям скважины. Постоянно расширять поиски.
Пришлось бы обследовать обширную область, затратить много времени, сил и средств.
В этом и заключается практическая ценность наук: они открывают нам более точные, простые и надежные пути для достижения наших целей. И нс только для поисков полезных ископаемых.
Мне, например, приходилось в своей геологической работе не раз сталкиваться со следами великих ледников.
Паши геологические отряды не искали месторождения ценных руд. Задачи наши были, на первый взгляд, простые: изучить условия залегания и свойства горных пород для будущих строительных работ, для инженерных целей. Этим занимаются специалисты по инженерной геологии.
О том, как это происходило, я и хочу рассказать. Всетаки о собственных работах знаешь лучше, чем о других.
Вдобавок, вы сможете познакомиться с тем, как и для чего ведутся геологические изыскания.
Начну с Солигорского района Белоруссии. Здесь, на северной окраине Припятского Полесья, мне довелось проработать почти пятнадцать лет, много заниматься отложениями ледникового периода.
ОТТОРЖЕНЦЫ
С чего начинается работа геолога в новом районе, где он никогда не был?
Прежде всего ладо уточнить, чем должен заниматься: собрать побольше сведений о том районе, где будешь работать.
У каждого вида растений - своя пыльца (у грибов, мхов - споры). Ученые умоют по пыльце и спорам определять впд растения. Эти определения называются споропо-иыльцовымп анализами. Они осуществляются для разных целен.
С помощью спорово-пыльцевых анализов можно определять состав меда, расследовать некоторые преступления, улучшать и контролировать качество лекарственных препаратов. Пыльца вызывает отдельные заболевания (например, сенную лихорадку). Споры плавуна используются в металлургии: ими посыпают модели при тонком литье металлов.
По-особому используют спорово-пыльцевой анализ геологи. Они исследуют пыльцу и споры, которые находятся в слоях горных пород. Можно сказать, изучают пыль на страницах геологического календаря. Только пыль не простую, а растительную. Если знать ее особенности, то можно прочесть немало интересного о прошлом.
Предположим, в береговом обрыве обнаружен слой темного глинистого песка. Черный цвет обычно бывает у органических остатков. Значит, в этом слое сохраняется много остатков растений и животных, за долгое время лежания в земле они сильно изменились и превратились в глинистую массу. Но, как мы знаем, споры и пыльца и тут могут неплохо сохраниться.
Геологи отбирают из этого слоя образцы грунта. Не как попало отбирают, а снизу вверх, от нижней части (подошвы) через определенные интервалы, промежутки.
Скажем, через каждые двадцать сантиметров. Зарисовывают обрыв, слой; отмечают, где отобраны образцы.
В лаборатории каждый образец обрабатывают, растирают в порошок и особыми приемами отделяют споры и пыльцу от прочих частиц. От образца весом в полкило остается щепотка пыльцы, спор, а также отдельных клеточек водорослей, растительных тканей. Их рассматривают под большим увеличением.
Существуют специальные таблицы, где зарисованы формы спор и пыльцы растений разных видов - современных и древних. По таблицам легче узнать те частицы, которые видны в микроскоп. Пыльца и споры напоминают крохотные кристаллики, зерна. Иногда у них есть воздушные мешочки или лопасти, как пропеллер.
Часть спор и пыльца может попасть в образец случайно, может быть издалека занесена в эти края ветром. Поэтому очень важно знать, сколько содержится в образце частиц тех или иных растений. Выражается эта величина и процентах. И тогда можно судить, какие растения преобладают в образце. Скажем, содержится много спор мхов и лишайников, пыльцы полярной карликовой березы. Такие растения характерны для тундры.
На Восточно-Европейской равнине нередко встречаются слои песков и глин с органическими остатками, торфом, залегающие между двумя слоями морен. Подобно пирогу с начинкой.
В моренах редко встречаются остатки растений. А вот в слоях, залегающих между двумя моренами, спор и пыльцы бывает очень много.
Обычно после анализов удастся восстановить изменения природных условий. Сразу на морене лежит слой речных или озорных осадков с тундровой растительностью (после ледника сохранялся холодный климат и обитали холодостойкие мхи, лишайники, кустарники и реже - деревья). на атом слое залегает другой, где особенно много пыльцы хвойных деревьев. Это значит, что тундра сменилась тайгой. Еще выше залегает слой, содержащий пыльцу сосны, ели, берез с примесью широколиственных деревьев и лугового разнотравья. Значит, хвойная тайга сменилась смешанным лесом. На этом слое находится другой, где преобладает пыльца широколиственных пород. Что тут было, понятно: теплолюбивые леса.
В следующих слоях все идет в обратном порядке: от преобладания пыльцы широколиственных деревьев до изобилия спор тундровой растительности. И, наконец, снова все перекрывает донная морена.
Зная результаты спорово-пьшьцевых анализов, нетрудно догадаться, что происходило в промежутке между двумя оледенопиями (двумя слоями донных морен). Климат сначала был очень холодный. Постепенно шло потопление. Климат стал примерно такой, как сейчас на юге средней полосы России. Затем началось похолодание, которое закончилось новым наступлением ледпика.
Осадки теплого времени, лежащие между отложениями великих ледников, называют межледниковыми.
Чтобы лучше разобраться, как в межледниковое время изменялась растительность, ученые строят графики, диаграммы. Столбиком изображают геологический разрез.
Отмечают места, где отобраны образцы. Против каждого образца откладывают на графике цифры, которые показывают содержание пыльцы и спор. По таким графикам удобно сравнивать между собой анализы, проведенные в разных районах,
Геологи проводят многие тысячи спорово-пыльцевых анализов в тех краях, где бывали оледенения. Графики у них получаются самые разные. Некоторые из них сходны между собой. Почему? Наверное потому, что это было одно и то же межледпиковье, и климат менялся в разных местах примерно одинаково.
До оледенении в средней полосе Европы, Азпп, Северной Америки было теплее, чем теперь, росли теплолюбивые растении, обитали экзотические животные. После первого, самого древнего оледенения наступило теплое время, когда снова появились в наших краях теплолюбивые растения, из которых теперь некоторые вымерли. Если в образцах попадаются споры или пыльца вымерших растений, значит, эти образцы из самого древнего межледниковья.
Впервые геологи догадались о том, что было несколько великих оледенении, работая в Альпах. Оледенении получилось четыре. А, как мы знаем, ученые, исследовавшие Восточно-Европейскую равнину, предположили от одного до двенадцати оледенении. Наиболее часто называли цифру четыре. И в Северной Америке ученые чаще всего находили следы трех межледпнковий и четырех оледенении. Называют оледенения и межледниковья по-разному.
Названия оледенепиям обычно даются по тем районам, до которых докатились в это время ледники. Например, валдайское - до Валдайской возвышенности, московское - примерно до широты Москвы и так далее.
Межледниковья называют по тем районам, где найдены наиболее убедительные отложения этого времени. Правда, частенько бывают сразу два и больше названий. Это потому, что ученые не во всем согласны друг с другом. Не всегда легко выясиптг,, какие залегают слои и почему меняются спорово-пыльцевые диаграммы.
Проще всего разобраться с последним оледенением.
Следы его самые свежие; гряды конечных морен отчетливые, крутобокие: озерные осадки ледников не нарушены, они тянутся далеко, как железнодорожные насыпи.
А в тех местах, где ледники побывали два- три- четыре раза, следы древних оледенении стерты, формы рельефа сглажены, приходится ориентироваться по слоям осадков. Но слои часто сходны между собой, содержат похожие остатки растений, да еще вдобавок смяты или отчасти срезаны ледяными потоками. Тут многое остается непонятным. Особенно, когда речь идет о самом древнем, первом оледенении.
Сейчас широко используются "радиоактивные часы"
для измерения возраста осадков. Так удается сравнивать возраст межледниковых слоев, находящихся в Европе, Азии, Америке. Эти данные, судя по всему, подтверждают мысль о том, что крупные оледенения проходили во всем Северном полушарии одновременно. В эти эпохи северные части Европы, Азии, Америки, вся Гренландия и весь Северный Ледовитый океан покрывались почти сплошной ледниковой шапкой.
И тогда возникает вопрос: почему же таяли великие ледники?
ГИБЕЛЬ ВЕЛИКАНОВ
О начале ледникового периода у нас есть немало сведений. Медленно, в течение миллионов лет, в средних и полярных широтах становилось все холоднее, постепенно отсюда вытеснялись теплолюбивые животные и растения.
Возможно, похолодание началось от ослабления солнечной активности. Кроме того, очень обширными были континенты.
Похолодание вызвало рост ледников в горах Скандинавии, на возвышенностях Северной Америки, в Гренландии... Ну, об этом мы уже говорили. Чем больше ледники, тем холодней климат; холоднее климат больше ледники. Так появился огромный ледовый покров Северного полушария (в Антарктиде он возник значительно раньше).
Почему разрушился этот великий ледниковый покров?
Что погубило ледяных великанов, захвативших обширные равнины?
Проще всего предположить, что Солнце на некоторое время стало греть жарче. Но эту догадку нельзя доказать.
Оспорить ее тоже трудно. Нет для этого фактов. А без фактов научную теорию не построишь.
Югославский ученый Мпланковпч предположил: все дело в том, как вращается Земля вокруг Солнца. Она в иные десятилетия то немного приближается к нему, то отдаляется от него. К тому же Земля вращается вокруг своей оси не совсем устойчиво. Она, как юла, немножко покачивается из стороны в сторону. От этого солнечные лучи по-разному нагревают ее отдельные участки.
Миланкович учел эти обстоятельства. Он построил график, где показал, сколько в течение последнего миллиона лет поступало солнечного тепла на среднюю полосу Северного полушария.
Получилось, что тепла было то больше, то меньше.
Так случалось за это время несколько раз. По графику Милапковича, великие ледники могли наступать около десятка раз и примерно через одно и то же время. Геологическими материалами это не подтверждается. И всетаки схема Миланковича очень удобна. Она объясняет, почему таяли великие ледники: потому что становилось теплее благодаря изменчивости потока солнечного излучения, поступающего на Землю.
Но одну главную загадку схема эта объяснить не может. Почему ледниковый период был всего один миллион лет? До этого на Земле десятки миллионов лет не существовало великих ледников, хотя и прежде, до ледникового периода, Земля вращалась так же, как теперь. А оледенении не было.
И еще одна загадка. Судя по колебаниям уровня Мирового океана, великие ледники росли очень медленно, а погибали в десять раз быстрее. Почему?
Мне кажется, дело вот в чем. Великие ледники погибли от того, что были слишком велики. Они захватили чересчур много суши и воды. Так много, что не смогли сохранить свои владения.
Владения ледяных великанов оказались слишком обширны: почти половина Северного полушария.
Антарктиду тоже покрывают льды. Однако ее окружают моря, океаны. Оттуда поступает на ледяной покров влага. У антарктических ледников неплохое питание. Они могут преспокойно расти, сохранять свою массу. И хотя по окраинам материка постоянно отламываются ледники, снабжая айсбергами южные моря, ледовые потоки не истощаются: им вполне хватает атмосферного питания влагой.
На Северном полушарии в ледниковую эпоху ситуация была совсем иной. Там вокруг полярной ледяной шапки находились огромные континенты: Евразия и Северная Америка, а также крупнейший остров Гренландия.
От них к ледникам поступало слишком мало влаги. А Северный Ледовитый океан целиком находился под ледовым панцирем. На севере Атлантического и Тихого океанов было много айсбергов и ледовых полей. Вдобавок охлаждались океанские воды, увеличивалась их соленость (ведь ледники "отобрали" из океана пресную воду).
Все это сильно ослабило испарение воды с поверхности морей и океанов. Значит, еще меньше влаги могло поступать на полярную ледяную шапку.
Великие ледники - ловушки дождя и снега, атмосферной влаги. А еще зеркала, отражающие лучи солнца.
Но чем меньше в воздухе влаги и чем сильней отражаются в космос лучи солнца, тем становится холоднее. Вовсе не обязательно, чтобы ослаблялось солнечное излучение, чтобы наша родная звезда меняла свою яркость. Достаточно и на Земле причин, чтобы возникали великие ледппкп и наступили великие холода: немного приподнялись материки над уровнем моря; выше стали северные горы; котловина Северного Ледовитого океана оказалась отгороженной от теплых морей кольцом суши; появились первые ледяные шапки в Скандинавии, Гренландии...
С этого началось, а закончилось серьезной катастрофой - ледниковой эпохой. Скопление у полюсов гигантских масс льда и некоторое обмеление Мирового океана повлияло даже на скорость вращения Земли. Изменилось направление морских течений и потоков воздуха. Полярные зоны оказались резко отделенными от теплого тропического пояса.
Великие ледники погубили сами себя. Они стали худеть и чахнуть от недостатка воды. По краям ледового покрова шло сильное таяние снега и льда. На место тающих глыб подползали новые и новые ледяные потоки.
Однако сила тепла их побеждала. Потому что в центрах оледенения теперь почти вовсе не выпадало осадков. Среди гор и возвышенностей появились проплешины. Скудели истоки ледовых рек. И постепенно отмирали ледники.
С юга их "слизывали" теплые ветры и солнечные лучи.
На севере у них не было источников питания.
Полярный океан все еще находился подо льдом, на северных горных хребтах еще сохранялись ледники, и на равнинах еще двигались отдельные ледяные потоки. Но уже началась "геологическая весна". Среди обширных озер и полноводных рек зеленели острова. Кое-где темнели грязные ледяные глыбы и поля отмирающих льдов.
Распался великий ледовый покров. Началась эпоха "потопов".
Повышался уровень Мирового океана. Значительная часть суши теперь была залита морями и озерами. Это были очаги местного потепления. Потоки теплого воздуха стали проникать далеко на север, а теплые морские течения вторглись в Северный Ледовитый океан. Наступило "геологическое лето".
Оледенения и межледниковья напоминают зимнее и летнее время. Между ними можно выделить весну и осень. Только следует помнить, что это были геологические эпохи, которые продолжались тысячи, а то и десятки тысяч лет. В это время по-прежнему ежегодно чередовались обычные зима - весна лето - осень. Хотя там, где властвовали ледники, даже летом продолжали медленно течь ледовые потоки.
Сейчас мы живем в начале "геологического лета".
Обильные воды схлынули с материков, Северный Ледовитый океан соединился с Атлантическим и Тихим. Льды его постепенно убывают. На севере Европы и Америки все еще сохраняются обширные озера, заливы, моря. Но земная поверхность здесь все еще повышается.
Только вот вопрос: можно ли современную эпоху называть ледниковой? Или она межледниковая? Скорее всего, по-видимому, ни то, ни другое название не подходит. В наше время нe ледники сильное всего влияют на окружающую природу, меняют растительность, животный мнр, климат. В наши дин на Земле господствует другая великая сила - человек. И не сам по себе человек, а наделенный научными знаниями и могучей техникой. Человек с помощью техники переиначивает природу. Он стал могущественнее даже великих ледяных исполинов!
Наибольшее влияние на глобальные климаты оказывают непредусмотренные последствия человеческой деятельности. В атмосферу выбрасывается много пылевых частиц, которые рассеивают и отражают в космическое пространство немалую долю солнечного излучения. Уменьшение общей площади лесных массивов, увеличение территорий, онустыненных в результате слишком активного, разрушительного хозяинпчапия человека, тоже увеличивают долю отраженной от земной поверхности энергии солнца. В результате возникает реальная опасность общего похолодания на планете.
С другой стороны, при сжигании горючих полезных ископаемых атмосфера обогащается углекислым газом, который задерживает тепловое излучение близ земной поверхности. Вдобавок множатся тепловые потери от работы промышленных предприятий, сжигания топлива и т. п.
Все это способствует общему потеплению климата.
Прогнозы на ближайшие десятилетия исходят из этих двух глобальных климатических факторов. Одни ученые склоняются к мысли, что преобладать будут факторы общего потепления. Значит, следует ожидать таяния ледпиков, деградации вечной мерзлоты, повышения уровня Мирового океана... Короче говоря, нечто вроде эпохи "всемирных потопов". Другие ученые предполагают, что будут преобладать факторы общего похолодания. Следовательно, впереди маячит грозный призрак нового великого оледенения.
Как бы то ни было, человечеству предстоит нелегкая, научно обоснованная "климатическая" деятельность, направленная на сохранение нынешних климатических условий без серьезных и, главное, внезапных природных катастроф. Для этого потребуется достичь более высокого, чем ныне, уровня геолого-географнческпх знаний и более высокого уровня моральной ответственности всех людей за судьбу нашей планеты и нашей цнпилизацин.
Правда, мы еще не способны сделать климат таким, как в ледниковую нюху. Да этого нам и не надо. Л если бы вдруг потребовалось, люди смогли бы, пожалуй, организовать новое оледенение, нe сразу, конечно. По через сотни лет оно могло бы начаться.
Предложен, к примеру, один смелый инженерный проект: сделать плотину через Берингов пролив. Она не просто соединит Азию с Америкой. В ней будут стоять мощные насосы, перекачивающие теплые воды Тихого океана в Северный Ледовитый.
Получится искусственное теплое морское течение.
Благодаря ему начнут таять льды полярного океана. Начнется потепление климата в Северном полушарии.
Однако возможно, что, когда Северный Ледовитый океан освободится ото льда, на суше появятся ледники.
Если и не начнется оледенение, то климат может значительно измениться. Неясно только, как и где он изменится. Вдобавок таяние льда повысит, хоть и не намного, уровень океана.
Самое главное: никто но сомневается, что плотину в Беринговом проливе можно возвести. И пасосы там будут работать, и появится искусственное морское течение.
Только вот неясно, к каким результатам это приведет.
Ученым удалось подсчитать, сколько горных пород перемещают на Земле люди. Оказалось, что люди с помощью машин перемещают значительно больше камней, песков, глин, чем это делали великие ледники.
Человек стал великаном.
Настала эпоха человека пауки, техники.
ПРАКТИКА
Глава 7. Зачем изучать растаявший лед?
Теорий много, практика одна
Валуны-свидетели
Отторженцы
Подземные долины
Глава 8. Знать, чтобы использовать
Полезные ледники
Лесс
Грунт
Глава 9. Дальняя экспедиция
Вечная мерзлота
Увидеть, понять, предусмотреть
Здесь прошел великий ледник
Глава 7. ЗАЧЕМ ИЗУЧАТЬ РАСТАЯВШИЙ ЛЕД?
ТЕОРИЙ МНОГО, ПРАКТИКА ОДНА
С чего начинается геология!
Геология начинается с валуна у дороги. Геология начинается от подошв наших ботинок.
Верхние слои горных пород обычно относятся к ледниковому периоду. Мы строим на них дома, заводы, плотины, космодромы. Прокладываем по ним железные и шоссейные дороги.
Великие ледники давно растаяли. Ни льдинки от них не осталось. Знать о них, конечно, интересно. А какая практическая польза от этих знаний?
Научная теория похожа на воздушный замок. Ее создают ученые. Ледниковая теория - тоже научная "выдумка".
Иногда практики, озабоченные деловые люди, усмехаются: "Наука - наукой, а дело делом". И спрашивают ученых: "Какая практическая выгода от вашей работы?"
Надо сразу сказать: ученый-теоретик не всегда может точно определить практический смысл своей работы. Петр Кропоткин писал о ледниковом периоде, не думая, что его теория когда-то поможет геологам находить месторождения полезных ископаемых. Ученые, которые уточняли уело пня залегания ледниковых и межледниковых отложен ий, могли не знать, что их работы помогут воздвигать города и добывать подземные воды.
Теории вовсе не обязательно используются сразу. Им приходит черед через годы и десятилетия. Но польза от пих обязательно есть и будет. Знания драгоценности с постоянно растущей стоимостью. Знания -- спла, которая упеличивается со временем.
Для человека мысль - это жизнь. Нам думать и знать так же важно, как действовать. Чем больше знаешь - тем разумнее действуешь.
ВАЛУНЫ-СВИДЕТЕЛИ
Однажды американские геологи обследовали валуны, лежащие на равнине к югу от Великих озер. Вдруг в одном валуне обнаружили зернышко алмаза!
Находка была неожиданная. Поискали в других валунах. И снова находки: кое-где оказались алмазики. Мелкие, но все-таки драгоценные крупицы.
Извлекать ал мазики из тысяч валунов - дело хлопотное, дорогое, невыгодное. Вот если бы найтп настоящее месторождение алмазов. Но где его искать?
Все зависит от того, от каких каменных толщ были оторваны валуцы и как двигались. Надо восстановить их путь. Это можно сделать, если хорошо известны центры оледенения и направление течения ледников.
Геологи нанесли на карту валуны, в которых были найдены алмазы. Определили по грядам конечных морен стадии отступания края ледника. Выяснили главные пути ледовых рек.
Начали от валунов с алмазиками передвигаться против течения древних ледников. Где-то на этих направлениях должны находиться скалы, из которых были вырваны валуны, содержащие алмазы.
Следы великих ледников привели геологов... прямиком к Великим озерам. Впадины этих озер были отчасти выпаханы ледниками. Поэтому каждое озеро вытянуто примерно с севера на юг.
Так и не выяснилось до сих пор: то ли месторождения алмазов скрыты на дне Великих озер, то ли эти месторождения полностью уничтожены льдами, то ли они находятся где-то дальше на севере, и Канаде.
Столь же загадочна судьба месторождений уральских алмазов, на Урале в речных носках удавалось находить мелкие алмазы. Возможно, месторождения драгоценных минералов полностью были разрушены геологическими силами (в том числе ледниками), господствующими на земной поверхности.
Очень трудно проходили поиски залежей золота в Норвегии. В современных речных песках были обнаружены золотники. Затем выяснилось, что и древние пески золотоносны. Стали искать и наносить на карту долины древних рек.
Район поисков все время расширялся. Он захватил даже часть Финляндии. Предполагали, что золото, как часто бывает, содержится в кварцевых жилах, пересекающих гранитные массивы. Однако ни в гранитах, ни в кварцевых жилах золото не нашли.
Стали исследовать ледниковые отложения. В морене обнаружили чешуйки золота. Пришлось ориентироваться не на речные долины, а на пути перемещения ледников.
Но и тут все оказалось не так-то просто. Когда под микроскопом изучили золотинки и песок, их содержащий, выяспилось, что образовались они не в гранитах или кварцевых жилах, а в более молодых осадочных горных породах.
Выходит, золотые чешуйки имели очень сложную историю, переносились морскими и речными водами, ледниками. Поиски месторождений золота оказались слишком трудными. От них отказались (во всяком случае, на некоторое время).
Однако ледники способны не только запутывать геологические поиски.
На Среднесибирском плоскогорье были найдены обломки камней, содержащих медные и никелевые руды.
Стали внимательно изучать ближайшие окрестности - безрезультатно. Тогда пригляделись к рудоносным обломкам. Они были похожи на ледниковые валуны.
В Центральной Сибири тоже было крупное оледенение. (Это доказал более ста лет назад Петр Кропоткин, проводивший - одним из первых - исследования этого края). Следовательно, валуны проделали непростой путь в ледовых потоках. Геологи постарались восстановить линии движения ледников - по ложбинам и царапинам на скалах, по грядам морен - боковых и конечных.
Быстро, за два года, отыскали участки, откуда были сорваны валуны. Провели здесь поисковые работы, пробурили скважины, исследовали недра земли с помощью приборов. И сразу же обнаружили месторождение медноникеленых руд.
Конечно, к этим же результатам можно было прийти и без всякого знания ледниковой теории, действуя наугад.
Более детально обследовать обширные территории, пробурить там и сям скважины. Постоянно расширять поиски.
Пришлось бы обследовать обширную область, затратить много времени, сил и средств.
В этом и заключается практическая ценность наук: они открывают нам более точные, простые и надежные пути для достижения наших целей. И нс только для поисков полезных ископаемых.
Мне, например, приходилось в своей геологической работе не раз сталкиваться со следами великих ледников.
Паши геологические отряды не искали месторождения ценных руд. Задачи наши были, на первый взгляд, простые: изучить условия залегания и свойства горных пород для будущих строительных работ, для инженерных целей. Этим занимаются специалисты по инженерной геологии.
О том, как это происходило, я и хочу рассказать. Всетаки о собственных работах знаешь лучше, чем о других.
Вдобавок, вы сможете познакомиться с тем, как и для чего ведутся геологические изыскания.
Начну с Солигорского района Белоруссии. Здесь, на северной окраине Припятского Полесья, мне довелось проработать почти пятнадцать лет, много заниматься отложениями ледникового периода.
ОТТОРЖЕНЦЫ
С чего начинается работа геолога в новом районе, где он никогда не был?
Прежде всего ладо уточнить, чем должен заниматься: собрать побольше сведений о том районе, где будешь работать.