На юге Африки найдены следы древних ледников

Рис. 1. Научная группа из Университета Западной Вирджинии, обнаружившая ледниковые формы рельефа в Намибии. Фото с сайта wvutoday.wvu.edu

Во время полевых работ по изучению вулканических пород Намибии американские геологи обнаружили в пустыне группы невысоких эллиптических холмов, выстроенных в цепи. Такие формы рельефа весьма характерны для территорий, которые ранее были покрыты ледниками. Датировка показала, что они сформировались около 300 млн лет назад, в позднем палеозое. И действительно, тогда Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия и Индия составляли единый суперконтинент Гондвана, который располагался вблизи Южного полюса. Удивительно, что ранее никто не обращал внимания на такой яркий пример ледниковых форм рельефа в Южной Африке.

Полевая поездка в Намибию для изучения вулканических пород привела американских ученых к неожиданному открытию. Группа геологов из Университета Западной Вирджинии во главе с Грэмом Эндрюсом (Graham Andrews) буквально наткнулась на разбросанные по пустыне в районе Твифелфонтейн своеобразные формы рельефа, представляющие собой цепочки холмов эллиптической формы (речь про контур основания). Грэм Эндрюс, который вырос в Северной Ирландии, сразу предположил, что это ледниковые формы рельефа. Гипотеза была настолько очевидной, что ученый не поверил, что ранее никто не описывал данные образования, и, прежде чем публиковать результаты исследования в журнале PLOS One, тщательно изучил все, что было написано ранее о геоморфологии этого региона.

Описываемые холмы имеют достаточно хорошие обнажения (рис. 1), благодаря которым по геологическим данным легко определяется их возраст. Это граница карбона и перми (примерно 300 млн лет назад) — время, когда африканский континент входил в состав суперконтинета Гондвана, а южная оконечность Африки располагалась в районе Южного полюса (рис. 2).

Рис. 2. Положение континентов 300 млн лет назад. Рисунок с сайта www-udc.ig.utexas.edu

С геологической точки зрения обнаруженные холмы — это окатанные и отполированные движением ледника выступы коренных пород. Часто это выступы более плотных и твердых по сравнению с окружающими пород, например, гранитов (рис. 3). В российской геоморфологии такие формы называют «бараньими лбами».

Рис. 3. «Бараньи лбы» гранитного состава. Фото с сайта wvutoday.wvu.edu

Авторы исследования называют эти холмы по-разному в зависимости от их размера: мелкие (первые метры и десятки метров) выступы — roche moutonées («бараньи лбы»), более крупные (десятки и сотни метров) — drumlins (друмлины), а самые крупные (километрового размера) — whalebacks («китовые спины»). На мой взгляд, все эти образования подпадают под определение «бараньих лбов» разного размера. Использование термина друмлины спорно, так как друмлины в классическом понимании сложены не коренными породами, а моренными отложения, и образуются они при отступлении ледника, а не при его пластическом движении, как «бараньи лбы», являющиеся типичными формами ледниковой эрозии (рис. 4). Большинство обнаруженных холмов по классификации авторов относятся к «китовым спинам».

Рис. 4. Схема образования ледниковых эрозионных холмов. Форма «бараньих лбов» позволяет реконструировать направление движение ледника. Склоны, обращенные в сторону, откуда движется ледник, являются более пологими и гладкими, противоположные склоны — обрывистые и часто неровные. Рисунок с сайта web.gccaz.edu

Вернувшись из экспедиции, авторы продолжили изучение обнаруженных форм ледникового рельефа на основе анализа космических снимков территории, доступных в Google Earth и Google Maps. Первое, что показал анализ снимков: поверхность скальных выступов повсеместно покрыта эрозионными бороздами, которые оставляли вмороженные в нижнюю поверхность ледника камни (рис. 5).

Рис. 5. Эрозионные борозды на поверхности скальных выступов свидетельствуют о высокой скорости движения ледника. Фото с сайта wvutoday.wvu.edu

Наличие таких борозд говорит о крайне высокой скорости движения, так как медленно ползущий ледник успевает подтаивать и оставляет вмороженные камни в виде моренных отложений. Это значит, что в районе Твифелфонтейн 300 млн лет назад происходило так называемое движение ледникового потока (ice stream) — пластическое перемещение огромных объемов ледниковых масс, аналогичный тому процессу, который наблюдается в наши дни в Антарктиде (рис. 6).

Рис. 6. Современные ледниковые потоки Антарктиды. В верхнем левом углу — шкала скорости движения ледниковых потоков (от 0 до 3592 м в год). Схема с сайта antarcticglaciers.org

Известно, что длина борозд и степень удлинения самих «бараньих лбов» прямо пропорциональна скорости ледникового потока. Основываясь на наблюдениях за современными ледниковыми потоками в Антарктиде, авторы посчитали, что скорость движения ледника в районе Твифелфонтейн составляла около 800 метров в год. Выявленные субгляциальные (подледные) линейные структуры прослеживаются в северо-западном направлении на протяжении более 200 км вплоть до самого побережья. Такой путь проделал ледник, чтобы завершить свой путь на мелководье в районе побережья нынешней Бразилии. Сам же ледниковый щит (центр ледника) располагался восточнее, в районе нынешней пустыни Каоковелд (Kaokoveld, рис. 7).

Рис. 7. Палеореконструкция территории Северной Намибии в период позднепалеозойского оледенения (Late Paleozoic ice age — LPIA). Тонкими стрелками показаны направления ледниковых потоков; толстыми стрелками — долинные ледники; тонкими линиями — палеодолины; сиреневый прямоугольник — район полевых работ. Kaokoveld ice sheet — ледниковый щит Каоковелд. Желтый цвет — гляциальные отложения серии Итараре (Itarare) в Бразилии. Рисунок из обсуждаемой статьи в PLOS One

Очевидно, такие быстрые темпы таяния ледникового покрова в самом конце каменноугольного — начале пермского периодов были связаны с перемещением африканского континента в это время к северу. Если в раннем карбоне, согласно палеотектоническим реконструкциям, территория нынешней Намибии находилась в районе Южного полюса, то к концу каменноугольного периода она переместилась к 60-й широте. И данные, полученные авторами исследования, прекрасно подтверждают тектонические построения. Результаты работы также позволяют объяснить генезис гляциальных отложений серии Итараре, расположенных в прибрежной зоне Бразилии, существенно дополняя представления геологов о развитии суперконтинента Гондвана.

Источник: Graham D. Andrews, Andrew T. McGrady, Sarah R. Brown, Shannon M. Maynard. First description of subglacial megalineations from the late Paleozoic ice age in southern Africa // PLOS One. 2019. 14 (1): e0210673 DOI: 10.1371/journal.pone.0210673.

Владислав Стрекопытов