В горных породах записана вся история Земли, в них же находятся ключи к ее прошлому. Их расшифровка не всегда является легким делом, и хотя многое уже известно, еще больше только предстоит открыть. Эта книга имеет целью удовлетворить ваш аппетит к такому знанию, ибо мало что приносит такое удовлетворение, как понимание происхождения нашей природной среды обитания или, может быть, нашего места в этом мире.
Наука о Земле, подобно другим научным дисциплинам, переполнена специальными словами и выражениями. Частично это вызвано тем, что горные породы, минералы, ископаемые остатки животных и растений, формы земного рельефа и т. п. нуждаются в именах, если мы хотим рассуждать о них научным образом. Второй причиной является необходимость учитывать огромную протяженность геологического времени. Геологи разделили историю Земли на определенные временные единицы и дали им названия, которые незнакомы большинству негеологов. Эти имена обычно взяты из названия какой-либо конкретной географической местности, где породы, характерные для конкретного временного периода, особенно широко распространены. В этой книге я старался свести к минимуму геологический жаргон, но незнакомые слова все же будут в ней время от времени появляться, причем некоторые из них довольно часто. В конце книги помещен небольшой словарик терминов. Рисунок 1.1 поможет вам также разобраться в геологической временной шкале. Эта временная шкала является проклятием для студентов подготовительных курсов по геологии, но большинство студентов все же преодолевает себя и заучивает названия эр, периодов и даже более дробных подразделений — после того, как им напомнят, что существуют такие вещи, которые просто заучиваются, — как, например, названия месяцев или результаты игр вашей любимой футбольной команды. Скоро это знание терминологии становится привычкой.
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».