Пробелы времени в геологии

В геологии единство пространства-времени выявляется со всей очевидностью. Слои горных пород — страницы каменной летописи Земли. Своеобразная, «неживая» хронология. Слой за слоем, страница за страницей углубляется исследователь в дальние дали геологической истории.

Геологическое время сопряжено с геологическим пространством. Геохронология (наука об измерении геологического времени) и стратиграфия (в частности, изучающая последовательность геологических напластований) обнаруживают неразрывную взаимосвязь. Казалось бы, никаких проблем. В физике для доказательства единства пространства-времени потребовалась масса труда и притом труда гениев. В геологии то же самое выглядит на первый взгляд просто, ясно и зримо, как обыкновенный булыжник.

Но тут следует вспомнить одно обстоятельство. В геохронологии и стратиграфии существуют разные термины, обозначающие одни и те же пространственно-временные категории: зон — эонотема, эра — группа, период — система, эпоха — отдел, век — ярус, время (фаза) — зона. Двойная терминология, пугающая студентов! Что это — историческое недоразумение? Нет, закономерность!

Повсюду на Земле осадочные слои накапливаются с перерывами. Периодически накопление сменяется разрушением, эрозией. По мнению академика Д. В. Наливкина, подобные перерывы составляют около девяти десятых продолжительности геологической истории! Выходит, «стратиграфическое время» — реальное отражение геологической истории в каменной летописи Земли — состоит почти сплошь из пробелов, провалов во времени.

Это выяснилось с полной очевидностью сравнительно недавно, когда геологи стали в широких масштабах употреблять «радиоактивные часы», судить о времени образования пород по содержанию в них определенных изотопов радиоактивных элементов.

Радиоактивные часы идут постоянно. А вот стратиграфические (отмечающие накопление слоев) — с перебоями, урывками. Длительность мезозойской эры 165 ±10 миллионов лет. Но во всем мире не найдется ни одного геологического разреза, где бы присутствовал непрерывный ряд осадков, накопленных за всю эту эру.

«Вообще время, длительность седиментационных (осадочных) явлений,— замечает по этому поводу академик Д. В. Наливкин,— один из труднейших вопросов стратиграфии. Мы уверенно и авторитетно орудуем цифрами в миллионы и миллиарды лет; …а мы, стратиграфы, не знаем, что с ними делать, куда их девать… Интересно, что мы не замечаем этого незнания, бессознательно стараемся забыть о нем… Вообще получается, что время, наше обычное время, очень удобная и таинственная вещь».

Стратиграфические разрезы — реальность, запечатленная в камне. Непрерывный последовательный ход геологической истории, датированной по радиоактивным хронометрам,— идеальное создание, продукт научной мысли. В одном случае — осязаемое, конкретное пространство, воплощающее время (пространство-время). В другом — время, воссозданное на основе изучения реальных пространственных форм (время-пространство). Казалось бы, какая разница? Не все ли равно, как движется белка счета времени в поэтическом образе В. Хлебникова: от основания (пространства) к ветвям или от веток к основанию? Оказывается — не все равно.

«Отражением времени в геологии,— пишет академик Б. С. Соколов,— являются материальные документы ее историй: сменяющиеся толщи горных пород, остатки органической жизни, тектонические структуры и т. д.». Однако «…любая точка и даже крупный сегмент стратисферы в пределах современных материков обнаруживает невосполнимые, измеряемые нередко сотнями миллионов лет, пробелы в «региональном течении времени». Отсюда следует вывод: «Непрерывность геологического времени мы можем только конструировать».

Следовательно, пространство-время в геологии проявляется двояко. В конкретных ограниченных районах оно дискретное, прерывистое. В целом для Земли мы объединяем всю совокупность дробных единиц пространства-времени и конструируем непрерывное геологическое время.

Созданные учеными непрерывные стратиграфические и геохронологические шкалы относятся ко всей биосфере, во всем диапазоне ее пространства-времени. Соответствующие местные шкалы, отражающие реальные соотношения слоев, отличаются принципиальным своеобразием.

Выходит, в геологии одновременно присутствует как бы два типа времени: абсолютное, единое и непрерывное, сконструированное для всей земной коры, и относительное пространство-время, характерное для каждого конкретного региона.

Неопределенность абсолютной геохронологии

Радиоактивный распад идет неостановимо. Прекрасные часы! Они отсчитывают интервалы времени с того момента, когда сформировался данный радиоактивный минерал. Так как подобные минералы формировались постоянно в истории Земли, то и датировок можно получать сколько угодно и для самых разных эпох. Вдобавок датировки даются в годах — в единой «твердой валюте» времени (точнее — в привычных нам астрономических единицах). Недаром такая геохронология называется абсолютной.

Но эта абсолютность, если приглядеться к ней внимательнее, обнаруживает некоторую долю относительности, вернее, неопределенности. Какими бы геохронометрами мы ни пользовались, даже в самых благоприятных условиях точность датировок не очень высока. Не будем выяснять здесь причины такого положения. Факт есть факт: каждая абсолютная дата непременно имеет «довесок», уточняющую цифру. Например, 570±30 миллионов лет (граница фанерозоя и протерозоя).

В сравнении с длительностью интервалов геологического времени возможные отклонения выглядят незначительными: на каждые сто миллионов лет около пяти миллионолетий. Пустяк!

А все потому, что мы привычно, с легкостью необыкновенной оперируем миллионами лет. Но что означает миллион лет в своем реальном геологическом воплощении, а не просто как некая цифра, с которой успешно справляется первоклассник? Миллион не абстрактных лет, а конкретного пространства-времени, насыщенного событиями?

Вспомним: за последний миллион лет в северном полушарии не менее трех раз прокатывались волны великих оледенений; мощные ледовые щиты постепенно распространялись на огромные территории Северной Америки, Северной Евразии; затем ледники таяли, наступало общее потепление, а затем вновь начиналось нашествие ледников. За тот же срок вымерли сотни видов животных. И все это — за «какой-то» миллион лет!

Выходит, когда геохронолог говорит о миллионе лет, он имеет в виду вовсе не сумму конкретных годов, а некую условную единицу времени, охватывающую приблизительно (а как иначе, нет точных определений) одно миллионолетие. Представьте себе, что исторические события отсчитываются в минутах от начала нашей эры. Мы учили бы в школе, что государство Урарту образовалось около 530 миллиардов минут до нашей эры, а гунны вторглись в Европу примерно в 200 миллионов минут нашей эры. Согласитесь, не очень-то удобно «минутосчисление» для истории. Даже не только неудобно, но и, пожалуй, неверно: точность исторических датировок не соответствует минутам.

Возможно, в геологии было бы разумнее пользоваться своими единицами времени, отвечающими геологической реальности. В. И. Вернадский, например, предлагал в качестве такой единицы декамириаду, соответствующую ста тысячам астрономических лет. Декамириада не прижилась. Пожалуй, привычнее и проще всего использовать в геохронологии такие термины: тысячелетие, миллионолетие и миллиардолетие. Точнее (и удобней) сказать, что меловой период продолжался около ста миллионолетий, а не ста миллионов лет. Точность определений отвечает ведь не годам…

Переходные интервалы

Обычно выделяют геохронологические границы по таким критериям:

• изменения в ходе эволюции органического мира;
• изменения процессов осадконакопления и денудации;
• палеогеографические изменения (климата, распределения суши и моря, рельефа и прочие);
• проявления магматической деятельности, вулканизма, метаморфизма;
• крупные планетарные тектонические движения.

Обилие этих критериев вовсе не упрощает датировку событий в истории Земли. Напротив, усложняет. Скажем, эпохи вулканической активности не всегда соответствуют крупным наступлениям или отступлениям моря, как и эпохам массового вымирания организмов и т. д. Но и это еще не все.

Одни специалисты предлагают отсчитывать начало эпох со времени первого появления определенной группы животных или растений. По мнению других, более четкие границы получаются, если брать за основу время их вымирания. Третьи отмечают: геохронологические границы заметно меняются в зависимости от того, какие организмы считать главными в определенную эпоху — растения или животных, обитателей моря или суши, а также от того, какой район Земли принять за эталон. Наконец, высказываются серьезные сомнения даже в реальности и значимости любого расчленения истории Земли на интервалы — эволюционный процесс непрерывен, и не было эпох массовых вымираний или повсеместного параллельного нарождения новых видов.

В общем-то в нашем мире господствуют непрерывные процессы. Но из этого вовсе не следует, будто неверно отмечать в жизни или истории некоторые особые рубежи. Правда, точность датировок тут не всегда высокая. Одни события имеют четкие и конкретные «узкие» даты, другие охватывают некоторый временной интервал. А для геологической истории граница растягивается порой на миллионы лет!

Не раз отдельные периоды геологической истории «раздувались» или «сжимались» за счет присоединения к ним или изъятия пограничных ярусов. Показательна история изучения силурийской системы. Установленная в середине XIX века Р. Мурчисоном силурийская система выглядела внушительной главой в геологической летописи. Однако полстолетия спустя границы ее резко сузились («низы» ее были переведены в более раннюю кембрийскую систему). В середине прошлого века от силура «отрезали» — вновь снизу — ордовикский период. К нашим дням дошло не более шестой части силура Мурчисона!

Там, где в геохронологической таблице проведена четкая линия, абсолютная дата свидетельствует о неопределенности (± несколько миллионолетий!), и то же самое демонстрирует история жизни, для которой резкие «скачки» или всепланетные катастрофы совершенно не характерны.

Не пора ли возродить некогда высказанную идею о необходимости выделения промежуточных, «контактных» интервалов между периодами, эпохами, эрами? Скажем, пермотриас — на границе палеозоя и мезозоя, мелопалеоген — между мезозоем и кайнозоем?

Тотчас — возражение: любой интервал должен иметь даты начала и конца. Так что вместо одной даты (граница-линия) мы просто-напросто получаем две (начало и конец границы-интервала). Только и всего!..

Впрочем, возможен иной вариант. Обозначать промежуточные интервалы по такому же принципу, как теперь обозначаются линии-границы. Например, интервал продолжительности пермотриаса 230 ± 15 миллионолетий. Логично и точно… то есть именно неточно, с необходимой степенью неопределенности.

Белые пятна геохронологии

Итак, пробелы геологического времени существуют. Они составляют девять десятых каменной летописи Земли. Формально мы умеем заполнять пробелы, конструируя непрерывную геохронологическую шкалу. Приняв соответствующую терминологию и выделив промежуточные интервалы, можно учесть прерывистость и неопределенность геохронологических датировок.

Учесть существование природного феномена — одно, а познать его — совсем другое. «Перерывы в осадконакоплении представляют наименее изученную область стратиграфии»,— считает академик Д. В. Наливкин. Геохронологией проблемы структуры и особенностей геологического времени обычно даже не ставятся.

Вообще познанием сути времени занимаются преимущественно физики. С помощью магического символа «*» они как бы приобретают власть над могущественным и загадочным временем; они проводят опыты и эксперименты, с неимоверным искусством улавливая и выражая в формулах эту невидимую субстанцию.

Но ведь у времени, очевидно, множество обличий в соответствии с формами пространства, с объектами, которые мы изучаем. Так и должно быть для единства пространства — времени. С феноменом времени вплотную сталкиваются все представители исторических наук, исследующих прошлое (история, археология, палеогеография и т. д.) и будущее (футурология, прогностика). А уж кому, как не геологам, следует всерьез и регулярно задумываться над проблемами времени. Ведь вся многокилометровая толща земной коры — это окаменевшее время, каждый слой горной породы — страница прошлого. Да и диапазон охвата времени у геологов огромен: от обыденных интервалов в часы и годы до невообразимых далей миллиардолетий.

И, возможно, наступила пора для того, чтобы геохронология, посвященная ныне датировкам событий геологического прошлого, перешла к теоретическому осмыслению загадочного феномена геологического времени.

Автор: Р. Баландин.