Геологическое летоисчисление

В курсе школьной географии вы уже изучали шкалу геологического времени. Повторим основное и затем немного расширим наши знания об этом предмете.

Создание системы счёта геологического времени основывается на простейшем предположении: чем ближе к поверхности залегает слой горных пород, тем он моложе. Конечно, это далеко не всегда так, но всё же обычно это утверждение соответствует действительности. Итак, располагая слои горных пород относительно друг друга, т.е. определяя, какие из них «моложе», а какие «старше», геологи начали создавать относительную геохронологию.

Проще всего установить относительный возраст горных пород там, где их слои чётко прослеживаются и залегают горизонтально или почти горизонтально. Допустим, на склонах оврага хорошо заметно, что сверху вниз чередуются слои серого, жёлтого и белого песка. В этом случае можно утверждать, что белый песок образовался раньше жёлтого и серого, а серый, в свою очередь, появился позже остальных. Если в окрестностях этого оврага мы обнаружим подобное же сочетание слоёв разного песка, то и в этом случае мы можем предположить, что относительный возраст этих песков такой же. Всё значительно усложняется, если нам нужно установить относительный возраст горных пород, залегающих на большом расстоянии, особенно если это разные виды горных пород, ведь условия для образования горных пород в разных местах различны, а значит, совершенно не обязательно, чтобы одновременно везде возникали именно серые пески. В этом случае для достоверного определения относительного возраста горных пород необходимо использовать данные ещё одной геологической науки — палеонтологии.

Палеонтология — наука о древних, вымерших в другие геологические эпохи животных. Самый знаменитый объект исследований палеонтологов — динозавры. Однако в определении относительного возраста горных пород роль костных остатков динозавров и других крупных животных невелика — они встречаются не так уж и часто. А вот споры и пыльцу древних растений, окаменевшие раковины микроскопических моллюсков можно обнаружить почти везде. И здесь можно сделать ещё одно простое предположение: одновозрастные горные породы должны содержать сходные или одинаковые остатки животных и растений. На этом основании можно определять толщи горных пород, имеющих одинаковый возраст, даже если они имеют разный состав и расположены в разных районах планеты.

Изучение слоёв горных пород методами палеонтологии позволило уже к концу XIX в. создать геохронологическую шкалу относительного времени. Первый её вариант был утверждён на II Международном геологическом конгрессе в 1881 г. С тех пор эта шкала постоянно дорабатывается и уточняется, ведь наши знания о древних геологических эпохах развиваются (табл. 1).

Во второй половине ХХ в. начинает быстро развиваться абсолютная геохронология — определение реального возраста горных пород. Основным методом определения абсолютного возраста является радиологический (изотопный).

Изотопный метод основан на том, что в кристаллическую решётку большинства минералов в очень малых количествах входят радиоактивные изотопы. Все радиоактивные вещества со временем распадаются на нерадиоактивные составляющие (например, продуктами распада урана-235 являются свинец и гелий). Этот процесс распада осуществляется с постоянной скоростью, а значит, содержание радиоактивных изотопов в горных породах со временем уменьшается. Для определения абсолютного возраста горной породы достаточно узнать, какая часть входящих в его состав радиоактивных изотопов успела распасться. Конечно, на деле всё сложнее, но тем не менее изотопный метод даёт вполне надёжные результаты. Причём в очень широком возрастном диапазоне — ведь распад разных изотопов происходит с разной скоростью. Например, период полураспада урана-235 составляет 700 млн лет, а углерода-14 — «всего» 5,5 тыс. лет. Естественно, что уран используется для определения возраста очень древних пород, а углерод — для более молодых пород. Кроме этих двух радиоактивных изотопов, для определения возраста горных пород применяются калий-40, рубидий-87 и др.

Ценность изотопного метода заключается не только в том, что он позволяет определять реальный возраст горных пород. С его помощью можно определять время возникновения слоёв, в которых не содержится никаких органических остатков, т.е. таких, для определения возраста которых палеонтологический метод бессилен.

Геохронологическая шкала. Совмещение методов определения относительного и абсолютного возраста горных пород позволило указывать на геохронологической шкале реальную продолжительность отрезков геологического времени. Самыми продолжительными временными интервалами геологического времени являются эоны. Их всего два, причём продолжительность первого из них — криптозоя — почти 4 млрд лет. «Криптос» — в переводе с греческого означает «скрытый» (этот же корень присутствует в слове «криптография», так называют науку о шифрах). Таким образом, название этого эона означает «скрытая жизнь». Второй эон носит название фанерозой. Этот термин не нуждается в пояснении, если знать, что такое фанера в деревообработке и мебельном производстве. Фанера — это облицовка, то, что бросается в глаза. Фанерозой — «явная, видимая жизнь».

Эоны делятся на эры, те, в свою очередь, — на периоды. С геологическими эрами вы уже знакомились в других курсах школьной географии. Их всего пять. Две из них, архейская и протерозойская, составляющие криптозойский эон, по протяжённости огромны — почти по 2 млрд лет. Палеозойская, мезозойская и кайнозойская эры, образующие фанерозойский эон, значительно короче. Вспомните, что означают в переводе названия эр. Ввиду неразвитости жизни и малого количества её следов горные породы архейского и протерозойского возраста не могут быть разделены на периоды. Относительный же возраст слоёв, образовавшихся в последующие эры, вполне возможен. Три последние геологические эры разделены на 12 периодов. Их протяжённость колеблется от 20 до 80 млн лет. Длительность самого короткого периода — четвертичного — около 2,5 млн лет. Но он ещё только начался.

Два периода нужно выделить особо. Это самый ранний период палеозоя — кембрий. Дело в том, что палеозой отличается богатой и разнообразной жизнью. В предшествовавшем же ему протерозое явной, заметной жизни ещё не было, планета внешне выглядела безжизненной. Поэтому, чтобы отделить эти практически лишённые присутствия ископаемых остатков горные породы, их называют докембрийскими. Другой особенный период — четвертичный. Его особенность связана с появлением на планете человека. Все предшествующие ему периоды, лишённые присутствия разумных существ, стали называть дочетвертичными.

Ещё более мелкими отрезками времени являются века. Ну, с веками мы вроде бы все знакомы, на самом деле это не совсем так. Геологические века длятся отнюдь не по 100 лет. Их продолжительность на порядок меньше продолжительности периодов, т.е. составляет 2—10 млн лет. Есть и более дробные единицы геологического времени.

Геохронологическая шкала даёт возможность определить последовательность событий, связанных с развитием природы нашей планеты, и оценить их продолжительность, позволяет классифицировать и сопоставлять геологические явления и процессы.