Хронология далекого прошлого

Александр Марков, доктор биологических наук, старший научный сотрудник Палеонтологического института РАН

Я восхищаюсь геологическим, в особенности стратиграфическим гением.

В невообразимо сложном переплетении горных пород, в бесчисленных и разнообразных наслоениях, разобраться во временной последовательности их, создать подробнейшую шкалу, и всё это — не имея даже подобия внешних часов...

С. В. Мейен, «Время без часов, или Похвальное слово создателям геохронологии»

В научно-популярных статьях по археологии, геологии, палеонтологии, эволюционной биологии и другим дисциплинам, так или иначе связанным с реконструкциями событий далекого прошлого, то и дело встречаются абсолютные датировки: что-то произошло 10 тысяч лет назад, что-то 10 миллионов, а что-то — 4 миллиарда лет назад. Откуда берутся эти цифры?

Понять это не так-то просто, причем не только непосвященному читателю, но порой и специалисту. Более того, большинству геологов и палеонтологов, как ни странно, абсолютные датировки не очень-то и нужны. В серьезных научных статьях по палеонтологии точные даты в тысячах и миллионах лет встречаются на порядок (а то и на два) реже, чем в популярных пересказах. Неспециалисту абсолютные цифры говорят больше, чем названия периодов и эпох геохронологической шкалы. Специалисту — ровно наоборот.

Спросите у палеонтолога, разглядывающего в бинокуляр окаменевшую ракушку: когда жил этот моллюск? Вы наверняка услышите в ответ что-то вроде «верхний мел, низы сантонского яруса».

Попробуйте попросить разъяснений: «А это сколько лет назад?» Главное, внимательно следите за реакцией. В лучшем случае на вас посмотрят, как на «еще-одного-идиота-ничего-не-понимающего-в-палеонтологии-и-мешающего-работать».

Можно провести и другой эксперимент, если уж у вас под рукой есть подходящий для таких опытов объект — живой палеонтолог. Расскажите ему, что недавно прочли на сайте «Элементы» о гигантских ракоскорпионах, ползавших по земле 330 миллионов лет назад. Результат, скорее всего, будет примерно такой. «Это, стало быть, когда?» — спросит палеонтолог, ставя вас в полный тупик и заставляя усомниться во вменяемости подопытного. Ясно же было сказано: 330 миллионов лет... «Это мне ни о чем не говорит, — скажет палеонтолог. — Какого года заметка, 2005-го? Значит, нужна последняя версия шкалы». Порывшись в бумагах, ученый извлечет на свет божий свежую геохронологическую шкалу (или найдет ее на сайте Международной статиграфической комиссии) и, взглянув, скажет с облегчением: «А, теперь ясно. Это ранний карбон, визейский век. Так бы сразу и сказали».

Как же объяснить такое странное пренебрежение к абсолютным датировкам у специалистов, для которых геологическое время и хронология событий далекого прошлого — непосредственные объекты изучения? Всё дело в том, что относительное датирование в геологии имеет гораздо более давнюю историю, и, главное, оно гораздо надежнее и точнее абсолютного.

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).

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: