Документ 3876110
реклама
Четвертичная геология 1. 1. Предмет геологии четвертичных отложений Геология четвертичных отложений, являясь составной частью исторической геологии, посвящена изучению завершающего и самого короткого этапа развития Земли – четвертичного периода. Следовательно, объектом изучения науки служит самый верхний слой земной коры. И вот здесь мы сталкиваемся с двумя особенностями науки, которые на первый взгляд кажутся парадоксальными. Хотя объект исследований находится буквально под ногами человечества и ежесекундно доступен для анализа, ученые заинтересовались им гораздо позднее, чем залегающими на больших глубинах древними породами. Вторая особенность состоит в том, что, невзирая на огромный объем собранной фактической информации, геология четвертичных отложений до сих пор остается одной из самых дискуссионных дисциплин геологического цикла. Сущность многих проблем науки будет рассмотрена в последующих разделах книги. Цели, стоящие перед четвертичной геологией, хотя и разделяются на научно-теоретические и прикладные, но находятся в непосредственной взаимосвязи. Если первой теоретической целью выступает установление закономерностей и исторической последовательности развития природных процессов в четвертичном периоде, то из нее вытекает и чисто практическая: дать прогноз развития природных процессов на будущее. Со второй важнейшей теоретической целью – определением генезиса четвертичных отложений – связаны и главные утилитарные: во-первых, выявить размещение и запасы основных полезных ископаемых, приуроченных к четвертичным отложениям, а во-вторых – дать заключение о возможности возведения на конкретной территории инженерных сооружений. Для достижения этих целей необходимо решение следующих задач: Выявить особенности состава, залегания и распространения четвертичных накоплений. Реконструировать специфику деятельности главных геологических агентов, сформировавших эти отложения. Исследовать динамику климатических процессов, развитие растительного и животного мира. Восстановить историческую последовательность осадконакопления, то есть произвести стратиграфическое расчленение четвертичной толщи. Установить и стратиграфически обосновать нижнюю возрастную границу четвертичного периода. Необходимо иметь в виду, что выполнение перечисленных задач должно вестись комплексно, причем как в региональном, так и в глобальном масштабе. Очевидно, что специфика изучаемой дисциплины определяется особенностями четвертичных отложений, которые, в свою очередь, сформировались под воздействием во многом уникальных, но закономерных природных явлений. 1. 2. Природные закономерности квартера и особенности четвертичных отложений В четвертичных породах запечатлена история развития планеты на протяжении последних, без малого, 2 млн. лет. Незначительный в масштабе геологической летописи, завершающий отрезок жизни Земли ознаменовался глобальными и многократными природными перестройками, что, конечно же, приводило к частой смене господствовавших геологических процессов. Как результат, на поверхности суши накапливался пестрый чехол пород, отличающихся генезисом и составом, и возникали разнообразнейшие типы и формы рельефа, сложенные этими породами. Причиной указанной пестроты послужили резкие климатические колебания, вызывавшие то развитие сухих и морозных условий ледниковых этапов, то приход им на смену влажных и теплых межледниковых. Главнейшей особенностью четвертичного периода, заложенной в основу его непосредственного выделения в составе кайнозойской эры, является следующая. На просторах материков северного полушария, занятых умеренным климатическим поясом, только в четвертичном периоде устанавливались такие условия, которые ныне соответствуют антарктическому и арктическому климатическим поясам. Четвертичные отложения завершают разрез пород кайнозоя и земной коры в целом. Эти самые молодые образования покрывают практически всю поверхность суши и дна океанов, отличаясь при этом большими перепадами мощности. В зависимости от тектонического режима и форм рельефа четвертичная толща то достигает мощности нескольких сот метров (в погружающихся предгорных прогибах), то понижается до нескольких сантиметров (на склонах воздымающихся гор). Поскольку масштабных морских трансгрессий и регрессий за изучаемое время не происходило, то поверхностные породы представлены на суше континентальными накоплениями, а на дне океанов – морскими. Лишь на некоторых прибрежных низменностях можно наблюдать переслаивание четвертичных отложений морских и континентальных. Авторы классического трехтомного труда “Четвертичный период (ледниковый период – антропогеновый период)”, указывают на четыре главных закономерности развития природы в четвертичное время: глобальность, направленность, ритмичность и провинциальность [24]. По нашему мнению, вполне обоснованным представляется выделение еще одной специфической черты – цикличности, которая обусловлена теми же физико-географическими взаимосвязями, что и предыдущие. Первая закономерность заключается в глобальном характере трансформации, охватившей все без исключения природные компоненты. Климатические метаморфозы немедленно отражались на растительности и животных. Их реакцией были вынужденные и массовые миграции для большинства, видоизменения в попытках приспособиться для меньшинства, и гибель тех многих, кто не успевал в этой гонке за жизнью. В итоге, на месте одних природных зон возникали другие, с совершенно новым набором обитателей. Но и не это главное для нас – климатический калейдоскоп поочередно вызывал на гигантских территориях то господство флювиальных геологических процессов, то ледниковых и мерзлотных. То есть, в теплое и влажное время межледниковий главным геологическим агентом становилась вода, тогда как холодные этапы сопровождались развитием покровных ледников, оккупировавших колоссальные площади материков северного полушария. Вторая закономерность противостоит первой – состоит она в провинциальности проявления природных изменений. Конечно же, и эта закономерность обусловлена главнейшими естественными факторами: климатом и тектоникой. Совершенно разными в одно и то же время были геологические процессы на территориях, покрытых ледниками, и за пределами ледников; по-разному протекали они как на удаленных, так и, нередко, на смежных площадях. В силу этого абсолютно непохожие по составу и происхождению породы характеризуют один и то же отрезок времени в Белорусском Поозерье и на Полесье. Третья закономерность утверждает направленность природных процессов. На протяжении четвертичного периода достигла своего пика проявлявшаяся с неогена планетарная тенденция к похолоданию и иссушению климата – до половины площади Земли сковали ледовые поля. В итоге, с началом плейстоцена существенно усложнилась структура природной зональности. Возникли совершенно новые зоны, не имевшие аналогов в истории планеты: тундры и тайги, а в ледниковые этапы резко возрастала площадь ледяной зоны и, в дополнение к этому, формировалась уникальная зона – перигляциальная. Позднеледниковье ознаменовалось апогеем прогрессирующего похолодания – на северное полушарие обрушилась небывалая стужа, а возникшая опять-таки в плейстоцене зона многолетней мерзлоты распростерлась почти до Черного моря. Четвертая закономерность, по сути, уже охарактеризована –заключается она в ритмичности (стадийности) природных процессов. По сути, весь четвертичный период состоит из ритмов ледниковых и межледниковых, а каждый из них, в свою очередь, делится на более мелкие стадии (или ритмы). Причем ритмы эти отличались не только и не столько по времени, сколько по амплитуде изменений климата и всех процессов, им обусловленных. Так, отличие межледниковья от интерстадиала не в их продолжительности, а в том, что приход межледниковья знаменует коренную ломку природных процессов, тогда как интерстадиал означает лишь некоторую их коррекцию. Были уже упомянуты и основные черты пятой закономерности – цикличности развития природы. Многократное чередование во времени ледниковых этапов с межледниковыми привело к тому, что в областях развития ледников разрез четвертичных пород подобен слоеному торту – снизу вверх друг друга сменяют закономерно построенные пары слоев: в каждой паре один слой соответствует ледниковому этапу развития, а второй – межледниковому. К великому сожалению, такая схема слишком красива, чтобы встречаться часто – иначе не было бы вековых споров о количестве оледенений и межледниковий, стадий и интерстадиалов, да и в целом о продолжительности последнего периода кайнозоя. Завершая анализ природных закономерностей, необходимо хотя бы кратко остановиться на особенностях четвертичных отложений. Главнейшими из них являются следующие. Континентальное происхождение – в отличие от всех остальных возрастных комплексов осадочных пород суши, четвертичные отложения являются почти исключительно континентальными. Огромная мощность – в составе осадочного чехла земной коры нигде не встречается континентальных отложений, сопоставимых по мощности с четвертичными. Короткий срок накопления – в истории Земли это самый непродолжительный период, и тем уникальнее грандиозная мощность его отложений. Повсеместность распространения – образование четвертичных пород продолжается и поныне, причем на всех гипсометрических уровнях земной поверхности и даже под нею – в горных выработках. Чрезвычайная пестрота генезиса и состава – эта особенность связана с первой, ведь отложения других периодов являются морскими. Быстрая смена генетических типов по простиранию и вниз по разрезу – обусловлена спецификой континентальных процессов эрозии и седиментации. Тесная связь отложений с рельефом – каждый генетический тип отложений представлен определенной формой рельефа. Несомненно, особого внимания заслуживают те особенности четвертичных отложений, которые связаны с их практическим использованием и, в целом, значимостью для жизни и хозяйственной деятельности людей. Почвообразующая роль – залегая на поверхности, четвертичные отложения являются материнской породой, следовательно, от них во многом зависят минеральный состав и водно-воздушные свойства современных почв. Очевидно, что указанные характеристики влияют на урожайность почвенного покрова. Полезные ископаемые – преимущественно обломочные по составу, четвертичные породы служат главным вместилищем россыпей драгоценных камней и металлов; несут в себе огромные запасы потребляемых человечеством подземных вод; используются как сырье для промышленности строительных материалов; содержат сырье топливное и биохимическое, и проч. Несущая основа инженерных сооружений – преимущественно на четвертичных накоплениях возведено большинство зданий, дорог и других конструкций. Следовательно, инженерно-геологические характеристики четвертичных накоплений определяют специфику практически всех видов строительства. Рельеф – слагая земную поверхность, четвертичные образования определяют особенности рельефа планеты, следовательно, от них зависят условия жизни населения. Техногенные отложения – только в слоях четвертичного возраста представлены принципиально новые для планеты отложения – техногенные. Последняя особенность относится не только к отложениям, но и ко всем процессам и явлениям, имевшим место в истории Земли – именно в четвертичном периоде возник и набрал силу совершенно новый геологический и геоморфологический агент – человек, опередивший все природные силы по степени воздействия на горные породы и рельеф. Техногенные накопления обладают столь обширным перечнем особенностей, что они превратились в одну из глобальных проблем человечества в целом, и изучаемой науки в частности. Поэтому рассмотрение названных образований выходит за рамки данной книги. Контрольные вопросы Каковы цели и задачи геологии четвертичных отложений? Какая особенность лежит в основе стратиграфического выделения четвертичного период? Какими особенностями отличаются четвертичные отложения? Что является главной причиной своеобразия четвертичных отложений? Какие существуют закономерности развития природы в четвертичном периоде? Каково практическое значение четвертичных накоплений? 2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Поскольку четвертичная геология связана с чрезвычайно обширным перечнем естественных и даже гуманитарных наук, то и арсенал используемых ею методов отличается большим разнообразием. Здесь мы познакомимся с теми из них, которые употребляются наиболее часто. Методы объединены в три группы: стратиграфического расчленения четвертичной толщи, абсолютной геохронологии и определения генезиса отложений. Понятно, что такое объединение носит условный характер, поскольку при решении определенных задач в каждом конкретном случае один и тот же метод может применяться для разных целей: например, палеонтологические методы помогают не только произвести стратиграфическое разделение отложений, но и поставляют информацию о генезисе пород. Поэтому, для получения достоверных результатов, при решении проблем любого рода необходимо пользоваться максимально возможным набором самых разных методов. В отдельную группу выделены геоморфологические методы, отличающиеся универсальностью использования. 2. 1. Методы стратиграфического расчленения четвертичной толщи Стратиграфия является одной из основных проблем изучаемой науки. Поскольку главной особенностью развития природы в квартере явилась смена теплых этапов холодными, то и выделение более мелких временных отрезков опирается на определение количества и специфики таких этапов. Следовательно, стратиграфия четвертичных накоплений производится, как правило, по климатическому принципу – используемые при этом методы призваны разделить четвертичные отложения на группы, формировавшиеся в диаметрально противоположных климатических условиях: ледниковых и межледниковых. С этой целью применяются методы палеонтологические, а также палеомагнитный, изотопно-кислородный и другие. 2. 1. 1. Палеонтологические методы Палеонтологические методы заключаются в изучении останков (или отпечатков) живых организмов и подразделяются на две группы: палеофлористические (палеоботанические) и палеофаунистические (палеозоологические). Залегающие в горных породах окаменевшие органические останки называются фоссилиями (от латинского fossilis – ископаемый). Совокупность, или комплекс органических останков, содержащихся в породе, называется ориктоценозом (от греческих oriktos – ископаемое, kenos – общий). Анализируя возможности применения палеонтологических методов для стратиграфии квартера, необходимо иметь в виду следующее. Изучение окаменелостей, найденных в дочетвертичных слоях, позволяет весьма точно оценить время их накопления – в первую очередь, благодаря обнаружению руководящих организмов, то есть используя биостратиграфический принцип. Вместе с тем, для четвертичных отложений такой подход оказывается неприемлемым. Обусловлено это малой продолжительностью квартера в целом и, тем более, входящих в его состав ледниковых и межледниковых эпох – на Земле попросту не успевали возникнуть и широко распространиться новые, руководящие виды. Поэтому главная цель изучения фоссилий в четвертичной геологии – восстановление не единичных организмов, а целых ассоциаций, в силу чего в геологии квартера принято выделять фаунистические и флористические комплексы. Анализ этих комплексов позволяет достаточно уверенно определить палеоклиматические условия того времени, когда обитали данные организмы. Следовательно, палеонтологические методы поставляют информацию для палеогеографических и палеоэкологических реконструкций. Поскольку в разные отрезки квартера на Земле обитали разные комплексы организмов, то появляется возможность произвести стратиграфическое расчленение четвертичной толщи – но уже на базе климатостратиграфического принципа. В разрезе четвертичных отложений наблюдается чередование отложений, накопившихся ледниками в холодные этапы, с озерными, болотными, аллювиальными и прочими, содержащими органику породами, возникшими в теплые межледниковые этапы. Осадки гляциальные являются переотложенными и палеонтологически немыми – обнаруженные в них фоссилии не позволяют оценить возраст пород. Поэтому пролить свет на развитие природы в отдаленном прошлом могут лишь отложения теплых этапов развития, а также породы, сформировавшиеся во время оледенений, но за пределами распространения глетчеров. Необходимо подчеркнуть, что главными источниками знаний о развитии природы в квартере служат межледниковые горизонты. Палеофлористические методы, в свою очередь, разделяются на две группы: изучения микрофоссилий (пыльцы, спор и водорослей) и макрофоссилий (плодов, семян и отпечатков растений). Их применение базируется на том, что даже малейшие колебания климата отражаются в составе растительных останков Палеопалинологический метод (споро-пыльцевой) имеет исключительное значение для стратиграфии квартера по той причине, что устойчивые ко внешним воздействиям споры и пыльца присутствуют практически во всех генетических типах отложений. Именно споро-пыльцевой анализ лежит в основе всех новых стратиграфических схем квартера Беларуси. Суть метода заключается в том, что из слоя берется образец отложений, и из него выделяются споры и семена. Затем определяют палинологический спектр – видовой состав растительности и процентное содержание зерен пыльцы или спор каждого вида. Таким образом, спектр характеризует растительность, а значит и климат того отрезка времени, в котором накопился данный слой. При отборе серии образцов – снизу вверх по всему горизонту – получают сведения о динамике растительности за соответствующее время. Результаты анализов графически изображаются в виде палинологических (споро- пыльцевых) диаграмм, поставляющих информацию и о смене климатических условий. Примеры палинодиаграмм приведены в последующих разделах пособия (рис. 25, 27, 30). Сумма палинологических спектров дает палинологический комплекс, отличающийся для каждого межледниковья плейстоцена. Лучше всего пыльца и споры сохраняются в торфе, сапропеле и других органогенных породах. Палеокарпологический метод опирается на изучение плодов и семян покрытосеменных растений, захороненных в четвертичных отложениях. Его стратиграфическая роль гораздо ниже, поскольку такие останки сохраняются плохо, а количество диагностических признаков у них обычно невелико. Для исследований этим методом наиболее пригодны осадки болотные и озерные. Диатомовый метод базируется на изучении кремневых панцирей диатомовых водорослей, обитающих как в пресных, так и в соленых водах. Возможности его применения в стратиграфии обусловлены тем, что кремневые створки прекрасно сохраняются и пользуются широким распространением, а сами диатомеи не только быстро эволюционировали, но и чутко реагировали на смену природных условий. Палеофаунистические методы опираются, в первую очередь, на исследование экологически обусловленных комплексов животных. Чаще всего в четвертичной геологии изучают останки млекопитающих, моллюсков и планктонных организмов. Изучение останков млекопитающих разделяется на исследование останков крупных и мелких наземных животных. Маммологические методы посвящены исследованию останков крупных млекопитающих. Животных плиоцена и квартера объединяют в фаунистические комплексы, состав и время обитания которых рассматривались ранее. Наибольшее количество останков содержится в русловом аллювии равнинных рек, овражнобалочном пролювии, карстовых полостях. В большинстве случаев фоссилии представлены разрозненными костями, причем возрастная датировка отложений по ним почти невозможна, поскольку велика вероятность, что кости переотложены. Находки целых скелетов приурочены к торфяникам, а в многолетнемерзлых породах иногда обнаруживаются и туши животных. Микротериофаунистические методы позволяют изучать мелких млекопитающих (грызунов, насекомоядных и др.). Эти останки встречаются несравнимо чаще, нежели кости крупных животных, и приурочены к тем же типам отложений. Из-за малых размеров, кости грызунов быстро разрушаются, поэтому сохранность фоссилий обычно низкая. Наибольшее количество пригодных для изучения находок представлено зубами, уцелевшими благодаря прочному покрову эмали. Изучение раковин пресноводных моллюсков, производимое с помощью малакофаунистических методов, также предполагает выделение комплексов ископаемых моллюсков. Успешнее всего такой анализ применяется в климатостратиграфических и палеогеографических целях. С его помощью изучены разрезы лессовых пород, содержащие погребенные почвы – доказано, что климат времени накопления лессов был гораздо суровее климата этапов почвообразования. Остракодологический анализ используется в климатостратиграфических целях при расчленении как континентальных, так и морских отложений. Остракоды – мелкие ракушковые рачки, тело которых заключено в двустворчатую роговую или известковую раковину. Обитают они как в пресных, так и в морских водах, наибольшее количество останков приурочено к отложениям озерным, шельфовым и лиманным, а также к старичному и пойменному аллювию. Остракоды отличаются широким географическим распространением, и обладают высокой чуткостью к изменению окружающих условий – их изучение позволяет выявить колебания температур и солености, глубины и динамики вод. Фораминиферовый анализ также используется для климатостратиграфии четвертичных пород. Метод применим только к морским осадкам, поскольку фораминиферы (или корненожки – морские бентосные или планктонные животные, обладающие известковой раковиной) не встречаются в пресных водах. Фораминиферы служат индикаторами температуры и солености вод, содержания растворенного кислорода, глубины бассейна. Примерно по тому же принципу, что и палеонтологические методы, используют палеопедологический метод, посвященный изучению погребенных почв. Ископаемые почвы отражают всю совокупность природных условий времени своего формирования, следовательно, по ним можно производить палеоклиматические реконструкции. Наиболее эффективно палеопедологический анализ применяется в изучении лессовых пород. 2. 1. 2. Палеомагнитный и изотопно-кислородный методы Палеомагнитный метод, изначально служивший целям стратиграфии более древних этапов развития Земли, находит все большее применение в четвертичной геологии. Основу метода составляет признание того факта, что знаки намагниченности полюсов Земли непостоянны во времени, а направление линий магнитного поля фиксируется кристаллами магнитных минералов, оседающими в водной среде или магматическом расплаве. Кроме того, изменяется и географическое положение магнитных полюсов, что также “консервируется” ориентировкой кристаллов. Поскольку названные вариации носят глобальный характер, то палеомагнитный метод позволяет коррелировать время осадконакопления на самых удаленных территориях. Исследованию подвергаются образования эффузивные, морские, озерные, аллювиальные, лессовые. Продолжительность этапов, когда знак полярности и расположение магнитных полюсов были постоянны, в истории планеты неодинаковы. Смена знака полярности получила название инверсии магнитного поля. Магнитные эпохи – длительные отрезки времени (сотни тысяч лет), на протяжении которых знак намагниченности полюсов сохранялся. Внутри магнитных эпох выделяются магнитные эпизоды – кратковременные этапы инверсии магнитного поля. Магнитные экскурсы – отрезки времени, когда геомагнитный полюс смещался на достаточно большое расстояние, а затем возвращался обратно. Магнитным эпохам кайнозоя присвоены порядковые номера, считая от современной: Брюнес – первая. Следовательно, эпохи с нечетными номерами обладают прямой (нормальной) полярностью, а с четными – обратной полярностью. Предшествующие геомагнитные эпохи именуются Матуяма (№ 2), Гаусс (№ 3), Гильберт (№ 4). Последняя продолжительная инверсия (ранга эпохи) произошла около 780 тыс. л. н., и этот переход получил название “граница Матуяма – Брюнес”. Во многих стратиграфических схемах квартера, в том числе и в унифицированной схеме четвертичных отложений Беларуси, с названным рубежом совпадает начало четвертичного периода. Существует, однако, и другое мнение, согласно которому нижняя граница квартера лежит гораздо ниже – вблизи кровли слоя, накопившегося во время эпизода прямой полярности Олдувей, т. е. примерно 1,76 млн. л. н. [6]. Изотопно-кислородный метод, разработанный американским геохимиком Ч. Эмилиани, применяется для изучения морских осадков. Следовательно, наряду с палеомагнитным, он относится к числу ведущих современных методов, используемых не только для региональной стратиграфии, но и для глобальных корреляций. Данный анализ опирается на то, что в скелетах морских животных (створках фораминифер) содержатся разные изотопы кислорода: 18О и 16О, а доля каждого из них зависит от температуры и солености воды. Причем как рост температуры, так и опреснение воды понижают соотношение 18О/ 16О, поскольку падение температуры на 1 ºС ведет к росту доли изотопа 18О на 0, 02 %. Поэтому на графике, отражающем изменение данной пропорции во времени, четко отражается смена условий ледниковых (воды холодные и соленые) межледниковыми (теплыми и опресненными). В результате исследований океанических отложений, накопления верхнего кайнозоя были разделены на изотопно-кислородные ярусы, счет которых идет от современности к древности. Нечетным номерам ярусов отвечают теплые этапы, а четным – холодные. В новой версии стратиграфической схемы квартера Беларуси нижняя его граница совпадает с рубежом между 37 и 36 ярусами, тогда как согласно унифицированной схеме она расположена между 19 и 18 ярусами. Контрольные вопросы На отложений? какой принцип опирается стратиграфия четвертичных Какова специфика применения палеонтологических методов в четвертичной геологии? Из каких отложений выделяются фоссилии для стратиграфического расчленения плейстоцена? Перечислите методы, применяемые для стратиграфии четвертичной толщи. Как называются этапы смены знака или расположения магнитных полюсов? Какие методы наиболее эффективны для глобальной стратиграфии четвертичных отложений? 2. 2. Методы абсолютной геохронологии Методы абсолютной геохронологии используются для выявления возраста четвертичных отложений, а значит, применимы в целях корреляции природных событий, происходивших в самых разных местах земной поверхности. Наибольшее распространение получили методы радиоизотопного и биоиндикационного датирования, а также методы изучения сезонно-слоистых осадков. Как и в стратиграфии, для получения надежных результатов желательно использовать несколько методов параллельно. Радиоизотопные методы опираются на постулат постоянства скорости распада радиоактивных элементов. К настоящему времени получены доказательства того, что на эту величину могут влиять различные природные факторы, как, например, колебания космического излучения. В связи с этим необходимо введение поправок в получаемые датировки. Изо всех радиоизотопных методов самые надежные результаты дает радиоуглеродный. Радиоуглеродный анализ оценивает содержание в органогенной породе изотопа 14 С, период полураспада которого составляет 5 568 лет. Данный анализ позволяет определить возраст пород, накопившихся не более 40–50 тыс. л. н., а применение специальных методик позволяет понизить планку до 65–70 тыс. л. н. Эффективнее всего подвергать исследованию растительные остатки, а среди них – уголь и древесину. Кроме того, возможны датировки по торфу, почвам, карбонатным отложениям, горелой и необожженной кости. Неравновесно-урановый метод опирается на сопоставление содержания в породе первичных изотопов урана-235 и урана-238 с производными их распада: ураном-234, протоактинием-231 и ионием. Временной интервал датировки составляет от современности до 2–2,5 млн. лет. Надежные результаты получают при изучении коралловых построек. Биоиндикационные методы применяются для выявления возраста голоценовых отложений, включают в себя лихенометрический, дендрохронологический и другие анализы. Лихенометрический метод основан на изучении лишайников, растущих на валунах. Метод опирается на допущение постоянства скорости роста, а также одновременности обнажения камня и появления на нем лишайника. Исследованию подвергаются современные (голоценовые) гляциальные образования, возрастом не более 9 000 лет. Дендрохронологический метод опирается на изучение древесных срезов: подсчитываются годовые кольца и анализируется их рисунок. Анализу подвергаются хвойные деревья, реже – лиственные. Доказано, что у каждого кольца есть свои уникальные особенности рисунка, зависящие от погодных условий данного года. Следовательно, и у группы деревьев за год возникнут похожие кольца. Сопоставляя срезы последовательно все более старых деревьев (в том числе и погребенных), получают линейный возрастной график. Метод отличается высокой точностью и позволяет определять возраст до 10 000 лет. Методы изучения сезонно-слоистых осадков позволяют с точностью до одного года определить продолжительность существования водоема. Кроме того, с их помощью иногда можно рассчитать и другие временные параметры, а также реконструировать палеогеографические условия осадконакопления. Основой применения этих методов служит либо сезонное изменение гидрохимических показателей озерных вод, либо сезонные колебания активности поступления обломочного материала. В обоих случаях за год на дне формируется пара слоев: один летний и один зимний слой, причем состав их разный. Таким образом, подсчитав количество пар слоев в разрезе, получают продолжительность отрезка времени накопления этой толщи. В составе характеризуемой группы особо значимое место занимает метод Де-Геера. Более детальное описание возможностей использования методов изучения сезонно-слоистых осадков приведено в разделах, посвященных соответствующим накоплениям: “Отложения соленых озер” (стр. 210) и “Озерноледниковые отложения”(стр. 250). Контрольные вопросы На какие группы разделяются геохронологические методы? Какой из радиоизотопных методов обладает наибольшей точностью и к каким породам он применим? 2. 3. Методы исследования генезиса отложений Методы исследования генезиса отложений образуют большую группу, объединяющую совокупность литолого-петрографических, геоморфологических, геохимических и прочих исследований. Большинство из них могут дать информацию не только о генезисе пород, но и о климатических условиях времени их накопления – значит, оказать помощь в решении стратиграфических проблем. Чаще других применение находят литолого-петрографические и геоморфологические группы методов. Литолого-петрографические методы посвящены изучению вещественного состава, особенностей структур и текстур горных пород. 2. 3. 1. Гранулометрический анализ Гранулометрический анализ позволяет получить упорядоченную информацию о размере частиц, слагающих осадочную породу. Четвертичные образования в большинстве своем являются продуктами физического разрушения, которые подверглись переотложению экзогенными силами. Гораздо меньший объем среди них занимают хемогенные и органогенные накопления. Для терригенных пород разработано большое количество классификаций, базирующихся на двух принципах разделения частиц по диаметру. Первый принцип – десятичный: основные подразделения пород по конечному диаметру отличаются в 10 раз. Второй принцип – генетический: классификации учитывают физические свойства частиц, специфику динамики их осаждения и др. Во всех систематиках обломки разделяются по размеру на четыре группы: грубообломочные (псефиты), песчаные (псаммиты), алевритовые, глинистые (пелиты). Проводя гранулометрический анализ необходимо учитывать, что осадок может быть сложен либо однородными по диаметру частицами, либо смесью обломков разного размера. В первом случае применима десятичная шкала Л. Б. Рухина (табл. 1); во втором – двухмерная шкала Н. М. Сибирцева (табл. 2), основанная на процентном содержании алевритовых и глинистых частиц. Практической основой такого разделения служат полевые и лабораторные гранулометрические анализы. Среди полевых шире всего используются визуальный и ситовой. 2. 3. 2. Петрографический и минералогический анализы Петрографический и минералогический анализы играют первостепенную роль в литолого-петрографическом изучении пород. Породообразующие и акцессорные минералы осадочных пород делятся на две группы: аллотигенную и аутигенную. Аллотигенные минералы принесены динамическими агентами издали, из районов разрушения горных пород. Аутиненные минералы возникают в составе осадка при его накоплении и диагенезе. Следовательно, изучение минерального и петрографического состава помогает выявлять: области денудации и сноса горных пород; динамику процессов денудации; перспективность региона на наличие полезных ископаемых, а также непосредственно разведывать месторождения. Кроме того, петрографические и минералогические методы необходимы при проведении палеогеографических реконструкций и стратиграфическом расчленении отложений. Таблица 1 Гранулометрическая классификация обломочных и глинистых пород однородного по размеру состава (по Л. Б. Рухину, 1953 г.) Диамет р частиц, мм Г руппы п ород Глыбы 100–50 50–25 25–10 Грубообломочные > 1 000 1000– 500 500– 250 250– 100 Название обломков 10–5 5–2 2–1 Название рыхлых пород* Сложенных Сложенных окатанными угловатыми обломками обломками Глыбовые Скопление валунники глыб Валуны: крупные средние мелкие Валунники: крупные средние мелкие Галька: крупная средняя мелкая Гравийн ые зерна: крупные средние мелкие Галечник: крупный средний мелкий Гравий: Скопление глыб: крупных средних мелких Щебень: крупный средний мелкий Дресва: крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый (песок грубозернистый) крупнозернис тая среднезернис тая мелкозернист ая (песок грубозернист 1–0,5 0,5– 0,25 0,25– 0,1 Песчан ые ый) Песчаные зерна: крупные средние мелкие Пески: крупнозернистые среднезернистые мелкозернистые вые Алеврит о- 0,1– 0,05 0,05– 0,005 0,005– 0,001 Алеврито вые частицы крупные средние мелкие** Алевриты: крупнозернистые (тонкозернистые пески) среднезернистые мелкозернистые Г Глинист Глины ые <0,001 частицы* * * Для сцементированных пород приняты следующие названия: грубообломочных, сложенных угловатыми частицами – брекчии; окатанными – конгломераты; пескам соответствуют песчаники, алевритам – алевролиты, глинам – аргиллиты. ** На практике к алевритам обычно относят обломки диаметром от 0,1 до 0,01 мм; к глинистым частицам – менее 0,01 мм. Таблица 2 Сопоставление классификаций рыхлых пород смешанного состава [19] линис тые Содержание частиц размером 0, 01 мм, % До 5 5–10 10–20 20–30 30–40 40–50 50–60 60–75 75 и более По Н. М. Сибирцеву Песок Песок глинистый Супесь грубая Супесь тонкая Суглинок грубый Суглинок тонкий Глина грубая Глина тонкая Глина По Л. Б. Рухину Песок Песок глинистый Алевриты грубозернистые (тонкозернистые пески) Алевриты крупнозернистые Алевриты мелкозернистые Алевриты тонкозернистые Глина песчанистая Глина алевритистая Глина типичная типичная Рассматриваемые методы опираются на признание того, что минеральный и петрографический состав обломочных пород зависит от следующих факторов. 1. От климата, определяющего характер и активность процессов выветривания, а значит, и вещественный состав продуктов выветривания. 2. От величины денудационного среза, обуславливающей, в первую очередь, вертикальную и горизонтальную зональность продуктов разрушения. 3. От динамики агентов, транспортирующих и избирательно сортирующих обломки. 4. От миграционных свойств пород и минералов, подвергшихся транспортировке. При анализе миграционных свойств используются понятия абразионной прочности (способности обломков противостоять разрушению при транспортировке) и миграционной способности (максимального расстояния транспортировки обломков). Установлено, что миграционная способность минералов тем выше, чем большей абразионной прочностью они обладают. Наоборот, миграционная способность тем ниже, чем больший у минералов удельный вес. Следовательно, максимальной миграционной способностью обладают самые прочные и, одновременно, самые легкие минералы и породы. По миграционной способности их можно разделить на пять групп – от весьма высокой до низкой. Так, весьма высокой миграционной способностью среди минералов отличаются кварц и кислые плагиоклазы, а в числе горных пород – халцедоны, яшмы, кварциты. В группах низкой миграционной способности соответственно значатся гипс, доломит и кальцит, а также мергели, известняки и мраморы. Примером использования минералого-петрографических анализов может служить метод изучения руководящих валунов, являющихся, по сути, аллотигенными. Метод разработан для областей покровных оледенений, и позволяет не только выявлять области ледниковой экзарации и сноса, но и восстанавливать направление движения ледниковых потоков. Для всей четвертичной толщи доказано, что вниз по разрезу последовательно возрастает содержание пород, отличающихся высокой миграционной способностью. Так, в отложениях нижнего плейстоцена на их долю приходится 50–60% от всех обломков, а в породах верхнего плейстоцена – лишь 25–35% [19]. Указанная закономерность объясняется тем, что на протяжении квартера ледниками, реками и другими силами многократно переотлагались одни и те же поверхностные накопления. 2. 3. 3. Изучение формы обломков и окраски пород Изучение формы обломков позволяет получать информацию об агенте, их транспортировавшем, и о дальности переноса. Определение формы ведется только для крупных обломков и песков – очевидно, что они бывают угловатыми и окатанными. Степень окатанности может весьма сильно различаться – она зависит от динамических характеристик агента, дальности переноса, изначальной формы и миграционной способности обломков. Сильнее всего окатывает обломки текучая вода, причем форма возникающих галек определяется не только силой, но и самим характером движения воды. Так, при колебательном (возвратно-поступательном) волновом перемещении в зонах морских и озерных пляжей образуется дисковидная галька. При поступательном движении руслового потока галька приобретает форму трехосного эллипсоида. Перенесенные ледником обломки обретают утюгообразные очертания, а подвергшиеся ветровой корразии камни – трехгранных пирамид. Скорость истирания обломков также различается, в зависимости от их состава, массы и первоначальных размеров. Быстрее и сильнее всего окатываются крупные обломки мягких пород: доказано, что максимальная активность истирания пород любого состава наблюдается на первых 60–100 км пути, а после 200 км переноса форма почти не меняется [19]. Вместе с тем, для существенного изменения очертаний песчинок требуется либо транспортировка не менее чем на 700 км, либо многократное их переотложение. Исследование окраски пород помогает определять их вещественный состав и условия образования. В зависимости от времени и причины возникновения, выделяют три типа окраски: первичный, сингенетический, вторичный. Первичная (унаследованная) окраска определяется цветом породообразующих обломков. Породы приобретают ее или в результате господства физического выветривания, или при очень быстром накоплении и захоронении осадка. Белая окраска песков Беларуси свидетельствует о преобладании кварца, желтоватая – об участии ортоклаза, зеленоватая – глауконита. Сингенетическая окраска всегда заполняет весь слой и зависит от трех факторов: от цвета породообразующих обломков, от их размера, а также от цвета цементирующего вещества. Характерно, что по мере уменьшения диаметра обломков тональность пород темнеет. Очевидно, что изучение сингенетической окраски помогает восстанавливать палеогеографические условия времени осадконакопления: красно-желтый и красный цвет возникает при седиментации породы в жарком влажном и переменно-влажном климате; ржаво-бурый до черного – в условиях жарких пустынь; оттенки желтого цвета свойственны застойно-водным аккумуляциям. Вторичная окраска возникает после формирования осадка под воздействием различных гипергенных процессов. Поскольку эти процессы гораздо больше зависят от климата и времени, чем от состава пород, то вторичная окраска может распространяться на разную глубину, никак не согласуясь со слоистостью отложений. Темно-серый и черный цвет обусловлен пропиткой пород битумом, или же растворами, содержащими сернистое железо или соли марганца. 2. 3. 4. Исследование текстур четвертичных отложений Исследование текстур четвертичных отложений позволяет восстанавливать условия осадконакопления. Под текстурой понимают совокупность признаков строения горных пород, обусловленных ориентировкой, относительным расположением и распределением составных частей осадочной породы. В зависимости от времени и причины формирования, текстуры разделяют на три группы: первичные текстуры возникают в процессе осадконакопления, и отражают особенности динамики аккумулирующего геологического агента – например, образование горизонтальной слоистости в стоячей воде; вторичные текстуры сингенетичны (одновременны) осадконакоплению, но формируются процессами, не связанными с деятельностью главного агента седиментации – возникновение ледяных жил одновременно с накоплением делювия; эпигенетические текстуры связаны с процессами постседиментационного преобразования осадка – образование трещин усыхания на поверхности такыра. Среди вторичных и эпигенетических текстур наиболее распространены те, которые связаны с процессами мерзлотными и гравитационными. Наибольшее внимание следует уделять изучению первичных текстур, которые проявляются в слоистости горных пород. Различают слоистость внешнюю и внутреннюю. Внешняя слоистость, или собственно слоистость, выражена слоями. Слои отличаются друг от друга составом, цветом и др. Каждый слой возникает при изменении географических условий аккумуляции (например, при переходе речного русла в состояние старицы, слой руслового аллювия перекроется слоем озерных отложений). Границы между слоями называют слоевыми швами – они бывают четкими (резкими) и нечеткими (постепенными). В зависимости от толщины слоев, слоистость разделяют на массивную (>50 см), крупнослоистую (50–10 см), среднеслоистую (10–2 см), тонкослоистую (2–0,2 см), микрослоистую (доли миллиметра). Внутренняя слоистость иначе называется слойчатостью. Наблюдается она внутри слоев и представлена слойками. Слойки образуются при кратковременных пульсациях транспортирующего агента, но в неизменной фациальной обстановке (например, в русле реки накапливается слой руслового аллювия, в котором заметна косая слойчатость). Ритмичность пульсаций ведет к тому, что слойки в разрезе многократно повторяются, и группируются в серии. Границы между сериями слойков называются серийными швами. Выделяют четыре главных типа внутренней слоистости: косая, косоволнистая, волнистая, горизонтальная. Каждый тип делится на подтипы, виды и разновидности. Кроме того, существует и пятый тип – массивный, связанный с накоплениями, лишенными внутренней слоистости. Косая слоистость образуется при самых высоких скоростях перемещения обломков (рис. 1). В ней слойки лежат под значительным углом к серийным швам, границы слойков ровные, а направление падения совпадает с направлением движения потока. Для русловых отложений наиболее характерен диагональный подтип косой слоистости: границы серий ровные, наклон слойков одинаков (а). Дельтовым осадкам свойственен флексурообразный подтип: границы серий также ровные, но слойки изогнуты в виде буквы S (б). В эоловых отложениях бывает выражен перекрестный (клиновидный) подтип: серийные швы часто срезают друг друга, а рисунок слойков самый разный (г). Делювиальные накопления отличаются весьма сложной черепитчато-линзовидной слоистостью: чередование слоев смытых пород со слоями погребенных почв; границы слоев параллельны поверхности склона; маломощные и очень короткие косослоистые серии; быстрая смена ориентировки серийных швов. Косоволнистый тип формируется при умеренных скоростях. Серийные швы здесь уже не ровные, а изогнутые. Кроме того, могут изгибаться и сами слойки – чем ниже скорость, тем сильнее изгиб и меньше угол их наклона. Волнистая слоистость характерна для малых скоростей. Границы слойков и серийных швов здесь изгибаются и могут залегать почти горизонтально. Горизонтальная слоистость возникает в спокойных условиях осадконакопления (ложе океана, глубоководная часть озера, болото). Наконец, необходимо остановиться на отложениях, в составе которых внутренняя слоистость может отсутствовать. К числу таких накоплений нередко относятся моренные, обвально-осыпные, и практически всегда – лессы. По мнению Н. Б. Вассоевича, их текстуру следует называть слоеватой. Такое определение представляется не слишком удачным – гораздо лучше по отношению к неслоистым осадкам использовать термин “массивная текстура” [16]. Помимо изучения слоистости, необходимо уделять внимание исследованию ориентировки длинных осей крупных обломков. Гальки морских и озерных пляжей вытянуты длинными осями параллельно берегу. Речная галька в области стрежня ориентирована по направлению течения, а близ берега – под углом. Гальки донной морены вытянуты по направлению движения ледника. 2. 4. Геоморфологические методы Геоморфологические методы, используемые в четвертичной геологии, по-своему универсальны – они позволяют решать обе важнейших задачи: производить стратиграфическое расчленение поверхностных отложений и выявлять их генезис. Столь широкий спектр их возможностей объясняется теснейшей связью, существующей между геологическими и геоморфологическими процессами. Иными словами, определенные процессы разрушения и накопления горных пород ведут к образованию конкретных типов и форм рельефа. Именно на такую взаимосвязь опираются методы определения генезиса отложений.(или морфогенетической диагностики). Например, экзарационная деятельность мощного горного ледника, спускающегося по речной долине, приведет к возникновению троговой долины, обладающей закономерными особенностями строения. При таянии этого ледника у его края на дне долины накопятся неотсортированные конечно-моренные отложения, представленные в рельефе асимметричными валами конечно-моренных гряд, ориентированных поперек долины. Таким образом, условия распространения слабоизмененных аккумулятивных форм рельефа, а так же их морфологические особенности являются четкими индикаторами генезиса отложений, слагающих эти формы. Использование методов изучения морфологии геологических тел обусловлено необходимостью правильной диагностики форм рельефа с целью выявления состава и генезиса слагающих их отложений. Для решения этой задачи анализируется геометрия, морфометрия и морфография рельефа – формам и элементам рельефа дается количественная характеристика (высота, длина, ширина, уклон поверхности и проч.). Такие исследования проводятся инструментально: либо в полевых условиях, либо в камеральных – путем замеров по топокартам, аэро- и космическим снимкам. Методы определения относительного возраста отложений используются в стратиграфии квартера, и базируются на установлении относительного возраста форм рельефа. Среди них выделяют ряд частных методов. Метод возрастных рубежей позволяет довольно точно устанавливать возраст аккумулятивной формы. Для этого необходимо знать возраст прилегающих к ней форм, идентичных по генезису, но возникших раньше и позже изучаемой. Например, вторая надпойменная терраса всегда будет моложе третьей, но старше первой. Метод наложенных форм отличается меньшей точностью. Суть его также чисто стратиграфическая: для выявления относительного возраста наложенной формы надо знать возраст погребенной под нею формы (и наоборот): из двух моренных горизонтов более древним окажется подстилающий. Метод аналогий обладает еще меньшей точностью. Если на территориях, сходных геоморфологически, геологически и географически, представлены идентичные формы рельефа, сложенные такими же горными породами, и в той же степени денудированными, то возраст этих форм совпадает. Примерно тем же уровнем точности обладает и метод анализа степени денудированности – чем раньше возникла какая-либо форма рельефа, тем дольше на нее воздействовали процессы денудации. Следовательно, из нескольких генетически аналогичных форм рельефа, находящихся в одинаковых природных (климатических) условиях, самой древней будет та, которая сильнее всего изменена денудацией – для более старых положительных форм свойственны уплощенные вершины, выположенные склоны и большая мощность делювиального шлейфа у подножья. Кроме перечисленных, в исследовании четвертичных отложений применяются методы археологические, палеокриологические, геофизические и геохимические, а также целый ряд других, анализу которых посвящена специальная литература. Контрольные вопросы От каких факторов зависит вещественный состав четвертичных пород? Какие существуют взаимосвязи между вещественным составом, окраской и текстурой пород? Какие выделяются типы окраски и текстур, и о чем свидетельствуют эти характеристики? В чем состоит специфика применения геоморфологических методов при исследовании четвертичных пород? 3. ИСТОРИЯ НАУКИ 3. 1. Становление науки и проблемы терминологии На протяжении долгого времени рыхлые горные породы, слагающие земную поверхность, не подвергались практически никаким исследованиям – их пренебрежительно называли “наносами” (по-английски – drift). Поэтому в старейших попытках использования понятия “четвертичный”, ему придавали совсем не то значение, какое вкладывается ныне. Термин “четвертичный” впервые появляется в геологической науке в ХVIII веке, когда Дж. Ардуино выделяет послетретичные отложения в самостоятельную группу, и называет их “четвертичным подразделением гор”. В 70-е годы ХVIII века А. Вернер вводит понятие о первозданной, вторичной, третичной, четвертичной и вулканогенной формациях, подразумевая последовательность формирования горных пород. Согласно бытовавшим тогда воззрениям, все горные породы образовались в водах Мирового Океана, который первоначально покрывал всю Землю. В первую очередь из морских вод чисто химическим путем возникли граниты, порфиры и проч. Вторыми сформировались известняки и сланцы. Третьими – различные слоистые породы: песчаники, мергеля, угли и др. Четвертыми – новейшие дилювиальные, аллювиальные пески, гравии, суглинки и др. С развитием геологической науки, исследователи заинтересовались происхождением валунов, лежащих на поверхности равнин и удаленных от ближайших гор на сотни и даже тысячи километров. Такие валуны получили название эрратических (блуждающих). Кроме того, естествоиспытатели видели, что на огромных просторах севера Европы такие валуны залегают в мощном слое тилля, образованного хаотичным скоплением глин, песков и более крупных обломков. Соответственно, возникла необходимость объяснить, какая же сила накопила эти неотсортированные смеси. Начиная с ХVIII века, было предложено три гипотезы: дилювиальная, дрифтовая и ледниковая. Истоки дилювиальной гипотезы (от латинского diluvium – потоп) лежат в идеях катастрофизма, господствовавших в науке ХVII–ХVIII веков. Согласно бытовавшим тогда воззрениям, накопление валунных суглинков, галечников, песков и прочих неслоистых поверхностных отложений объяснялось всемирным потопом. К 20-ым годам XIX века библейскую версию сотворения мира геологи отбросили, однако вера в исключительно мощные наводнения, затоплявшие в прошлом сушу, еще была жива. Так, утверждалось, что гигантские волны, с огромной скоростью затоплявшие континенты, переносили глыбы на сотни километров, создавали в горах цирки и Uобразные долины. XIX век ознаменовался началом полярных исследований, благодаря которым выяснилось, что айсберги способны переносить разнообразные обломки на огромные расстояния, а затем и отлагать их на морском дне. Кроме того, в поверхностных отложениях как северной, так и южной Европы были во множестве найдены кости северных оленей и полярных птиц, что свидетельствовало о сильном похолодании, охватившем сушу в недавнем прошлом. Таким образом на свет рождается дрифтовая гипотеза, в соответствии с которой утверждалось, что на последнем этапе развития Земли обширные просторы равнин северных материков затопились мелководными и холодными морями. Айсберги, дрейфовавшие в студеных водах, цеплялись за вершины возвышенностей дна, пропахивали в них борозды, а затем останавливались. По мере таяния, из айсбергов выпадали всевозможные обломки, которые и создали пестрые по составу накопления, обнажающиеся на холмах и в низинах равнин Европы и Северной Америки. Одним из апологетов дрифтовой гипотезы был знаменитый английский естествоиспытатель и геолог Чарльз Лайель, прославившийся также борьбой с катастрофизмом, и обосновавший идею униформизма. Дрифтовая гипотеза господствовала в геологии до 60–70 годов XIX века. В начале XIX века позиции катастрофизма пошатнулись, чему в немалой степени помогла книга шотландского геолога Джеймса Геттона “Теория Земли”, изданная еще в 1795г. В этой книге впервые высказывалось предположение о гигантских массах льда, покрывавших Альпы и даже спускавшихся на окружающие равнины – до гор Юра. Именно ледники, по мнению Дж. Геттона, разнесли и отложили гранитные глыбы. Таким образом, Дж. Геттона следует считать родоначальником ледниковой гипотезы, хотя его точка зрения победила лишь к концу XIX века. Предложенная им идея получила поддержку в 1829 г, когда швейцарский инженер Игнац Венец-Зиттен выступил с докладом о том, что вся северная часть Европы некогда испытывала воздействие льдов. Следовательно, с этого времени начинают развиваться взгляды о существовании в прошлом покровных ледников. Пятью годами позже, в 1834 г, швейцарец Жан де Шарпентье подкрепил суждения Зиттена собственными полевыми наблюдениями. Первую половину XIX века вообще можно назвать революционной для четвертичной геологии: наряду с появлением новых гипотез, утверждается мнение о необходимости обособления самостоятельного стратиграфического подразделения, соответствующего последнему этапу жизни Земли. Краткий экскурс в историю развития взглядов на стратиграфическое деление квартера позволяет выделить несколько этапов. 1.В 1829 г. бельгиец Ж. Денуайе впервые придает термину “четвертичный” стратиграфическое значение. Он предлагает выделять четвертичную систему, соответствующую породам, лежащим стратиграфически выше третичных (ранее третичной системой называли тот комплекс, который ныне разделен на палеогеновую и неогеновую системы). 2.В 1833 г. англичанин Гарри Ребуль обогащает принципы выделения четвертичных отложений палеонтологическим критерием. Ребуль предлагает называть четвертичными те отложения, которые в больших количествах содержат ископаемые останки современных представителей флоры и фауны. 3.В 1839 г. англичанин Ч. Лайель уточняет палеонтологический критерий и вводит новый термин – “плейстоценовый этап” (от греческих pleistos – наибольший; kainos – новый). Плейстоценовыми отложениями он называет те, в которых доля останков современных моллюсков превышает 70% от общего числа находок. 4.В 1837 г. швейцарский естествоиспытатель Жан Луи Агассис, поддерживая Венец-Зиттена и Шарпантье, приводит доказательства существования в прошлом ледников на территориях Великобритании и Северной Америки. Таким образом, к сороковым годам XIX века оформилось предложение называть последний этап развития Земли ледниковым периодом. Сам термин “ ледниковый период” впервые был использован другом Агассиса, немецким ботаником Карлом Шимпером в поэтическом произведении [23]. 5.В 1846 году Е. Форбс указывает на равнозначность понятий “плейстоцен” и “ледниковый”, и вводит понятие “голоцен” (от греческих holos – весь, полностью; kainos – новый, современный), или послеледниковый этап. Ко второй половине XIX века накопился большой объем фактических материалов, полученных при полевом исследовании четвертичных пород. Анализ собранных сведений позволил произвести качественный скачок в развитии науки: в 70-е годы почти одновременно выходят в свет обобщающие труды О. Торелла в Швеции, А. Гейки в Великобритании, П. А. Кропоткина в России. В России приверженцами идеи о развитии покровных ледников были Г.Е. Щуровский, Ф. Б. Шмидт. Наибольшую роль из российских ученых в развитии гипотезы покровных оледенений сыграл П.А. Кропоткин. В 1874 г. им был сделан доклад на заседании Императорского Русского географического общества о результатах геологического и географического изучения территорий Сибири и Скандинавии. На основании проведенных исследований Кропоткин пришел к выводу, что названные регионы являются областями древнего оледенения. В 1876 году была опубликована его книга “Исследования о ледниковом периоде”, где излагались основные положения ледниковой теории. В 1875 г. шведский геолог Отто Торелл, основываясь на гигантском объеме фактической информации по ледникам Гренландии, Исландии и Шпицбергена, сделал вывод о недавнем сплошном оледенении Северной и Центральной Европы. В настоящее время создателями ледниковой теории называют именно П. А. Кропоткина и О. Торелла. 6. В 1881 г. на международном геологическом конгрессе в Болонье принято решение о выделении четвертичного периода (системы), продолжительностью порядка 1 млн. лет. Четырьмя годами позже, в 1885 г., международный геологический конгресс утверждает термин “голоцен”, соответствующий послеледниковому этапу жизни Земли, длившемуся около 10 тыс. лет. XIX век в развитии четвертичной геологии ознаменовался дискуссией по двум фундаментальным вопросам: во-первых, генезиса поверхностных отложений, а во-вторых – природной обстановки последнего этапа развития Земли. Сторонников ледниковой теории назвали гляциалистами, тогда как приверженцев дрифтовой идеи – антигляциалистами. К концу XIX века в мировой геологии точка зрения гляциалистов побеждает, хотя и до настоящего момента ряд ученых отрицает возможность существования покровных ледников в прошлом. Вместе с тем, последователи гляциализма разделяются на два лагеря: одни утверждали, что в четвертичном периоде северные материки подвергались многократным оледенениям, другие же настаивали на длительном развитии одного ледникового покрова, то увеличивавшего свою площадь, то сокращавшегося. Соответственно, в науке сложились два направления: полигляциализм и моногляциализм. В России сторонниками множественности ледниковых этапов были Н. И. Криштафович, А. Д. Архангельский, тогда как взгляды об однократном оледенении исповедовали П. А. Кропоткин, С. Н. Никитин, А. А. Иностранцев, П. Я. Армашевский. Следует отметить, что среди полигляциалистов также не было единого мнения о количестве ледниковых этапов, в связи с чем исследователи разделились на умеренных полигляциалистов и экстраполигляциалистов. Утверждение в науке позиций полигляциализма вызвал к жизни целый комплекс проблем, связанных с более детальной стратиграфией квартера, и занявших умы ученых XX века. В первую очередь надо сказать о проблемах таксономического плана, связанных с малой продолжительностью четвертичного периода, охватывающего, по разным представлениям, от 0,8 до 1,8 млн. лет (крайние оценки 0,2–3,9 млн.). Указанный интервал никак не превышает продолжительности зоны (а для крайних оценок – яруса) предыдущих систем. Вместе с тем понятно, что восстановление истории развития Земли в квартере требует разделения его на еще более короткие временные отрезки. Очевидно также, что чем короче время накопления, тем сложнее обосновать выделение стратиграфического подразделения. 7. В 1909 г. вышел в свет знаменитый труд немецких ученых – географа и геоморфолога Альбрехта Пенка и климатолога Эдварда Брюкнера “Альпы в ледниковые периоды”. В этой книге была предложена первая в истории схема стратиграфического расчленения четвертичных отложений, оказавшая огромное влияние на развитие наук о Земле. В частности, была заложена методологическая основа для перехода к более подробной стратиграфии квартера: авторы выделили четыре ледниковых этапа, три разделяющих их межледниковых, и теплый доледниковый. Примерно тогда же, в 90-е годы XIX века, трудами Д. Гейки, Т. К. Чемберлена и Т. Леверетта были заложены основы стратиграфии древнеледниковых областей Северной Америки. Итак, на рубеже XIX–XX веков большее признание получает полигляциализм. 8. В 1922 г. российский геолог А. П. Павлов, на основании обнаружения костных останков древнего человека в самых молодых породах, предлагает называть завершающий этап земной истории антропогеновым периодом (от греческого anthropos – человек). Таким образом, менее чем за сто лет одному и тому же отрезку времени кайнозоя было дано четыре названия: четвертичный, плейстоценовый, ледниковый и антропогеновый. Примечателен тот факт, что все они находились (а местами и по сей день находятся) в использовании, причем, как правило, в качестве синонимов. Однако, в настоящее время доказано, что возраст останков предполагаемых предков современного человека значительно превышает продолжительность холодного этапа кайнозоя, поэтому термин “антропогеновый” в стратиграфическом и геохронологическом смысле используется все реже. Далее, название “плейстоцен” также приобрело более узкое значение – под ним понимают ту часть четвертичного периода, на протяжении которой чередовались этапы ледниковые и межледниковые. Соответственно, еще сильнее сузилось понятие “ледниковый этап”– это время развития одного ледникового покрова. В силу сказанного, для обозначения ныне продолжающегося периода, как правило, используют понятие “четвертичный”, или “квартер” (от английского quarter – четверть), хотя довольно часто применяются и иные, ранее указанные понятия – объяснить это можно, отчасти, некоторой инерцией. Подобно тому, как до сих пор специалистами нередко употребляется даже термин “третичный период”, что иллюстрируется рисунком 4 (с. 51). 9. В 1932 г. в Ленинграде, на второй конференции Ассоциации по изучению четвертичного периода Европы, образован Международный союз по изучению четвертичного периода (INQVA). В 1939 г. подготовлена Международная карта четвертичных отложений Европы. В ее легенде утверждается четырехчленное деление квартера (Q) – он дробится на четыре таксономически равноценные части: эоплейстоцен (Q 1), мезоплейстоцен (Q2), неоплейстоцен (Q3) и голоцен (Q4). Внутри мезо- и неоплейстоцена выделялись ледниковые и межледниковые отложения. 10. После Второй Мировой войны началось бурное развитие геологической науки, и назрела необходимость упорядочения стратиграфических классификаций. В результате проведенных работ ранг эо-, мезо-, неоплейстоцена и голоцена приравнялся к отделам стратиграфической шкалы, а межледниковые и ледниковые слои – к ярусам. В то же время, было совершенно очевидно, что по своему объему (продолжительности накопления) они никоим образом не соответствуют отделам и ярусам всех других геологических систем. Следовательно, необходимо было либо увеличить продолжительность этих подразделений, а значит, и всего четвертичного периода, либо разработать и утвердить иные, более мелкие по рангу таксоны. 11. Решением Межведомственного стратиграфического комитета СССР в 1963 г. было упразднено использование терминов “отдел” и “ярус” для четвертичной системы. Вместо них бывшие отделы квартера предлагалось называть отложениями нижне-, средне-, верхнечетвертичными и современными. Входящие в их состав бывшие ярусы ледниковых и межледниковых пород получили название горизонтов. Современные взгляды на историю развития Земли и стратиграфию четвертичных отложений будут изложены в последующих разделах. 3. 2. Развитие науки в Беларуси В истории изучения четвертичных образований территории республики можно выделить два этапа, различающихся уровнем знаний о строении, составе и закономерностях формирования четвертичной толщи. Первый этап охватывает промежуток времени от начала XIX века до середины ХХ, а второй – годы после завершения Великой Отечественной войны. Первый этап (до начала Великой Отечественной войны) можно назвать временем становления геологии четвертичных отложений. Истоки науки, как и всей геологии, лежат в глубокой древности, ведь первые представления об особенностях поверхностных пород человечество получило еще в каменном веке. Примером давнего практического использования четвертичных накоплений является добыча кремня в шахтах под г. Волковыском. Эти шахты, созданные 5–6 тыс. л. н., пронизывают заключенный в ледниковых отложениях блок меловых пород (ледниковый отторженец). Начало научных исследований приходится, как и в других странах Европы, на XIX век – ведь до того, как уже указывалось, поверхностными рыхлыми “наносами” попросту пренебрегали. Первым специалистом, указавшим на ледниковое происхождение валунных глин, распространенных близ г. Гродно, был Г. П. Гельмерсен, следовательно, непосредственно с его именем надо связывать начало становления гляциализма в Беларуси. До середины XIX века поверхностные породы территории Беларуси слабо использовались в хозяйстве. Шире всего добывались разного происхождения четвертичные глины и суглинки – из них изготовляли кирпич и гончарные изделия. Для строительных нужд применялись песчано-гравийные смеси и валуны, а для производства стекла – пески. Из болотных отложений для отопления разрабатывался торф, а производство железа базировалось на низкокачественных болотных железняках. Естественно, в целях водоснабжения росла необходимость потребления подземных вод. Развитие капитализма в Российской империи во второй половине XIX века обусловило быстрый прирост объемов промышленного производства. Индустрия требовала больших объемов минерального сырья, в особенности, залегающего на поверхности. Следовательно, возникла необходимость углубленного изучения и картирования четвертичных накоплений и сложенных ими форм рельефа. Таким образом был дан практический толчок развитию геологии четвертичных отложений и геоморфологии. С 1865 по 1871 гг. в Беларуси проводился комплекс топографических работ, итогом которого явилась десятиверстная карта (масштаба 1: 420 000), а начиная с 1882 г. начинаются исследования по созданию мелкомасштабной геологической карты. В геологической съемке приняли участие П. Я. Армашевский, А. Э. Гедройц, Н. И. Криштафович, П. А. Тутковский, а также первая отечественная женщина-геолог А. Б. Миссуна, внесшая неоценимый вклад в развитие четвертичной геологии Беларуси и России. Среди ее трудов видное место заняли работы, посвященные геологии ледниковых образований. Ею были созданы первые карты распространения конечных морен междуречья Немана и Западной Двины, выделены как напорные, так и насыпные их формы. В свою очередь, Н. И. Криштафович указывал на осцилляторный генезис параллельных дуг конечных морен. П. А. Тутковский характеризовал отложения моренные и зандровые, обосновал эоловое происхождение лессовых пород, утверждал, что Полесье в древности являлось пустыней, покрытой барханами. Одновременно, для разведки запасов подземных вод осуществлялись первые буровые работы, и изучением этих, пока еще неглубоких скважин, занимались А. П. Карпинский, Е. В. Оппоков и др. В конце XIX века начинаются мелиоративные работы на Полесье, также требующие знания геологического строения. Научные исследования производились Западной экспедицией, возглавлявшейся И. И. Жилинским. Таким образом, к началу XX века были получены первые представления о рельефе и геологическом строении поверхности Беларуси, выявлены основные генетические типы четвертичных отложений. Крайне важен тот факт, что в это время получила развитие идея о главенствующей роли ледников в осадконакоплении и рельефообразовании: во многих публикациях содержалось обоснование двух-, а иногда и трехкратного оледенения территории. Начиная с 1919 г. и по 1933 проводилась мелкомасштабная геологическая съемка территории Беларуси, при которой изучались только самые верхние горизонты квартера. В работах участвовали такие специалисты, как А. М. Жирмунский, Г. Ф. Мирчинк, П. А. Тутковский, М. М. Цапенко, Е. В. Шанцер. В 1928 г. начинаются среднемасштабные геологосъемочные работы. В 1927 г. создается первое в республике научное учреждение геологического профиля – Геологический институт при Академии наук БССР, а в 1936 г. организуется Геологоразведочное управление. Проведенные работы подтвердили ледниковый генезис четвертичной толщи и многократность оледенений, позволили составить первую стратиграфическую схему Беларуси, автором которой явился Г. Ф. Мирчинк. Взяв за основу альпийскую модель, он выделил ледниковые образования минделя, рисса и вюрма. При этом считалось, что последний ледник плейстоцена накрывал почти всю территорию республики, и поэтому верхний моренный горизонт повсеместно имеет вюрмский возраст. Помимо стратиграфических, Г. Ф. Мирчинком выполнялись работы по установлению генезиса четвертичных отложений. В это же время, благодаря усилиям В. С. Доктуровского, для стратиграфического расчленения комплексов отложений, сложенных ледниковыми и межледниковыми горизонтами, начал применяться палеоботанический метод. М. М. Цапенко и С. С. Маляревичем были составлены первые карты четвертичных отложений Беларуси масштаба 1:1 500 000 и 1:1 000 000. В работах Б. Л. Личкова и Д. Н. Соболева опровергалось мнение П. А. Тутковского о развитии в прошлом пустынь на Полесье, и доказывалось аллювиальное происхождение территории. Проводились очень интересные геоморфологические исследования, в числе которых необходимо назвать работы Н. Ф. Блиодухо, касавшиеся генезиса рельефа, связи рельефа с глубинным геологическим строением, литологическим составом пород и геологическими процессами. Во время оккупации территории Беларуси (1941–1944 гг.) все геологогеоморфологические изыскания были прерваны, а большая часть накопленных материалов погибла. Второй этап, охватывающий послевоенный период, можно назвать аналитическим – он ознаменовался проведением комплексных средне- и крупномасштабных геологических, геоморфологических, гидрогеологических, инженерно-геологических, поисково-разведочных и других работ. Собранные материалы позволили существенно уточнить палеогеографию территории Беларуси, установить закономерности формирования и строения четвертичной толщи, выявить особенности размещения полезных ископаемых. Геологической съемкой и разведкой занимались В. С. Акимец, Л. Н. Вознячук, Е. Н. Гиммельштейн, Н. М. Грипинский, Б. Н. Гурский, Н. М. Грипинский, Г. И. Зубович, Г. И. Илькевич, Р. И. Левицкая, И. А, Линник, В. И. Пасюкевич, В. В. Шахнюк, В. А, Шидловский и др. Благодаря М. М. Цапенко возникла белорусская школа четвертичной геологии и геоморфологии. Под ее руководством были построены карты геоморфологическая и четвертичных отложений, впервые произведены палеогеографические реконструкции территории в раннем, среднем и позднем плейстоцене. Огромный вклад в развитие науки внесли Г. И. Горецкий и К. И. Лукашев. С именем Г. И. Горецкого связано развитие палеопотамологии – нового научного направления о формировании, строении и распространении погребенных речных долин и ледниковых ложбин. Было доказано широкое распространение ложбин, глубоко (до 200 м) врезанных в ложе четвертичных пород, и созданных экзарационной деятельностью ледника и эрозией талых вод. Установлена приуроченность многих ложбин к тектоническим разломам, и обоснована унаследованность развития речных долин. Кроме того, ученый создал ряд фундаментальных трудов по стратиграфии и палеогеографии квартера. К. И. Лукашев явился инициатором применения геохимических исследований в четвертичной геологии, был крупнейшим исследователем фаций, генетических типов и формаций четвертичных отложений, а также палеогеографии последнего отрезка кайнозоя. В послевоенный период активизировалось палеонтологическое изучение четвертичных пород, что позволило углубить знания о палеогеографии квартера, а значит, и построить новые стратиграфические схемы. Палеонтологическим исследованиям посвящены работы Л. И. Алексеевой, Ф. Ю. Величкевича, В. П. Гричука, Э. А. Крутоус, Н. А. Махнача, В. М. Мотуза. Проблемами стратиграфии, литологии и генезиса поверхностных отложений занимались С. Д. Астапова, Б. Н. Гурский, Л. Н. Вознячук, А. А. Костко, Э. А. Левков, А. В. Матвеев, С. Л. Шиманович и др. Так, состав и генезис ледниковых отложений освещены в работах А. В. Матвеева. Наибольший вклад в разработку проблем гляциотектоники внес Э. А. Левков. В 1980 г с целью координации исследований рельефа создается Белорусская геоморфологическая комиссия. Усилиями коллектива ученых из Института геохимии и геофизики АН БССР (ныне Институт геологических наук АН РБ), Управления геологии БССР, Минского государственного педагогического института им. А. М. Горького к 1981 г была завершена разработка Региональной стратиграфической схемы четвертичных отложений Белоруссии. Данная схема была утверждена в качестве унифицированной Межведомственным стратиграфическим комитетом СССР 24 мая 1982 г. Согласно этой схеме, в четвертичном периоде территория Беларуси испытала пятикратное оледенение, а общая продолжительность квартера составила около 0,8 млн. лет. За последующие двадцать лет был накоплен большой объем новой информации. По мнению ряда ученых Института геологических наук АН РБ (Ф. Ю. Величкевич и др.), новые материалы вступают в противоречие с унифицированной схемой, что дает основания для пересмотра стратиграфии и истории квартера. В 2001 г выходит в свет фундаментальный труд “Геология Беларуси”, в котором предлагается обновленный взгляд на развитие природного процесса в четвертичное время [6]. Не следует, однако, думать, что к настоящему времени в геологии четвертичных отложений не осталось “белых пятен” – как уже говорилось, она остается одной из самых проблематичных дисциплин исторической геологии. Среди наиболее дискуссионных тем можно назвать следующие. Во-первых, это вопрос о правомерности выделения четвертичного периода в качестве самостоятельного геохронологического подразделения – ряд специалистов придерживается мнения, что неогеновый период продолжается поныне. Вовторых, проблема продолжительности квартера, оцениваемой от 0,2 до 3,9 млн. лет (и даже более). Далее, диаметрально противоположные воззрения на генезис четвертичных отложений – до сих пор находит поддержку дрифтовая гипотеза. Затем, противоречивость мнений о количестве ледниковых и межледниковых эпох – это упоминавшаяся дискуссия моно- и полигляциалистов, умеренных и экстраполигляциалистов. Наконец, дискуссия о соотношении продолжительности холодных (ледниковых) и теплых (межледниковых этапов). Если белорусские ученые полагают, что холодные этапы занимали бóльшую часть плейстоцена, особенно в среднюю и верхнюю пору, то ряд украинских специалистов придерживается противоположной точки зрения. По мнению А. А. Величко “…продолжительность теплых эпох (межледниковий) была в дватри раза большей, чем холодных…” [2, с.66]. Соответственно, внутри каждой из названных тем выделяется великое множество частных вопросов проблемного характера. Контрольные вопросы Перечислите гипотезы, объясняющие происхождение четвертичных пород. Кого называют создателями ледниковой гипотезы? В чем состоят основные результаты первого этапа развития науки в Беларуси? Кого называют основоположником белорусской школы четвертичной геологии и геоморфологии? ЧАСТЬ II РАЗВИТИЕ ПРИРОДЫ В ЧЕТВЕРТИЧНОМ ПЕРИОДЕ 5. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА 5. 1. Климатические этапы плейстоцена Как уже отмечалось, четвертичный период в составе кайнозоя прежде всего выделяется тем, что именно ему свойственны такие отрезки времени, при которых сильно смещались границы климатических поясов и перестраивалась структура природной зональности. Установлены следующие закономерности климатических изменений квартера. Глобальность – климатические изменения носили общепланетарный характер, в наибольшей степени проявляясь в высоких и умеренных широтах Земли. Провинциальность – данная закономерность проявлялась двояко. Вопервых, амплитуда климатических изменений нарастала от тропических широт к полярным. Во-вторых, если на окраинах континентов в первую очередь падала температура, то в центральных областях материков активно понижалась влажность. Направленность, или прогрессивность – каждый новый холодный (ледниковый) этап характеризовался более суровыми, по сравнению с предыдущим, условиями. Стадийность – похолодание, приведшее к оледенению, носило прерывистый характер: как свидетельствуют отложения, на всем протяжении квартера происходило чередование волн холода и тепла, отличавшихся продолжительностью и интенсивностью. Цикличность – на протяжении квартера многократно чередовались отрезки времени с нормальными (доледниковыми) и гиперзональными (ледниковыми) климатическими и природными в целом условиями. Именно две последних закономерности квартера – стадийность и цикличность – легли в основу выделения климатических этапов разного ранга. Крупнейшими климатическими подразделениями являются эпохи ледниковые и межледниковые. В свою очередь, они дробятся на более короткие этапы, во время которых амплитуды климатических изменений были меньшими: стадиалы и интерстадиалы и др. Принципиально важно помнить, что ледниковые и межледниковые эпохи отличались совершенно разной структурой природной зональности Земли, тогда как более мелкие, климатически подчиненные им подразделения характеризовались лишь смещением границ тех природных зон, которые сложились в данную климатическую эпоху. Ледниковая (гляциальная) эпоха – время продолжительного и сильного похолодания глобального ранга, приведшего к развитию покровных ледников и общей перестройке климатической зональности. В ледниковые эпохи плейстоцена развивалась климатическая гиперзональность – полярные и субполярные климатические пояса очень сильно расширялись, особенно в северном полушарии, а площади, занятые умеренными и субтропическими поясами, наоборот, сужались. Наиболее суровым климатом за весь квартер, по мнению ряда ученых, отличалась последняя ледниковая эпоха (поозерская, вюрмская) – ее называют климатическим минимумом четвертичного периода. Причем пик холода, сопровождавшийся резкой аридизацией климата, пришелся на вторую половину поозерского времени – по сведениям А. А. Величко, минимальные температуры приходится на время 18–13 тыс. лет назад [2]. Согласно последней стратиграфической схеме Беларуси [6], в квартере выделяется не менее семи холодных (ледниковых) эпох. Каждая из них продолжалась десятки, а иногда и сотни тысяч лет. Во время ледниковых эпох климат также не отличался однородностью – становилось то чуть теплее, то вновь холодало, причем пик суровости всегда приходился на вторую половину гляциала. Соответственно климатическим колебаниям, ледниковые эпохи разделяются на стадии и межстадиалы. Стадией оледенения (стадиалом) называется временное планетарное похолодание, обусловившее расширение ледникового покрова и смещение природных зон в более низкие широты. Продолжительность большинства стадиалов укладывается, как правило, в 5–20 тыс. лет, хотя иногда может быть и гораздо большей (например, днепровская и сожская стадии припятского оледенения – табл.7). Внутри стадий выделяются осцилляции – еще более короткие этапы похолоданий, во время которых ледник незначительно наращивал свою площадь, словно пульсировал. Осцилляции хотя и занимали не более 1–5 тыс. лет, но, скорее всего, также носили планетарный характер. Межстадиалом (интерстадиалом) называется временное глобальное потепление, обусловившее сокращение ледникового покрова и подвижку природных зон к более высоким широтам. Во время интерстадиалов ледник, в отличие от межледниковий, таял не полностью – во всяком случае, он сохранялся в области питания. Климат межстадиалов в умеренных широтах был суровее современного. Межледниковая (интергляциальная) эпоха – разделяющее ледниковые эпохи время глобального потепления, на протяжение которого полностью растаяли покровные ледники на материках, а климат на каждой конкретной территории был не суровее современного. Во время межледниковий восстанавливалась нормальная (доледниковая) структура климатической и природной зональности. В плейстоцене выделяется не менее пяти межледниковий, хотя, как считают многие исследователи, современный послеледниковый этап (голоцен) также является интергляциалом. Продолжительность межледниковий, как и ледниковых этапов, измеряется десятками тысяч лет. В составе межледниковий выделяют три климатических фазы: предоптимума, оптимума и постоптимума. Фаза предоптимума характеризуется волнообразным ростом температур, обуславливающим увеличение испарения с поверхности океанов и, следовательно, повышение влажности воздуха. Фаза оптимума соответствует самому теплому и влажному отрезку времени межледниковья. Предполагается, что во время оптимумов четвертичных межледниковий климат на территории Беларуси был теплее современного, да и осадков выпадало больше. Самым теплым и мягким климатом изо всех межледниковий, по мнению многих исследователей, отличалось последнее – муравинское, поэтому его называют климатическим оптимумом плейстоцена. Хотя существуют и отличные от приведенных взгляды. Например, как утверждают многие палинологи (Махнач Н. А. и др., 1973), самым теплым и продолжительным изо всех межледниковий квартера следует считать александрийское, приуроченное уже к среднему плейстоцену. С другой стороны, согласно А. А. Величко, на протяжении всего четвертичного периода главной тенденцией климатических изменений было направленное усиление континентальности и охлаждения [3]. Это означает, что от раннего плейстоцена к позднему климат ледниковых и межледниковых этапов становился все суровее, следовательно, древнейшие межледниковья (т. е. раннего плейстоцена) отличались большей тепло- и влагообеспеченностью, чем последние. Точно также менее благоприятен и климат голоцена, по сравнению с муравинским. Таким образом очевидно, что в зависимости от конкретной фактической информации, использующейся для реконструкции палеоклиматов, могут быть получены совсем разные результаты, нередко противоречащие друг другу. Фаза постоптимума является завершающей – климат становится холоднее, в полярных и высокогорных областях накапливается и метаморфизируется снег – начинается формирование глетчеров в будущих центрах материкового и горного оледенения. По мере развития ледовых покровов влажность воздуха снижается. По мнению ряда исследователей, для некоторых межледниковий плейстоцена такое деление является упрощенным, поскольку характер отложений позволяет выделять два или более оптимума, разделенных промежуточными похолоданиями. Вполне очевидно, что геолого-геоморфологические процессы, протекавшие в четвертичном периоде на каждой конкретной территории, сильно отличались. Эти отличия определялись во-первых, географическим положением региона, а во-вторых – климатическим этапом развития. В соответствии с географическим положением и особенностями климата, сушу всей Земли можно разделить на ледниковые, перигляциальные и внеледниковые зоны. Ледниковые зоны – территории, подвергавшиеся в ледниковые эпохи непосредственному воздействию ледников и их талых вод. Перигляциальные зоны – территории, обрамлявшие ледниковые зоны, и находившиеся под влиянием многолетней мерзлоты. Внеледниковые зоны – территории, не испытавшие влияния ледников и многолетней мерзлоты. 5. 3. Геологические процессы ледниковых зон В ледниковых зонах – районах распространения глетчеров – главным геологическим и геоморфологическим агентом был движущийся лед, а также его талые воды. Под воздействием этих двух факторов шло накопление отложений ледниковой формации. Развитию покровного ледника предшествовало похолодание, в первую очередь распространявшееся на горные вершины, где накапливались снега. Эти вершины впоследствии превратились в центры покровного оледенения. С течением времени оформлялось горное оледенение, которое переходило в промежуточное и, наконец, в покровное. На приподнятой территории центра оледенения господствовали морозное выветривание, ледниковая экзарация и снос обломков горных пород. Эти процессы формировали соответствующие типы и формы рельефа: кары, цирки, троги, бараньи лбы и проч. Таким образом, древние центры покровного оледенения являются провинциями экзарации и сноса обломочного материала. Под навалившейся гигантской массой льдов вся область ледникового питания испытывала гляциокомпенсационное прогибание, распространявшееся и на прилегающие регионы. С выходом ледника на равнины характер его работы менялся – наряду с продолжающейся экзарационной деятельностью, начиналась и аккумулятивная. Ледник, как правило, надвигался не единым фронтом, а выпуская из себя языки и лопасти, уходившие далеко вперед по речным долинам и другим доледниковым понижениям рельефа. Именно в этих долинах и осуществлялась с наибольшей силой разрушительная работа глетчеров: ледники своими телами выпахивали рыхлые породы на большую глубину, действуя подобно бульдозеру. Кроме того, потоки талых вод, двигавшиеся перед ледовым фронтом, также скапливались в этих долинах и размывали их. Так шло образование долин ледникового выпахивания и размыва. Самые глубокие из таких долин, с V-образным поперечным профилем, возникали в областях развития плотных карбонатных пород. Массы талых вод, скопившихся под ледником, под большим давлением нагнетались в трещины известняков, углубляя и расширяя их. Если территория подвергалась нескольким покровным оледенениям, например, как Беларусь, то экзарация и размыв каждым последующим ледником могли снести с поверхности накопления предыдущего глетчера. Только при движении под днищем ледника накапливался слой уплотненных неотсортированных обломков, называемый донной мореной – это главный тип гляциальных отложений, позволяющий восстанавливать количество ледниковых этапов на данной территории. Местами ледник срывал целые блоки доледниковых пород, переносил их на небольшие расстояния, и затем выбрасывал, оставляя лежать у самой поверхности под слоем морены. Так возникали ледниковые отторженцы. Как уже отмечалось, перед надвигающимся ледовым фронтом по дну ложбин текли потоки талых вод, накапливая водно-ледниковые отложения времени наступания ледника. Следовательно, именно такие потоки первыми достигали территории Беларуси при каждом новом оледенении, именно они оставляли первые эрратические обломки. Достигнув предела своего распространения, ледник на какое-то время застывал на месте, иногда судорожно пульсируя, а затем начинал таять. В фазу деградации формировались все типы ледниковых и водно-ледниковых отложений, кроме донной морены. С поверхности глетчера ссыпались груды принесенных обломков, образуя вытянутые параллельно ледовому фронту гряды насыпных конечных морен. В составе обломков преобладали продукты разрушения местных доледниковых пород, хотя были распространены и валуны, принесенные издалека. Такие обломки, состав которых позволяет четко определить местоположение провинции ледникового сноса, называют руководящими валунами. Потоки талых вод размывали морену, унося и сортируя обломки, и накапливая их в трещинах и пустотах разных размеров и конфигурации. Так закладывалось начало формированию отложений озов и камов. Иные потоки, вырвавшись из разломов ледового края, растекались широким веером по прилегающей равнине, и оставляли пологовыпуклые конусы зандровых накоплений. Местами талые воды скапливались, создавая озера – либо на поверхности, либо под днищем ледника, либо вплотную к его краю. В этих водоемах, нередко достигавших площади в тысячи квадратных километров, горизонтальными слоями оседали на дно самые тонкие минеральные частицы: глины и алевриты, образуя лимно-гляциальные ленточные глины. По мере деградации, ледник оставлял на поверхности им же созданной донной морены разного рода водно-ледниковые отложения времени таяния. Абляция ледников отличалась неравномерностью – отдельные массивы льда, покрытые мощным слоем поверхностной морены, таяли медленно, и длительное время оставались захороненными, вплоть до межледниковья. Таяние такого мертвого льда вело к накоплению абляционной морены, а также озовых и камовых отложений. Иногда температуры понижались, и край ледника в очередной раз стабилизировался. Тогда вновь, как прежде, возникали пояса конечных морен и других, связанных с ними гляциальных и водно-ледниковых отложений. Нередко похолодания могли вызывать кратковременные пульсации ледника – их называют осцилляциями, и тогда глетчер рывком продвигался на некоторое расстояние, дислоцируя им же накопленные или даже доледниковые породы, и формируя конечные морены напора и выдавливания. Более того, могли происходить и длительные похолодания, приводившие к новой стадии развития ледника и, следовательно, к формированию еще одного слоя донной морены. Во время стадиалов глетчер мог продвинуться даже за пределы распространения первой стадии. При этом ранее накопленные отложения могли подвергнуться экзарации и размыву, а значит, частичному или полному уничтожению. Таким образом, главным свидетельством стадийности служат лежащие друг над другом горизонты донных морен, разделенных интерстадиальными отложениями: водно-ледниковыми или даже органогенными. Межморенные горизонты, содержащие породы органического состава, возникали только при самых продолжительных и теплых интерстадиалах, когда на освободившейся ото льдов территории развивалась растительность. Отличить межледниковые осадки от интерстадиальных можно только по составу флористических останков. Если в межледниковья распространялась теплолюбивая и разнообразная лесная флора, то среди интерстадиальных растений господствовали немногочисленные холодоустойчивые виды, родственные современным обитателям тундры и лесотундры. Во всяком случае, лесные ассоциации во время интерстадиалов на территории Беларуси формировались редко, и встречались лишь на юге. Процессы почвообразования протекали вяло, в озерах и болотах накапливались маломощные органические осадки. Следовательно, в результате оледенения усложнялось геологическое и геоморфологическое строение территории. На поверхности накапливались значительные толщи континентальных отложений преимущественно ледникового и водно-ледникового генезиса. Происходила кардинальная перестройка рельефа: во-первых, возрастала абсолютная высота; во-вторых, резко увеличивалась расчлененность поверхности; в третьих, возникали совершенно новые генетические типы и формы рельефа. 5. 4. Геологические процессы перигляциальных зон В ледниковые эпохи изменялся ход природных процессов и далеко за пределами растущего ледника – на территориях перигляциальных зон, где царствовала многолетняя мерзлота. Перигляциальные зоны формировались перед фронтом ледника в фазу трансгрессии и стабилизации края. Распространяющиеся от глетчера волны холода сковывали грунты многолетней мерзлотой, изгоняли или даже уничтожали растительность и животных. Следовательно, в приледниковых районах почти или полностью прекращалось накопление органогенных пород. Эти территории отличались своеобразием климата. Близость ледника обеспечивала условия, подобные которым сейчас можно наблюдать в высокогорьях: низкие температуры воздуха при значительном количества суммарной солнечной радиации. Последнее объясняется сочетанием охлаждающего влияния ледника с безоблачной погодой, поскольку над ледовой поверхностью. господствовал антициклон. С ледяного щита постоянно дули сильные и сухие стоковые ветры, как ныне над Антарктидой. Соответственно климату, своеобразной была и растительность перигляциальной зоны – по своему составу она напоминала одновременно флору современных высокогорных степей и тундр. Другими словами, здесь выживали только самые неприхотливые растения: холодоустойчивые и способные выдерживать сухость. Из геологических процессов в перигляциальной зоне господствовали морозное выветривание, трещинообразование, солифлюкция, крип, вспучивание грунтов, наледеобразование и другие, свойственные зоне многолетней мерзлоты. На поверхности накапливались отложения криогенной формации. Наряду с выхолаживанием, происходило иссушение климата, мелели озера и реки. Компенсационное погружение обуславливало уменьшение уклона речных русел, поэтому падали скорости течения. Совокупное воздействие обмеления и потери скорости вело к тому, что реки оказывались не в состоянии выносить обломки, и их долины заполнялись рыхлыми толщами криогенного аллювия. На почти лишенных растительности водоразделах чрезвычайно активно протекали эоловые процессы. Деятельность ветра, раздувавшего возникающий на высохшей поверхности мелкозем, вела к быстрому накоплению лессовых отложений – самых ярких и достоверных свидетелей сурового климата. Если даже на территории не найдено горизонта морены, то именно по наличию лессовидных алевритов можно говорить о господстве ледниковых условий. Происходящие в зоне многолетней мерзлоты геологические процессы связаны, в первую очередь, с расклинивающим горные породы действием замерзающих подземных вод. В свою очередь, это действие зависит от условий залегания и режима подземных вод, а также от характера подземных льдов. Морозное выветривание является главнейшим самостоятельным процессом криолитозоны. Кроме того, оно сопровождает практически все остальные происходящие здесь экзогенные явления. Именно благодаря морозному выветриванию, в составе поверхностных пород зоны многолетней мерзлоты широко распространены алевриты. Морозное трещинообразование заключается в раздавливании рыхлых пород деятельного слоя замерзающей водой. Морозобойные трещины заполняются льдом, или рыхлыми мелкодисперсными породами, или смешанной грунтово-ледовой массой, образуя морозобойные клинья. Они достигают максимальных размеров, когда трещина рассекает не только деятельный слой, но и многолетнемерзлые породы. Рост клиньев обусловливает деформацию вмещающих пород, в результате чего трещины обрамляются валиками выдавленных на поверхность грунтов (рис. 15). Этот процесс, повторяясь из года в год в одном и том же месте (трещине), ведет к образованию тундровых полигонов (рис. 16). В однородных грунтах такие полигоны имеют форму четырехугольника, а в неоднородных – неправильного многоугольника. Процессы морозного вспучивания слоев горных пород происходят в результате замерзания залегающих на небольшой глубине подземных вод. В зависимости от условий залегания замерзающих подземных вод – таликов, формируются бугры пучения двух типов: миграционные и инъекционные. Инъекционные бугры пучения возникают при замерзании межмерзлотных таликов, в которых водонасыщенный грунт со всех сторон сжат мерзлотой. Промерзая, талик развивает гидростатическое давление, достигающее 140 т/м 2, и разжиженный грунт выдавливается в ослабленную зону, приподнимая вышележащие слои все выше, по мере замерзания. Примером таких бугров пучения являются гидролакколиты – куполовидные холмы с ледяным ядром, называемые в Якутии булгунняхами, а на севере Канады – пинго (рис. 17). Бугры пучения второго типа называются миграционными. Их образование связано с промораживанием надмерзлотных таликов, залегающих в торфяниках (рис. 18). После замерзания торфа вода, заключенная в нижележащих суглинисто-супесчаных грунтах, начинает мигрировать к поверхности. Скопившись под панцирем льдистого торфа, вода также замерзает, увеличиваясь в объеме, и выдавливает бугор. На поверхности криолитозоны происходят и такие процессы, как крип, солифлюкция, курумообразование и др. Крип – это медленное сползание по склону горных пород под действием силы тяжести. В условиях мерзлоты процессы пучения поднимают поверхностные породы в направлении, перпендикулярном склону холма. Во время таяния крупные обломки оседают вниз, с каждым циклом таяния оказываясь все ниже по склону. Солифлюкция проявляется в медленном течении рыхлых пород поверхности склона. С приходом теплого сезона поверхность склона оттаивает, породы насыщаются талой водой. Лежащие глубже слои скованы льдом и играют роль водоупора. Пропитавшись водой, поверхностный пласт становится тяжелее и приобретает пластичность, после чего приходит в движение, оплывая вниз по склону со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Накапливающиеся таким путем у подножия слои называются солифлюксием. Курумообразование заключается в выдавливании на поверхность крупных обломков. В холодный сезон крупные валуны промерзают быстрее, чем окружающие песчаные или глинистые породы. Возникающие под валунами линзы льда приподнимают их. В теплое время валун прогревается быстрее, лед под ним тает. Талая вода захватывает мелкие частицы и отлагает их под валуном, не позволяя тому опуститься на первоначальную глубину. В результате многократного повторения процесса крупные обломки, вытолкнутые на поверхность, формируют каменные поля и каменные реки, или курумы. Находящиеся на склоне курумы могут двигаться вниз под действием солифлюкции или крипа. 5. 5. Геологические процессы внеледниковых зон и межледниковых эпох Во внеледниковых зонах, охватывавших преимущественно тропические широты, климат и характер экзогенных процессов не изменялся – эти процессы, подчиняясь закону широтной зональности, были такими же, как и в современности. Следовательно, здесь продолжали накапливаться те же типы осадков, что и на доледниковом этапе развития. Нужно лишь отметить, что по причине морской регрессии, сопровождавшей каждое оледенение, площади осадконакопления на суше возрастали, а в океане сокращались. Установлено, что во время крупнейших по объему оледенений уровень Мирового океана понижался на 100–120 м [24]. Кроме того, временами резко увеличивалась влажность в пустынных регионах тропических широт. Связано это с тем, что развитие ледниковых покровов могло приводить к сильному сдвигу ветровых поясов, и западные ветры, смещаясь далеко в низкие широты, приносили обильные осадки в ныне засушливые области. Такие климатические этапы называют плювиальными. Во время плювиалов на территории Сахары возникала густая речная сеть, развивалось множество озер. Об этом свидетельствуют не только речные и озерные осадки плейстоцена, но и найденные здесь наскальные рисунки, на которых изображены жирафы, буйволы и слоны. О том же говорят найденные в пещерах рыболовецкие принадлежности древнего человека и кости животных. По мере потепления и роста влажности климата происходило восстановление природной зональности. В соответствии с климатическими этапами, на захваченных ранее ледниками равнинах формировались лесные ландшафты: таежных и смешанных лесов во время предоптимума, и хвойношироколиственных и широколиственных в фазу оптимума. Установлено, что на протяжении каждого нового межледниковья формировались свои, отличные от предыдущих интергляциалов растительные ассоциации. Поэтому изучение флористических останков позволяет определить возраст не только межледниковых отложений, но и стратиграфическую приуроченность вышеили нижележащих моренных горизонтов. Тундровые животные исчезали, их место занимали обитатели лесов и лесостепей. Распространение биоты привело к развитию процессов почвообразования, активному накоплению органогенных и других типов отложений термогенной формации. Резко изменялись и геолого-геоморфологические процессы. На смену морозному выветриванию приходило температурное и химическое. В условиях возросшей влажности начались суффозионные процессы. Постепенное вытаивание погребенных льдов обусловило развитие термокарста. Термокарст – это процесс вытаивания подземных льдов и последующего проседания земной поверхности. Он происходит тогда, когда глубина сезонного оттаивания грунтов превышает глубину залегания подземных льдов. В результате термокарста возникают блюдцеобразные котловины – аласы. В разрезе склонов аласов отчетливо видны вызванные просадкой деформации слоев горных пород (изменения угла падения слоев, сбросы и др.). Если термокарстовые западины расположены вплотную друг к другу, то между ними воздымаются останцовые бугры, именуемые байджерахами [20]. Процессы термокарста к концу фазы предоптимума завершались. Рост температур способствовал освобождению Мирового океана ото льда, испарение с его поверхности возрастало. Восстанавливалась доледниковая схема циркуляции атмосферы, и циклоны несли налитые влагой тучи на просторы материков. По наполнившимся водой руслам мчались бурные потоки, размывая и вынося обломки, загромоздившие речные долины во время оледенения. Мощь воды еще более усиливалась возросшими уклонами русел, поскольку происходило гляциоизостатическое поднятие территории, освободившейся от чудовищного давления. Поэтому на первом этапе межледниковья в работе рек господствовала глубинная эрозия, шло формирование надпойменных террас. В фазу оптимума продольные профили русел приближались к кривой равновесия, скорость течения ослабевала, развившаяся боковая эрозия расширяла речные долины, достигшие стадии зрелости. Особенностью развития речных долин была унаследованность – располагались они примерно там же, где и до оледенения. Одновременно с аллювиальными процессами, на крутых склонах, не успевших покрыться растительностью, оживало оврагообразование, а у подножий задернованных пологих склонов накапливался делювий. Влажный и теплый климат обеспечивал накопление в озерах торфянистых сапропелей, если же временами климат иссушался, то на дно оседали карбонатные породы. Рост увлажнения приводил к подъему грунтовых вод и заболачиванию, накоплению торфяников. Одновременно с таянием льдов, рос уровень Мирового океана. Поскольку скорость изостатического подъема суши была несравнимо ниже, то морские воды затапливали низинные побережья. Результатом морских трансгрессий плейстоцена явилось чередование ледниково-морских и шельфовых отложений на поверхности приморских равнин севера Европы, Западной Сибири и Северной Америки. В конце фазы постоптимума происходило чередование все более коротких волн тепла и все более продолжительных холода, усиливалась сухость, и обводненность рек уменьшалась, озера заполнялись осадками, в составе которых уже преобладали минеральные, торфонакопление в болотах ослабевало. Растительность становилась скуднее и разреженнее, активизировалась работа ветра. 7. РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА В ЧЕТВЕРТИЧНОМ ПЕРИОДЕ 7. 1. Развитие флоры Эволюция флоры на территориях, подвергавшихся в четвертичном периоде покровным оледенениям, отражает собою общие тенденции развития природных процессов: вслед за колебаниями климата изменялся и состав растительности. Особенности таких изменений проявились в следующем. Вопервых, из-за многократных и сильных похолоданий резко сократилось количество теплолюбивых (термофильных) видов, широко представленных в составе плиоценовой флоры. Во-вторых, чередование холодных и теплых этапов обусловило частые географические перегруппировки растений, в результате чего происходило формирование сообществ смешанного состава. В третьих, процесс эволюции закономерно вызвал появление новых, типично плейстоценовых разновидностей (реже – видов) растений, родственных современным. И наконец, как подтверждение тому, внутри класса мхов возникло и широчайше распространилось семейство сфагновых мхов. Главным природным фактором, определившим развитие флоры в четвертичном периоде, выступили покровные ледники. На протяжении ледниковых, межледниковых и интерстадиальных этапов формировались совершенно разные, самостоятельные группы растительных ассоциаций, которые объединяются в три типа флор: перигляциальные (ледниковые), межледниковые и интерстадиальные. При этом состав их также испытывал изменения, соответственно климатическому этапу или климатическим особенностям каждого конкретного отрезка времени. Если во время всех оледенений видовой состав флоры перигляциальных зон отличался сравнительным постоянством, то в межледниковья и интерстадиалы он был отличным. Перигляциальная (ледниковая) флора возникала непосредственно близ края ледника и характеризовалась исключительно скудным составом. Здесь, в экстремальных условиях, могли существовать лишь самые холодоустойчивые и, как правило, ксерофильные (способные выдерживать засуху) представители: карликовые (кустарниковые) ивы и березы, мхи, осоки и др. По наиболее характерному растению – куропаточьей траве (лат. dryas) – такая флора получила название дриасовой. Межледниковые флоры, как уже отмечалось, не были идентичны друг другу – на этом базируется стратиграфическое расчленение квартера. Во время межледниковья вместе со сменой климатических фаз происходила последовательная смена растительных сообществ: после деградации ледника на месте развития перигляциальной флоры возникала вначале бедная лесотундровая растительность, а к концу предоптимума – более разнообразная таежная и смешанных лесов, со все меньшим участием холодоустойчивых видов. Приход оптимальной фазы климата сопровождался распространением богатых, с густым подлеском и обилием трав хвойно-широколиственных, а в самые теплые межледниковья плейстоцена – даже широколиственных лесов. Похолодание в фазу постоптимума приводило к обратной последовательности: широколиственные леса вытеснялись хвойно-мелколиственными, затем – хвойными, пока очередной приближающийся ледник не вымораживал территорию до такой степени, что распространялись ландшафты тундрового криволесья. Итак, применительно к территории Беларуси, общими чертами, свойственными растительности всех межледниковий, являются: господство лесной флоры; богатство видового состава; распространение смешанных хвойно-широколиственных лесов с обширным перечнем широколиственных пород; редкость или полное отсутствие холодоустойчивых арктоальпийских видов в составе растительности оптимальной фазы межледниковья; большое разнообразие травянистых сообществ; широкое распространение среди трав представителей рода бразений, включающих как ныне вымершие, так и экзотические виды. Интерстадиальные флоры возникали в гораздо более суровых условиях – при временном отступлении края ледника. В отличие от межледниковых флор, интерстадиальные характеризовались систематической бедностью. В интерстадиалы распространялись ландшафты лесотундр, и лишь иногда – смешанных хвойно-мелколиственных лесов из сосны, ели, ольхи, березы. Для средней полосы Восточно-Европейской равнины выделено несколько типичных флористических комплексов, получивших широкое развитие в среднем и верхнем плейстоцене. Эти флористические комплексы являются региональными типами флор, сменявшими друг друга на протяжении плейстоцена. Шлавско-даумантайская флора (по названиям литовских разрезов Шлава и Даумантай), существовавшая в брестское время, имела интергляциальный облик – отличалась видовым однообразием и преобладанием холодоустойчивых растений. В ней доминировали травянистые сообщества, в составе которых довольно много было древних, ныне вымерших плиоценовых видов. Лесные массивы занимали небольшую площадь, из ограниченного числа древесных пород встречались лиственницы, ели, можжевельник, березы. Венедская флора, распространившаяся с началом наревского оледенения, была типично перигляциальной, безлесной. Вместе с деревьями исчезли и теплолюбивые травы, место которых заняли такие холодоустойчивые виды, как куропаточья трава, ежеголовник северный, карликовая береза и ива. Шкловско-снайгупельская флора развивается после таяния наревского ледника, в беловежское межледниковье. В теплом климате широко распространились хвойно-широколиственные леса, значительно более богатые, нежели нынешние. Главной лесообразующей породой являлась лиственница, часто встречались сосны, несколько реже – ели. Велико было разнообразие лиственных деревьев и кустарников, которые сильно напоминали современных обитателей, отличаясь от них рядом архаичных признаков. Так, из деревьев произрастали вымершие формы липы, клена, граба. Богатейшая травянистая растительность насчитывала свыше 200 видов, в том числе множество ископаемых плиоценовых и раннеплейстоценовых обитателей, а также экзотов, сейчас характерных для Азии и Америки (дальневосточный ежеголовник, американский камыш, американская осока). Приход березинского покрова ознаменовался вытеснением как неогеновых реликтов, так и большинства растений зон смешанных и хвойных лесов. Перигляциальная зона была оккупирована прибывшими с севера тундровыми растениями, среди которых лишь иногда встречались сохранившиеся водно-болотные виды. Александрийская флора приурочена к середине среднего плейстоцена и характеризуется господством хвойно-широколиственных лесов. Наиболее яркой их особенностью было, во-первых, видовое богатство хвойных, а во-вторых – обилие темнохвойных пород: ели, пихты и даже теплолюбивого тиса. Лиственные деревья и кустарники также отличались разнообразием, хотя и в меньшей степени, чем хвойные – только древесных форм насчитывалось более 25, и почти все они были близки к современным. Среди пестрого набора трав александрийской флоры особое значение занимали новые виды, приобретшие руководящее значение: камыш Смита, арацитос межледниковый, уруть маленькая, евриала европейская. Для экзотов в целом свойственна тенденция всего квартера: падение доли плиоценовых представителей и рост значения плейстоценовых. Отрезок времени, завершающий средний плейстоцен, выделяется чрезвычайно продолжительным припятским ледниковым этапом. К настоящему времени на территории Беларуси не найдено следов продолжительного интерстадиала в составе межморенных днепровско-сожских отложений, как не найдено и органогенных образований, поэтому нет и достоверных данных об особенностях растительности нашего региона [6]. Муравинская флора, формировавшаяся в самом теплом и влажном из межледниковий плейстоцена, отличается от растительности всех других интергляциалов. Во-первых, ее отличает меньшее видовое разнообразие как трав, так и деревьев и кустарников. Соответственно, почти не встречается плиоценовых реликтов. Во-вторых, преобладают довольно теплолюбивые широколиственные виды, во всяком случае леса, подобные по составу муравинским, ныне произрастают гораздо южнее – близ северных предгорий Средней Европы. В третьих, резко сократилось участие экзотов: практически полное господство приобрели европейские виды, особенно граб, скальный дуб, липа. Четвертой особенностью муравинской флоры следует назвать расцвет и широкое распространение теплолюбивых трав бразениевого комплекса, часть из которых сейчас на территории Беларуси встречается редко, а многие и вовсе отсутствуют: осока американская, камыш Торея, камыш Смита, сальвиния плавающая, альдрованда пузырчатая, наяда и др. В начале поозерской ледниковой эпохи в очередной раз началось обеднение лесной флоры. Широколиственные муравинские леса постепенно заместились хвойно-мелколиственными с участием лиственницы и современных местных видов среди трав. Представители бразениевого комплекса исчезли. В среднепоозерское время территория республики практически лишилась лесов, видовое разнообразие флоры сократилось почти вдвое. Гигантские площади были захвачены перигляциальным комплексом аркто-бореальных и аркто-альпийских травянистых растений (лютик, лапчатка, лебеда, зеленые мхи). Во время максимальной стадии оледенения основу тундрово-степной флоры составляли карликовая береза и ива, рдесты, ежеголовник северный и др. По сведениям А. А. Величко, во вторую половину поозерского времени, ставшую климатическим минимумом всего мезокайнозоя, перигляциальная флора распространилась вплоть до субтропиков. Об этом свидетельствуют палинологические спектры образцов, взятых со дна Черного моря в 100 км к западу от Батуми [2]. На протяжении голоцена происходит становление современного набора представителей как растительного, так и животного мира, обитающих в умеренных и высоких широтах. Главная особенность формирования популяций заключается в том, что основным фактором, определяющим состав биоты, стал не природный, а антропогенный. 7. 2. Развитие фауны Развитие животных в четвертичном периоде происходило под воздействием изменяющихся природных условий. Если на протяжении палеогена и неогена в средней полосе Евразии и Северной Америки преобладали теплолюбивые формы млекопитающих тропических широт, то с конца неогена состав фауны начал трансформироваться. В плейстоцене, из-за чередования ледниковых и межледниковых этапов, природные условия северных материков многократно изменялись. Общей тенденцией таких изменений было понижение температуры и усиление континентальности климата, что обусловило проявление следующих фаунистических особенностей: формировались такие группы травоядных, которые отличались способностью питаться жесткой травой (лошади, хоботные); возникали и широко распространялись холодоустойчивые формы, достигшие расцвета во время последнего оледенения; в умеренных широтах во время оледенений на свободных ото льда территориях развивалась фауна холодных степей, а в межледниковья – лесная и степная; в разных частях света и, более того, в разных регионах одной части света, возникали разные фаунистические комплексы; произошла экспансия сибирских видов, широко распространившихся по материкам северного полушария. Млекопитающие реагировали на холодные ледниковые эпохи либо миграций, либо филогенетической эволюцией. Многие виды, не выдержав конкуренции, или не устояв перед сменой климата, вымирали. Так, оледенения вызывали исчезновение теплолюбивых европейских представителей, место которых быстро захватывалось переселенцами из более континентальных восточных районов. Например, с брестским временем связана миграция из Сибири гигантского бобра – трогонтерия, широко распространившегося к началу наревского оледенения. В днепровское время по территории Европы расселяются такие роды, предков которых в плиоцене не обнаружено: северные олени, лемминги, пеструшки, полевки, пищухи. На протяжении плейстоцена произошло не менее десяти волн таких переселений, причем темпы их были весьма высокими – новые обитатели захватывали территорию Европы примерно за 9–10 тысячелетий. Миграции животных в ледниковые и межледниковые этапы привели к появлению фаунистических сообществ смешанного состава, где сочетались не только европейские и сибирские виды, но и старые (плиоценовые) с новыми (голоценовыми), а также обитатели совершенно разных ландшафтов. По данным Р. Флинта, из 119 видов млекопитающих, ныне обитающих в Европе и соседних частях Азии, 113 появились в четвертичном периоде благодаря миграции. Свидетельства филогенетической эволюция установлены для многих родов, в частности лошадей, слонов, бизонов, носорогов. Среди слонов она проявилась в разделении на два новых вида: лесного слона с прямыми бивнями, жившего в лесах умеренного пояса, и мамонта, приспособившегося к новой окружающей обстановке перигляциального типа и питавшегося грубой низкорослой растительностью. В раннепоозерское время лесные слоны вымерли, тогда как мамонты достигли своего расцвета. Кроме того, в четвертичном периоде у животных проявились морфо-физиологические приспособления к похолоданию, новой пище, изменившимся грунтам и растительности. Это выражалось в увеличении массы тела (хотя бы за счет жировой прослойки), изменении скелета, развитии волосяного покрова. Так, проявилась специализация зубов у мамонтов, возросли размеры рогов у оленей и бизонов, расширились копыта у верхнеплейстоценовых лошадей. У слонов и носорогов развился густой волосяной покров. Животный мир четвертичного периода разделен палеозоологами на фаунистические комплексы, состав которых различается как по времени, так и территориально. В качестве иллюстрации таких различий можно привести последовательности смены млекопитающих просторов Европы и Северной Америки. На территории Европы, согласно В. И. Громову, П. Ф. Калиповскиму и др., в четвертичном периоде выделяются не менее пяти фаунистических комплексов, обзор которых целесообразно начать с еще более древних, существовавших на протяжении неогенового периода. Молдавский и хапровский комплексы объединяют млекопитающих плиоцена. Их состав свидетельствует о теплом климате, в условиях которого преобладала растительность саваннового типа. В это время завершали свое существование гиппарионы, расцвет которых пришелся на первую половину плиоцена. Широко распространялись мастодонты, архаичный слон Громова, лошадь Стенона, этрусский носорог, махайрод (саблезубый тигр), верблюды, газели, и олени. Таманский комплекс является древнейшим из четвертичных, его представители характерны для нижнего плейстоцена – времени, когда территории сегодняшних умеренных климатических поясов оказались во власти субарктических и арктических условий. Исчезли саблезубые тигры и гиппарионы, хотя многие другие неогеновые роды продолжали свое развитие. На смену слону Громова пришел южный слон, обитали таманский бизон, лошади группы зебр и зюссенборнская лошадь, представлены мастодонты, носороги, верблюды, гепарды, обезьяны, некоторые антилопы. Наряду с ними широко распространились новые восточно-азиатские представители: трогонтерии и тапиры (табл. 9). Таблица 9 Фаунистические комплексы среднего и верхнего плейстоцена Восточно-Европейской равнины Р аздел Горизонт, подгоризонт Верхний Голоцен Средний Нижний Поозерский Муравински й Плейстоцен Сожский Шкловский Днепровский Александрий ский Березинский Беловежский Фаунистический комплекс Современный Косуля, барсук, куница каменная, бобр, зайцеобразные, рукокрылые, зубр, тур, олень благородный, лось, кабан, тарпан лесной, волк, лиса, медведь бурый. Полевки тундровые, лемминг сибирский, зубр, тур, олень благородный, лось, кабан, тарпан лесной, волк, лиса, медведь бурый. Верхнепалеолитический (мамонтовый): мамонт, носорог шерстистый, овцебык, сайгак, бизон первобытный, зубр, олени благородный и северный, конь ископаемый, медведи пещерный и бурый, лев пещерный, песец, волк, лиса, лемминги копытный и сибирский, пищуха степная, суслик большой; полевки: темная, рыжая, обыкновенная, узкочерепная; куропатка степная. Хазарский: мамонт, сайгак, медведь пещерный, хазарский конь, полевка серая, эласмотерий сибирский, носорог Мерка, олень длиннорогий, слоны хазарский и трогонтериевый, куропатка белая. Сингильский: медведь пещерный, олень длиннорогий, слон лесной, эласмотерий сибирский, бизон первобытный, лемминг сибирский, выхухоль, верблюд Кноблоха, полевки: экономка, орвалоидная, мосбахская, сайгак, носорог Мерка. Тираспольский: слоны Вюста и трогонтериевый, зубры этрусский и Наревский Брестский короткорогий, лось широколобый, верблюд большой; олени: северный, благородный и сложнорогий; антилопа вилорогая, лев пещерный, медведь Динингеро, гиена пещерная, дикобраз, лемминги сибирский и копытный, носорог Мерка, лошади зюссенборнская и кабаллоидная, бобртрогонтерий, бизон Шетензака. Таманский: слон южный, мастодонт, тапир, носорог этрусский, лошадь зюссенборнская и зебровидная, бобртрогонтерий, бизоны Шетензака и таманский. Тираспольский комплекс является типично плейстоценовым – он развился с приходом в Восточную Европу первого ледника, когда под действием волны холода вымерло большинство животных плиоцена. Млекопитающие этого комплекса обитали на территории Беларуси до начала александрийского межледниковья. Самыми характерными представителями являлись: носорог Мерка, слон Вюста (древний лесной слон), бизон Шетензака, олени благородный и сложнорогий, лось широколобый, лев пещерный, медведь Динингеро. Одновременно с зюссенборнской лошадью, широким распространением пользовались кабаллоидные лошади. Среди азиатских пришельцев выделялись трогонтерии и дикобразы. Появились холодоустойчивые (арктические) млекопитающие: северный олень, сибирский и копытный лемминги, ранние формы мамонта. Сингильский комплекс объединял млекопитающих, свойственных александрийскому межледниковью. В нем сохранились носорог Мерка, лесной слон, сибирский лемминг. Появились выхухоль, сайгак, сибирский эласмотерий, длиннорогий олень, пещерный медведь. Хазарский комплекс развивался в припятское время и отличался видовой бедностью фауны. В числе его представителей следует назвать длиннорогого бизона, пещерного медведя, мускусного овцебыка, хазарского мамонта, трогонтериевого слона, шерстистого носорога, белую куропатку. Приведенный перечень свидетельствует о холодном климате днепровско-сожского интерстадиала, тем более что останки названных животных представлены в одновозрастных слоях территорий Великобритании, Испании и Италии. Времени распространения хазарского комплекса соответствует развитие ашельской и раннемустьерской культур древнего человека. Верхнепалеолитический (мамонтовый) комплекс получил распространение в верхнем плейстоцене. На протяжении муравинского межледниковья, возможно, самого теплого в истории плейстоцена, в пределах средней полосы Европы еще обитал лесной слон, и распространялись такие теплолюбивые виды, как сайга, тушканчик, степная пищуха. С началом экстремально сурового поозерского оледенения все они исчезли, а господство получили самые холодоустойчивые виды, приспособившиеся к перигляциальным условиям: песцы, зайцы, лемминги, настоящие мамонты, овцебыки, шерстистые носороги, северные олени, бизоны. Произошедшая на рубеже плейстоцена и голоцена резкая смена климата и, как следствие, перестройка структуры природной зональности, привели к массовому вымиранию многих из названных животных. Наиболее вероятной причиной гибели таких гигантов, как мамонты и шерстистые носороги, могло стать резкое изменение состава растительности в начале голоцена. По мнению А. А. Величко [2], мамонты были одними из самых узкоспециализированных обитателей всего верхнепалеолитического комплекса – их “кормовую базу” составляли ксерофильные растения перигляциальной зоны. Обильные атмосферные осадки, последовавшие за резким потеплением климата, привели к быстрому распространению гораздо более сочных луговых трав, не пригодных для питания гигантов. Кроме того, рост температур обусловил сильные снегопады, и растения оказались под толстым слоем снега, часто покрывавшегося коркой твердого наста. В результате, огромные животные лишились доступа к пище – свидетельством тому являются находки в многолетней мерзлоте трупов мамонтов со сточенными до основания бивнями. В Северной Америке основными факторами, определившими специфику развития четвертичной фауны, были изменения климата, миграции животных, морские трансгрессии и регрессии, а также особенности рельефа материка. Наличие Панамского перешейка, возникшего в неогене, благоприятствовало проникновению южно-американских обитателей на север. При каждом оледенении, из-за понижения уровня океанов, между Северной Америкой и Евразией формировался мост суши – Берингия, через который происходили взаимные миграции животных. Во время межледниковий начинались морские трансгрессии, и эта связь прерывалась. Необъятные просторы равнин центральной части материка способствовали беспрепятственному продвижению северных животных на юг. Поэтому многие виды сумели пережить этапы сурового климата, что привело к формированию богатых фаунистических сообществ. В истории четвертичного развития млекопитающих континента прослежено три этапа (табл. 10). Бланканская фауна характерна для плиоцена – раннего плейстоцена (вплоть до начала канзасского оледенения). В ее составе ярко проявлялись плиоценовые черты: господство теплолюбивых животных, в том числе мигрировавших из Южной Америки, при почти полном отсутствии холодоустойчивых. Характерны тапиры, наземные ленивцы, мастодонты, зебровидные лошади, верблюды, саблезубые тигры, бобры, болотный лемминг. В противоположность фауне Евразии, здесь еще не было слонов, носорогов и бизонов – все они появились в Америке позднее. В начале канзасского оледенения впервые, как и накануне крупнейшего оледенения в Европе, распространились выходцы из Азии, представленные овцебыками. Ирвингтонская фауна существовала от времени деградации канзасского покрова и почти до завершения иллинойской ледниковой эпохи. В ее составе развились и захватили крупные ареалы “холодные” животные, как, например, американский олень. Произошел наплыв холодоустойчивых азиатских обитателей: мигрировали медведи, крупные бизоны, ранние формы мамонта, гигантский бобр, разнообразные мелкие млекопитающие (полевки, суслики). Наряду с ними продолжали существовать мастодонты, слоны (императора и Колумба), верблюды, наземные ленивцы. Таблица 10 Фаунистические комплексы Северной Америки О Горизонт Фаунистический комплекс тдел, р Голоц аздел Современны Современный Плейстоцен ен й Висконсин Сангамон Иллинойс Ранчолабрейский: мамонт, бизоны, овцебыки, олени северные, лемминги, мастодонт, слоны: императора и Колумба, лошади, верблюды, лама, ленивцы наземные, скунсы, землеройки и др. мелкие млекопитающие. Ярмут Канзас Ирвингтонский: слоны: императора и Колумба; мастодонты, лошади, олени, верблюды, ламы, бобр гигантский, пекари, ленивцы наземные, олень американский, медведи, бизоны, ранние формы мамонта, лемминг болотный, обилие мелких млекопитающих. Бланканский: тапир, ленивцы наземные, мастодонт, лошадь зебровидная, верблюды, тигр саблезубый, бобр, лемминг болотный. н Плиоце Афтон Небраска Ранчолабрейская фауна обитала с конца среднего плейстоцена до начала голоцена. В начале развития ее отличали меньшие, по сравнению с предыдущими этапами, изменения состава. В изобилии встречались азиатские иммигранты (23 вида), представленные типично перигляциальными обитателями: бизонами, мамонтами, мускусными овцебыками, леммингами, северными оленями. Радикальная перестройка произошла на рубеже с голоценом, когда вымерло огромное количество видов крупных млекопитающих. Среди вымерших необходимо назвать все виды верблюдов и лошадей, ленивцев, гигантских бобров и кошек, мамонтов, мастодонтов, а также бизонов – за исключением одного вида, сохранившегося поныне. Контрольные вопросы Перечислите типы флор плейстоцена. Чем отличается развитие перигляциальных и межледниковых флор? Какие особенности свойственны межледниковым и интергляциальным флорам Беларуси? Каковы главные факторы и тенденции изменения состава флоры и фауны в плейстоцене? Какие фаунистические комплексы плейстоцена характерны для Европы и Северной Америки? Чем отличается развитие фауны северных материков в плейстоцене? 7. 3. Возникновение и развитие человека и его культур Человек принадлежит к царству животных, типу позвоночных, классу млекопитающих, семейству гоминид, отряду приматов, роду Homo. В составе последнего выделяют два вида: Homo primigenius, в котором объединяются все ископаемые формы, и Homo sapiens – современного человека. Наука, изучающая происхождение и развитие человека, как биологического вида, называется антропологией. Среди главных, до сих пор не решенных ее проблем нужно указать следующие. Причин происхождения человека – выдвинуто множество гипотез, в том числе эволюционистская, мутационная, инопланетная. Места появления первых людей – исследователи разделились на два лагеря: моноцентризма и полицентризма. Приверженцы моноцентризма утверждают, что первые люди возникли в единичном очаге (скорее всего в Восточно- или Южно-Африканском), из которого впоследствии расселились по планете (рис. 19). Сторонники полицентризма полагают, что человечество возникло в нескольких очагах. Времени появления людей – ей и посвящен данный раздел книги. В общих чертах данный вопрос слагается из трех, связанных воедино: какую именно форму антропоидов можно считать нашими предками и когда она возникла; когда появился собственно Homo sapiens. Механизма и этапов эволюции человека – данная проблема непосредственно связана с дискуссиями о причинах и времени возникновения человека. В настоящем разделе мы вкратце рассмотрим приблизительную хронологию существования на Земле тех приматов, которые могут иметь отношение (или ранее полагалось, что могут) к появлению рода человеческого. Естественно, приведенные материалы опираются лишь на те немногие палеоантропологические находки, которые признаны официальной наукой. Дриопитековые, а также рамапитековые, симопитековые и др. обезьяны являлись, по разным воззрениям, либо древнейшими предками человека, либо прародителями нынешних обезьян. Так, предполагается, что предками шимпанзе и горилл оказались дриопитеки, орангутанов – рамапитеки и сивапитеки, а бабуинов – симопитеки. В пользу таких воззрений свидетельствует тот факт, что кости ныне вымерших симопитеков хотя и обнаружены в культурном слое стоянки Олоргесейлие (восточнее оз. Верхнее), но сама стоянка создана гораздо более “человекообразным” существом – питекантропом. Останки названных форм обезьян найдены в миоценовых и плиоценовых слоях Южной Азии, Африки и Западной Европы. Австралопитековые (южные обезьяны) объединяли несколько разновидностей древнейших и наиболее примитивных антропоморфных обезьян, не занимавшихся изготовлением орудий труда. Применительно к ним часто используют название плезиантропы, т. е. почти люди. Они появились около 5,5 млн. лет и исчезли примерно 1 млн. лет назад [18]. Большая часть останков австралопитеков найдена в Восточной и Южной Африке. Все австралопитеки были прямоходящими, всеядными, обладали сравнительно крупным мозгом (500–600 см3), но на черепе имелся гребень; их зубная система ближе к современному человеку, чем к обезьяне (эволюция черепов гоминид представлена на рис. 21 и 23). Рост австралопитеков составлял около 1,5 м, вес – до 70 кг. Австралопитек афаренсис представлен находками в Восточной Африке, имеющими возраст около 4 млн. лет; назван по местности Афар на севере Эфиопии (рис. 20). Австралопитек африканус (или плезиантроп) почти не отличается от афаренсиса, но останки его сосредоточены в Южной Африке. Австралопитек робустус (или австралопитек массивный, или парантроп) также обнаружен в пещерах юга Африки, его череп выделялся массивностью. Австралопитек бойсеи, или зинджантроп (“зиндж” по-арабски Восточная Африка) сходен с робустусом, но его останки были найдены в Олдувайских горах Восточной Африки (юго-восточнее оз. Виктория). Человек умелый (Homo habilis) отличался отсутствием гребня на черепе, большим, чем у предшествовавших австралопитеков объемом мозга (от 500 до 800 см3), и более близкой нам морфологией скелета. Последнее качество ярче всего проявлялось в строении кисти, свидетельствовавшем о ее способности к труду. Останки человека умелого также были найдены в Олдувае. Совместно с костями, здесь залегали каменные орудия, представленные разбитыми кварцевыми гальками. При этом ближайшие к захоронению россыпи кварца располагались на расстоянии от 3 до 15 км. Начало производству каменных орудий было положено около 2,65 млн. лет назад. Человек выпрямленный (Homo erectus), или прямоходящий, или питекантроп, или яванский человек, или синантроп, или архантроп, или гейдельбергский человек обитал в Африке, Европе и Азии в нижнем и среднем плейстоцене (рис.21). Его древнейшие останки, датированные 1 млн. 650 тыс. лет, найдены в Восточной Африке на стоянке Нарикотоме, расположенной западнее оз. Рудольфа. Большинство европейских и азиатских находок имеют возраст примерно 700–400 тыс. лет. Архантроп уже не только изготовлял каменные орудия (ашельского типа), но и пользовался огнем. Человек разумный (Homo sapiens) подразделяется на три разновидности: архаичную, неандертальцев и кроманьонцев. Человек разумный архаичный (или ранний неандерталец) как биологический вид возник после исчезновения питекантропа – около 300 тыс. лет назад, а исчез примерно 35 тыс. лет назад. Неандерталец (Homo primigenius), или палеоантроп, или поздний неандерталец появился примерно 125 тыс. лет назад, населял территории Северной Африки, Европы и Азии в среднем плейстоцене. Жил он в пещерах и на открытых стоянках; использовавшиеся неандертальцем каменные орудия относятся к мустьерской культуре. Палеоантропы существовали до 35–30 тыс. лет назад, причем в культурных слоях позднего неандертальца часто встречаются признаки деградации искусства обработки камня. Кроманьонец, или неоантроп, или человек разумный современный появился около 40 тыс. лет назад, т.е. во второй половине верхнего плейстоцена. Таким образом, на протяжении отрезка времени, не меньше чем 5–10 тыс. лет кроманьонцы существовали параллельно с неандертальцами и архаичной формой Homo sapiens. Однако ареал расселения неоантропов был гораздо шире – их стоянки, имеющие возраст более 10 000 лет, известны не только в Старом Свете, но и в Австралии. С появлением кроманьонцев связано развитие верхнепалеолитической культуры и разделение человечества на расы, произошедшее, вероятно, уже в голоцене. В развитии культуры человечества можно выделить каменный, бронзовый и железный век. В свою очередь, каменный век подразделяется на палеолит, мезолит и неолит. Необходимо отметить, что продолжительность и время перехода к каждому из этих этапов в разных местах планеты были разными. Более того, некоторые племена Центральной Африки, Малайского архипелага и поныне обитают в каменном веке. Изучением культуры древнего человека занимается археология, и главными источниками информации для нее служат культурные слои – слои горных пород, содержащие следы деятельности людей. Культурные слои приурочены к пещерным, открытым или иным стоянкам наших предков. Поскольку региональные этапы развития древних культур к настоящему времени датированы, то существует возможность использования археологических методов в определении возраста четвертичных отложений. Иными словами, если в каком-либо горизонте обнаружатся следы деятельности людей, относящиеся к конкретной культуре, то можно с достаточной точностью установить время накопления пород. Периодизация культур каменного века (литических культур) производится на основании уровня развития искусства обработки камня. Общими закономерностями при этом являются последовательное усложнение технологии производства орудий, а также уменьшение размеров каменных изделий и совершенствование их формы. Палеолит, или древнекаменный век, является самым длительным из этапов человеческой культуры – начавшись 2,65 млн. лет назад в Африке, на территории Европы он завершился около 11–12 тыс. лет назад. В его составе выделяют нижний, средний и верхний палеолит. Нижний (ранний) палеолит объединяет олдувайскую и ашельсскую культуры. Олдувайская культура, названная по единственному известному захоронению в ущелье одноименных гор Восточной Африки, создана человеком умелым, ее древнейшие находки датируются в 2 млн. 650 тыс. лет [18]. Она отличается грубостью обработки камня – из кварцевых галек скалыванием крупных обломков с одной или с двух сторон производились соответственно чопперы или чоппинги (рис. 22). Ашельская культура представлена более совершенными памятниками, оставленными питекантропами вначале на территории Африки (стоянка Олоргесейлие), а затем Европы и Азии. Наиболее яркими образцами ашельской культуры являются ручные рубила – оббитые с двух сторон миндалевидные или грушевидные обломки, отличающиеся от чоппингов более правильной и однородной формой. В раннем палеолите человек занимался охотой и собирательством, использовал огонь, жил в пещерах и на открытых стоянках, применяя для строительства камни, древесину и шкуры животных. Средний палеолит представлен премустьерской и мустьерской культурами, созданными неандертальцем в отрезок времени примерно от 100 до 32 тыс. лет назад. На этой стадии происходит дальнейшее совершенствование технологии обработки камня: из кварца, кремня, яшмы или обсидиана вначале изготовлялся диск – нуклеус. Затем от него откалывались пластины необходимых очертаний и размеров. Иногда краям пластин придавалась зубчатая форма. Мустьерские орудия отличаются от ашельских повышенной остротой, что достигалось скалыванием с кромки камня большого количества мелких отщепов. В среднем палеолите человек осваивает искусственную добычу огня, изобретает копье с каменным наконечником. Верхний палеолит (40–12 тыс. лет назад) развивается тогда, когда на планете появляются кроманьонцы, создавшие множество культур (перигор, ориньяк, солютре, мадлен и др.). Первоначально верхнепалеолитические находки обнаруживались во Франции, Испании, Италии, а затем и в других регионах Старого Света. Нуклеусы, создаваемые кроманьонцем, уже имели призматическую форму, а отщепы от них характеризовались тонкой двусторонней ретушью. Среди изделий представлены множества видов гарпунов, скребков, резцов, игл и др., для изготовления которых применялся не только камень, но и кость, и, наверняка, дерево. Правда, вещественных доказательств использования древесины не сохранилось по естественным причинам. В позднем палеолите возникает и быстро развивается первобытное искусство: наскальная живопись, скульптура и резьба по камню и кости. В числе важнейших событий верхнего палеолита необходимо назвать развитие оседлости и образование первых больших поселений. Мезолит (12–6 тыс. лет назад) является переходным этапом от палеолита к неолиту. В это время складывается техника микролитов – мелких и невероятно острых каменных изделий (шириной 2–3 см и толщиной не более 1 мм), часто имеющих совершенно правильную геометрическую форму (рис. 23). Чрезвычайная острота обусловлена множеством мелких двусторонних сколов, всегда направленных под одинаковым углом. Для их создания использовались нуклеусы карандашевидной формы. Микролиты применялись для изготовления составных орудий, древко которых выполнялось из дерева или кости. По осям древка протачивались пазы, в которые асфальтом вклеивались микролиты. В мезолите появляются лук со стрелами, широко распространяются охотничьи ловушки, человек одомашнивает первых животных: собак, овец, коз, коров, кошек. Совершенствование орудий труда позволило осваивать земледелие – около 12 тыс. лет назад в Юго-Западной Азии начали культивировать пшеницу, просо, ячмень. Продвигаясь за отступающим ледником, человек заселяет север Евразии, проникает сначала в Северную, а затем в Южную Америку, и, наконец, в Полинезию. Неолит (6–4 тыс. лет назад на территории Европы) характеризуется переходом от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству. Развивается подземная добыча камня, а сами изделия подвергаются шлифовке и сверлению. Это время появления гончарного дела, ткачества и клинописи, формирования первых рынков обмена, охватывавших огромные территории, что, в свою очередь, привело к возникновению первых цивилизаций. Бронзовый век начался с момента начала использования бронзы – сплава меди и олова в пропорции 9:1. Крайне интересен тот факт, что пока не найдено свидетельств о предшествующем ему использовании человеком изделий из меди или олова. Вместе с тем, культуры данного этапа представлены не повсеместно – например, если в Африке, где железо стало первым металлом, бронзовый век отсутствовал, то на территории Европы он начался 4 тыс. лет назад. Наоборот, в Центральной и Южной Америке бронза использовалась до 1 000 г. н. э. В сельском хозяйстве бронзовый век ознаменовался развитием орошаемого земледелия. Железный век в Азии начался более 3 тыс. лет назад (государство хеттов на полуострове Малая Азия), а в Европе – около 3 тыс. лет назад (культура гальштат территории Австрии). Контрольные вопросы Какие Вы знаете проблемы антропологии? Какие известны формы ископаемых антропоидов? Каков возраст древнейших каменных изделий? Когда в Европе началась подземная добыча камня? На основании каких признаков выделяются этапы каменного века? Список использованной литературы 1. Ананьев, Г.С. Динамическая геоморфология: Учебное пособие / Г.С. Ананьев, Ю.Г. Симонова, А.И.Спиридонова. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 445 с. 2. Кизельватер Д.С., Раскатов Г.И., Рыжова А.А. Геоморфология и четвертичная геология. – М.: Недра, 1981 3. Кизельватер, Д.С. Геоморфология и четвертичная геология (часть 1. Геоморфология и генетические типы отложений) / Д.С. Кизельватер, Г.И. Раскатов, А.А. Рыжова. – М.: Недра, 1981. – 215 с. 4. Костенко Н.П. Геоморфология. М.: МГУ, 1999 5. Костенко, Н.П. Геоморфология / Н.П. Костенко. – М.: Изд-во МГУ, 1999. – 383 с. 6. Кружалин, В.И. Практикум по общей геоморфологии / В.И. Кружалин, С.В. Лютцау, Г.И. Рычагова. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 88 с. 7. Леонтьев, О.К. Общая геоморфология / О.К. Леонтьев, Г.И. Рычагов. – М.: Высшая школа, 1988. – 287 с. 8. Макарова Н.В., Суханова Т.В. Геоморфология: учебное пособие. – М.: КДУ, 2007. 9. Николаев, Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы / Н.И. Николаев. – М.: Недра, 1988. – 498 с. 10. Райс, Р.Дж. Основы геоморфологии / Р.Дж. Райс. – М.: Прогресс, 1980. – 574 с. 11. Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология)/ отв. ред. Э.А. Лихачева, Д.А. Тимофеев. М.: Медиа–ПРЕСС, 2002 12. Рычагов Г.И. Общая геоморфология: учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006 13. Симонов Ю.Г. Геоморфология. М., С.-П.: Питер, 2005 14. Спиридонов, А.И. Геоморфологическое картографирование / А.И. Спиридонов. – М.: Недра, 1985. – 183 с. 15. Щукин И.С. Общая геоморфология 3 тома. М.: МГУ, 1960 Типография Астраханского государственного технического университета Заказ №____ Тираж: 50 «___»_________200__г.
