TEORIA GLACJALNA

Teoria dotycząca obecności oraz historii dawnych, dużych lodowców kontynentalnych, tzw. teoria glacjalna jest stosunkowo młoda, zaś rozwój kształtujących ją poglądów jest niezmiernie ciekawy

Wiele zjawisk geologicznych, które obecnie rozpoznajemy jako typowo glacjalne, było obserwowane wcześniej, na długo przed powstaniem teorii zlodowaceń. Geneza tych zjawisk tłumaczona była na wiele unikalnych i bardzo oryginalnych sposobów.

Na przykład geneza olbrzymich głazów występujących często na gładkich, niezwietrzałych powierzchniach skalnych wysoko w górach i w wielu innych miejscach pobudzały wyobraźnię wielu badaczy. Głazy te zazwyczaj zbudowane były z innego typu skał, niż podłoże na którym zalegały, toteż oczywiste było, że zostały tutaj przetransportowane z innego miejsca. Były jednak tak duże, że żadna istota ludzka nie mogła ich tutaj przetransportować. Zatem jak się tutaj znalazły?

Dowody działalności olbrzymów

W XVIII w. w wielu krajach, m. in. w Norwegii, powszechnie mniemano, że trudno dostępne dla ludzi góry zamieszkiwane były przez olbrzymy „trole”. One to walcząc ze sobą rzucały w siebie głazami. Trole nie były raczej przyjazne, czego dowodem mogą być olbrzymie głazy umieszczone przez trole na szczytach gór. One również budowały olbrzymie wały kamieniste znacząc swoje terytorium. „Trollgaren” (wał olbrzymów), który znajduje się na wysokości 800 m w SW Norwegii jest tego rodzaju wałem. Dzisiaj wiemy, że wał ten jest częścią moreny marginalnej zdeponowanej wzdłuż krawędzi lodowca około 9,5 tys. lat temu

Teoria związana z wielkim potopem

Większość naukowców nie wierzyła w olbrzymy, lecz wielu wierzyło w biblijny potop. W XVIII, a często i w XIX wieku uznani naukowcy wyjaśniali genezę olbrzymich głazów, które nazywano eratykami, tym, że zostały przetransportowane w czasie potopu pokrywającego nawet najwyższe góry. Jakkolwiek wielu naukowców zdawało sobie sprawę z tego, że transport olbrzymich głazów przez wodę w kierunku wzniesień górskich był mało prawdopodobny. W roku 1830 szkocki geolog Charles Lyell „rozwiązał” ten problem sugerując, że głazy te zostały zdeponowane przez olbrzymie góry lodowe dryfujące po wodach potopu. Osady, w tym również olbrzymie głazy, które Lyell uznał za napławione w czasie potopu, zostały nazwane „drift” ­termin ciągle stosowany w odniesieniu do tych osadów, które obecnie uznaje się za przejaw działalności lodowca. Tak oto poszerzający się stan wiedzy doprowadził do zastąpienia teorii dyluwialnej przez teorię dryftu

Teoria glacjalna, gdzie dryft tłumaczony jest jako osady dawnych, olbrzymich lodowców, została rozwinięta w Alpach na przełomie XVIII i XIX wieku

W Alpach zjawiska glacjalne mogą być z łatwością obserwowane w pobliżu istniejących lodowców jak również z dala od nich. Uderzająco podobne formy i zjawiska glacjalne takie jak przetransportowane, olbrzymie głazy granitowe zalegające na powierzchni twardych wapieni jurajskich ze śladami i polerowania glacjalnego są obserwowane daleko od istniejących lodowców, na przykład w Górach Jura. Oczywista konkluzja, że głazy te zostały tutaj przetransportowane przez dawne, bardziej rozległe lodowce, została po raz pierwszy ogłoszona przez szwajcarskiego prawnika B. Kuhn'a (1787), a następnie szkockich naukowców ­J. Huttona (1795) i J. Playfair'a (1802) oraz szwajcarskiego miłośnika gór J. P. Perraudin'a (1815)

W latach 1816­, szwajcarski inżynier I. Venetz przedstawił niepodważalne dowody olbrzymiego rozprzestrzenienia lodowców w Alpach, a w roku 1829 zasugerował, że potężne, miąższe lodowce sięgały w kierunku Gór Jura i dalej na północ na Nizinę Europejską. Pogląd ten zaprezentował na wykładzie dla Towarzystwa of the Hospice of the Great St. Bernard. W 1834 roku szwajcarski naukowiec J. de Charpentier poparł tę teorię na wykładzie dla Szwajcarskiego Towarzystwa Nauk Przyrodniczych. Jednakże już wcześniej, w roku 1824, norweski geolog J. Esmark przedstawił przekonujące dowody na istnienie zlodowaceń w Europie

W 1832 roku niemiecki naukowiec A. Bernhardi opisał głazy i bloki pochodzenia skandynawskiego znalezione w Niemczech i sugerował, że „polar ice cap” osiągnęła nawet południowe Niemcy

W roku 1837 botanik K. Schimper, który badał eratyki w Bawarii, pierwszy użył określenia „Die Eiszeit” w poemacie poświęconym rocznicy urodzin Galileusza. Przedstawił również notatkę skierowana do szwajcarskiego naukowca Louisa Agassiz'a, w której sugerował, że większa część terytorium Europy, Azji i Północnej Ameryki była w niedalekiej przeszłości geologicznej pokryta grubą warstwą lodu. Agassiz, specjalizujący się w badaniach kopalnych ryb, uczęszczał w roku 1834 na wykłady Charpentiera i był zagorzałym przeciwnikiem wygłaszanej przez Charpentiera teorii. W roku 1836 Agassiz i Charpentier odbyli wspólną wycieczkę terenową, która spowodowała gwałtowny zwrot w poglądach Agassiz'a. Stał się on entuzjastycznym obrońcą teorii glacjalnej. Szokował społeczności akademickie najpierw prezentacją skierowaną w roku 1837 do Szwajcarskiego Towarzystwa Nauk Przyrodniczych a później na łamach rozpowszechnionej w roku 1840 publikacji „Etudes sur les glaciaires”, w której postulował, że dawne zlodowacenia rozwijały się od Bieguna Północnego do wybrzeży Morza Śródziemnego. Nawet zwolennicy teorii glacjalnej uważali, że Agassiz nieco przesadził w swej wizji i oczywiście mieli rację. Agassiz był jednak bardzo aktywny w prezentowaniu dowodów na istnienie dawnych zlodowaceń zarówno w Europie jak i w Ameryce Północnej. Bronił teorii Epoki Lodowcowej tak przekonująco i z takim zapałem, że dziś powszechnie nazywa się go „glacjalnym ewangelistą” lub „ojcem teorii glacjalnej”

Waśnie i spory pomiędzy wyznawcami teorii glacjalnej oraz zwolennikami Lyell'owskiej teorii potopu toczyły się niemal przez całe XIX stulecie. Z czasem przybywało dowodów na korzyść teorii glacjalnej, jednocześnie zaprzeczających teorii potopu. Pod koniec XIX wieku większość poważnych badaczy posługiwała się teoria glacjalną, tłumacząc przy jej pomocy wszystkie te zjawiska, które dziś określamy jako produkty glacjalnej erozji i sedymentacji

Teraźniejszość kluczem do przeszłości

Pod koniec XVIII wieku James Hutton i Charles Lyell zredagowali zasadę, że teraźniejszość jest kluczem do poznania przeszłości. Zasada ta stała się podstawową wskazówką we wszystkich dziedzinach nauk przyrodniczych, w tym również dla geologii glacjalnej. Intensywne badania współczesnych procesów takich jak zachowanie się lodowców rozpoczęły się w XIX wieku, lecz szczególnemu przyśpieszeniu uległy podczas kilku ostatnich dekad. Zjawiska, które są charakterystyczne dla działalności glacjalnej, można obserwować na obszarach objętych w przeszłości zlodowaceniami, a nie występują w regionach, które nie były zlodowacone. Regionalne rozprzestrzenienie form i osadów glacjalnych stanowi zatem najważniejsze kryterium stosowane do określania zasięgu dawnych lodowców

Wyniesione wybrzeża morskie i izostazja

Morskie terasy i osady leżące wyraźnie powyżej dzisiejszego poziomu morza są zaskakującym zjawiskiem występującym wzdłuż wybrzeży wielu wcześniej zlodowaconych regionów Skandynawii, Szkocji czy Ameryki Północnej. Wysoko położone formy i osady morskie w Skandynawii, a szczególnie w basenie Morza Bałtyckiego, były opisywane w XVII i XVIII wieku przez wielu obserwatorów; m.in. przez szwedzkich naukowców A. Celsius'a (1724) i C. von Linne'go (1734). Większość sugerowała, że zjawiska te są rezultatem spadku poziomu wody wszechoceanu, co mogło być następstwem biblijnego potopu. W latach 1765­69 fiński naukowiec E. Runeberg zaproponował, że zjawiska te mogą być rezultatem obniżenia i następującego po nim podnoszenia się skorupy ziemskiej. W 1802 roku szkocki badacz J. Playfair zasugerował, że powierzchnia Ziemi mogła być lokalnie podnoszona w rezultacie konwekcyjnych prądów termicznych w głębszych sferach Ziemi poniżej obszarów podnoszonych. Podobną teorię przyjmował niemiecki geolog L. von Buch (1806­08). Jednak najszerszy krąg zwolenników posiadały teorie zakładające istnienie biblijnego potopu i związanego z nim spadku poziomu mórz. Obrońcami tych teorii byli zarówno naukowcy jak i laicy, m. in. znany niemiecki poeta Goethe, który w roku 1822  zaatakował poglądy L. von Buch'a

W roku 1838 francuski naukowiec A. Bravais zaobserwował, że dwie wysoko położone terasy morskie w północnej Norwegii są wyraźnie nachylone. Jednak do pierwszych naukowców, którzy wiązali obecność wyniesionych terasów ze zlodowaceniami byli prawdopodobnie francuski matematyk J. Adhemar (1842) i szkocki naukowiec C. Maclaren (1841-­42). Adhemar sugerował, że wody oceanu były grawitacyjnie ściągane w kierunku ciężkich od lodów części świata, a Maclaren wiązał wysoko położone terasy morskie ze zmianami poziomu morza spowodowanymi przez fluktuację objętości lodowców plejstoceńskich (tzw. ruchy glacioeustatyczne). Jakkolwiek najważniejszy krok został prawdopodobnie postawiony w roku 1865, kiedy to szkocki naukowiec T. Jamieson przyporządkował systemy wyniesionych teras morskich na obszarach dawniej zlodowaconych procesom odciążania od pokrywy lodowej i korespondującym izostatycznym ruchom skorupy ziemskiej. Intensywne badania wyniesionych teras morskich wykazały, że są one nachylone i wznoszą się w kierunku dawnych centrów glacjacji. W Północnej Ameryce centrum to położone jest w regionie Zatoki Hudsona;w Północnej Europie leży w północnym regionie M. Bałtyckiego. W obydwu tych regionach najwyższe terasy morskie znajdują się na wysokości ok. 300m powyżej obecnego poziomu morza

Próbując wyjaśnić, jak ciężar lądolodu spowodował obniżenie się skorupy ziemskiej, Jamieson wysunął hipotezę, że skorupa ziemska zalega na warstwie silnie plastycznej (stopionej) podatnej na odkształcenia pod wpływem zwiększonych ciśnień. Okazało się to wprowadzeniem do współczesnej teorii izostazji, która wyjaśnia „płynną' równowagę pomiędzy sztywną litosferą, a niżej leżącą plastyczną astenosferą. Obciążania lub odciążania na powierzchni ziemi wpływają na korespondujące pionowe ruchy litosfery

Ruch w dół lub w górę sztywnej litosfery w celu osiągnięcia płynnej (chwilowej) równowagi jest sednem teorii izostazji

Koncepcja wielokrotnych zlodowaceń

Inną teorią, która wstrząsnęła społecznością akademicką, było postulowanie istnienia więcej niż jednego okresu glacjalnego. W roku 1822 I. Venetz udokumentował warstwę organicznego lignitu pomiędzy dwoma kompleksami osadów glacjalnych w pobliżu Jeziora Genewa (Szwajcaria) i zasugerował, że warstwy te reprezentują dwa okresy glacjalne rozdzielone przez okres ciepły. W połowie XIX wieku kilku naukowców odnotowało dwie oddzielne warstwy osadów glacjalnych, które korelowano z dwoma zlodowaceniami: E. Collumb w Wogezach; J. Trimmer we wschodniej Anglii; A. C. Ramsay w Walii; R. Chambers w Szkocji oraz A. Morlot w Szwajcarii. Nieco później, w roku 1863, A Geikie zaprezentował dowody istnienia okresu ciepłego oddzielającego dwa awanse lodowców  w Szkocji, opierając się na stwierdzeniu ciepłolubnej flory fosylnej w osadach będących w położeniu międzymorenowym

Na przełomie XIX i XX wieku wielu badaczy przedstawiało dowody na obecność kilku zlodowaceń w Czwartorzędzie rozdzielonych przez ciepłe interglacjały. Rozpoznano 4 zlodowacenia na Wyspach Brytyjskich, 3 zlodowacenia na obszarze północnej Europy, 4 zlodowacenia w Północnej Ameryce i conajmniej 4 zlodowacenia w Alpach

Szczególnie ważne okazały się studia Penck'a i Brücknera (1901­1909) przeprowadzone w Alpach. Ustanowiona w tym czasie koncepcja czterech głównych zlodowaceń czwartorzędowych i trzech głównych okresów interglacjalnych zdominowała poglądy naukowców pierwszej połowy XX wieku, chociaż niektórzy badacze odnosili się sceptycznie do wielu korelacji na których opierała się teoria czterokrotnego zlodowacenia w Czwartorzędzie

Poważnym problemem geologów badających profile stratygraficzne na lądzie jest nieciągłość zapisu stratygraficznego. Po okresach sedymentacji następowały okresy erozji, kiedy to strony historycznej kroniki zapisane w osadach były usuwane

Inny problem dotyczy datowania zdarzeń reprezentowanych przez badane warstwy. W pierwszej połowie XX wieku metody określania wieku były generalnie prymitywne a korelacje warstw z różnych obszarów problematyczne. W wielu wypadkach prowadziło to do nieuzasadnionych naukowo korelacji. Niezależnie od wymienionych problemów uznano niepodważalny fakt, że Czwartorzęd obejmował kilka zimnych okresów glacjalnych rozdzielonych przez wolne od lodu okresy ciepłe. Idea ta została zaakceptowana przez większość poważnych badaczy zajmujących się stratygrafią i historią Czwartorzędu

Dzisiaj jednak wiemy, że ilość zlodowaceń w Czwartorzędzie była znacznie większa niz cztery

---