Относительная геохронология

Стратиграфия — наука, изучающая последовательность слоев земной коры — развивается уже более 200 лет. За это время проделан колоссальный объем работы, суть которой заключается в двух основных действиях.

Первое действие — расчленение, то есть выделение и описание слоев, залегающих в определенной последовательности в данной местности или даже в одной лишь точке. Например, последовательность слоев может быть хорошо видна на крутом горном склоне, прибрежном обрыве или в керне, извлеченном из пробуренной скважины. Априори считается, что нижние слои образовались раньше верхних, и те события (геологические или биологические), следы которых сохранились в этих слоях, соответственно, произошли раньше. Этот принцип, называемый «принципом суперпозиции», сформулировал датский натуралист Николаус Стенон более 300 лет назад. Он справедлив для пород, находящихся в ненарушенном состоянии. Иногда из-за тектонических процессов земные слои образуют складки; при этом кое-где слои могут опрокинуться набок или даже перевернуться «с ног на голову», так что более древние оказываются сверху. Креационисты (люди, отрицающие эволюцию жизни на Земле и настаивающие на библейской версии творения за шесть дней), очень любят приводить эти крайне редкие случаи перевернутого залегания в качестве аргумента против достоверности стратиграфии в целом. Подобные заявления у специалистов могут вызвать разве что улыбку. Достаточно проследить залегание соответствующих слоев на некоторой площади, чтобы выяснить причину аномалии (размер и форму соответствующей складки).

Результат работы стратиграфов: «стратиграфическая колонка» нижнепалеозойских отложений окрестностей Саблино (Ленинградская обл.). Сначала осуществляется расчленение геологического разреза и описание выделенных слоев (результаты этого этапа работы отражены в столбцах «колонка», «мощность», «характеристика пород»); затем производится корреляция, или привязка разреза к местной шкале (столбцы «горизонт», «свита») и к глобальной шкале (столбцы «ярус», «отдел»,«система»). Изображение с сайта www.sablino.ru

Второе действие — корреляция, то есть установление соответствия между слоями, описанными в разных районах Земли. Это крайне сложная задача, и далеко не всегда ее удается быстро и однозначно решить. Главными помощниками стратиграфов в этом нелегком деле являются ископаемые остатки древних организмов. Идентичные (или хотя бы похожие) комплексы ископаемых животных, растений и простейших в двух удаленных местонахождениях — весомый довод в пользу одновозрастности соответствующих слоев. Конечно, на деле всё гораздо сложнее. Сходные флоры и фауны могут сформироваться неодновременно в разных местах просто из-за того, что там в разное время сложились соответствующие условия среды. Какие-то виды организмов могут появиться (или вымереть) в одном регионе раньше, чем в других. Палеонтологи и стратиграфы мужественно борются со всеми этими трудностями, детально разбираясь с каждой конкретной ситуацией — в этом, собственно, и состоит их основная работа. Постепенно выкристаллизовывается список так называемых «руководящих форм» — это группы древних организмов, дающие самые надежные датировки для тех или иных отложений. Например, для мезозойских отложений важной руководящей группой являются аммониты, для среднего кембрия — мелкие слепые трилобиты—агностиды, и т. д. «Руководящие формы» должны удовлетворять нескольким требованиям, из которых можно выделить два главных:
— глобальная (или хотя бы очень широкая) распространенность — иначе не удастся скоррелировать слои из удаленных регионов;
— быстрая эволюция (от организмов, не меняющихся в течение десятков миллионов лет, стратиграфам нет никакого толку).

Желательно также, чтобы представители данной группы встречались в отложениях разных типов. Например, как скоррелировать морские и континентальные отложения, если в море жили одни виды животных и растений, а на суше, естественно, совершенно другие? На помощь приходят пыльца и споры растений: они хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, а главное, их носит ветром, и поэтому они встречаются как в морских, так и континентальных отложениях. Споро-пыльцевой анализ — один из наиболее эффективных палеонтологических методов датировки древних осадочных пород.

Кроме палеонтологических данных, стратиграфы используют для корреляции слоев и маркеры небиологической природы. Удобным маркером может служить, например, прослойка вулканического пепла, образовавшаяся в результате извержения, или тонкий прослой с повышенной концентрацией редкого элемента иридия, который может образоваться в результате падения и взрыва крупного метеорита, в котором содержание иридия было намного выше, чем в земной коре. Для установления одновозрастности слоев в двух соседних геологических разрезах порой бывает достаточно идентичности литологических характеристик (цвет, структура, состав породы и т. п.).

Отложения вендского периода (по современным представлениям их возраст — около 600 млн лет) на Зимнем берегу Белого моря (Архангельская область). Источник: Я. Е. Малаховская, А. Ю. Иванцов. Вендские жители земли

Среди многочисленных трудностей, с которыми приходится сталкиваться палеонтологам и стратиграфам, можно упомянуть проблему перезахоронения (переотложения) более древних ископаемых в молодых породах. Разбивают волны прибрежную скалу, сложенную древними осадочными породами, и какая-нибудь доисторическая окаменевшая ракушка, вымытая из этой скалы, смешивается с современными ракушками на морском дне. А потом всё это «сообщество» может фоссилизироваться и попасть в палеонтологическую летопись, чтобы смущать умы будущих палеонтологов. Случается подобное и в археологии: например, из-за деятельности грызунов, роющих глубокие норы, могут перемешиваться предметы из разных слоев. В результате на стоянке палеолитического человека среди каменных орудий и костей животных мамонтовой фауны могут обнаружится окурки и банки из-под пива (подробнее см. в статье П. В. Пучкова Палеонтологические свидетельства: «летопись» потопа или «летопись» эволюции?). К счастью, все эти загадки обычно довольно легко и успешно решаются. Работа стратиграфов отнюдь не сводится к формальной регистрации формальных «маркеров» возраста. Переотложенные объекты обычно несут на себе множество свидетельств своей переотложенности, они отличаются от автохтонных («родных» для данного слоя) окаменелостей по своему литологическому составу, окатанности, прилипшим фрагментам породы и т. п.