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

Венецианского бассейна и обратил внимание на то, что фауны миоцена и плиоцена больше похожи друг на друга, чем на фауну более древних слоев, и поэтому отнес их к новой категории – неогену. Он установил взаимосвязь между своими находками на Сицилии, Кипре и Родосе, а также включил более молодые ледниковые и намывные отложения, которые были позднее идентифицированы как четвертичные, причем это разграничение отчасти основывалось на категориях, выделенных Бронном.

Французский геолог и археолог Жюль Денуайе выделил четвертичный период в 1829 г. при исследовании осадков в бассейне Луары в регионе Турен и в Лангедоке, Франция[175]. Он обнаружил и обозначил три комплекса моложе третичных слоев и назвал этот период четвертичным. В рамках четвертичного периода Денуайе выделил современные породы (самые молодые), делювиальные и раковинный известняк туренского горизонта (мергель с раковинами). Не во всех комплексах были ископаемые; некоторые представляли собой горную породу, образовавшуюся в результате литификации булыжников под действием рек.

В 1833 г. французский геолог Анри-Поль-Ирене Ребуль определил, что ископаемые четвертичного периода представляют собой остатки животных, живущих и ныне, в отличие от ископаемых третичного периода[176]. Лайель включил четвертичный период в том виде, в котором его выделил Денуайе, во французское издание «Элементов геологии» 1839 г. В рамках четвертичного периода Международная комиссия по стратиграфии приняла эпохи плейстоцена и голоцена. Плейстоцен был определен как начало самых последних периодов оледенения и межледниковья, когда климат стал холоднее и массивные ледниковые щиты покрыли большие участки Северного полушария.

Дискуссия о четвертичном периоде и его подразделениях – стоит ли и как включить их в кайнозойскую эру – продолжалась десятки лет. Например, во времена Лайеля некоторые геологи были не согласны с отнесением ледниковых отложений к плейстоцену; сам Лайель предпочел поместить их в свою категорию «более молодого плиоцена»[177]. Часть проблем возникала потому, что первоначально единицы временной шкалы выделяли с помощью биостратиграфии с использованием руководящих ископаемых или климатологии (ледниковых периодов), а затем, с появлением количественных методов датирования, их с разной степенью точности превратили в хроностратиграфические подразделения. В самом последнем издании геохронологической шкалы Международная комиссия по стратиграфии выделяет (от более древнего к более молодому) палеогеновый, неогеновый и четвертичный периоды.

Геологические эры

Классификация эр – более длинных подразделений временной шкалы – была предложена несколькими британскими геологами. В 1838 г. Седжвик предложил термин «палеозойская серия» (позднее – эра) для объединения пластов в Британии от нижнего отдела кембрия до верхнего силура (ордовикский период еще не был выделен)[178]. Джон Филлипс в 1840 и 1860 гг. создал усовершенствованный вариант первой шкалы, расширив палеозойскую эру за счет включения пластов девонской, каменноугольной и пермской «систем» – тех, что залегали над слоями кембрийского и силурийского периодов. Филлипс предложил термины «мезозойская» и «кайнозойская» эры и включил в мезозойскую эру триасовую, оолитовую и меловую системы, а в кайнозойскую – эоцен, миоцен и плейстоцен (системы, выделенные Лайелем)[179]. Филлипс изучал количество видов морских животных на протяжении времени в палеонтологической летописи Британии и, исходя из существования разрывов, связанных с событиями массового вымирания, выделил три эры, впервые применив статистический подход (рис. 3.5)[180]. Диаграмма иллюстрирует вымирание в пермском периоде видов, живших в палеозое, а в меловом периоде – родов, живших в мезозойскую эру. Кроме того, кривая, характеризующая обилие видов, имеет несколько «впадин». Самая древняя из них относится к девонскому периоду и свидетельствует об изменении разнообразия видов в «переокисленных» осадках[181]; а вторая «впадина» приходится на середину мезозойской эры и связана с утратой ряда организмов в самой верхней части оолитовых горных пород. Более поздние исследования выявили пять значимых вымираний, но два события – вымирание в конце пермского периода и столкновение с астероидом в конце мезозоя, – как показал Филлипс, являются отличительными признаками перехода между эрами.

Рис. 3.5.Определение границ геологических эр и распространенность видов живых организмов (Phillips, 1860, figure 4)

Оценка времени: последний рубеж

В Западной Европе возраст Земли в 1650 г. впервые высчитал епископ англиканской церкви Ирландии Джеймс Ашер на основе тщательного подсчета числа поколений людей, упоминаемых в Библии, библейского возраста и других исторических дохристианских дат. Согласно подсчетам Ашера, Земля возникла 23 октября 4004 г. до н. э., следовательно, сейчас ее возраст был бы чуть более шести тысяч лет. По мере развития геологии в эпоху Просвещения, с начала XVIII в., исследования и размышления Геттона, а затем Лайеля поставили под сомнение возраст Земли, вычисленный Ашером; эти ученые полагали, исходя из своих научных исследований, что наша планета, более вероятно, существует миллионы лет. Эта цифра все увеличивалась по мере развития науки, и теперь известно, что возраст Земли исчисляется миллиардами лет.

Несмотря на то что ученые разгадывают тайны эонов и эр в истории Земли, гораздо меньше известно о самых далеких временах, и чем дальше в прошлое мы смотрим, тем все более обобщенными и широкими становятся интервалы, на которые разделено это время. Тем не менее эти начальные периоды, как мы увидим далее в главе 4, все больше оказываются в центре внимания благодаря хроностратиграфическим методам[182].

4

Геологическое время: измерение времени и природа геологической истории

Определение времени: количественные методы датирования

Сначала учет геологического времени (см. главу 2) велся с помощью относительных методов, внедренных Стеноном. Позже Смит соотнес конкретные ископаемые с определенными слоями горных пород в Центральной Англии, разработав принцип последовательности фауны и ископаемых. Геологическое время калибровали указанным способом примерно две сотни лет до тех пор, пока в середине XX в. не был разработан второй тип методов датирования – количественные. Относительное датирование пластов применяется преимущественно по отношению к осадочным горным породам и поверхностным осадкам из-за потребности в присутствии ископаемых материалов, тогда как количественные методы датирования, или геохронология, применимы ко всем типам горных пород. Это было революционное достижение с точки зрения геологической истории, открывающее возможности для точного определения возраста всех слоев горных пород нашей планеты.

Предвестником появления абсолютного датирования стало введение термина «геохронология». Термин предложил американский геолог и профессор Корнеллского университета Генри Уильямс в 1893 г., когда установил связь между шкалой геологического времени и возрастом Земли[183]. Взяв за основу толщу отложений вдоль реки Миссисипи, Уильямс попытался подразделить геологическое время на стандартные единицы – геохроны, – исходя из известной скорости седиментации и сравнения между разными эрами. С учетом того, что мощность исследованных Уильямсом отложений, накопившихся на протяжении эоцена, составляла 520 м, ученый вычислил, что соответствующий геохрон составляет примерно одну треть кайнозойской эры. Оценки возраста с использованием этого метода по-прежнему считаются относительными, поскольку скорость седиментации различается