Ledus laikmets un Zemes garozas kustības

Uz Zemes periodiski ir bijuši vairāki ledus laikmeti jeb glaciālie periodi.
Ledus laikmets ir ilgstoša laika periods daudzu miljonu gadu garumā, kad uz Zemes notiek globāla klimata atdzišana un tā rezultātā veidojas plašas kontinentālā ledāja un jūras ledus segas. Šādas ļoti biezas un plašas ledus segas veidojas gan Ziemeļu, gan Dienvidu puslodēs.
Starpposmos starp ledus laikmetiem uz Zemes iestājas relatīvi siltāki klimatiskie apstākļi jeb interglaciālie laikmeti, kuros notiek ledāju kušana un to izzušana plašās teritorijās.

Zemes vēsturē ir zināmi 5 pagājušie ledus laikmeti:
• Pirms 2,4 – 2,1 miljardiem gadu (Huronian glaciation);
• Pirms 800 – 635 miljoniem gadu (Cryogenian);
• Pirms 460 – 430 miljoniem gadu (Andean-Saharan glaciation);
• Pirms 360 – 260 miljoniem gadu (Karoo Ice Age);
• Pirms 2,58 miljoniem – 12 000 gadu (Pleistocēns jeb Pleistocene glaciation).

Pēdējā ledus laikmeta maksimuma periodā Ziemeļu puslodē ledus segas robeža atradās 1 500 – 1 700 km uz dienvidiem no šī brīža situācijas. Piemēram, vienlaidus ledus sega Ziemeļu puslodē vietām Ziemeļamerikā sniedzās līdz pat 40o paralēlei. Eiropā zem ledus bija teritorijas, kur pašreiz atrodas Skandināvijas valstis, Lielbritānija, Baltijas valstis, Polija u.c.
Ledus biezums pēdējā ledus laikmeta „ieņemtajās” teritorijās bija ļoti iespaidīgs. Ziemeļos un tā apkārtnē ledus biezums sasniedza pat līdz 3 km biezumu, vairāk uz dienvidiem ledus biezums pakāpeniski mazinājās un, piemēram, Latvijas teritorijā ledus segas biezums bija vismaz 100 – 500 m. Salīdzinājumam jāmin, ka vidējais ledus segas biezums pašreiz Grenlandē ir 2,3 km.
Pēdējais ledus laikmets sāka beigties apmēram pirms 400 000 gadu, un tas pilnībā beidzās aptuveni pirms 12 000 gadiem.

Pēdējā ledus laikmeta ledus sega platība maksimuma periodā (pelēka krāsa) un pašreizējā ledus sega (melna krāsa). Avots: wikipedia.org

Pēdējam ledus laikmetam pakāpeniski beidzoties (pirms 400 000 – 12 000 gadu) lēna Zemes klimata sasilšanas rezultātā, ledāji sāka kust un atkāpties uz ziemeļiem. Ledājam atkāpjoties uz ziemeļiem, palika kaili nogulumieži bez augiem. Sākumā no ledus brīvajās teritorijās parādījās tundrai raksturīgi augi, piemēram, pundurbērzi, pundurkārkli, ķērpji un dažādas sūnas. Augājs bija ļoti nabadzīgs ne tikai vēsā klimata dēļ, bet arī tādēļ, ka augsnes kārtu daļēji bija iznīcinājis ledājs un tā kušanas ūdeņi.

Ledājam kūstot, izveidojās Baltijas ledus ezers, kas pirms apmēram 10 000 gadu caur Viduszviedrijas lielajiem ezeriem savienojās ar Ziemeļjūru, izveidojot Joldijas jūru. Šajā laikā Latvijas teritorijā izveidojās pieledāju tundras zona ar plašiem ūdens baseiniem un ūdeņiem bagātām upēm. Vēlā paleolīta pašās beigās (8500. – 7600. gados pirms mūsu ēras) gar Daugavu no dienvidaustrumiem Latvijas teritorijā ieceļoja pirmie cilvēki.

Klimatam kļūstot siltākam, Latvijas teritorijā sāka parādīties mūsdienu meža koku sugas – parastā priede un āra bērzs, savukārt tundrai raksturīgie augi sāka pārvietoties uz ziemeļiem. Maksimālais mežainums Latvijas teritorijā izveidojās aptuveni pirms 6 000 gadu, kad meži klāja 90 % no pašreizējās Latvijas teritorijas.

Ne tikai ledāju kušana, jūru izveide un jaunas veģetācijas rašanās bija sekas kārtējā siltā klimata jeb interglaciālā laikmeta atnākšanai uz Zemes.
Ledāju atbrīvotajās un tuvumā esošajās teritorijās sākās arī citi procesi – Zemes garozas vertikālās un horizontālās kustības!

Sekas šīm kustībām bija saistītas ar to, ka, izkūstot ledājiem, Zemes garoza atbrīvojās no milzīgā ledus svara sloga. Ledus sega, kuras biezums vietām pat pārsniedza 3 km biezumu, miljonu gadu garumā spieda uz Zemes garozu. Zeme zem ledājiem nosēdās zem šāda ledus masas spiediena, bet teritorijās, kuras atradās ledāja malās vai robežojās ar ledāju aizņemtajām platībām, Zemes garoza cēlās.

Kad ledāji sāka kust un izzust, šie Zemes garozas kustības procesi atkārtojās, tikai viss process notika apgrieztā kārtībā – Zemes garoza bijušo ledāju vietās cēlās, bet pieguļošās teritorijās – grima.
Šādu lēnu Zemes virsmas vertikālu un arī horizontālu kustību, kuru izraisa seno ledāju aizņemtajās teritorijās izkusušās milzu ledus masas, sauc par glacioizostatiskām kustībām.

Šādas īpaši izteiktas glacioizostatiskās kustības ir konstatējamas Ziemeļeiropā (īpaši Skotijā, Norvēģijā, Zviedrijā, Somijā, Dānijā), Sibīrijā, Kanādā, ASV, Patagonijā un Antarktīdā.

Vai šādas Zemes garozas kustības ir nieks?

Ģeofiziskie mērījumi liecina, ka milzīgās ledus masas daudzu kilometru biezumā spēj Zemes garozu izliekt līdz tādam apjomam, kas atbilst 1/4 līdz 1/3 no uz tās esošā ledus segas biezuma. Tādējādi, ledus segai pazūdot, Zemes virskārtā notiek kompensējoša celšanās, kura var sasniegt kāpumu, kas atbilst 25% – 35% no bijušās ledus segas biezuma. Tātad, ja ledus sega bijusi 1 km bieza, tad celšanās varētu būt pat 200 – 300 m. Savukārt bijušajiem ledājiem pieguļošās vai ledāju malās esošās teritorijas grimst.

Globālais modelis glacioizostatiskām kustībām

Modelēšana, kurā iekļāva informāciju par bijušo ledus segu biezumu uz Zemes garozas īpašībām, uzrāda, ka atsevišķās vietās glacioizostatiskās kustības varētu sasniegt pat 1 km vērtību.
Hudzona līča (Kanāda) un Botnijas līča (Zviedrija, Somija) krastos krasta līnija ir pacēlusies jau gandrīz 300 m augstumā kopš ledus segas izzušanas.
Un šis kāpums nebūt nav beidzies!

Interesanti, ka 17. – 18. gadsimtā Ziemeļeiropas zinātnieki glacioizostatiskās kustības pie Baltijas jūras konstatēja, bet par to cēloni uzskatīja pavisam citu iemeslu – jūras ūdens iztvaikošanu, jūras izžūšanu un krasta līnijas atkāpšanos.
Īstenībā nevis jūras izžuva, bet jūras krasti cēlās!

1731. gadā zviedru astronoms un fiziķis Anderss Celsijs, kurš bija Jēvles pilsētā Baltijas jūras Botnijas līča krastā izdarījis atzīmes piekrastes akmenī, secināja, ka ūdens līmenis jūrā krītas ar ātrumu 10 cm/100 gados jeb 1 mm/gadā. Tomēr viņš kļūdījās – sauszeme cēlās, nevis jūra atkāpās

Daudzas Zviedrijas un Somijas pilsētas un ciemi, kuri viduslaikos atradās pie jūras, piedzīvoja faktu, ka, viņuprāt, jūra atkāpās un ostas kļuva seklas un nelietojamas. Notika pat vairākkārtējas pilsētu un ciemu pārcelšanas tuvāk jūrai. Tā tas, piemēram, notika ar Somijas pilsētu Pori, kuru vairākkārt pārvietoja tuvāk jūrai.
Daudzi somu vietvārdi (saari – sala, niemi – rags, luoto – šēra, kari – zemes strēle, salmi – jūras šaurums, lahti – līcis), kuru vēsturiskā izcelsme nesaraujami saistīta ar jūras klātbūtni, mūsdienu Somijā atrodas nebūt ne jūras malā, bet pat attālu no jūras krasta. Tas ir vēl viens pierādījums tam, ka sauszeme ir cēlusies.

Jau 18. gadsimta beigās radās teorijas par to, ka ceļas sauszeme un ka tās ir ledus laikmeta sekas.
Kad attīstījās ģeoloģijas zinātne un tika iegūts vairāk zinātnisku datu, tapa skaidrs, ka sauszemes celšanās ir saistīta ar izostatiskā līdzsvara atgūšanu pēc pēdējā ledus laikmeta ledāju izzušanas.

Ne visur uz Zemes, ledus laikmeta ledājiem izzūdot, sauszeme ceļas. Teritorijās, kur ledus sega bija plānāka un arī apledojuma pierobežā, sauszeme grimst.
Tā, piemēram, Lielbritānijā īpaši bieza ledus sega bija Skotijā, kur sauszeme tagad ceļas, bet Anglijā ir otrādi – zeme grimst. Arī Zviedrija ceļas, bet Nīderlande – grimst.
Pie tam mijiedarbībā esošās gan vertikālās, gan horizontālās Zemes garozas kustības rada dažāda veida riskus teritoriju applūšanai.
Jāatceras ir arī tas, ka glacioizostatiskās kustības nav vienīgās kustības, kuras maina Zemes virsmu. Ir vēl arī citi tektoniski procesi, kuri norāda uz to, ka Zemes virsma ir nemitīgā kustībā, tā ir „dzīva” un „elpo”.

Kādas ir tendences glacioizostatiskām kustībām pasaulē un Latvijā?

Kopš pēdējā ledus laikmeta ir pagājuši jau gandrīz 15 000 gadu, un par to, ka Zemes garoza „atgūstas” no ledāju atstātā sloga, neviens vairs nešaubās.

Daudzās pasaules valstīs ir veikti ilgstoši ģeodēziski mērījumi, lai noskaidrotu Zemes vertikālo kustību izmaiņas. Ir veikti apjomīgi nivelēšanas darbi un gravimetriskie mērījumi. Pēdējos gados šiem mērķiem arvien vairāk izmanto arī Globālās navigācijas satelītu sistēmas (GNSS).
Visi šie mērījumi parāda vienu – nekas vēl nav beidzies un Zemes virskārta turpina gan celties, gan grimt.

Piemēram, viena no sistēmām, kura uzrauga esošo stāvokli Ziemeļeiropā, ir GNSS, kuras nosaukums ir BIFROST. Dati uzrāda, ka Ziemeļeiropā vislielākā Zemes virsmas celšanās pašreiz notiek Botnijas līča ziemeļu daļā. Tur Zemes virskārta ceļas ar ātrumu aptuveni 11 mm/gadā jeb 1,1 m/simts gados!

Savukārt ģeofizikas profesora Kurta Lambeka (Kurt Lambeck) Zemes virsmas vertikālās kustības modelis uzrāda, ka tajā pašā Botnijas līča ziemeļu daļā zemes virsma ceļas ar ātrumu 8,5 mm/gadā jeb 0,85 m/simts gados.

Jebkurā gadījumā Zemes virsmas celšanās un arī grimšana tuvākajā laikā atsevišķās pasaules vietās būs iespaidīga un tas nesīs arī dažāda veida sekas.

Glacioizostatiskās kustības notiek arī Latvijā!

---

Mērījumi par Zemes virsmas augstumiem un to izmaiņām Latvijā tiek veikti un analizēti jau vairāk nekā 130 gadu:

• – 1882. gados Rīgas pilsētā tiek uzsākti plaši uzmērīšanas darbi, kuru rezultātā notiek darbi gan pie horizontālā, gan pie vertikālā tīkla izveides. Līmetņošanas tīkla izveides darbos no 1880. – 1882. gadam Rīgā tika ierīkoti 288 augstuma punkti. Nivelēšanas darbos pavisam tika nolīmetņoti 200 km.
• Ap 1903. gadu Rīgā radās nepieciešamība pēc jauniem augstuma atbalsta punktiem. Pēc 1905. – 1906. gada līmetņošanas darbiem, augstuma tīkla punktu skaits Rīgā palielinājās līdz 434 punktiem.
• Latvijā apjomīgi līmetņošanas darbi tika veikti no1929. – 1939. gadam. Iegūtie nivelēšanas tīkla dati tika izlīdzināti. Augstuma atbalsta punktu katalogs tika sastādīts 1940. gadā un izdots 1941. gadā.
• 1933. – 1940. gados Rīgas pilsētas teritorijā tika veikti plaši precīzās nivelēšanas darbi. 1906. gada līmetņošnas tīkla papildināšanas darbu rezultātā tīkla atbalstpunktu skaits tika palielināts līdz 715 punktiem.
• Pēc Latvijas okupācijas 1940. gadā Latvijas ģeodēziskos datus pārņēma Padomju Savienības pārvaldītās varas institūcijas. Latvijas civilajām iestādēm ģeodēzisko koordinātu informāciju padomju varas struktūras neuzticēja. Ģeodēzisko informāciju sargāja un pārvaldīja PSRS Ministru padomes Galvenā ģeodēzijas un kartogrāfijas pārvalde.
• Neatkarīgās Latvijas nivelēšanas tīkli tika iesaistīti PSRS augstumu sistēmā un padomju gados vairākkārt tika veikti papildus mērījumi.
• Pēc neatkarības atjaunošanas 1991. gadā tika veikta I un II klases nivelēšanas zīmju apsekošanu dabā un pavisam apsekoja 1405 nivelēšanas zīmes.
• 21. gadsimta sākumā (2000. – 2011. gads) Valsts zemes dienests (līdz 2006. gadam) un Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūra (no 2006. gada) veica I klases nivelēšanas darbus un datu apstrādi Latvijā.

Visi iepriekš minētie darbi un, it īpaši jaunākie nivelēšanas dati no Latvijas Ģeotelpiskās informācijas aģentūras, ir nodrošinājuši iespēju veikt analīzi par Latvijas zemes virsmas vertikālām izmaiņām.
Latvijā notiek zemes garozas vertikālā kustība, bet tā nav tik izteikta, kā tas notiek Somijā, Zviedrijā un Norvēģijā. Pie tam interesanti ir tas, ka daļā Latvijas zemes garoza ceļas, citur tā ir gandrīz nemainīga, bet daļā Latvijas zemes garoza grimst.

Zemes garoza Latvijā ceļas:
1. Gandrīz visā Kurzemē
Visstraujāk tas notiek Kolkas raga apkārtnē, kur celšanās ātrums ir ~ 1 mm/gadā jeb 10 cm/100 gados.
Mazāka Zemes garozas celšanās tendences ir Liepājā, Kuldīgā un Tukumā (~0,5 mm/gadā jeb 5 cm/100 gados).
2. Vidzemes ziemeļrietumu daļā
Visstraujāk tas notiek Ainažu apkārtnē, kur celšanās ātrums ir ~ 1 mm/gadā jeb 10 cm/100 gados.
Mazāka Zemes garozas celšanās tendences ir Limbažos un Valkā (~0,5 mm/gadā jeb 5 cm/100 gados).

Zemes garozas vertikālā kustība Latvijā nav izteikta:
1. Dienvidkurzemē
2. Zemgales vidienē (Dobele un Jelgava)
3. Rīgā
4. Vidzemes centrālā daļā un ziemeļaustrumos (Sigulda, Cēsis, Smiltene, Alūksne)

Zemes garoza Latvijā grimst:
Visā Latgalē un Sēlijas dienvidos
Visstraujāk tas notiek Dienvidsēlijā un Dienvidlatgalē (Daugavpils, Krāslava, Indra), kur grimšanas ātrums ir ~ 1mm/gadā jeb 10 cm/100 gados.
Mazāka Zemes garozas grimšanas tendence ir Latgales vidienē un austrumos (Līvāni, Rēzekne, Ludza, Zilupe), kā arī pārējā Sēlijā (Nereta, Viesīte, Aknīste). Tur Zemes garoza grimst ar ātrumu 0,5 mm/gadā jeb 5 cm/100 gados.

Lai arī Zemes garoza Latvijas teritorijā aizgājušā ledus laikmeta ietekmē tomēr vertikāli kustas, taču mēs vēlreiz varam pārliecināties, ka Latvijas zeme ir viena no „mierīgākajām” vietām pasaulē!