Откуда берутся холмы после ледника?

Ледник сюда не дошёл — а холмы после него остались. Двадцать тысяч лет назад край ледяного щита стоял в семистах километрах отсюда, у Валдая и Вологды, толщиной больше километра. До Свияги лёд не дошёл ни в это, ни в предыдущие оледенения. И всё же эти гряды — дитя ледниковой эпохи: их вырезали в древних слоях талые воды, мороз и реки той поры, когда здесь была холодная степь с вечной мерзлотой.

Осмотритесь. Гряды сложены пермскими известняками и мергелями возрастом около 250 миллионов лет — теми же слоями, что видны в обрывах Волги. Холмы здесь — не насыпи, а останцы: то, что уцелело, когда вода за сотни тысяч лет размыла всё вокруг. Один склон круче другого не из-за льда, а из-за реки: Волга подмывает правый берег, и с её стороны гряды обрываются, а с тыла сходят полого.

Что сделать. Встаньте на каменный круг у столбика и медленно повернитесь на 360°. Найдите, с какой стороны склоны круче, — там работает река; посмотрите, куда уходят пологие склоны, — туда стекали талые воды приледниковой степи.

Ледник не обязан дойти до места, чтобы изменить его. В сотнях километров от края льда лежала перигляциальная зона: мерзлота на десятки метров вглубь, скудная тундростепь, сильные ветры с ледника. Летом верхний слой земли оттаивал и оплывал по мёрзлому основанию — это солифлюкция, от неё склоны здесь мягкие и оплывшие, без острых кромок. Ветер с осушенных речных долин нёс пыль, и она ложилась лёссом. Талые воды, стекавшие с ледника по Волге, были куда обильнее нынешних, и река вырезала широкую долину с террасами.

Лёд на малых временах кажется твёрдым, на больших течёт под собственным весом, как очень медленная река, — около метра в год; так же медленно, миллиметрами в год, подмывает берег и река. Тот же приём — маленькая скорость, большое время, крупный эффект — работает у мантии Земли, растаскивающей материки на сантиметры в год. Геологам не нужны катастрофы, чтобы объяснить крупные формы рельефа: хватает обычной скорости, умноженной на достаточное время.

Это знают из сравнения. Там, где ледник был, — от Карелии до Валдая — лежит морена: перемешанные без сортировки валуны, песок и глина, которые тащил лёд; река так не умеет, она раскладывает камни по размеру. Здесь морены нет: под почвой сразу коренные пермские породы, а речные пески на террасах отсортированы. Значит, работали вода и мороз, а не лёд.

1. 20 000 лет назад: лёд в 700 км, здесь мерзлота и талые реки
2. пермские слои — останцы, а не насыпь
3. крутой бок — где река подмывает
4. пологий — где склон оплывал по мерзлоте

Почему ледники приходят и уходят. Ледниковые эпохи — не случайность. Форма и наклон орбиты Земли медленно меняются под притяжением других планет, главным образом Юпитера и Венеры, а ось вращения, как волчок, поворачивается под действием Луны и Солнца. Три цикла — эксцентриситет (~100 тыс. лет), наклон оси (~41 тыс. лет), прецессия (~23 тыс. лет) — вместе меняют, сколько солнечного тепла получает северное полушарие летом. Когда лета прохладнее, снег не успевает стаять и за тысячи лет накапливается в ледник. Когда лета теплее — ледник отступает. Это теория Миланковича.

Модель работает не везде одинаково. На скорость оледенений влияют ещё распределение суши и океанов, содержание CO₂ в атмосфере, течения. Без этих усилителей одних орбитальных колебаний для полного цикла оледенения не хватит.

Как это узнаёт наука. Циклы Миланковича проверяют по донным осадкам океана и по слоям ледниковых кернов Гренландии и Антарктиды. В них по соотношению изотопов кислорода читают температуру прошлого — на миллионы лет назад. Ритм в этих записях совпадает с ритмом, рассчитанным из уравнений небесной механики.

Границы этой картины

• Морены здесь нет. Даже самые дальние оледенения — донское, спускавшееся по Дону почти до 49° с. ш., и днепровское, дошедшее по Днепру до 48,5°, — на Волге сюда не заглянули; Свияжские холмы — останцы Приволжской возвышенности, а не ледниковые насыпи.
• Перигляциальная зона — не ледник. Территория лежала в приледниковой полосе: мерзлота, разреженная растительность, сильные ветры. Отсюда лёсс, солифлюкция и характерные оплывшие склоны, но не морены и не бараньи лбы.
• Уровень воды изменён человеком. Куйбышевское водохранилище с 1957 года подняло воду на десятки метров и превратило часть холмов в острова. Нынешний вид берега — не природная форма, и судить по нему о доледниковом рельефе нельзя.
• Возраст слоёв и возраст рельефа — разные величины. Породы, слагающие холмы, пермские, то есть им около 250 миллионов лет; сама форма рельефа моложе на два порядка и продолжает меняться.

О чём спорят Насколько далеко на юг доходило днепровское оледенение, обсуждается больше века. Одни реконструкции проводят границу заметно севернее Волго-Свияжского междуречья, другие допускают ледниковые языки по долинам крупных рек значительно южнее. От ответа зависит происхождение отложений севернее, в Марий Эл и под Нижним Новгородом: ледниковые они или водно-ледниковые, принесённые талыми потоками издалека¹.

Открытый вопрос. Сейчас орбитальные параметры говорят, что следующее оледенение — примерно через 50 000 лет. Но выбросы CO₂ за последние 150 лет уже вывели концентрацию парниковых газов за рамки, в которых орбитальная модель давала надёжные прогнозы. Что победит на ближайшей сотне тысяч лет — астрономия или химия атмосферы — пока открытый вопрос.