Великолепная изоляция

Палеонтологи и другие геологи по-прежнему широко используют классический подход к геологическому времени; мы тоже уже в какой-то мере воспользовались им в первых главах этой книги. При этом подходе даты как таковые или даты в обычном смысле слова фактически отсутствуют, определяется только последовательность событий, т. е. то, какие породы, какие ископаемые остатки, какие фауны древнее, а какие моложе других, но не указывается прямо, насколько они древнее или насколько моложе. Одной из главных основ такого подхода служит порядок формирования горных пород. Этот порядок может нарушаться движениями земной коры, но, как правило, геологу нетрудно установить этот порядок к любом конкретном регионе. Например, если расплавленная порода внедрилась в трещины в другой породе и затем отвердела, совершенно ясно, что этот процесс происходил позднее, чем формирование породы вокруг интрузии. Для палеонтологов более важны осадочные породы, поскольку только в них обычно встречаются ископаемые остатки, а эти породы в норме откладываются последовательно, слой за слоем. Таким образом, в любой ненарушенной последовательности чем выше залегает слой, тем он моложе.

Изучая такие последовательности слоев в разных регионах и сопоставляя их друг с другом по относительному возрасту, обычно на основании сходства ископаемых организмов, постепенно создавали последовательную шкалу геологического времени для всей Земли, которую сейчас используют повсеместно. В ней геологическое время подразделяется на эры, периоды (подразделения эр) и эпохи (подразделения периодов). Те из них, о которых пойдет здесь речь, перечислены в табл. 1. Известная нам история млекопитающих Южной Америки не затрагивает более Древние эры, чем мезозойская, более древние периоды мезозоя, чем меловой, и более древние эпохи мелового периода, чем сенон. Мы не рассматриваем более древние эры, потому что настоящие млекопитающие появились только в мезозое, а более ранние периоды и эпохи — потому что хотя в это время млекопитающие несомненно уже существовали, причем и в Южной Америке, в соответствующих отложениях их остатки до сих пор не найдены*.

Таблица 1

Международная шкала подразделений геологического времени, затрагиваемых в этой книге

Последовательная шкала времени по-прежнему вполне пригодна для многих целей, но геологи все же хотят иметь в своем распоряжении и шкалу абсолютного возраста, выражаемого в годах. Такая шкала представляет интерес сама по себе, а кроме того, она необходима для изучения темпов геологических процессов и эволюционных изменений. В XIX в. предпринимались многочисленные попытки определения абсолютного возраста, в частности хотя бы примерного возраста Земли, но применявшиеся тогда методы были крайне неточными, и, как теперь установлено, почти все полученные с их помощью результаты оказались совершенно неверными.

В нашем столетии открыт и используется ряд других, новых методов определения абсолютного возраста. Ни один из них не обладает такой точностью, чтобы исключать ошибки в несколько процентов, но их совместное применение стало давать все более определенные результаты, и в худшем случае они позволяют установить порядок величин. Большая часть этих методов основана на радиоактивности или палеомагнетизме или на обоих этих явлениях одновременно.

Радиоактивные элементы имеют тенденцию самопроизвольно распадаться на другие элементы, причем скорость этого процесса в каждом случае постоянна и ее можно определить. Эта скорость измеряется периодом полураспада, т. е. временем, необходимым для превращения половины атомов одного радиоактивного элемента в другой элемент. Определив отношение количества данного радиоактивного элемента в данном минерале к количеству продукта его радиоактивного распада, можно по соответствующему периоду полураспада вычислить время, прошедшее с тех пор, как этот минерал образовался. Скорости радиоактивного превращения можно оценить и другими способами, в частности по следам, оставляемым в минерале радиоактивным распадом. Для датирования используют многие радиоактивные элементы и их производные, но в геологии наиболее широко используют два радиоактивных изотопа (формы одного элемента, различающиеся по массе) урана и их соответственные конечные продукты — изотопы свинца; этот метод известен под названием уран-свинцового датирования. В другом широко распространенном методе используется радиоактивный калий и его конечный продукт — аргон.