ДРЕВНЕЕ ОЛЕДЕНЕНИЕ И ЖИЗНЬ. БИОСФЕРА И ЕЕ ПРОШЛОЕ

Биосфера в докембрийское время. Тиллиты. Докембрийские оледенения

В современной науке для обозначения живого покрова Земли испольэуется термин «биосфера». История его происхождения такова. В 1869 г. географ Ф, Ратцель ввел термин «сфера жизни». Спустя несколько лет, в 1875 г., геолог Э. Зюсс предложил объединить всю совокупность живых организмов, населяющих нашу планету, под названием «биосфера». Это понятие было тесно связано с эволюционными представлениями видных естествоиспытателей XIX в. Ж. Ламарка и Ч. Дарвина.

Определение биосферы как особой оболочки Земли широко использовалось выдающимся отечественным ученым В. И. Вернадским, который придал этому термину болев глубокий смысл. В понимании В. И. Вернадского биосфера — это прежде всего область распространения жизни, охватывающая не только сами организмы, по и среду их обитания. В одной из работ этого ученого приводится еще более широкая трактовка термина «биосфера», претендующая на охват всей области влияния жизни. С этих позиций закономерной представляется наша попытка обратить внимание на процессы исторического взаимодействия оледенения и биосферы, оледенения и жизни.

Биосфера образовалась в докембрийское время, около 3,5 млрд. лет назад, в процессе эволюции материи. Космические и геологические факторы создали среду, пригодную для жизпи, а ее сохранению, безусловно, во многом способствовал биотический круговорот, преемственно связанный с абиотическим круговоротом минеральных веществ, который происходил и до возникновения биосферы.

Вполне понятно, что изученность оледенений во многом зависит от сохранности их следов, выраженных в отложениях и рельефе. Поэтому выделение признаков древних оледенений всегда непросто, особенно в горных странах, где преимущественно представлены самые молбДые ледниковые отложения и формы рельефа.

Типичные древние ледниковые отложения — тиллиты — представляют собой сильно уплотненные плохо сортированные грубозернистые обломочные фации, имеющие сходство с основной мореной ледников четвертичного периода. Однако нередко тиллиты преобразованы под действием текучих вод, особенно ярко проявившимся во время таяния ледниковых покровов.

Во многих странах установлены определенные диагностические Признаки древних морен, позволяющие подтвердить их ледниковое происхождение. Тем не менее генезис тиллитов подвергается критике, причем образование их приписывается турбулентным потокам. При обосновании древних оледенений существенное значение придается также наличию штрихованных льдом поверхностей, валунных мостовых, курчавых скал, бараньих лбов и т. д. Убедительным аргументом служит распространенность ледниковых форм, а также наличие иарагенети- ческих комплексов ледниковых и перигляциальных (прилед- никовых) элементов в сочетании с находками остатков хо- лодовыносливых растений и животных.

При выделении древних оледенений степень достоверности во многом зависит от геологического возраста. Для докембрийского времени установлены признаки не менее четырех крупных ледниковых эпох, однако в наиболее древних породах (более 2,8 млрд. лет) из-за глубокой метаморфиза- ции трудно выявить надежные признаки ледникового происхождения. Возраст самой древней из ледниковых эпох — гуронской — около 2,3 млрд. лет назад. За ней следовали гнейсёская (950 млн. лет), стёртская (750 млн. лет) и варангская (680—660 млн. лет) эпохи ( 1).

Лучше всего изучена последняя из них: се следы обнаружены почти на всех материках, в том числе и на территории нашей страны. В северных районах Скандинавии известны мостовые из валунов с четкой ледниковой штриховкой, относящиеся к варангской эпохе ( 2). Стёртские ледниковые отложения найдены в Австралии, Китае, Юго-Западной Африке и Скандинавии, гнейсёс- кие — в Гренландии, Норвегии и Свальбарде (Шпицберген), гуронские — в Канаде, Южной Африке и Индии.

Докембрийские оледенения развивались отнюдь не в исключительных природных обстановках. Напротив, по представлениям А. В. Сидоренко, с раннего архея существовала принципиальная общность геологической истории Земли. Для архея и протерозоя установлены такие же соотношения геологических процессов, как и для последующих эпох. Поскольку древнейшие из известных пород формировались тогда, когда уже была вода в жидкой фазе, естественно, возникает предположение и о длительном развитии жизии, на что указывает присутствие живого вещества в осадочных породах докембрия. Это вещество измепило состав атмосферы и преобразовало геохимическую обстановку осадконакопления. Не исключено, что усиленная фотосинтетическая деятельность примитивных организмов стимулировала развитие древнейших олс- денепий. Следы оледенений обнаружены и в раннепалео- зойских породах. Полнее исследованы ледниковые отложения Сахары, относящиеся к позднему ордовику (460^ 430 млн. лет назад). Местами встречаются типичные ледниковые долины U-образной формы со следами штриховки па скальных выступах. Кроме того, обнаружены водно-ледниковые осадки и многолетнемерзлые грунты (каменные полигоны). Позднеордовнчские ледниковые образования, вероятно, накапливались в высоких широтах поблизости от морского берега.

Изучение позднепалеозойских тиллитов, относящихся к каменноугольному и пермскому периодам, подкрепило концепцию дрейфа материков, выдвинутую геофизиком А. Вегенером в 1912 г. Согласно этой концепции длительное время существовал обширный материк Гоидвана, объединявший Южную Америку, Африку, Индию, Австралию и Антарктиду. Максимум оледепения приходился на раннепермское время. Затем в связи с начавшимся смещением этого материка к северу произошло почти одновременное таяние ледниковых покровов. Любопытно заметить, что вероятность развития оледенения Гопдваны отмечалась еще в середине XIX в., когда теория материкового оледенения фактически еще не была разработана.

Рассмотрим теперь некоторые данные об оледенении в разных частях Гондваны. В Южной Америке только в бассейне р. Параны ледниковые отложения позднего палеозоя прослеживаются на территории площадью более 1,5 млн. км2. Хотя во многих местностях, особенио вдоль подножий Анд, эти отложения находятся не в первичном залегании, в ходе исследований были найдены классические признаки деятельности ледников: основные морены, поверхности с валунной отмосткой, выработанные ледниками долины, бараньи лбы, озы и др. Судя по палеоботаническим данным, эти ледниковые образования относятся к разным этапам каменноугольного периода и самому началу пермского периода, 335—260 млн. лет назад. Вероятно, это была одна из наиболее продолжительных ледниковых эпох, включавшая пе менее 17 подвижек ледников; преобладал перенос льдов с востока на зап£д.

Позднепалеозойские ледниковые отложения Южной Африки были описаны в 1870 г., когда было введено понятие о тиллитах серии двайка и были найдены поверхности с валунной отмосткой, долины, заполненные ледниковыми осадками, и т. д. Местами установлены признаки перемыва тиллитов текучими водами. Благодаря детальным текстурно-фациальным исследованиям удалось выделить несколько самостоятельных ледниковых лопастей, причем некоторые из них двигались с юго-востока Южной Африки в Южную Америку ( 3). Эти ледниковые лопасти существовали примерно в одно и то же время.

Всего в Южной Африке в позднем палеозое обособлено четыре ледниковых цикла в интервале 345—270 млн. лет назад. Так же, как и в Южной Америке, максимум оледенения приходился на конец каменноугольного и Начало пермского периодов. Оледенение развивалось в по- лярпых широтах на низменной суше, хотя местами есть признаки существования горных ледников.

На территории Индии в 1859 г. было описано поздне- палеозойское оледенение талчир, следы которого представлены слабосортированными осадками, основными моренами, поверхностями с валунной отмосткой. Находки ископаемой флоры позволили выяснить, что талчирские ледниковые слои накапливались в конце каменноугольного и самом начале пермского периодов (285—270 млн. лет). Всего в Индии различают три главных цикла развития этого оледенения, причем общая обстановка примерно сходна с южноафриканской.

Позднепалеозойские ледниковые отложения былд обнаружены ц на большей части Австралии. Здесь найдены следы горного и покровпого оледенений, которые указывают на тесную зависимость от ухудшения климата, обеднения состава флоры и фауны с середины каменноугольного периода. Горное оледенение, возможно, перестало самостоятельно существовать в связи с образованием крупного ледникового покрова в начале пермского периода (280 млн. лет назад), на юго-востоке Австралии. Этот покров удерживался на протяжении примерно 10 млн. лет, а впоследствии горные ледники местами сохранялись до казанского времени (250—245 млн* лет назад).

В Антарктиде позднепалеозойские ледниковые отложения были найдены в Трансантарктических горах и горах Элсуэрта. Предположительно развитие этого оледенения относят к тому же самому временному интервалу, что и в других частях Гондваны (конец каменноугольного и начало пермского периодов), Антарктида около 280 млн. лет назад, как и в настоящее время, находилась в полярных широтах. Следовательно, в истории этого континента оледенения неоднократно повторялись.

Уместно заметить, что данные по ледниковым отложениям и истории оледенения позднего палеозоя — отнюдь не единственный аргумент в пользу концепции дрейфа материков. Не менее важная информация получена благодаря применению палеомагнитного метода, сейсмических исследований и бурения океанических осадков. Достаточно хорошо изучено географическое положение отдельных материков за последние 200 млн, лет; на основании этого можно проследить черты сходства и различия ископаемых организмов, Пути их распространения, возможные случаи изолированного развития и т. д.

Этап активизации оледенений на рубеже каменноугольного и пермского периодов совпал со значительными изменениями состава флоры и фауны. Если каменноугольный период характеризовался господством земноводных, то с перми началось распространение пресмыкающихся. Особенно хорошо изучены пермские пресмыкающиеся Южной Африки, включавшие целый ряд травоядных и хищных форм, которые обитали в условиях умеренно теплого климата. В то же время в Северной Америке и Европе животный мир был более разнообразен: помимо пресмыкающихся, там водились различные земноводные и рыбы. Природные условия этих материков, возможно, приближались к пустынным.

Позднекаменноугольное время, как известно, совпало с накоплением мощных залежей угля, что обусловливалось быстрым ростом биомассы. Климат тогда был довольно однообразным, без резких сезонных различий, о чем свидетельствует отсутствие годичных колец у деревьев. На рубеже каменноугольного и пермского периодов резко измешшась растительность. Под влиянием оледенения па материке Гондваны распространились формации папоротникообразных — флора Glossopteris ( 4), приспособившиеся к перигляциальным обстановкам и резко отличавшиеся от космополитических формаций других материков. Таким образом, именно оледенение Гондваны обострило температурные контрасты полярных и экваториальных широт и дифференциацию природных зон, что сыграло важную роль в развитии биосферы.