Краткое обобщение результатов исследований по палеогляциологии и климатостратиграфии антропогена.
Что же мешает сделать долгосрочный прогноз климата и оледенения?...На пути к разрешению проблемы. Наши предложения.
Глобальное потепление и как следствие - катастрофически быстрый распад
материкового и арктического оледенения – все это реалии, которые создали для человечества серьезную проблему. Для многих государств грядущие изменения климата – это проблема выживания: для одних из них – угроза подтопления за счет повышения уровня мирового океана, для других – засухи, голод и удар по гидроэнергетике. В связи с этим особенно актуальным является получение надежного долгосрочного (на многие десятилетия и столетия) прогноза климатических изменений. Получение такого прогноза позволит человечеству своевременно предпринять меры по адаптации в условиях изменяющегося климата и смягчить последствия климатических изменений. К настоящему времени такой прогноз еще не получен даже в первом приближении.
Общеизвестно, что основой долгосрочного прогнозирования климата и оледенения может быть установленная закономерность естественных климатических и ледниковых изменений, имевших место на протяжении длительного периода времени, измеряемого многими столетиями и тысячелетиями. Чем дальше вглубь веков заглянут исследователи и чем тщательнее изучат климатическое и ледниковое прошлое, тем надежнее и более долгосрочный прогноз они сделают на будущее. Для установления этой закономерности ученые изучают четвертичный период (антропоген) – последний период в истории Земли, смыкающийся с современностью, - в течение которого на Земле происходили неоднократные глобальные изменения климата и оледенения.
Горные ледники очень чутко реагируют на климатические изменения. Поэтому в долгосрочном прогнозировании изменений климата и оледенения наиболее важными и результативными являются палеогляциологические исследования высокогорных районов для каждого конкретного региона; для Евразии, например, в горах Кавказа, Тянь-Шаня или Памира. Несмотря на значительные успехи палеогляциологии (науки о древних, уже прошедших оледенениях), вышеуказанная закономерность однозначно и надежно не установлена даже в отношении числа плейстоценовых оледенений (плейстоцен – ранняя и наиболее продолжительная эпоха четвертичного периода). К примеру, в горах Тянь-Шаня разными исследователями выявляются признаки от одного до пяти плейстоценовых оледенений, в горах Восточной Сибири надежно устанавливаются следы лишь одного плейстоценового оледенения. Согласно всемирно известной альпийской схеме оледенений, построенной более 100 лет тому назад, в Альпах было четыре плейстоценовых оледенения, названия которым даны по местной терминологии: «гюнц», «миндель», «рисс», «вюрм». Получившая в свое время широкую популярность, эта схема переносилась во все другие горные и даже равнинные районы. Однако делалось это далеко недостаточно обоснованно, потому как данная схема не имеет надежной хроностратиграфической основы и она все более не находит подтверждения при последующих исследованиях, выполняемых в различных районах Мира. Судя по вариациям изотопно-кислородного показателя при изучении океанических осадков, ученые предполагают, что в четвертичном периоде было до 17 циклов оледенений. При этом считается, что исследования океанических осадков сделали прорыв в палеоклиматологии и четвертичной геологии, а их результаты рассматриваются как информационный взрыв. Однако полученные результаты далеко не однозначны и полны противоречий. Это связано с множеством источников погрешностей и допущений, лежащих в основе методов исследований. Существенными недостатками этих исследований являются очень низкая информативность изучаемых субстратов, большой разброс показаний, невозможность выполнять детальную палеоклиматическую реконструкцию и перевести изотопные данные в климатические параметры для какой-либо местности. Достаточно сказать, что вариации изотопно-кислородного показателя, по которому реконструируют оледенение и климат плейстоцена при изучении глубоководных осадков, весьма незначительные – они не превышают 1,5%.
Полны противоречий результаты изучения и голоценового оледенения (голоцен – постплейстоценовая эпоха в четвертичном периоде, которая продолжается 10-11 тыс. лет вплоть до наших дней). В связи с этим не представляется возможным построить надежную схему расчленения этого оледенения. В настоящее время существует много весьма противоречивых схем, среди которых - модель стадиального распада голоценовых ледников и модель их квазистационарного состояния, предполагающая относительную стабильность климата в голоцене.
Результаты палеогляциологических исследований изобилуют фразами «видимо», «возможно», «по мнению…», «по представлениям…» и им подобными. Это свидетельствует о низком уровне познания в этой области и несовершенстве методов исследований на этом поприще.
Исследования палеогляциологии и четвертичной геологии (геологии четвертичного периода) тесно взаимосвязаны. В основе стратиграфического расчленения четвертичного периода лежит климато-стратиграфический подход с ориентацией на эпохальные плейстоценовые оледенения. Делается это с традиционно-упорной привязкой к альпийской схеме оледенений. Несмотря на то, что эта схема далеко не совершенна, давно утратила свою актуальность и является по сути дезинформирующей, многие исследователи по инерции (или же по традиции) кладут ее в основу своих стратиграфических построений, при этом давая лишь местные названия выделяемым стратотипам вместо альпийских «гюнц», «миндель», «рисс», «вюрм».
На конгрессе ИНКВА (INQUA – Международная ассоциация по изучению четвертичного периода) еще в 1957 г. было сделано заключение «На запросы о стратиграфической шкале четвертичного периода, посланные в 22 страны, было получено 22 различных ответа». Безусловно, это - результат глубоких противоречий в четвертичной геологии. До настоящего времени ситуация существенно не улучшилась.
Для объяснения того, почему в палеогляциологии и четвертичной геологии имеют место глубокие противоречия, показательны следующие цитаты из монографии Д. Боуэна «Четвертичная геология» [«Мир» 1981] ( Примечание.- эта монография является серьезным научным трудом, в котором сделан обзор, критика и анализ ситуации в четвертичной геологии): …«В действительности исследователи четвертичного периода, как правило, не подбирают соответствующие друг другу данные, чтобы построить на их основе теорию, а, наоборот, насильно вгоняют их в рамки существующей теории»; «Подобную тенденцию – постоянно подтверждать открытия, сделанные при недостаточном объеме данных, - Уокинс (Watkins N. D. – один из авторов научных трудов, на которых ссылается Д. Боуэн) назвал синдромом подкрепления, приведя в качестве примера классическое четырехчленное деление плейстоцена в Альпах»; …«В результате такого подхода названия нередко даются событиям, установленным вдали от районов, где они впервые применены, и корреляция осуществляется путем заполнения пустующих клеток в классификационной таблице».
На основании вышеизложенного, ситуацию, в которой оказались четвертичная геология и палеогляциология, можно охарактеризовать как тупиковая. В таких информационных условиях не удастся создать надежную основу для долгосрочного прогнозирования оледенения и климата. Поэтому результат налицо - нет корректной основы, нет и достоверного прогноза.
Морены (ледниковые отложения в виде нагромождения обломков горных пород, принесенных ледниками) - единственные надежные вещественные следы прошлых оледенений. Поэтому они являются особо важными объектами изучения палеогляциологов и геологов, изучающих четвертичный период. Морены – это 100-процентно достоверный показатель ледниковых эпох и их стадий: как в двоичной логике – «да» или «нет».
Природа дала исследователям уникальную возможность изучить ледниковое (а стало быть, и климатическое) прошлое последнего отрезка кайнозоя – плейстоценового и голоценового времени по явным, вещественным следам прошлых оледенений в виде морен.
Наиболее подходящими (с точки зрения информативности) для палеогляциологических исследований являются высокогорные районы, где имеют место морфологически хорошо выраженные разновозрастные морены плейстоценового и голоценового оледенений. Эти морены можно не только визуально обследовать, но и изучать посредством комплексных литологических, палеобиологических и хронометрических анализов. На месте изучения можно провести повторные исследования, в том числе и ревизионные, непосредственно на месте организовать консилиум и т.п. И наконец, они являются достаточно доступными для изучения. Однако, каковы же причины глубоких противоречий в палеогляциологии и четвертичной геологии?
Исследованиями Тянь-Шаньского высокогорного научного центра была найдена основная причина (она же - как первопричина) этих противоречий и показано, что она – как «корень зла» в палеогляциологии и четвертичной геологии высокогорных районов со всеми вытекающими последствиями геологического и палеогляциологического толка. Это – неверные исходные позиции, на которые исследователи встали изначально и продолжают оставаться при изучении четвертичного периода: в качестве основных климато-стратиграфических реперов высокогорных районов исследователи используют не только истинные морены, но и псевдоморены, ошибочно принимая последние за морены и совершенно неверно оценивая их возраст. Показано, что некорректная генетическая диагностика морен и псевдоморен - это есть именно то, что сбивает с толку всех исследователей, занимающихся палеогляциологическими реконструкциями и стратиграфией четвертичных отложений горных районов с традиционных позиций. На примере Тянь-Шаня, Памира и отчасти Кавказа на основе разработанных нами количественных фациально-литологических показателей (геохимических, гранулометрических и др., определяемых лабораторными анализами, в том числе и полевыми экспресс-методами) было установлено, что все морфолитологические образования горных районов, традиционно принимаемые за ранне– и среднеплеплейстоценовые морены, а также значительная часть таких образований, принимаемых за позднеплейстоценовые морены, на самом деле являются голоценовыми (точнее – позднеплейстоцен-голоценовыми) псевдоморенами (в сводном стратиграфическом разрезе они занимают положение между позднеплейстоценовыми и голоценовыми моренами), истинный генезис которых гравитационный и представлены они пространственно широко развитыми оползнями. Для многих исследователей этот тезис режет слух.
Известно, что основой любой корректной классификации является набор надежных признаков (показателей) для распознавания, и обязательно должна быть определена граница использования этих признаков. В этом ключе нами были получены такие признаки (они на количественной основе) для отличения морен от псевдоморен. Применение этих признаков позволяет пересмотреть многие традиционные представления в палеогляциологии и четвертичной геологии горных районов и скорректировать дальнейшие исследования в этой области изучения.
Другой весьма важной причиной вышеуказанных противоречий является отсутствие надежных абсолютных датировок морен, без которых невозможно установить закономерность распада плейстоценового и голоценового оледенений, а стало быть, - создать основу для долгосрочного прогнозирования оледенения и климата. Нами показано, что все имеющиеся в мире абсолютные датировки морен, полученные физическими методами, являются далеко не достоверными и зачастую дезинформирующими. Традиционно морены считаются хронологически немыми образованиями. И это прежде всего – для наиболее широко применяемого радиоуглеродного датирования, поскольку в моренах не находилась (и даже не предполагалась возможность присутствия) необходимого для этого автохтонного органического вещества. В моренах нами была обнаружена уникальная находка – специфическая автохтонная органика, установлена ее природа и отработаны способы радиоуглеродного датирования морен с использованием этой органики. Использование этой органики позволяет получать надежные радиоуглеродные датировки морен как горного, так и равнинного оледенения. Этими способами уже получены несколько датировок голоценовых морен Тянь-Шаня. Таким образом, был снят геохронологический занавес с морен – этих важнейших палеогляциологических и стратиграфических реперов четвертичного периода.
Полученные фактически надежные критерии для распознавания истинных морен и псевдоморен на основе количественных генетических признаков и способы радиоуглеродного датирования морен по автохтонной органике позволили нам создать перспективные новые исходные позиции для палеогляциологических и геологических исследований четвертичного периода. Считаем, что исследования с этих позиций могут вывести из тупика эту предметную область исследований.
Обо всем этом подробно изложено в материалах сайта).
Одним из важнейших практических применений результатов наших исследований является возможность создания надежной основы для долгосрочного прогнозирования оледенения и климата. В качестве примера приведна построенная нами схематическая модель долгосрочного прогнозирования естественных гляциальных (ледниковых) изменений.
Схематическая модель долгосрочного прогнозирования естественных гляциальных изменений. На горизонтальной оси – время в тыс. лет. На вертикальной оси - амплитуды развития стадий голоценового оледенения.
I, II, III, IV, V, и VI – стадии оледенения, соответствующие морфологически выраженным моренам голоценового оледенения.
8000, 5000, и 3400 – установленные радиоуглеродные возрасты стадиальных морен по автохтонной органике.
На схеме пунктирной линией условно изображены моренные валы, по которым еще не получены датировки. Последний вал (находящийся за пределами нулевой возрастной отметки) является гипотетическим, полученным экстраполяцией, с учетом реально наблюдаемой морфологически выраженной закономерности. Этот вал является прогностическим, и он представляет наибольший интерес в деле долгосрочного прогнозирования оледенения и климата, потому как: от амплитуды этого вала (символизирующего предстоящий очередной всплеск голоценового оледенения), времени его начала и продолжительности этого всплеска будут зависеть климат и оледенение в обозримом будущем не только Тянь-Шаня, но и всего Центральноазиатского региона. Кроме того, необходимо выполнить исследования для уточнения местоположения на этой схеме времени настоящего. Приведенная схема может быть той основой, на которую следует наложить антропогенные факторы изменения оледенения и климата с целью получить надежный долгосрочный прогноз.
Для дальнейшего развития исследований с вышеуказанных новых исходных позиций и получения существенного практического приложения необходима кооперация отечественных и зарубежных исследователей данной предметной области. И чем быстрее ученые приступят к изучению четвертичного периода с этих позиций, тем раньше они построят надежную основу для долгосрочного прогнозирования оледенения и климата, а также – получат возможность делать унифицированные схемы стратиграфического расчленения и региональные и межрегиональные геологические корреляции антропогена.
Наши предложения
Всем заинтересованным в разрешении вышеуказанных проблем предлагаем принять участие в полевых исследованиях Тянь-Шаньского высокогорного научного центра, выполняемых в горах Киргизского Тянь-Шаня. Это участие может быть в виде вводно-ознакомительных экскурсий по репрезентативным объектам изучения. Что будет при этом показано:
- на конкретных объектах будет продемонстрировано надежное распознавание морен и псевдоморен по принципу: если продемонстрированные нами полевые методы генетической диагностики морен и псевдоморен окажутся не достаточно убедительными, то экскурсанты сами отбирают образцы, анализируют их и делают выводы.
- в горах Тянь-Шаня и Памира было лишь одно плейстоценовое оледенение, имевшее место в позднеплейстоценовое время, и распалось оно стадиально и по затухающему принципу.
- голоценовое оледенение распадается также стадиально и по затухающему принципу.
- между позднеплейстоценовым и голоценовым оледенениями было глубокое межледниковье, к которому было приурочена эпоха массового гравитационного литогенеза, проявившегося в виде природных катаклизмов.
- возможности выполнять региональные и межрегиональные геологические корреляции четвертичного периода на основе корреляции морен и псевдоморен с парагенетически связанными аллювиально-пролювиальными отложениями конусов выноса и речных террас с применением количественных фациально-литологических показателей.
- приемы отбора из морен специфической автохтонной органики и ее последующего обогащения для радиоуглеродного датирования морен.
- а также: что же такое каменные глетчеры и для чего нужно их изучать.
Многое из всего этого можно показать и в горах Кавказа, например, в Приэльбрусье. В этом случае удобным полигоном может быть Эльбрусская учебно-научная база Географического факультета МГУ.
Ждем конструктивных предложений, обсуждений и замечаний.