Книга Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты - Элизабет Эрвин-Бланкенхайм

подразделение – переходные горные породы, занимающие промежуточное положение между примитивными и вторичными (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Первая шкала геологического времени, созданная Вернером (концепция автора; иллюстрация Р. Гари Рэма, 2020)

По мнению Вернера, выделенные им примитивные (нем. Urgebirge – «первозданные») горные породы, лежащие в основе формаций, представляли собой самый древний материал Земли и состояли из кристаллических (вулканических) горных пород. Вернер и его коллеги утверждали, что примитивные пласты не содержат никаких ископаемых или органических остатков. В немецком языке приставка Ur- означает «главный или первичный, подлинный», а Gebirge в современном значении – «горы или горная цепь». Термин «первозданный» применялся Вернером в более широком смысле по отношению к любой древней формации, в горах или где-то еще, ученый также использовал и другие термины, связанные с горным делом, в качестве источника для множества определений[131]. Переходные горные породы (нем. Übergangsgebirge) были более молодого возраста, стратиграфически располагались над примитивными породами и состояли как из горных пород, образовавшихся в результате химических процессов (осаждения из воды или других химических реакций – например, некоторые известняки, кремень), так и из других, сложенных из зерен обломочного материала (образованных в результате выветривания – например, песчаник). Эти переходные слои состояли из отвердевших известняков, а также граувакк (нем. Grauwacke) и редких силлов и даек (горизонтальных и вертикальных интрузий (внедрений) новой горной породы внутри ранее существовавших слоев). Немецкое слово Übergang означает «переход, превращение». Таким образом, эти пласты перекрывали первичные и залегающие выше вторичные горные породы. Над переходными пластами располагались еще более молодые пласты, названные вторичными, или флецевыми (нем. Flötzgebirge или Flötz, пишется также Floetz). Термином «флец» в горнорудном деле называли пласты, представляющие собой горизонтально залегающие слоистые отложения, имеющие экономическое значение, такие как уголь, содержащий органические вещества и ископаемые. Вернер постулировал, что эти первые три слоя, формирующие основу его временной шкалы, откладывались из Мирового океана и составляли основную часть горных пород на Земле. Над первичными, переходными и вторичными горными породами залегали аллювиальные пласты (нем. Aufgeschwemmt – «вымытые водой»), то есть намывные отложения, тонким слоем расположенные поверх отложений трех основных типов. Эти слои создавались проточной водой, имеющей преимущественно горизонтальное дно разной толщины и ограниченной ширины. В схеме Вернера самые верхние слои были вулканическими (нем. Vulkanische). По утверждению ученого, источником этих слоев стали воспламенившиеся угольные пласты, которые были потушены водой, в результате чего в водных условиях образовались слои базальта[132]. Позже геологи выяснили, что вулканические горные породы образовались в результате остывания магмы.

Среди европейских стратиграфов, занимавшихся изучением горных пород и пластов в то же время, что и Вернер, был Петр Симон Паллас. Паллас, немецкий зоолог и ботаник, изучал формации горных пород в Уральских горах России и выделил пласты в систему (трехчастную), включающую первичные, вторичные и третичные материалы. Сначала залегают первичные горные породы – самые старые, состоящие из кристаллических элементов; затем идут вторичные пласты, содержащие ископаемые остатки и существующие преимущественно в виде горизонтальных слоев; и наконец, третичные отложения – самые молодые – состоят из рыхлого галечника и осадков[133].

Трехчастная система известна также как третичная. Третичной системой (периодом) официально именовался временной интервал геохронологической шкалы до тех пор, пока в большинстве версий временной шкалы ее не заменили неогеновой системой[134]. Трехчастную систему применил Иоганн Готлоб Леман, немецкий геолог и минералог, в своем исследовании горного массива Гарц и Рудных гор в Германии. Леман обратил внимание на то, что ядро гор содержало первичные породы кристаллической природы, покрытые вторичными формациями осадочных пород с ископаемыми остатками, а на вершине некоторых вторичных формаций залегали третичные отложения, состоящие из рыхлых осадков.

Итальянский геолог Джованни Ардуино (1714–1795) работал в Альпах и усовершенствовал трехчастную классификацию Палласа и Лемана[135]. Он заметил, что в этих отложениях встречается галька, которая, как выяснилось, происходит из вернеровских более древних первичных и вторичных формаций. Ардуино назвал эти пласты monti terziari – «третичные горы» и отмечал, что в них содержатся определенные ископаемые, для которых характерно расположение горизонтальными слоями. Ардуино отделил эти отложения от залегающих выше рыхлых аллювиальных отложений. Последние он выделил в четвертую группу – quarto ordine («четвертый разряд»), – которая стала известна как четвертичные отложения.

Представления Вернера о геологическом времени, объединенные с идеями Палласа, Лемана, Ардуино и других ученых, позволили создать первую временную шкалу (рис. 3.3), включающую такие категории, как первичные (или примитивные), переходные, вторичные, третичные и четвертичные горные породы, расположенные в возрастном порядке от более древних к более молодым.

На самом деле отголоски первых вариантов подразделения геологического времени представлены в современной временной шкале, особенно в таких названиях, как третичный и четвертичный периоды. Вернер полагал, что все горные породы образовались в результате осаждения из воды. Несмотря на то что его теория, нептунизм, была позже опровергнута геологами, идеи Вернера оказались важными для определения последовательности пластов. Он применил принцип суперпозиции Стенона к формациям, наблюдаемым в естественных условиях, и поэтому заслуженно считается создателем первой шкалы геологического времени.

Рис. 3.3.Итоговая первая шкала геологического времени (концепция автора; иллюстрация Р. Гари Рэма, 2020)

Расширение временной шкалы геологии

Геологи пересматривали и уточняли временную шкалу геологии по мере развития науки и дальнейшего изучения происхождения и формирования горных пород. Открытия ископаемых и совершенствование классификации привели к лучшему пониманию того, как развивалась жизнь, и дали возможность для более точного определения последовательности этапов геологической истории. В конечном итоге на основе этих открытий геологи выделили пять основных категорий, предложенных Вернером и другими учеными. С начала XIX в., как мы увидим далее, европейские геологи предлагали официальную периодизацию, основывая свою классификацию на описательном анализе типов горных пород и интерпретации взаимосвязей фауны (животных, представленных ископаемыми из конкретного региона в конкретное время). И вновь стремление организовать полученные экспериментальные данные так, чтобы помочь горнодобывающему производству, стимулировало работу по установлению этапов геологической истории.

Распределение по категориям следующего расширенного варианта шкалы геологического времени (таблица 3.1) было связано с активными исследованиями, спорами и обсуждениями и ожесточенной внутренней борьбой, свойственной для ученых викторианской эпохи. Относительная очередность ископаемых помогла геологам определить соответствующую последовательность интервалов шкалы геологического времени, но основным предметом споров и обсуждений было установление точных временных границ и отличительные особенности данных, на основе которых принимались такие решения[136]. Тем не менее лишь в XX в. были разработаны методы радиометрического датирования – использование изотопов с известным периодом полураспада – для определения «абсолютных» дат.

Основные единицы геологического времени, которые впервые разграничили геологи, в конце