Прогалини часу в геології

В геології єдність простору-часу виявляється з усією очевидністю. Шари гірських порід – сторінки кам’яного літопису Землі. Своєрідна, «нежива» хронологія. Шар за шаром, сторінка за сторінкою поглиблюється дослідник в далекі далі геологічної історії.

Геологічний час пов’язаний з геологічним простором. Геохронологія (наука про вимірювання геологічного часу) і стратиграфія (що зокрема, вивчає послідовність геологічних напластувань) виявляють нерозривний взаємозв’язок. Здавалося б, ніяких проблем. У фізиці для доведення єдності простору-часу потрібна була маса праці і притому праці геніїв. У геології те ж саме виглядає на перший погляд просто, ясно і зримо, як звичайний камінь.

Але тут слід згадати одну обставину. У геохронології та стратиграфії існують різні терміни, що позначають одні й ті ж просторово-часові категорії: зон — еонотема, ера — група, період — система, епоха — відділ, століття — ярус, час (фаза) — зона. Подвійна термінологія, що лякає студентів! Що це – історичне непорозуміння? Ні, закономірність!

Всюди на Землі осадові шари накопичуються з перервами. Періодично накопичення змінюється руйнуванням, ерозією. На думку академіка Д. В. Наливкіна, подібні перерви становлять близько дев’яти десятих тривалості геологічної історії! Виходить, «стратиграфічний час» — реальне відображення геологічної історії в кам’яному літописі Землі – складається майже суцільно з прогалин, провалів у часі.

Це з’ясувалося з повною очевидністю порівняно недавно, коли геологи стали в широких масштабах вживати «радіоактивний годинник», судити про час утворення порід за вмістом в них певних ізотопів радіоактивних елементів.

Радіоактивні годинники йдуть постійно. А ось стратиграфічні (що відзначають накопичення шарів) — з перебоями, уривками. Тривалість мезозойської ери 165 ±10 мільйонів років. Але в усьому світі не знайдеться жодного геологічного розрізу, де б був присутній безперервний ряд опадів, накопичених за всю цю еру.

«Взагалі час, тривалість седиментаційних (осадових) явищ,— зауважує з цього приводу академік Д. В. Наливкін, – одне з найважчих питань стратиграфії. Ми впевнено і авторитетно орудуємо цифрами в мільйони і мільярди років; …а ми, стратиграфи, не знаємо, що з ними робити, куди їх дівати… Цікаво, що ми не помічаємо цього незнання, несвідомо намагаємося забути про нього… Взагалі виходить, що час, наш звичайний час, дуже зручна і таємнича річ».

Стратиграфічні розрізи – реальність, відображена в камені. Безперервний послідовний хід геологічної історії, датованої за радіоактивними хронометрами, – ідеальне створення, продукт наукової думки. В одному випадку – відчутний, конкретний простір, що втілює час (простір-час). В іншому – час, відтворений на основі вивчення реальних просторових форм (час-простір). Здавалося б, яка різниця? Чи не все одно, як рухається білка рахунку часу в поетичному образі В. Хлєбнікова: від основи (простору) до гілок або від гілок до основи? Виявляється – не все одно.

«Відображенням часу в геології, – пише академік Б. С. Соколов,— є матеріальні документи її історій: змінюються товщі гірських порід, залишки органічного життя, тектонічні структури і т. д.». Однак «…будь-яка точка і навіть великий сегмент стратисфери в межах сучасних материків виявляє непоправні, вимірювані нерідко сотнями мільйонів років, прогалини в «регіональному перебігу часу». Звідси випливає висновок: «безперервність геологічного часу ми можемо тільки конструювати».

Отже, простір-час в геології проявляється двояко. У конкретних обмежених районах він дискретний, переривчастий. В цілому для Землі ми об’єднуємо всю сукупність дрібних одиниць простору-часу і конструюємо безперервний геологічний час.

Створені вченими безперервні стратиграфічні і геохронологічні шкали відносяться до всієї біосфері, у всьому діапазоні її простору-часу. Відповідні місцеві шкали, що відображають реальні співвідношення шарів, відрізняються принциповою своєрідністю.

Виходить, в геології одночасно присутні як би два типи часу: абсолютний, єдиний і безперервний, сконструйований для всієї земної кори, і відносний простір-час, характерний для кожного конкретного регіону.

Невизначеність абсолютної геохронології

Радіоактивний розпад йде невпинно. Прекрасний годинник! Він відраховує інтервали часу з того моменту, коли сформувався даний радіоактивний мінерал. Так як подібні мінерали формувалися постійно в історії Землі, то і датувань можна отримувати скільки завгодно і для самих різних епох. До того ж датування даються в роках – в єдиній «твердій валюті» часу (точніше — в звичних нам астрономічних одиницях). Недарма така геохронологія називається абсолютною.

Але ця абсолютність, якщо придивитися до неї уважніше, виявляє деяку частку відносності, вірніше, невизначеності. Якими б геохронометрами ми не користувалися, навіть в найсприятливіших умовах точність датувань не дуже висока. Не будемо з’ясовувати тут причини такого становища. Факт є факт: кожна абсолютна дата неодмінно має «доважок», уточнюючу цифру. Наприклад, 570±30 мільйонів років (межа фанерозою і протерозою).

У порівнянні з тривалістю інтервалів геологічного часу можливі відхилення виглядають незначними: на кожні сто мільйонів років близько п’яти мільйонів років. Дрібниця!

А все тому, що ми звично, з незвичайною легкістю оперуємо мільйонами років. Але що означає мільйон років у своєму реальному геологічному втіленні, а не просто як якась цифра, з якою успішно справляється першокласник? Мільйон не абстрактних років, а конкретного простору-часу, насиченого подіями?

Згадаймо: за останній мільйон років в Північній півкулі не менше трьох разів прокочувалися хвилі великих зледенінь; потужні льодові щити поступово поширювалися на величезні території Північної Америки, Північної Євразії; потім льодовики танули, наступало загальне потепління, а потім знову починалася навала льодовиків. За той же термін вимерли сотні видів тварин. І все це за «якийсь» мільйон років!

Виходить, коли геохронолог говорить про мільйон років, він має на увазі зовсім не суму конкретних років, а якусь умовну одиницю часу, що охоплює приблизно (А як інакше, немає точних визначень) одне мільйоноліття. Уявіть собі, що історичні події відраховуються в хвилинах від початку нашої ери. Ми вчили б у школі, що держава Урарту утворилася близько 530 мільярдів хвилин до нашої ери, а гуни вторглися в Європу приблизно в 200 мільйонів хвилин нашої ери. Погодьтеся, не дуже-то зручно «хвилиночислення» для історії. Навіть не тільки незручно, але і, мабуть, невірно: точність історичних датувань не відповідає хвилинам.

Можливо, в геології було б розумніше користуватися своїми одиницями часу, що відповідають геологічній реальності. В. І. Вернадський, наприклад, пропонував в якості такої одиниці декаміріаду, відповідну ста тисячам астрономічних років. Декаміріада не прижилася. Мабуть, звичніше і найпростіше використовувати в геохронології такі терміни: тисячоліття, мільйоноліття і мільярдоліття. Точніше (і зручніше) сказати, що крейдяний період тривав близько ста мільйоноліть, а не ста мільйонів років. Точність визначень відповідає адже не рокам…

Перехідні інтервали

Зазвичай виділяють геохронологічні межі за такими критеріями:

• зміни в ході еволюції органічного світу;
• зміни процесів осадконакопичення і денудації;
• палеогеографічні зміни (клімату, розподілу суші і моря, рельєфу та інші);
• прояви магматичної діяльності, вулканізму, метаморфізму;
• великі планетарні тектонічні рухи.

Велика кількість цих критеріїв зовсім не спрощує датування подій в історії Землі. Навпаки, ускладнює. Скажімо, епохи вулканічної активності не завжди відповідають великим наступам або відступам моря, як і епохам масового вимирання організмів і т. д. але і це ще не все.

Одні фахівці пропонують відраховувати початок епох з часу першої появи певної групи тварин або рослин. На думку інших, більш чіткі межі виходять, якщо брати за основу час їх вимирання. Треті відзначають: геохронологічні межі помітно змінюються в залежності від того, які організми вважати головними в певну епоху — рослини або тварин, мешканців моря або суші, а також від того, який район Землі прийняти за еталон. Нарешті, висловлюються серйозні сумніви навіть в реальності і значущості будь-якого розчленування історії Землі на інтервали – еволюційний процес безперервний, і не було епох масових вимирань або повсюдного паралельного народження нових видів.

Загалом-то в нашому світі панують безперервні процеси. Але з цього зовсім не випливає, ніби невірно відзначати в житті або історії деякі особливі рубежі. Правда, точність датувань тут не завжди висока. Одні події мають чіткі і конкретні «вузькі» дати, інші охоплюють деякий часовий інтервал. А для геологічної історії межа розтягується часом на мільйони років!

Не раз окремі періоди геологічної історії «роздувалися» або «стискалися» за рахунок приєднання до них або вилучення прикордонних ярусів. Показовою є історія вивчення силурійської системи. Встановлена в середині XIX століття Р. Мурчісоном силурійська система виглядала значною главою в геологічному літописі. Однак через півстоліття межі її різко звузилися («низи» її були переведені в більш ранню кембрійську систему). У середині минулого століття від силуру «відрізали» — знову знизу — ордовицький період. До наших днів дійшло не більше шостої частини силура Мурчісона!

Там, де в геохронологічній таблиці проведена чітка лінія, абсолютна дата свідчить про невизначеність (± кілька мільйонів років!), і те ж саме демонструє історія життя, для якої різкі «скачки» або всепланетні катастрофи абсолютно не характерні.

Чи не час відродити колись висловлену ідею про необхідність виділення проміжних, «контактних» інтервалів між періодами, епохами? Скажімо, пермотріас – на кордоні палеозою і мезозою, мелопалеоген — між мезозоєм і кайнозоєм?

Негайно заперечення: будь-який інтервал повинен мати дати початку і кінця. Так що замість однієї дати (межа лінія) ми просто-напросто отримуємо дві (початок і кінець кордону-інтервалу). Тільки і всього!..

Втім, можливий інший варіант. Позначати проміжні інтервали за таким же принципом, як тепер позначаються лінії-межі. Наприклад, інтервал тривалості пермотріаса 230 ± 15 міліоноліть. Логічно і точно… тобто саме неточно, з необхідним ступенем невизначеності.

Білі плями геохронології

Отже, прогалини геологічного часу існують. Вони складають дев’ять десятих кам’яного літопису Землі. Формально ми вміємо заповнювати прогалини, конструюючи безперервну геохронологічну шкалу. Прийнявши відповідну термінологію і виділивши проміжні інтервали, можна врахувати переривчастість і невизначеність геохронологічних датувань.

Врахувати існування природного феномена – одне, а пізнати його — зовсім інше. «Перерви в осадконакопиченні представляють найменш вивчену область стратиграфії», – вважає академік Д. В. Наливкін. Геохронологією проблеми структури і особливостей геологічного часу зазвичай навіть не ставляться.

Взагалі пізнанням суті часу займаються переважно фізики. За допомогою магічного символу «*» вони як би набувають владу над могутнім і загадковим часом; вони проводять досліди і експерименти, з неймовірним мистецтвом вловлюючи і висловлюючи в формулах цю невидиму субстанцію.

Але ж у часу, очевидно, безліч облич відповідно до форм простору, з об’єктами, які ми вивчаємо. Так і повинно бути для єдності простору-часу. З феноменом часу впритул стикаються всі представники історичних наук, що досліджують минуле (історія, археологія, палеогеографія і т.д.) і майбутнє (футурологія, прогностика). А вже кому, як не геологам, слід всерйоз і регулярно замислюватися над проблемами часу. Адже вся багатокілометрова товща земної кори – це скам’янілий час, кожен шар гірської породи – сторінка минулого. Та й діапазон охоплення часу у геологів величезний: від звичайних інтервалів в години і роки до неймовірних далей мільярдоліть.

І, можливо, настала пора для того, щоб геохронологія, присвячена нині датуванням подій геологічного минулого, перейшла до теоретичного осмислення загадкового феномена геологічного часу.

Автор: Р. Баландін.