Эти данные хорошо согласуются с оценками ледниковой экзарации в Альпах, Скандинавии, Гренландии и на Аляске, обобщенными Ж. Корбелем. В зависимости от динамического состояния ледника они колебались от 1400 до 3200 м /км ∙год, что соответствует срезанию слоя породы мощностью от 1,4 до 3,2 мм в год. Скорость денудации в тех частях гор, где оледенение отсутствует, составляла всего 0,25-0,8 мм/год. Таким образом, интенсивность экзарации оказалась в 4 раза больше по сравнению с речной эрозией. Это соотношение значительно увеличивается в фазы активизации ледников, Например, при подвижке ледника Хидден на Аляске было вынесено в 25 раз больше обломочного материала, чем в близлежащих неледниковых долинах.
Критическое рассмотрение существующих способов подсчета темпов экзарации выявляет их общий недостаток, связанный с преуменьшением роли ледников как геологических агентов. По всей вероятности, истинные скорости ледниково-эрозионных процессов должны быть гораздо больше. Заметим, что пока в нашем распоряжении имеются лишь данные о работе современных ледников - реликтов гигантских ледников прошлого.
Страницы ледниковой истории гор
На протяжении геологической истории нашей планеты она испытывала нашествия ледников, занимавших нередко обширные пространства суши. Следы этих древних оледенений, главным образом в виде плотносцементированных мореноподобных отложений - тиллитов, обнаружены на всех материках, в том числе и в тех местах, где теперь растут влажные тропические леса или расположены бескрайние пустыни.
Вопрос о числе оледенений в истории Земли еще окончательно не решен, так как в наиболее древних породах (возраст более 2,8 млрд. лет), из-за их глубокой метаморфизации трудно выявить критерии существования ледников. Возраст самой древней из довольно надежно установленных ледниковых эпох - гуронской - примерно оценивается в 2,3 млрд. лет. За ней последовали гнейсёская (950 млн. лет), стёртская (750 млн. лет) и варангская (680-660 млн. лет).
Следы оледенений обнаружены и в раннем палеозое. Как это ни парадоксально, лучше всего они изучены в Сахаре. Там в породах позднего ордовика (460-430 млн. лет назад) были выработаны троги, сохранились исштрихованные ледниками скалы и другие образования, совершенно несовместимые с современной пустынной средой.
Одно из самых продолжительных оледенений развивалось и в позднем палеозое - в каменноугольном периоде и в начале пермского периода (335-260 млн. лет назад). Относящиеся к этой эпохе тиллиты встречаются в Южной Америке, Южной Африке, Австралии и Антарктиде, которые тогда образовывали единый материк Гондвану. Реконструкция его оледенения во многом способствовала возрождению концепции континентального дрейфа, выдвинутой немецким геофизиком А. Вегенером в 1912 г. и составившей основу современной глобальной тектоники.
Исследователи придерживаются мнения, что древние оледенения развивались отнюдь не в исключительных природных обстановках, а регулировались общепланетарными геологическими процессами. Поэтому не вызывает сомнения тот факт, что даже в отдаленные геологические периоды очагами оледенений тоже были горы. Они росли и разрушались, а соответственно менялась и география оледенения. Сопряженность оледенений с горообразованием установлена вполне определенно. Так, например, пермско-каменноугольному ледниковому периоду предшествовало герцинское горообразование. В глобальных ледниковых событиях установлена периодичность с интервалами порядка 150 млн. лет.
В этой последовательности бывали и исключения - до сих пор не обнаружены признаки оледенения в юрском периоде (около 180-135 млн. лет назад). Возможно, потому, что в это время не происходило интенсивного горообразования.
Наиболее детально проследить связь между орогенезом и развитием оледенения лучше всего удается на примере последнего этапа горообразования в кайнозое. Тогда в результате тектонических движений сформировались многие горные системы и материки заняли близкое к нынешнему положение на поверхности Земли. Благодаря восходящим движениям за последние несколько миллионов лет Альпы выросли на 2000 м, Гималаи - на 3000 м, а Кавказ - даже на 3500 м. Понятно, что поднятие гор существенно влияет на климат и с какого-то момента понижение температуры и рост количества осадков стимулируют накопление снега и льда.
Факты свидетельствуют, что кайнозойское оледенение началось в Антарктиде и его колыбелью были Трансантарктические горы, испытавшие поднятие в позднем палеогене, около 35 млн. лет назад. Наряду с поднятием гор оледенению способствовали другие важные палеогеографические события. Известно, что Антарктида к тому времени заняла околополюсное положение и окончательно утратила связь с Австралией. Это сопровождалось формированием циркумантарктической системы морских течений, термической изоляцией материка и соответствующей перестройкой атмосферной циркуляции, что в совокупности активизировало ледниковые процессы. Разрастаясь, горные очаги оледенения постепенно сливались и образовывали сплошной ледниковый покров, который достиг максимальных размеров около 5 млн. лет назад.
Первые ледники в северном полушарии появились значительно позднее, чем в Антарктике, - примерно 4-3 млн. лет назад. Наиболее определенные данные имеются по западному горному обрамлению Северной Америки и по Исландии. Так, в осадочных породах Исландии за последние 3,1 млн. лет зафиксировано не менее 10 ледниковых циклов. Близкая датировка начальной активизации ледниковых процессов в горах (2,06 млн. лет назад) установлена и на другом конце Земли - в Аргентинских Андах.
К настоящему времени известно немало фактов, свидетельствующих о кардинальном изменении климата и всей природы нашей планеты около 2 млн. лет назад. Важной реакцией на возросшее похолодание явилось разрастание ледников во многих горных странах. Около 1,8 млн. лет назад трансформация природной среды приобрела особенно большие масштабы и Земля вступила в современный период своего развития, называемый четвертичным. По этому периоду мы располагаем наиболее полной информацией, которая широко используется и для реконструкции горных оледенений. Конечно, и здесь в основе лежит изучение ледниковых и других генетически связанных с ними отложений. Подходы к их исследованию в принципе базируются на тех же стратиграфических, литологических и палеонтологических методах, применяемых в геологии более древних периодов.
Физические свойства климата неизбежно проявляются в составе и строении поверхностных отложений и формах рельефа. Выше мы уже отмечали роль литоморфологического анализа морен в изучении гляциологических процессов. Кроме того, данные о составе и строении морен совершенно необходимы для их четкой диагностики, поскольку в горах встречается немало других отложений и форм рельефа, внешне сходных с ледниковыми. Много лет продолжается дискуссия о происхождении вала Тюбеле в долине реки Баксан или Башильского вала в долине реки Чегем на Северном Кавказе. В обоих случаях ставится вопрос: сель это или морена, тогда как единственно правильный ответ дал бы литологический анализ.
Известно также, что в верхней части долины реки Сакени в Абхазии обнаружена серия гряд, которые принимали за конечные морены. При исследовании их петрографический состав крупнообломочного материала оказался исключительно однородным и сходным с составом коренных пород близлежащих участков бортов трога. Концентрация мелкозема в грядах была крайне незначительной. В плановом отношении гряды постепенно расширялись от бортов трога к его осевой части. Таким образом, судя по морфологии гряд и характеру их отложений, вполне можно интерпретировать формы обвального происхождения, а не конечные морены. Заметим, что в условиях тектонически активного центральнокавказского высокогорья обвалы - довольно обычное явление.
Кроме таких материальных свидетельств пребывания ледников, как морены, следует особо выделить ленточные глины - осадки ледниково-подпрудных озер. Для диагностики холодного климата важно изучение многообразных ископаемых мерзлотных явлений: структурных грунтов, солифлюкционных отложений и др.
Косвенным индикатором приледниковых обстановок служат лёссы - пористые алевриты, которые, по мнению многих исследователей, были принесены ветрами, дувшими с ледников. На связь лёссов с оледенением впервые определенно указал видный русский геолог П. А. Тутковский.
Вполне понятна и роль стратиграфической информации, способствующей установлению последовательности событий ледниковой истории. Здесь большое значение приобретают остатки растений и животных, содержащиеся в межледниковых отложениях. Судить о климатах прошлого позволяют палеонтологические данные. Правда, при их интерпретации следует учитывать миграции организмов, возможность переотложения остатков и формирования так называемых смешанных комплексов флоры или фауны.
Для реконструкции истории оледенения очень часто привлекается спорово-пыльцевой анализ - метод, базирующийся на изучении внешних оболочек пыльцевых зерен и спор растений. Пыльца и споры производятся растениями в огромных количествах: из одной сережки орешника выпадает до 14 млн. пыльцевых зерен, а из одного растения щавеля - 400 млн. Эксперименты показали, что перенос этих крохотных частиц (размером от 10 до 150 мкм) ветром, текучими водами, насекомыми, птицами и даже пресноводными моллюсками осуществляется на небольшие расстояния, поэтому пыльцевой дождь для конкретной территории соответствует составу растительности. Пыльца и споры лучше всего сохраняются, когда нет доступа воздуха, например в торфе, озерных илах и глинах.