За прошедшие десятилетия появилось несколько сценариев и интерпретаций изменений природы Сибири в позднем плейстоцене (130—12 тысяч лет назад). Льдообразование здесь зачастую объяснялось через сравнение с альпийскими ледниками, что, однако, не было подкреплено учетом местных особенностей развития криосферы в регионе. Чтобы восполнить этот пробел в истории генезиса оледенения Западно-Сибирской равнины, сотрудники Института криосферы Земли ФИЦ «Тюменский научный центр СО РАН» в течение многих лет разрабатывали новые подходы к изучению геологической истории региона. Результаты последних исследований опубликованы в цикле статей в ряде рейтинговых научных журналов, в том числе в «Докладах Российской академии наук», а также в CatenaQuaternary Research и Quaternary International

 
Ледники образуются из снега, который накапливается, спрессовывается, превращается в массу монолитного льда, и затем этот лед начинает течь под действием силы тяжести, принимая форму движущегося потока. Такие потоки способны проводить большую геологическую работу, и их следы дают возможность восстанавливать обстановки прошлого, в том числе — служить базой для прогностических моделей. Так, например, в Альпах ледники начали изучаться еще в конце XVIII века, а следы их былого присутствия в верховьях Дуная стали основой для многих схем развития четвертичного периода. Однако о том, какие образования принимать за следы ледников и какие формы оледенения могли существовать в Западной Сибири, в последние годы ведется острая дискуссия. Тюменские геокриологи указали на некорректность сопоставления ледниковых процессов в Европе и Сибири ввиду разных климатических и рельефных условий. 

 
«Долгое время развитие криогенных геосистем (обусловленных взаимодействием процессов и явлений, порожденных холодом) в Западной Сибири рассматривалось как калька с европейских схем, в которых на первый план ставилось развитие ледников, — рассказывает ведущий научный сотрудник Института криосферы Земли ФИЦ ТюмНЦ СО РАН кандидат географических наук Владимир Семёнович Шейнкман. — Для определенного этапа развития науки это было объективно, поскольку типичными многолетними образованиями, порожденными холодом, в Европе являлись ледники. Но в Сибири главным проявлением холода выступает промерзание горных пород, что со временем вскрыло противоречия в выводах ученых».​

Четвертичный период, или плейстоцен — последний геологический этап в истории Земли, начавшийся 2,6 миллиона лет назад.
Сегодня известны и хорошо изучены стихийные явления, не уступающие ледникам по силе и масштабам геологической деятельности. Например, ледово-морской разнос материала — когда каменные обломки на берегу холодных морей захватываются льдинами из морского льда и, примерзая к ним, разносятся, в том числе бороздя прибрежную зону. Или ледово-речной разнос — аналогичный процесс, при котором обломки примерзают к речному льду на берегах рек и затем переносятся во время ледохода, который способен проводить большую геологическую работу и перемещать материал на тысячи километров. Поэтому одна из ключевых задач, встающих перед исследователями, — выявление закономерностей развития криогенных геосистем. Для этого проводится подробный анализ обломочного материала — фрагментов горных пород (валунов, щебня, гальки) с выявлением источников его происхождения и способов обработки разными геологическими процессами. 

 
«Если взглянуть на горный ледник, то может показаться, что он работает как бульдозер, выпахивающий долину перед собой, и в первых схемах это было принято как стереотип, — объясняет Владимир Шейнкман. — На самом деле всё оказалось не так. Ледник — не единая глыба. Его верхние слои движутся по нижележащим подобно игральным картам в наклоненной колоде. Тем более это касается ледников Сибири — все они охлаждены существенно ниже 0 °С, и нижние их слои приморожены к своему ложу. Поэтому поток льда только шлифует или царапает ложе — если при продвижении вперед он налегает на какую-то каменную россыпь, то камни просто вдавливаются в лед (являющийся вязкопластической массой) и играют роль наждака в нижних слоях ледника. А весь несомый ледником обломочный материал (он называется мореной) — это обломки горных пород, которые сваливаются на ледник со склонов, и он переносит их по типу конвейера. Все они скапливаются на конце ледника, окаймляя его валообразной насыпью — конечной мореной, она становится индикатором продвижения всего ледяного массива на определенную дистанцию. Если же взглянуть на покровный ледник, то он практически весь чистый. Подтвердили это и многочисленные результаты бурения таких: и в Антарктиде, и в Гренландии, и на Северной Земле, и на других ледниках керны до самого дна показали наличие льда без насыщения его обломочным материалом». ​

 
В Европе в холодные эпохи плейстоцена (криохроны) крупный покровный ледник формировался на Скандинавском полуострове. Многие горы на его территории превышают высоту 2 000 м и порой приближаются к отметке 2 500 м. Благодаря влиянию Атлантики сегодня здесь выпадает до 7 000 мм атмосферных осадков, значительная часть которых — снег. Поэтому при похолодании климата снеговая линия (или граница вечных снегов) быстро опускается, и даже за относительно короткие криохроны Скандинавия может оказаться под ледниковым покровом.  

 
shema snizheniya snegovoy linii.jpg
 

 
Схема снижения снеговой линииСхема снижения снеговой линии 

 
«Однако в Западной Сибири ситуация кардинально отличается, — комментирует Владимир Шейнкман. — Большая часть Западной Сибири — это равнина, где нет гор, а в ее окаймлении они невысоки и невелики по площади. Главное, что даже в районе Полярного круга здесь выпадает лишь 400—450 мм атмосферной влаги, а на побережье Карского моря — около 300 мм, то есть примерно в двадцать раз меньше, чем в Скандинавии. В итоге наступление холодов в таких условиях означает прежде всего промерзание горных пород и формирование криолитозоны — это атрибут холодного континентального климата. Образование ледников по скандинавскому типу здесь просто не может произойти. Небольшие ледники могут формироваться только в горном обрамлении Сибири, относительно короткое время криохронов не позволяет им набрать силу и выдвинуться на равнину. Продолжительность криохронов составляет 12—15 тысяч лет, а для появления ледникового покрова в условиях Западной Сибири при отмеченном малом снежном питании требуется время как минимум на порядок больше, что в принципе невозможно».​

Криолитозона — верхний слой земной коры, определяемый при обычных условиях отрицательной температурой горных пород и потенциальной возможностью формирования льда в их среде, а на больших глубинах – льдоподобного вещества (криогидратов) при температуре до 5 °С.
В последние годы от гипотезы западносибирского ледникового покрова в позднем плейстоцене уже отказалось большинство исследователей, хотя о характере более ранних криохронов дискуссия продолжается. Альтернативу ледниковым покровам предложил известный специалист в области палеогеографии четвертичного периода доктор географических наук Андрей Алексеевич Величко, который выделил на севере Западной Сибири развитие великой позднеледниковой пустыни. Работавшие под его руководством исследователи в песках под покровом торфяников обнаружили следы активной эоловой обработки (песчаные и пылевые частицы, обработанные и перенесенные ветром). Исходя из этого, исследователи пришли к выводу, что во время последнего криохрона здесь была холодная пустыня с ветровой переработкой верхних слоев песчаных отложений. Некоторые исследователи также предлагали сравнить условия этой пустыни с обстановками в известных сухих долинах Мак-Мердо в Антарктиде, где сотни лет не выпадают осадки и круглый год держатся отрицательные температуры. 

 
Ключевую роль для понимания столь древних процессов играет многолетняя мерзлота — один из предметов изучения в криологии Земли, стремительно развивающейся науки о порожденных холодом явлениях. С этим феноменом первопроходцы Сибири столкнулись уже во время походов Ермака, но его плановое исследование началось в регионе лишь во второй половине XX века. В течение позднего плейстоцена мерзлые толщи здесь подвергались изменениям, и главным их индикатором являются полигонально-жильные структуры (ПЖС), детальная классификация которых была разработана профессором, доктором геолого-минералогических наук Николаем Никитичем Романовским. Для Западной Сибири они имеют первостепенное значение, и среди них важнейший индикатор ее обстановок в прошлом — псевдоморфозы по полигонально-жильным льдам (ПЖЛ).
Псевдоморфозы — результат замещения льда, образованного из талой воды в морозобойных трещинах, почвенно-минеральным субстратом.
Чтобы проверить гипотезы, связанные со временем последнего криохрона, и выявить закономерности палеоэкологического развития севера Западной Сибири, тюменские геокриологи изучили ряд реликтовых клиновидных структур в среднем и верхнем течении рек Надым, Пур и Таз на предмет их происхождения. Выяснилось, что эти структуры представляют собой именно псевдоморфозы по ПЖЛ. Такие льды образуются в результате затекания талой воды в морозобойные трещины, а псевдоморфозы по ним — результат замещения этого льда при его таянии почвенно-минеральным субстратом с окружающего ПЖЛ пространства. Целый ряд особенностей этих структур оказался несовместим с их развитием в условиях пустыни, поскольку строение псевдоморфоз фиксирует формирование этих образований в холодную и достаточно сухую эпоху, пусть с коротким, но теплым летом. Атмосферная влага при таких условиях выпадает в количестве, обеспечивающем питание ПЖЛ, причем она также скапливается вблизи поверхности в сезонно-талом слое и дает возможность существовать тундровой растительности. 

 
Результаты абсолютного датирования посредством радиоуглеродного анализа позволили определить особенности перехода от последнего криохрона к потеплению климата на севере Западной Сибири 12—13 тысяч лет назад. Наконец, тюменские ученые провели ряд анализов с применением морфоскопического, седиментологического, палеопедологического и других методов исследования изученных ими песчаных отложений. Были зафиксированы следы и эоловых процессов, которые, действительно, были достаточно активными в период позднего плейстоцена, но всё же имели только локальный характер — на участках, где песчаные отложения по каким-то причинам не были скреплены мерзлотой или растительностью. Обычно это места с выгоревшей растительностью после пожаров или участки с хорошо развитым деятельным слоем или с выходами подземных вод, отепляющих отложения. Они нередки сегодня даже в суровой Якутии, где широко развиты в долинах крупных рек песчаные дюны — тукуланы. Однако эти процессы не настолько интенсивны, чтобы предполагать по их следам формирование крупных региональных холодных пустынь.
Главная выявленная особенность — все клиновидные ПЖС содержали в своем заполнении палеопочвы характерные следы криогидроморфизма, выраженные ожелезненными и оглеенными образованиями, для которых характерен бурый цвет. Такие признаки указывают на наличие талых вод в период формирования этих структур, подчеркивая, что процесс происходил на основании из тающего льда. Всё это стало аргументами для предположения о том, что здесь была не холодная безводная пустыня, а хорошо выраженная тундра, рассеченная сетью ПЖЛ. Хотя объемы выпадающей атмосферной влаги были в регионе небольшими, но вполне достаточными и для питания ПЖЛ, и для обеспечения развития тундровых ландшафтов.
«Наш анализ показал, что, хотя на севере Западной Сибири наблюдалась значительная разнонаправленность процессов, в целом этот регион в холодные эпохи представлял тундру с широким развитием ПЖЛ. Криолитозона является характерным фоновым фактором для большей части Сибири, и при оценке явлений холодного мира в прошлом здесь необходим единый подход с позиций криологии Земли. К сожалению, он применяется не всегда, что по-прежнему порождает противоречия. Поэтому интерпретации явлений холодного мира Сибири нужны разработки новых подходов и новых парадигм, опирающиеся именно на присущие региону закономерности, а не на автоматический перенос несвойственных ему черт европейского развития на эту территорию», — подытожил Владимир Шейнкман.
Западная Сибирь занимает огромные пространства, которые часто воспринимаются односторонне, как гомогенная среда, в том числе с точки зрения палеоэкологических процессов плейстоцена. Дальнейшие исследования геокриологов будут направлены на изучение других районов региона с применением использованных методик и аналитики.
Исследования выполнены по госзаданию № 0296–2021–0012, ИКЗ ТюмНЦ СО РАН, под руководством академика Владимира Павловича Мельникова. 

 
Автор: Глеб Сегеда. 
 
Фото: Cледы талых вод видны в строении псевдоморфоз в виде образований бурого цвета в их окаймлении (Фото предоставлены исследователем). 

 
Источник: www.sbras.info
 

Похожие новости

  • 22/04/2021

    Ямальские учёные продолжают исследования мерзлоты

    Сразу две экспедиции ямальских учёных, мероприятия которых отвечают приоритетам нацпроекта «Наука», отправляются на этой неделе на Полярный Урал. Учёные продолжат балансовые наблюдения за ледником ИГАН и в рамках гранта Российского научного фонда проведут сейсморазведку и бурение бугров пучения на стационаре Еркута.
    425
  • 10/08/2021

    Учёные на Ямале продолжают мониторинг мерзлоты

     Наблюдения за мерзлотой в естественных условиях проходит на ямальских стационарах Бованенково и Марре-Сале. В экспедициях принимают участие ученые Института криосферы Земли Сибирского отделения РАН, который является партнером Ямала по проекту НОЦ «Прогноз деградации мерзлоты и технология автоматизированного контроля несущей способности мёрзлых грунтов под объектами капитального строительства».
    530
  • 06/04/2021

    Сотрудничеству СО РАН и Тюменского государственного университета придан новый импульс

    В ТюмГУ с рабочим визитом побывали директор Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, главный учёный секретарь СО РАН академик Дмитрий Маркович и директор Института экономики и организации промышленного производства СО РАН академик Валерий Крюков.
    733
  • 07/04/2021

    Тайна черных алмазов: какие богатства таятся в землях у Полярного круга

    ​Подвиг ленинградских геологов ...Их открыли, можно сказать, нечаянно. И закрыли, не получив ни одного карата. И постарались забыть имя первооткрывателя.Я его "открываю" благодаря профессору Александру Портнову, доктору геолого-минералогических наук.
    554
  • 08/04/2021

    Чем опасно протаивание мерзлоты?

    ​​По словам ведущего научного сотрудника Института криосферы Земли СО РАН Галины Малковой, протаивание мерзлоты грозит изменением микрорельефа тундр.  Научная группа Института криосферы Земли СО РАН уже более 10 лет изучает современное состояние верхних горизонтов многолетнемёрзлых пород в Ненецком автономном округе.
    334
  • 07/06/2021

    Во времена динозавров экосистема Якутии практически «законсервировалась»

    Группа российских палеонтологов, куда вошли специалисты СПбГУ, вместе с коллегами из Боннского университета описала два новых рода примитивных млекопитающих, которые жили на Земле в начале мелового периода, около 120 миллионов лет назад.
    872
  • 17/08/2021

    Большая норильская экспедиция не обнаружила признаков загрязнения на севере Таймыра

    Большая норильская экспедиция Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) не обнаружила внешних признаков вторичного загрязнения после половодья на севере Таймыра. Об этом сообщает 17 августа пресс-центр экспедиции.
    875
  • 27/08/2021

    Биогумус из опилок поможет лесовосстановлению в Приангарье

    Отходы лесопиления - проблема из проблем. Их много, а сжигать или отправлять на свалку - вредно для экологии. Национальная ассоциация лесопромышленников «Русский лес» из отходов производства изготавливает паллеты и брикеты, часть щепы также отправляется на котельные Усть-Кута.
    781
  • 24/09/2020

    Климатологи получили данные об активном слое вечной мерзлоты в Арктике

    ​Сотрудники лаборатории физики климата и окружающей среды Уральского федерального университета занимаются исследованием изменения климата Арктики: вопросами таяния вечной мерзлоты. Отслеживать текущую ситуацию с таянием ледников и понимать сценарии возможного развития важно по нескольким причинам.
    1223
  • 27/08/2021

    Алтайские учёные работают над крупными научными проектами

    Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук в 2021 году начал выполнение 5 новых научных проектов в рамках государственного задания:  «Изучение механизмов природных и антропогенных изменений количества и качества водных ресурсов Сибири с использованием гидрологических моделей и информационных технологий»,  «Природные и природно-хозяйственные системы Сибири в условиях современных вызовов: диагностика состояний, адаптивные возможности, потенциал экосистемных услуг»,  «Исследование разнообразия и структурно-функциональной организации водных экосистем для сохранения и рационального использования водных и биологических ресурсов Западной Сибири»,   «Оценка эколого-биогеохимической обстановки в речных бассейнах Сибири в условиях изменения климата и антропогенного воздействия»,  «Оценка сезонных особенностей атмосферного поступления и последующего распределения загрязняющих веществ на водосборной площади ключевых участков бассейна Оби в зависимости от природно-климатических условий».
    1211