Гляциоизостатическое поднятие

Гляциоизостатическое поднятие — это процесс медленного вертикального подъёма земной коры в областях, ранее покрытых мощными ледниковыми щитами, происходящий в результате снятия ледниковой нагрузки и последующего изостатического выравнивания литосферы. Является одной из форм изостатических движений земной коры, связанных с гляциоизостазией — реакцией литосферы на изменение массы ледников. Скорость и амплитуда поднятия зависят от толщины и времени существования ледникового покрова, а также от вязкостных свойств астеносферы.

История изучения

Первые наблюдения за поднятием суши в Скандинавии были сделаны ещё в XVIII веке. Шведский учёный Андерс Цельсий в 1743 году отметил, что уровень моря у побережья Швеции понижается, и ошибочно связал это с уменьшением количества воды в океане. Позднее, в XIX веке, шведский геолог Томас Крафт и финский исследователь Нильс Норденшёльд предположили, что причиной является поднятие самой суши.

В 1865 году британский геолог Томас Джеймисон впервые связал поднятие с таянием ледников. Систематическое изучение явления началось в XX веке. В 1920-х годах финский геолог Вильгельм Рамзай разработал теорию гляциоизостазии, объяснившую механизм поднятия. В 1930-е годы шведский геофизик Арвид Хёгбом провёл первые точные измерения скорости поднятия с помощью мареографов. Современные исследования используют данные спутниковой геодезии (GPS, GRACE) и моделирования вязкоупругой деформации Земли.

Механизм процесса

Изостатическое равновесие

Земная кора находится в состоянии изостатического равновесия с астеносферой. Согласно принципу изостазии, более лёгкая кора «плавает» на более плотной и вязкой астеносфере. При увеличении нагрузки (например, при росте ледника) кора прогибается, а при уменьшении нагрузки — медленно возвращается в исходное положение.

Ледниковая нагрузка и прогиб

В периоды оледенений, когда на континентах накапливались ледниковые щиты толщиной до 3–4 км (например, в Скандинавии, Северной Америке, Антарктиде), их масса создавала огромное давление на земную кору. Под тяжестью льда кора прогибалась на сотни метров, а астеносфера вытеснялась в стороны. Максимальный прогиб наблюдался в центре ледникового покрова.

Постледниковое восстановление

После таяния ледников нагрузка исчезает, и начинается обратный процесс — поднятие коры. Астеносфера, обладающая вязкостью, медленно возвращается под область бывшего ледника, выталкивая кору вверх. Этот процесс может длиться десятки тысяч лет после полного исчезновения льда. Скорость поднятия максимальна сразу после дегляциации и постепенно затухает.

Скорость и амплитуда

Скорость гляциоизостатического поднятия варьируется в зависимости от региона и времени. В настоящее время наибольшие скорости наблюдаются в центрах бывших ледниковых щитов:

• Скандинавия (Ботнический залив): до 10–11 мм/год (максимум в районе залива Ботния). Общее поднятие за последние 10 000 лет составило около 200–300 м, а остаточное поднятие оценивается ещё в 50–100 м.
• Канада (Гудзонов залив): до 10–12 мм/год. Поднятие продолжается, остаточная амплитуда — до 100–150 м.
• Антарктида и Гренландия: в районах современных ледниковых щитов поднятие происходит на периферии, где лёд тает, со скоростью до 5–10 мм/год.

В регионах, удалённых от центров оледенения, поднятие может сменяться опусканием (например, на юге Скандинавии и в Нидерландах), что связано с компенсационными движениями астеносферы.

Географическое распространение

Основные области проявления гляциоизостатического поднятия:

• Фенноскандия (Скандинавский полуостров, Финляндия, Карелия, Кольский полуостров) — классический регион изучения. Поднятие охватывает территорию от Балтийского моря до Северного Ледовитого океана.
• Северная Америка (Канадский щит, район Великих озёр, Гудзонов залив) — второй по значимости регион.
• Британские острова (Шотландия, Ирландия) — поднятие меньшей амплитуды (до 2–3 мм/год).
• Сибирь (полуостров Таймыр, Северная Земля) — остаточное поднятие после последнего оледенения.
• Антарктида и Гренландия — современные зоны поднятия, связанные с таянием ледниковых щитов.

Последствия

Геологические и геоморфологические

• Формирование террас: поднятие суши приводит к образованию морских террас — древних береговых линий, поднятых на десятки метров над современным уровнем моря.
• Изменение рельефа: поднятие вызывает подъём речных долин, образование водопадов и порогов, изменение русел рек.
• Сейсмическая активность: в зонах активного поднятия возможны землетрясения, связанные с разрядкой напряжений в коре.

Гидрологические

• Отделение озёр: в Скандинавии и Канаде поднятие привело к отделению от моря и превращению заливов в пресноводные озёра (например, Ладожское озеро, Онежское озеро, Великие озёра).
• Изменение уровня моря: в регионах поднятия относительный уровень моря понижается, что приводит к осушению прибрежных территорий и изменению береговой линии.

Экологические и антропогенные

• Влияние на порты и инфраструктуру: в портах Ботнического залива (например, в Ваасе, Финляндия) поднятие суши требует регулярного углубления фарватеров. В Швеции и Финляндии некоторые порты, построенные в XIX веке, оказались на суше.
• Изменение экосистем: осушение мелководий меняет условия обитания водных и прибрежных организмов.
• Археология: поднятие открывает древние стоянки и поселения, ранее находившиеся под водой (например, в Скандинавии найдены остатки поселений каменного века).

Примеры в России

На территории России гляциоизостатическое поднятие наиболее выражено на Кольском полуострове и в Карелии. В этих регионах скорость поднятия составляет 2–5 мм/год. В результате поднятия:

• Образовались многочисленные озёра (например, Имандра, Умбозеро).
• Произошло осушение части побережья Белого моря, где обнаружены древние стоянки человека.
• На Кольском полуострове наблюдаются поднятия морских террас высотой до 100–150 м.

В Сибири (Таймыр, Северная Земля) поднятие менее интенсивно, но также фиксируется.

Критика и альтернативные гипотезы

Основная теория гляциоизостазии общепризнана в научном сообществе. Однако некоторые исследователи отмечают, что вклад тектонических движений (например, в зонах рифтов) может быть сопоставим с гляциоизостатическим эффектом. В ряде регионов (например, в Шотландии) поднятие может быть частично связано с вулканической активностью. Также обсуждается роль изменений уровня Мирового океана, которые могут маскировать или усиливать эффект поднятия.

Интересные факты

• В Финляндии и Швеции гляциоизостатическое поднятие приводит к тому, что площадь суши ежегодно увеличивается на несколько квадратных километров.
• В Ботническом заливе скорость поднятия такова, что за 100 лет береговая линия отступает на 10–15 метров.
• В Канаде, в районе Гудзонова залива, поднятие настолько быстрое, что некоторые маяки, построенные в XIX веке, оказались в 2–3 км от берега.

Источники

• Артюшков Е. В. «Гляциоизостазия и постледниковые движения земной коры». — М.: Наука, 1979.
• Ласточкин А. Н. «Геоморфология». — М.: Академия, 2008.
• Peltier W. R. «Global glacial isostasy and the surface of the ice-age Earth: the ICE-5G (VM2) model and GRACE». — Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2004.
• Sjöberg L. E. «Glacial isostasy in Fennoscandia: a review of the present state of knowledge». — Journal of Geodynamics, 2002.
• «Геология и полезные ископаемые России. Том 1. Европейская часть России». — СПб.: ВСЕГЕИ, 2000.