«Эта страна не демонстрирует никаких доказательств ледниковой теории в том виде, в каком ее преподает Агассис, но, напротив, общее направление фактов направлено против этой теории... Многие выдающиеся люди неосмотрительно приняли новую теорию, которая в течение двух- трех лет с момента ее обнародования оказалась совершенно несостоятельной и теперь заброшена многими из ее прежних сторонников».
Из этого симпозиума вышел также странный вклад Генри Дугласа Роджерса (1844) [48], который отбросил учения дедукции и наблюдения и вернулся к взглядам средневековых схоластов.
«Если мы представим себе широкое пространство вод, менее, возможно, тысячи футов глубиной, выброшенное из какого-то высокого северного или циркумполярного бассейна общим поднятием этого региона, возможно, на несколько сотен футов, и равным опусканием страны к югу, и вообразим всю эту массу превращенной землетрясительными пульсациями той ширины, какую имеют такие волны, в серию грандиозных и быстро движущихся волн трансляции, подгоняемых еще более стремительными изгибами ложа, по которому они движутся, а затем обратимся к сокрушающей и разрыхляющей силе колоссального подземного толчка землетрясения, мы получим агента, адекватного во всех отношениях для производства результатов, которые мы видим, чтобы сдвинуть северный лед с его стоянок, сорвать с его помощью обнажения самых твердых пластов, измельчить и широко разбросать их обломки, соскрести все каменистое ложе и, набирая энергию с сопротивлением, пронестись по склонам и через самые высокие горы».
Из-за известности своего автора взгляды Роджерса оказали некоторое влияние и, казалось, получили поддержку из Англии благодаря детальным математическим дискуссиям Уэвелла (1848), который рассматривал дрифт как «неотразимое доказательство пароксизмального действия», и Хопкинса (1852), выступавшего за «течения, производимые повторяющимися движениями поднятия».
После его прибытия в Америку (1846) влияние Агассиса стало ощущаться, и его статья об эрратических явлениях вокруг озера Верхнее (1850) [49], в которой он призвал сторонников плавающего во льдах льда указать на преграду, заставившую течение утихнуть, произвела благотворный эффект; тем не менее Дезор (1852) [50] заявляет, что в регионе, описанном Агассисом, «предположение [общего ледникового щита] более не допустимо» и что валуны на Лонг-Айленде «были перенесены на ледяных плотах вдоль морского берега и выброшены на гряды и возвышенности, которые тогда были отмелями вдоль побережья». Двадцати лет обсуждений оказалось недостаточно для утверждения ледниковой теории ни в Европе, ни в Америке. Консенсус мнений среди более передовых мыслителей в 1860 году выражен Даной: [51]
«При рассмотрении всего вопроса в целом представляется разумным заключить, что ледниковая теория дает наилучшее и наиболее полное объяснение явлений на общей поверхности континентов и сталкивается с наименьшими трудностями. Но айсберги, вне сомнения, помогли в производстве результатов вдоль окраин континентов, через океанические проливы, подобные Немецкому морю и Балтийскому, и, возможно, через великие озера, подобные озерам Северной Америки. Пролив Лонг-Айленд настолько узок, что ледник вполне мог простираться через него».
Статьи в Журнале за 1860–1870 годы показывают преобладающую веру в айсберги, однако свидетельства в пользу наземного льда накапливались по мере того, как отложения становились лучше известны, и в 1871 году полевые исследователи говорят недвусмысленным языком: [52]
«В американской геологии до сих пор остается спорным вопросом, были ли события Ледникового периода обусловлены ледниками или айсбергами... Американские геологи по-прежнему разделены во мнениях, и некоторые из наиболее выдающихся высказались в пользу айсбергов.
Поскольку же айсберги не могут поднимать массы весом в тонны со дна моря или придавать общее движение на юг рыхлому материалу поверхности; равно как ни один из них не может произвести абразию, наблюдаемую над горными породами в их различных условиях; и поскольку все прямые доказательства погружения суши, необходимые для моря с айсбергами над Новой Англией, отсутствуют, неизбежным кажется вывод, что айсберги не имели никакого отношения к дрифту региона Нью-Хейвен в долине Коннектикута; и, следовательно, Ледниковый период в центральной Новой Англии был ледниковым периодом (Glacier era)».
Мэтью (1871) [53] пришел к такому же выводу для Нижних провинций Канады. Несмотря на возрастающую ясность доказательств, битва за ледниковую теорию еще не была выиграна. Оставшиеся оппоненты, хотя и немногочисленные по числу, были выдающимися по своим достижениям. Доусон цеплялся за изжившее себя учение вплоть до своей смерти в 1899 году.
Интересной особенностью истории ледниковых теорий является расчет Макларена (1842) [54] о том, что количество воды, изъятой из морей для образования гипотетического ледяного щита, понизило бы уровень океана на 350 футов — ранняя форма гипотезы ледникового контроля (см. Дейли [55]).
Масштабы ледникового дрифта.
К середине девятнадцатого века было признано, что «дрифт», каково бы ни было его происхождение, не имеет всемирного распространения. В Америке его характерные особенности лучше всего обнаруживались к северу от 40-й параллели; в Европе Альпы, Шотландское нагорье и Скандинавия признавались в качестве типовых областей. Границы не были определены отчасти потому, что местность не была изучена, но главным образом потому, что критерии для распознавания дрифта не были установлены. Общеизвестные холмы и гряды «дилювия», «аллювия» и «дрифта» Нью-Джерси и Огайо, а также холмы Миссурийского коту, подробно описанные Кэтлином (1840) [56], имели мало сходства со стенами несортированной породы, которые стоят в виде морен, окаймляющих альпийские ледники. Оранжевый песок Миссисипи был включен в состав дрифта Хильгардом (1866) [57], а гравий Филадельфии — Холлом (1876) [58]. Стивенс (1873) [59] описал гряды ледниковых эрратических валунов в Ричмонде, штат Вирджиния, а Уильям Б. Роджерс (1876) [60] объясняет определенные отложения в реках Потомак, Джеймс и Роанок присутствием плейстоценовых ледниковых языков или вздутых ледниковых рек и замечает: «Весьма вероятно, что ледниковая деятельность имела большое отношение к первоначальному накоплению каменистых обломков на склонах хребта Блу-Ридж и в аппалачских долинах за его пределами». Керр (1881) [61] отнес древнюю поверхность эрозии пояса Пидмонт в Северной Каролине к ледниковой денудации, Де ла Беш сравнил дрифт Ямайки с дрифтом Новой Англии, а Агассис интерпретировал почвы Бразилии как ледниковые.
Первое подробное описание и недвусмысленная интерпретация либо конечных, либо рецессионных морен принадлежит перу Гилберта (1871) [62], геолога Геологической службы Огайо. Обсуждая прежний сток озера Эри через канал Форт-Уэйн, Гилберт пишет:
«Страница истории, записанная в этих явлениях, отнюдь не двусмысленна. Гряды или, точнее, гряда, определяющая течения рек Сент-Джозеф и Сент-Мис, представляет собой погребенную конечную морену ледника, двигавшегося на юго-запад через долину Моми. Перекрывающая эрийская глина скрывает ее от глаз, но она обрисовывается на поверхности этого отложения, как земля изображена сквозь густой и ровный покров снега. Ее нерегулярно изогнутые очертания тесно согласуются с конфигурацией долины и с направлением ледниковых штрихов; ее вогнутость обращена к источнику движения; наибольшая выпуклость находится вдоль линии наименьшего сопротивления.
К югу от реки Сент-Мис находятся другие многочисленные морены, сопровождаемые ледниковыми штрихами. Их характер и направления еще не изучены; но их присутствие переносит мысли к эпохе холодного периода, когда окраина ледяного поля находилась южнее, а ледник долины Моми сливался с общей массой. По мере того как ледяная мантия становилась короче — и, по сути, на каждой стадии ее существования, — ее край должен был быть различно изрезан и разбит на лопасти в соответствии с контуром местности, причем более высокие земли обнажались первыми наступающим вековым летом. В начале истории этого наступления ледник долины Моми составлял одну из таких лопастей и запечатлел свою форму в двух моренах, которые я описал».
Через три года после признания морен в долине Моми Чемберлин (1874) [63] показал, что кажущиеся неорганизованными холмы, котловины и гряды, известные как гряда Кеттл в Висконсине, представляют собой конечную морену ледника Грин-Бей. В более ранний период (1864) Уитлси интерпретировал котловины висконсинской морены как свидетельство ледяных блоков тающего ледника и представил карту, показывающую «южную границу валунов и грубого дрифта». В 1876 году внимание к конечной морене Новой Англии привлек Г. Фредерик Райт, который приписывает честь открытия Кларенсу Кингу.
Имея в виду наблюдения Гилберта, Чемберлина и Кинга, конечная морена была прослежена различными исследователями через Соединенные Штаты и в Канаду, а масштабы ледникового покрова были выявлены. После 1875 года страницы Журнала содержат множество материалов, посвященных происхождению и строению морен, озров, камов и друмлинов. До 1890 года появилось двадцать восемь статей, посвященных только ледниковым явлениям бассейнов Эри и Огайо. К 1900 году было достигнуто существенное согласие относительно значительных особенностей дрифта, была написана краткая история Великих озер и был проложен путь для стратиграфических исследований плейстоцена, которые занимают значительный объем на страницах Журнала за последние два десятилетия.
Эпохи оледенения.
В течение десятилетия, последовавшего за всеобщим признанием ледникового происхождения «дилювия», отложения охватывались как «дрифт» и рассматривались как продукты одного долгого периода ледниковой активности, и на протяжении всей споров между айсбергом и ледником единство ледникового периода не подвергалось сомнению. Пласты торфа и окаменелые озерные отложения в Швейцарии, Англии, а также в Америке и признание «верхнего» и «нижнего» дилювия скандинавскими геологами навели на мысль о двух эпохах, и по мере того, как примеры таких отложений увеличивались в числе и становилось очевидным, что ископаемые растения представляют формы, требующие мягкого климата, и что явления наблюдаются во многих странах, росла уверенность в том, что незначительные колебания или постепенное отступление ледникового щита неадекватны для объяснения наблюдаемых явлений.
Естественно, что эта проблема нашла свое разрешение в Америке, где плейстоцен представлен великолепно и где государственные и федеральные службы активно занимались ареальным картированием. В 1883 году Чемберлин [64] представил свои взгляды под смелым заглавием «Предварительный доклад о конечной морене второго ледникового периода», а существование отложений двух или более ледниковых щитов и особенности межледниковых периодов были в основном установлены в ходе интересного обсуждения в Журнале под руководством Чемберлина, Райта, Апама и Даны [65]. Публикации после 1895 года касались скорее степени, чем самого факта сложности, и дальнейшее изучение привело к всеобщему признанию пяти ледниковых стадий в Северной Америке и четырех в Европе.
Лесс как ледниковое отложение.
Любопытным побочным продуктом изучения оледенения в Северной Америке является спор о происхождении лесса. Вызванный интерес обозначается десятками статей в американских периодических изданиях и государственных отчетах последней четверти XIX века — статей, которые носят имена видных геологов.
«Лесс» в долине Рейна был известен давно, но этот вопрос приобрел известность благодаря публикации в 1866 году «Путешествий в Китае» Пампелли [66]. Широко распространенные отложения толщиной от 200 до 1000 футов описывались как очень мелкозернистая желтоватая земля с характерной структурой, без слоистости, но пронизанная бесчисленными трубочками и содержащая наземные или пресноводные раковины. Пампелли считал эти отложения озерными, каковой взгляд получил общее признание, хотя ему и противостоял Кингсмилл (1871) [67], выступавший за морское осадконакопление. Классический труд барона фон Рихтгофена о Китае, вышедший в 1877 году, расширяет наблюдения Пампелли и приводит доказательства в поддержку гипотезы о том, что лесс имеет эоловое происхождение как на суше, так и в древних соленых озерах. Выводы фон Рихтгофена были приняты Пампелли, чьи знания китайских отложений, дополненные исследованиями в Миссури, директором Геологической службы которого он был в 1872–1873 годах, позволили ему составить правильное суждение. Он говорит: [68]
«Признав на основе личных наблюдений полную идентичность характера лесса северного Китая, Европы и долины Миссури, я вынужден отвергнуть собственное объяснение происхождения китайских отложений и верить вместе с Рихтгофеном, что истинный лесс, где бы он ни встречался, является субаэральным отложением, сформированным в сухом центральном регионе, и что он обязан своей структурой формообразующему влиянию степной растительности.
Единственным слабым местом теории Рихтгофена является очевидная недостаточность текущего разрушения горных пород как источника материала. Когда мы рассматриваем огромную площадь, покрытую лессом на глубину от 50 до 2000 футов, и тот факт, что это лишь самая тонкая часть продукта разрушения горных пород, а также то, что накопление представляет лишь очень короткий период времени, геологически говоря, мы, безусловно, должны искать более плодотворный источник снабжения, чем тот, который обеспечивается текущим разложением поверхности пород.
Мне кажется, что есть два важных источника: I. Ил, приносимый реками, многие из которых подпитываются продуктами ледникового размыва, стекающими с гор в центральный регион. Там, где водотоки исчезают в земле или где озера, принимающие их, высохли, более тонкие продукты эрозии большой территории остаются для того, чтобы переноситься во время пыльных бурь.
II. Второй... источник — остаточные продукты векового выветривания».
Доказательства эолового происхождения лесса, представленные Пампелли (структура, текстура, состав, ископаемое содержание и топографическое положение), являются полными, и ему принадлежит заслуга правильной интерпретации отложений долины Миссури. К сожалению, его вклад появился в то время, когда геологи центральных штатов были сосредоточены на прослеживании путей и объяснении работы плейстоценовых ледников, и было сильно убеждение, что лесс является какой-то фазой ледниковой деятельности. Его положение на границе Айовского дрифта настолько очевидно наводит на мысль о генетической связи, что ископаемые свидетельства степного климата, предложенные Бинни в 1848 году [69], были сведены к минимуму. Исследователи плейстоценовой геологии в Миннесоте, Айове, Небраске, Миссури, хотя и менее энергичные в выражении, в основном разделяли мнение Хильгард (1879) [70]: «Совокупность аномальных условий, необходимых для поддержания эоловой гипотезы, отдает сильным налётом чудесного». Последнее издание «Руководства» Даны (1894) и «Геологии» ЛеКонте (1896), двух наиболее широко используемых учебников своего времени, выступают против эоловой теории, а Чемберлин в 1897 году [71] заявляет: «водная гипотеза кажется лучше всего обоснованной, по крайней мере что касается отложений долины Миссури и западной Европы» (стр. 795). Шимек в работах, опубликованных после 1896 года, показал, что водные и ледниковые условия не могут объяснить ископаемые остатки в лессе, и возвращение к взглядам Пампелли о том, что лесс отлагался на суше ветром в регионе степной растительности, в настоящее время является почти всеобщим.
Ледниковая скульптура рельефа.
В нынешнем поколении скульптура рельефа ледниками привлекла большое внимание и повлекла за собой пересмотр способности льда к эрозии, что в свою очередь требует кристаллизации взглядов на механику движущегося льда. Доказательства ледниковой эрозии во многом остались физиографическими и опираются на изучение форм рельефа. Фактически, неадекватность структурных особенностей или речной корразии для объяснения ущелий с плоским дном и крутыми стенами, висячих долин и многих озерных впадин, а не знание механики льда, привела к нынешней довольно общей вере в то, что ледники являются мощными агентами скульптуры горных пород. Детали процесса пока еще не до конца понятны.
Эрозия ледниками выходит на арену активного обсуждения в 1862–1863 годах. Возможность этого была предположена Эсмарком (1827) и Даной (1849) при описании фьордов и Хинд (1855) в отношении происхождения Великих озер. Она появляется во всем своем блеске в классическом труде Рамсея, который был опубликован одновременно в Англии и Америке [72]. Аргументация сводится к следующему: существует тесная связь между древними ледниками и озерами, особенно в горах; ледники вполне способны к эрозии; свидетельства разломов, специального погружения, речной эрозии и морской эрозии отсутствуют в озерных котловинах Швейцарии и Великобритании. Цитируя Рамсея:
«Требовалось твердое тело, неуклонно и мощно шлифующее при прямом и сильном контакте с породами и поперек них, чтобы выскрести глубокие впадины, расположение которых могло определяться либо неравной твердостью пород, либо избыточным весом льда в определенных местах, либо случайными обстоятельствами, ключ к которым утрачен из-за нашей неспособности идеально реконструировать первоначальные формы ледников».
«Я считаю вместе с итальянскими геологами, что все, что ледники в целом совершили, — это лишь слегка углубить эти долины и существенно изменить их общие очертания, и далее (теория, за которую отвечаю только я), углубить их в некоторых местах более значительно, когда по разным причинам шлифующая сила льда была необычайно мощной, особенно там, где, как в низинах Швейцарии, миоценовые пласты сравнительно мягкие».
Уитлси (1864) [73] считал, что зажатые в скалах озера и узкие заливы близ озера Верхнее были частично высечены льдом. ЛеКонте (1875) [74] фиксирует некоторые значительные наблюдения в пионерской статье по ледниковой эрозии, которая не получила должного признания. Он говорит:
«...я убежден, что ледник благодаря своему огромному давлению и непреодолимому поступательному движению постоянно отламывает крупные блоки от своего ложа и ограничивающих стен. Его эрозия представляет собой не только шлифовку и штриховку, но также дробление и поломку. В результате своей эрозии он производит не только каменную муку, но и крупные обломки пород... Его эрозия — это постоянный процесс попеременной грубой тески и планирования».