Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед - [2]

^{Рис. 1.1. Шкала геологического времени. Значения возраста показаны в миллионах лет от нашего времени, указаны также некоторые важные события истории Земли. Обратите внимание на два изменения на шкале в протерозойской ее части.} 

Границы между эрами, периодами и эпохами геологической временной шкалы первоначально определялись на основе ископаемых остатков животных и растений — составной части летописи, записанной в горных породах. На протяжении истории Земли различные виды и классы живых существ появлялись, расцветали на некоторое время и затем исчезали. Но временами по не совсем еще понятным причинам происходило быстрое и полное исчезновение целых отделов животного и растительного царства. Обычно после таких кризисов наступал быстрый расцвет новых, иногда совершенно непохожих видов. Такие внезапные изменения растительных и животных сообществ отражались в ископаемой летописи. Лишь совсем недавно геологи стали исследовать эти массовые вымирания с точки зрения возможности периодических катастроф, таких как, например, столкновения Земли с кометами или астероидами или драматические изменения климата всей Земли. Тем не менее, хотя интерпретации этих явлений могут меняться, сами записи об этих событиях всегда присутствовали в горных породах и были доступны для всех. Они и составили ту логическую основу, которая позволила первым исследователям Земли определить временные подразделения ее истории. Границы между ними были проведены там, где резко менялся характер ископаемых остатков. Упрощенная версия геологической временной шкалы показана на рис. 1.1. Читая эту книгу, вы, вероятно, не раз обратитесь к ней.

На первых порах связь между временной шкалой и горными породами может показаться не столь уж очевидной. Но картина проясняется, если подумать о том, как возникают осадочные породы, которые прежде всего использовались для определения временной шкалы.

Осадки накапливаются на земной поверхности зерно за зерном, иногда даже атом за атомом, обычно в воде. Осадочный материал является результатом эрозии (то есть размывания и разрушения пород поверхностными водами) и выветривания на суше, после чего составные части пород переносятся водными потоками в озера или моря. Большая часть осадков сначала представляет собой неконсолидированный (рыхлый, незатвердевший) материал наподобие ила или песка, который в результате действия ряда процессов твердеет и превращается в твердую породу. Осадки в процессе своего образования поглощают и сохраняют раковины, скелеты, листья, перья и другие части животных и растений, которые и образуют летопись биологической эволюции. Единичный выход таких пород может представлять собой результат тысяч или даже миллионов лет непрерывных отложений — при этом самые древние пласты всегда располагаются внизу, а самые молодые наверху разреза. Большая часть временной шкалы, приведенной на рис. 1.1, была построена путем сопоставления и обобщения тех частей этой летописи, изученных в самых разных частях света, которые по содержанию ископаемых остатков перекрывают друг друга. Но все же следует признать, что как накопление, так и сохранение ископаемых остатков зависит от капризов природы. Более того, когда понижается уровень моря или поднимаются толщи осадков, начинается эрозия, которая стирает часть геологической летописи. Следовательно, в ней имеется много пробелов. Это обстоятельство было серьезной проблемой для Дарвина, которому пришлось объяснять, почему летопись органических остатков не показывает подробно каждый шаг эволюции. В его знаменитой книге «Происхождение видов» этому вопросу посвящен целый раздел «О неполноте геологической летописи».

Однако, предоставляя нам практически непрерывные страницы исторической летописи, осадочные породы не являются единственным материалом, представляющим интерес для геологов. Изверженные и метаморфические породы также содержат информацию о своем происхождении и истории, хотя и по-другому. В противоположность осадкам, изверженные породы возникают в глубинах Земли в результате плавления и кристаллизуются, приобретая свой нынешний вид, когда расплавленная магма — этим термином геологи обозначают жидкую породу — охлаждается на земной поверхности или вблизи от нее. Знакомые примеры таких пород — розовый гранит, который украшает фасады банков и других зданий, или темноцветный базальт, образующийся из лавы, которая вытекает из вулкана Килауэа на Гавайских островах. Химический состав таких пород содержит ключи к познанию той геологической обстановки, в которой возникли эти породы. Хотя для молодых излившихся пород это и не такая уж потрясающая умы информация, — мы ведь и так знаем, что Килауэа есть один из вулканов посредине Тихого океана, и нам для этого нет необходимости исследовать химический состав его лав, — эта информация является крайне важной для познания древних пород, поскольку она позволяет нам реконструировать физический мир прошлого.

Метаморфические породы совершенно отличны от изверженных. Состоявшие первоначально из осадочного или изверженного материала, они впоследствии значительно изменились — обычно в результате глубокого погружения и нагревания, которые трансформируют их минеральный состав и облик. Само их существование есть признак изменчивости Земли во времени. Метаморфические породы, по которым мы ходим или карабкаемся, особенно над этим не задумываясь, могли возникнуть в далеком прошлом как зерна в выветренных остатках других пород, будучи затем перенесенными в море у берегов древних континентов, где и отложились слой за слоем. Однако метаморфические минералы, которые они сейчас содержат, являются немыми свидетелями другой, не такой пассивной стадии их истории, когда их погребло на глубину, может быть, двадцать или более километров, — и сильно нагрело. Такое часто происходит на разных этапах процесса горообразования, и мы знаем, что такие метаморфические породы существуют и сейчас в недрах Альп или Гималаев. Но каким образом такие минералы попадают на поверхность Земли? Ответ заключается в том, что даже самые величественные горные хребты являются эфемерными образованиями по стандартам геологического времени. Являясь жертвами медленной, но постоянной эрозии и поднятия, они постепенно разрушаются. Наш глубоко погребенный осадок, являющийся сейчас метаморфической породой, в результате действия этого процесса рано или поздно опять оказывается на поверхности. Такие циклы являются естественной частью процесса геологической истории Земли, и хотя они слишком растянуты во времени, чтобы их можно было наблюдать непосредственно, они оставляют свои записи в геологической летописи.