Практически все континенты нашей планеты в разное время частично или целиком покрывались мощными ледниками. Периоды оледенений в геологической истории Земли сменялись межледниковыми эпохами.
Изучение изотопного состава кислорода льда Гренландии показало, что последнее оледенение земной коры произошло 10–50 тыс. лет тому назад. На протяжении последних 400 тыс. лет установлено не менее пяти понижений температуры на 6–8°С (рис. 51, 1), которые, по-видимому, соответствуют периодам оледенения земной коры.
Существует ряд гипотез, с помощью которых ученые объясняют причины оледенений поверхности Земли. Однако однозначного ответа ни одна из них не дает, так как факторов, вызывающих периодические оледенения, много и выявлены они далеко не все. Ясно лишь, что оледенения связаны с глобальными изменениями климата. Изученные к настоящему времени факторы можно подразделить на астрономические и геологические.
Наиболее мощным фактором, вызывающим изменения климата, являются вариации удаления Земли от Солнца, сопровождающие изменение эксцентриситета земной орбиты. Периоды снижения эксцентриситета (минимальной эллиптичности) орбиты, по-видимому, соответствуют периодам «великих» оледенений. Изменение угла наклона и прецессия земной оси также могут привести к существенному изменению положения климатических зон и оледенению отдельных частей континентов, однако эти изменения, по-видимому, имеют меньший масштаб.
Еще одним вероятным фактором, способным вызвать глобальные изменения климата, некоторые ученые считают вариации излучения Солнца, связанные с периодической активизацией работы солнечного «реактора» (рис. 51, 2).
Перечисленные астрономические факторы действуют раздельно или одновременно и могут привести к значительному понижению или повышению среднегодовой температуры. Если температура вследствие указанных причин понизится, может произойти оледенение земной поверхности; при повышении среднегодовой температуры, наоборот, может наступить межледниковая эпоха.
Глобальные оледенения могут быть связаны также с изменениями в составе атмосферы и с тектоническими факторами.
В геологической истории Земли отмечена несомненная связь периодов оледенения с эпохами горообразования. Оледенение обычно наступало после эпох горообразования, сопровождающихся активной вулканической деятельностью. При этом в атмосферу Земли выбрасывалось огромное количество углекислоты, она создавала не только парниковый эффект, но и благоприятные условия для развития живых, особенно растительных организмов. Интенсивное развитие лесов, бурный рост численности морских организмов, строящих скелет из кальцита, приводили к изъятию углекислоты из атмосферы и захоронению ее в виде известняка, угля, нефти и газа. Снижение содержания СО2 в атмосфере служит одним из главных геологических факторов, обусловливающих периодические похолодания и глобальные изменения климата (рис. 52).
Ряд других геологических факторов также приводит к изменениям климата, проявляющимся, однако, в относительно меньших масштабах. При тектонических движениях возможны перемещения континентов из одних климатических зон в другие; поднятие отдельных участков земной коры сопровождается понижением среднегодовой температуры (каждые 200 м на 1°С). Изменения климата, вызванные тектоническими факторами, также могут привести к оледенениям в крупных областях и даже на целых континентах.
Поскольку все эти факторы действовали одновременно, то возникали периодические изменения температуры, и в результате чередования ледниковых и межледниковых эпох. В течение четвертичного периода в Западной Европе выделено четыре эпохи оледенения – гюнцская (N22), миндельская ( Q I), рисская ( Q II) и вюрмская ( Q III). Наиболее крупным по площади было рисское оледенение.
Изучение разреза четвертичных отложений европейской части позволило выделить здесь шесть четвертичных оледенений: березинское (донское) и окское в раннем плейстоцене (Q1); днепровское и московское в среднем плейстоцене (Q2); калининское и осташковское в позднем плейстоцене (Q3). В результате изучения распространения конечных морен установлены границы каждого оледенения, самым обширным из которых было днепровское (рис. 52).
А в целом, используя геологические данные, удалось установить, что в последний ледниковый период ледниковым покровом была охвачена третья часть суши (около 45 млн км2). Это втрое больше, чем занятая ледниками в настоящее время. В этот период 60 % площади Северной Америки и 25 % площади Евразии были покрыты мощным ледниковым покровом (рис. 53).
Естественно, что периоды глобального похолодания и потепления на планете, сопровождающиеся переходом в твердое состояние огромных объемов воды, приводили к резким, получившим название эвстатических, колебаниям уровня вод Мирового океана. Так, в периоды оледенений отмечались понижения этого уровня на 50–100 м ниже современного (рис. 51, 3). В такие периоды существенно изменялась география континентов – в одних районах они покрывались мощным ледниковым покровом, а в других площадь суши увеличивалась за счет понижения уровня моря.