Палеомагнитные данные

Детальная палеомагнитная шкала кайнозойской эры. Черный цвет — прямая намагниченность, белый — обратная (изображение с сайта geo.web.ru)

Важным подспорьем для стратиграфов является палеомагнитный метод, основанный на том, что при переходе железосодержащих веществ из жидкого состояния в твердое (например, при застывании лавы) в образующихся минералах сохраняется так называемая остаточная намагниченность, причем ее вектор совпадает с ориентацией магнитного поля Земли в момент образования минерала. Представьте себе водную взвесь множества крошечных магнитных стрелок: пока вода жидкая, свободно плавающие стрелки обращены своим «северным» концом к Северному магнитному полюсу. Но стоит воде замерзнуть, и стрелки потеряют подвижность, зафиксировав положение магнитного полюса в момент замерзания.

Магнитное поле Земли по не вполне понятным причинам время от времени претерпевает инверсии (Северный магнитный полюс меняется местами с Южным). Остаточная намагниченность горных пород позволяет определить, когда образовался данный слой: в эпоху «прямой» или «обратной» полярности.

Палеомагнитные данные сами по себе не дают абсолютных датировок. Момент каждой конкретной инверсии магнитного поля Земли нужно «привязывать» к геохронологической шкале на основе других данных (палеонтологических, радиометрических и др.), но когда это уже сделано, «палеомагнитку» можно использовать для определения возраста отложений. Палеомагнитный метод особенно полезен для стратиграфии магматических пород, в которых нет ископаемых остатков живых организмов и к которым поэтому неприменим палеонтологический метод.

Стратиграфы составили детальные палеомагнитные (или магнитостратиграфические) шкалы для Кайнозойской и Мезозойской эр. Чем глубже в прошлое, тем больше трудностей встает на пути применения этого метода. Одна из них связана с тем, что палеомагнитные интервалы отсчитывают от современности в глубь веков, причем каждая незамеченная, пропущенная или сомнительная инверсия магнитного поля ведет к наращиванию суммарной ошибки.

Итоговым результатом усилий многочисленной и многонациональной армии стратиграфов является создание и постепенная детализация глобальной геохронологической шкалы. Наряду с глобальной шкалой по-прежнему в ходу местные (локальные) шкалы, которые далеко не всегда удается строго «привязать» к глобальной. Локальные шкалы могут быть разработаны гораздо детальнее, поскольку провести корреляцию слоев в пределах одного района намного легче, чем в масштабе всей планеты (например, при составлении локальных шкал можно не учитывать биогеографические различия регионов, разные условия осадконакопления и др.).

Глобальная геохронологическая шкала палеозойской эры. «Золотыми гвоздями» обозначены стратиграфические границы, для которых имеются официально признанные «типовые» геологические разрезы, на которых отмечена точка или пограничная линия между слоями, служащая глобальным эталоном данной границы (изображение с сайта stratigraphy.org)

Из сказанного понятно, каким образом геологи и палеонтологи определяют возраст своих находок: по ископаемой флоре и фауне, присутствующей в одном слое с интересующим нас образцом. Например, если в одном слое с вашей находкой присутствуют окаменевшие кубки правильных археоциат — можете не сомневаться: это ранний кембрий. А сколько это лет назад? Да какая, собственно, разница! Палеонтологу достаточно знать, что это позже докембрия и раньше среднего кембрия. Стратиграфия — это «время без часов».

У специалистов не вызывает сомнений, что стратиграфические методы относительной датировки на сегодняшний день остаются самыми надежными и точными методами в геохронологии. Если вы читаете в современной научной статье, что такая-то находка происходит из верхнего кампана или, допустим, среднего фамена, этой информации безусловно можно доверять. Вероятность ошибки, конечно, всегда будет отличной от нуля. Однако если возраст отложений вызывает какие-то сомнения, в статье об этом наверняка будет сказано, и тогда будет идти речь, например, «о верхах кампана или, возможно, низах маастрихта». При сегодняшнем уровне развития стратиграфии морские отложения фанерозойского эона в большинстве случаев удается уверенно датировать с точностью до яруса (века) или подъяруса; континентальные отложения, где палеонтологическая летопись более фрагментарна и руководящих форм меньше, обычно датируются с несколько меньшей точностью — до отдела (эпохи) или яруса.

Всё сказанное относится преимущественно к фанерозою — «эре явной жизни», которая началась около 542 млн лет назад (см. ниже). С более древними отложениями — протерозойскими и архейскими — дело обстоит значительно хуже, потому что в то время еще практически не было организмов с твердым минерализованным скелетом, которые можно использовать в качестве «руководящих ископаемых». Правда, эти древние отложения вовсе не являются «палеонтологически мертвыми»: там есть разнообразные микрофоссилии (остатки одноклеточных организмов), строматолиты — продукты жизнедеятельности микробных сообществ, а в протерозойских отложениях сравнительно недавно обнаружены разнообразные отпечатки мягкотелых многоклеточных животных и водорослей. Но в целом, чем дальше мы уходим вниз по геологическому разрезу от нижней границы фанерозоя, тем меньшее стратиграфическое «разрешение» дает палеонтологический метод и тем большую роль начинают играть методы абсолютной геохронологии.