В течение геологической истории Земли не раз возникали условия, при которых формировались крупнейшие покровы материковых льдов, распространявшиеся на многие миллионы квадратных километров.
В настоящее время наиболее детально изучены следы четвертичного оледенения в Европе и в Северной Америке. Установлено, что в Европе, в частности на Русской равнине, в четвертичное время было не менее четырех эпох оледенений, разделявшихся эпохами временного потепления — межледниковьями. В советской литературе эпохи оледенения получили названия окского, днепровского, московского и валдайского оледенений. Межледниковья также имеют свои названия: окско-днепровское называется лихвинским, днепровско-московское—рославльским (или одинцовским), московско-валдайское—микулинским.
В областях древнего материкового оледенения устанавливалась определенная зональность климата и геоморфологических процессов. Черты этой зональности запечатлелись в рельефе областей недавнего материкового оледенения, в пределах которых выделяются следующие зоны: а) зона преобладающей ледниковой денудации, б) зона преобладающей ледниковой аккумуляции и в) перигляциальная зона. Последняя располагалась с внешней стороны ледникового покрова.
Рассмотрим кратко строение перечисленных зон на примере восточноевропейского ледникового покрова. Зоной преобладающей ледниковой денудации для этого ледникового покрова была Фенноскандня, или территория Балтийского щита. Здесь, как известно, на большей части территории обнажаются докембрийские кристаллические породы, а вдоль западного побережья Скандинавского полуострова—породы кембрия и силура, смятые во время каледонской складчатости.
Выходы коренных пород подверглись ледниковой обработке, причем ледник в своем движении приспосабливался к древним структурам, и это нашло отражение в ориентировке созданных им денудационных форм рельефа.
Из денудационных форм рельефа прежде всего следует отметить скалистые гряды с ледниковой обработкой—так называемые сельги—и примерно параллельно им вытянутые впадины, занятые в настоящее время озерами. Озер здесь особенно много, недаром Финляндию и Карелию называют «странами тысяч озер». Анализ строения гряд и впадин показывает, что многие из них обусловлены разломной тектоникой, т. с. ледник лишь подверг обработке гряды, склоны и днища впадин, но не создал сколько-нибудь крупных новых выработанных форм.
Более мелкие денудационные формы с ледниковой обработкой — это уже описанные выше бараньи лбы, скопление которых образует рельеф «курчавых скал». На склонах гряд и бараньих лбов выделяются ледниковые «шрамы»—царапины.
Специфична морфология речных долин области преобладающего ледникового сноса. Они, как правило, неглубоко врезаны, имеют невыработанный продольный профиль, на них много порогов и быстрин, но отсутствуют водопады (следствие сглаживающей работы ледника). В плане речные долины имеют четковидное строение, многие из них являются протоками, соединяющими соседние озера.
В пределах описываемой области имеются и аккумулятивные формы, сохранившиеся со времени последнего оледенения. Так, крупный комплекс краевых аккумулятивных форм типа конечных морен отмечен в южной Финляндии. Это полоса гряд, получившая местное название Сальпаусселькя. Она образовалась во время последней задержки валдайского ледникового покрова, незадолго до его полного исчезновения.
К северу, а местами и к югу от этой гряды часто встречаются узкие, похожие на железнодорожные насыпи извилистые гряды, ориентированные более или менее по нормали к грядам Сальнаус-селькя. Это озы. Они протягиваются на десятки километров при ширине от нескольких десятков до 150 м. Высота гряд достигает 50 и даже 100 м, углы наклона склонов—30—45°. Интересно, что в своем расположении озы совершенно не считаются с современным рельефом. Они могут пересекать гряды, перегораживать озера и т.д. Озы рассматривают как аккумулятивные формы флювио-гляциального происхождения. Они состоят из наносов флювиогля-циальных внутриледниковых или подледниковых потоков, которые в результате таяния ледника спроектировались на подстилающую поверхность. Материал, слагающий озы, представлен косослоистыми песками, гравием и галькой, часто встречаются скопления валунов. Эти формы используются в практических целях: для добычи строительных материалов, прокладки дорог по их наиболее возвышенным частям, поскольку зачастую только озы могут быть использованы для этого в лабиринте озер и болот, занимающих едва ли не большую часть поверхности Финляндии.
Зона преобладающей ледниковой аккумуляции в зависимости от степени сохранности форм аккумулятивного гляциального рельефа может быть подразделена на несколько подзон. Сохранность форм в свою очередь обусловлена временем ухода ледника с той или иной территории.
Самая древняя ледниковая эпоха—окская—не оставила на Русской равнине сколько-нибудь заметных следов в ее рельефе, О существовании этой ледниковой эпохи можно судить лишь по сохранившимся в единичных обнажениях выходам морены, лежащей стратиграфически ниже отложений днепровского оледенения. Следующая ледниковая эпоха—днепровская—была эпохой максимального оледенения. Край ледника спускался далеко на юг по долинам Днепра и Дона. В качестве следов его существования сохранились лишь суглинки основной морены и редкие валуны. Местами перед краем ледника расстилаются поля песчаных приледниковых флювиогляциальных отложений. Это зандры. В долине Днепра, близ г. Канева, свидетелями днепровского оледенения являются напорные морены, так называемые Каневские гляциодислокации.
Значительно лучше сохранились следы предпоследнего—московского оледенения, южная граница которого проходила в окрестностях Москвы. Здесь уцелел холмисто-западинный рельеф основной морены, сохранился почти сплошной покров ледниковых отложений, ряд конечно-моренных образований. Местами (например, к западу от Москвы) сохранился камовый рельеф. Камами называют холмы в пределах ледниковой аккумулятивной равнины, сложенные слоистыми флювиогляциальными отложениями. Холмы имеют вид округлых конусовидных куполов часто с плоскими вершинами. Склоны холмов обычно крутые—до 45°. Считают, что камы по генезису близки к озам, но образовались в расширениях внутри ледниковых и подледниковых потоков. Согласно другой точке зрения, камы сформировались на месте бывших надледниковых или подледниковых озер. В обоих случаях, как полагают многие исследователи, формирование камов происходило в условиях дегляциации, т. с. распада и таяния ледников, когда образовывались обширные участки «мертвого» (потерявшего способность к движению) льда.
Очень хорошо сохранились аккумулятивные формы последнего—валдайского оледенения. Главные черты рельефа в пределах полосы аккумуляции валдайского ледникового покрова обусловлены основной мореной, представляющей сочетание многочисленных холмов неправильных очертаний и разделяющих их западин. Подобный рельеф получил название холмисто-западинного моренного рельефа. Довольно многочисленны озера, приуроченные к западинам. Много конечно-моренных образований, фиксирующих стадии отступания ледника. В северной части описываемой области (в окрестностях Ленинграда, в Эстонии) сохранился своеобразный друмлинный ландшафт. Друмлинами называют вытянутые (длиной от 1 до 15 км), асимметричные холмы, ширина которых колеблется от 100—200 м до 2—3 км, высота—от 5 до 25 м. Длинные оси друмлин расположены в направлении движения льда, крутыми у друмлин могут быть как склоны, обращенные в сторону ледника, так и противоположные (дистальные). Сложены друмлины моренным материалом. Предполагают, что их образование связано с заполнением обломками трещин в краевой части ледника и последующим проектированием этих скоплений на поверхность основной морены. В некоторых случаях в друмлинах вскрывается ядро из коренных пород, поэтому возможно, что механизм их образования подобен формированию напорных морен: ледник останавливается перед выступом коренных пород или древних ледниковых отложений и сгружает моренный материал перед препятствием и за ним.
В областях аккумуляции встречаются отторженцы—глыбы горных пород размером от нескольких метров до сотен метров, перенесенные ледником на расстояние до нескольких сотен километров. Таков, например, отторженец на реке Ловати, состоящей из нижнепалеозойских пород, принесенных из области Балтийско-Ладожского глинта.
После исчезновения ледникового покрова моренный рельеф подвергся и продолжает подвергаться переработке главным образом склоновыми и флювиальными процессами. Происходит сглаживание первичноледникового моренного рельефа: выполаживание склонов моренных холмов, заполнение моренных западин, зарастание озер и превращение их в болота, расчленение моренной равнины эрозионной сетью. На месте первичной моренной равнины возникает «вторичная» моренная равнина.
Степень переработки моренного рельефа проявляется не только в изменении ледниковых форм, но и в морфологии речных долин. Так, в пределах Финляндии, территория которой была покинута ледником примерно 10 тыс. лет тому назад, речная сеть не выработана, реки слабо врезаны, продольный профиль их изобилует неровностями разного масштаба. В области аккумуляции последнего (валдайского) оледенения хорошо видно приспособление речных систем к холмисто-западинному ландшафту. В целом же здесь речная сеть более зрелая, продольный профиль почти выработан, в речных долинах отмечается одна — две террасы. В зонах аккумуляции более древнего—московского оледенения для речной сети характерны зрелые долины со значительным числом террас, выработанность продольного профиля, значительная переработка ледниковых форм. В области распространения еще более древнего— днепровского оледенения ледниковый рельеф переработан полностью.
Перигляциальная зона, хотя и располагается вне пределов распространения ледника, характеризуется комплексом форм и типов рельефа, в той или иной степени связанных с деятельностью ледника. К их числу относятся: зандровые равнины, долинные зандры, ложбины стока талых ледниковых вод, приледниковые озера, древние материковые дюны, реликтовые микроформы, связанные с мерзлотными явлениями.
Зандровые равнины, или зандры — пологоволнистые равнины, располагающиеся перед внешним краем конечноморенных ледниковых образований. Они представляют собойслившиеся пологие плоские конусы выноса большого радиуса, формировавшиеся потоками, оттекавшими от края ледника. Сложены зандры галечниками, гравием, песками, являющимися продуктами перемыва морены. В СССР зандры развиты в Полесье, в Мещерской и Западно-Сибирской низменностях.
По мере сосредоточения стока в вырабатываемых потоками понижениях вместо площадных зандровых равнин стали формироваться линейные формы—долинные зандры. По составу слагающего их материала они аналогичны зандрам. В современном рельефе представлены верхними террасами речных долин, которые ранее примыкали к краю ледника.
Широким распространением в пределах перигляциальной зоны пользуются ложбины стока талых ледниковых вод разных размеров: от небольших, шириной несколько десятков или сотен метров, до очень крупных отрицательных линейных форм, ширина которых достигает 30 км. В современном рельефе это плоскодонные понижения, часто с нечетко выраженными склонами, постепенно переходящими в поверхности междуречий. Одни ложбины стока формировались потоками, направляющимися от края ледника на юг, другие возникли там, где талые воды вследствие отсутствия стока на юг стекали параллельно краю ледника. Наиболее четко такие ложбины выражены в рельефе Северо-Германской низменности и на территории Польши, где установлены четыре крупные ложбины, приуроченные к Граниным разных оледенений. Отдельные участки ложбин используются в настоящее время Вислой, Одрой, Эльбой и другими более мелкими реками. Ложбины стока выполнены мощными толщами флювиогляциальных песков и галечников.
В ряде мест у края ледника образовывались приледниковые озера, от которых в современном рельефе кое-где сохранились береговые валы и уступы, а также плоские пространства (бывшие днища), сложенные озерными отложениями, в том числе такими характерными для этих озер образованиями, как ленточные глины.
Широкое развитие в перигляциальной зоне песчаных отложений, не закрепленных растительностью, способствовало образованию эоловых форм рельефа, среди которых наиболее распространены параболические дюны. Образовались эти формы из поперечных (к ветру) валообразных дюн при закреплении концов перемещаемого ветром песчаного вала растительностью или фиксации влажным субстратом. Середина дюн, обладающая большей массой песка, притом более сухого, продолжала двигаться вперед. Таким путем возникла дуга, открытая навстречу ветру. Внутренний склон дуги пологий (2—12°), внешний—крутой (16—30°). Длина дюн достигает нескольких километров, высота 10—20 м. В процессе развития некоторые параболические дюны превратились в параллельные валообразные дюны, встречающиеся на территории Швеции, Польши, СССР (в Полесье, Ленинградской, Калининской, Горьковской и других областях), т. е. там, где при современных климатических условиях рельефообразующая деятельность ветра ничтожна.
Формы рельефа мерзлотного происхождения, реликты которых сохранились в пределах бывшей перигляциальной зоны, охарактеризованы в следующей главе при рассмотрении особенностей рельефообразования в условиях распространения вечной мерзлоты.