Планета Земля. Познакомьтесь с миром, который мы называем домом - [9]

Поездка на мыс Сиккар-Пойнт побудила Плейфейра написать: «Когда заглядываешь в такую бездну времени, испытываешь настоящее головокружение». Странные мимолетные видения из темного прошлого, принявшие вид морских окаменелостей, воздвигнутых высоко над морской гладью; с ними трудно смириться, так и хочется стереть их из памяти. Как сказал МакНилл: «Для меня это означает, что мы все являемся частью невообразимо длинной цепи существования, включающей в себя как человеческий род, так и нечеловеческие создания, и наши тяжкие потуги на этом фоне ломаного гроша не стоят».

Расшифровка скалистых записей

Геологи могут проследить историю Земли на протяжении почти 4,56 миллиарда лет. Они делят этот обширный промежуток на интервалы, которые отмечают основные вехи в геологическом летоисчислении. Раньше геологи называли эти интервалы по породам, образованным в соответствующий промежуток времени; но сведений о том, когда начинались и заканчивались эти эпохи, еще не было. Проставлять даты и создавать точную шкалу времени пришлось последующим поколениям ученых.

Под действием воды и ветра осколки древних пород и другие обломки камней образуют наносы, которые спрессовываются в осадочные горные породы – так они участвуют в грандиозном повторяющемся цикле преобразования камней на планете. Когда-то первые геологи обнаружили, что эти осадочные породы расположены слоями, в которых новое вещество накоплено поверх более старого. Уильям Смит, английский исследователь угольных месторождений и каналов начала XIX века, признал, что эти слои – или пласты – образуют правильные структуры в скалах и что чем глубже скала лежит под землей, тем более древними являются эти образования.

Конечно, не все так просто. В последовательно расположенных осадочных породах встречаются щели, или разрывы, где породы по какой-то причине не образовывались или были подвергнуты эрозии. И не все типы пород создают аккуратные слои. Породы вулканического происхождения образуются, когда расплавленная порода – магма или лава – затвердевает, и если при этом появляются слои, то они часто бывают неровными. Метаморфические породы образуются, когда температура и давление внутри Земли изменяют существующие породы так сильно, что появляются новые минералы. Движения в земной коре могут даже загибать старые осадочные слои таким образом, что они появляются поверх более молодых отложений.

Геологи, внимательно исследуя такие изгибы, строят стратиграфическую шкалу – разновидность геохронологической шкалы времени, – изучая и сопоставляя пласты на обширных территориях. Чтобы установить мировые корреляции, они используют события, которые оставляют заметные следы в одно и то же время на больших площадях. Одним из примеров является богатая иридием пыль от удара астероида, причастного к гибели динозавров в конце мелового периода (см. рис. 2.2). Более частый случай – крупные вулканические извержения, которые рассеивают пепел на больших площадях; пепел часто имеет отличительные химические признаки.

Окаменелости также являются полезными указателями. Идеальной для датирования эпохи является окаменелость, характеризующаяся повсеместным распространением и быстрым эволюционированием. Например, трилобиты широко используются для датирования кембрийского периода. На Земле существовало много разновидностей трилобитов, одни из них развивались раньше, другие позже; вымирали они тоже в разное время. Любой камень, который содержит определенную комбинацию этих окаменелостей, должен был сформироваться в определенном промежутке времени, когда жили эти существа. Исчезновение многих видов окаменелостей после массовых вымираний тоже является хорошим ориентиром.

Рис. 2.2. Геологическая шкала времени представляет собой иерархическую последовательность разных периодов. Границы между ними определяются различными маркерами, включая исчезновения видов.

Еще один современный указатель – слабое магнитное поле, характерное для некоторых пород. Остаточный магнетизм пород вулканического происхождения показывает, каким было направление магнитного поля Земли во время затвердевания этих пород. К счастью для геологов, северный и южный магнитные полюса планеты много раз менялись местами за ее историю. Периоды нормального и обратного магнетизма различаются по длительности, поэтому они образуют характерную картину, которую можно использовать для сопоставления последовательностей пород со всего мира.

С помощью таких указателей геологи могут расположить последовательности пород в нужном месте на стратиграфической шкале. Они также сравнивают последовательности пород одного и того же возраста по всему миру и выбирают те из них, которые являются наиболее полными, имеют четко выраженные слои залегания и содержат наиболее полезные окаменелости. Так выбираются «разрез» и «точка» глобального стратотипа границы между геологическими периодами или вбивается «золотой гвоздь» для этой границы (см. главу 9).

Радиометрическое датирование

Правильно расположить последовательности пород на стратиграфической шкале – это еще полдела. Нужно сопоставить каждую последовательность со своей хронологической датой. Лучшим способом для определения возраста горных пород является радиометрическое датирование, основанное на распаде радиоактивных изотопов.