Как правило, абсолютный возраст осадочных пород, т. е. промежуток времени, прошедший со времени их образования, непосредственно установить нельзя. Информация для определения абсолютного возраста содержится в изверженных (вулканических) породах, которые возникают из остывающей магмы. При различных проявлениях тектонической активности жидкая магма может прорвать кору и, постепенно остывая, кристаллизуется поверх осадочных пород (при вулканическом излиянии на поверхность) или в глубине их толщи (при интрузии - вторжении магмы, не достигающем поверхности коры). Абсолютный возраст изверженных пород можно определить по содержанию в них радиоактивных элементов и продуктов их распада. Радиоактивный распад начинается в изверженных породах с момента их кристаллизации из расплавов магмы и продолжается с постоянной скоростью до тех пор, пока все запасы радиоактивных элементов не будут исчерпаны. Поэтому, определив содержание в горной породе того или иного радиоактивного элемента и продуктов его распада и зная скорость распада, можно достаточно точно (с возможностью ошибки около 5%) вычислить абсолютный возраст данной изверженной породы.
Для осадочных пород приходится принимать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород.
Длительное и кропотливое изучение относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, потребовавшее напряженной работы нескольких поколений геологов и палеонтологов, позволило наметить основные вехи геологической истории Земли. Для удобства история Земли разделена на крупные временные промежутки, называемые геологическими эрами; эры (за исключением наиболее древних) разделены на меньшие промежутки - геологические периоды; периоды, в свою очередь, на геологические эпохи (см. таблицу на с. 18). Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологического (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, приводящие к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразовательные процессы, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры. Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегулярно, продолжительность различных эпох, периодов и эр различна. Обращает на себя внимание огромная длительность древнейших геологических эр (археозойской и протерозойской), которые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого подразделения). Это обусловлено в первую очередь самим фактором времени - древностью отложений археозоя и протерозоя, подвергшихся за свою длительную историю значительному метаморфизму и раз
Основные подразделения геологической истории Земли, их абсолютный возраст и продолжительность (в млн. лет)
Геологические эры
Геологические периоды
Геологические эпохи
Абсолютный возраст
Продолжительность
Кайнозойская
Четвертичный
Голоцен (совр.)
0,02
0,02
Плейстоцен
1,5+-0,5
1,5-2
Неогеновый
Плиоцен
12+-1
10
Миоцен
26+-1
15-17
Палеогеновый
Олигоцен
37+-2
11-13
Эоцен
60+-2
19-20
Палеоцен
67+-3
9-10
Мезозойская
Меловой
Позднемеловая
110+-3
46-48
Раннемеловая
137+-5
22-24
Юрский
Позднеюрская
170+-5
35-40
Среднеюрская и раннеюрская
195+-5
15-20
Триасовый
Позднетриасовая
205+-5
10-15
Среднетриасовая и раннетриасовая
230+-10
20-25
Палеозойская
Пермский
Позднепермская и среднепермская
260+-10
30-35
Раннепермская
285+-10
20-25
Каменноугольный (карбон)
Позднекаменноугольная и среднекаменноугольная
310+-10
25-30
Раннекаменноугольная
350+-10
35-40
Девонский
Позднедевонская
365+-10
15-20
Среднедевонская
385+-10
15-20
Раннедевонская
405+-10
15-20
Продолжение
Геологические эры
Геологические периоды
Геологические эпохи
Абсолютный возраст
Продолжительность
Силурийский
Позднесилурийская и раннесилурийская
440+-10
35-45
Ордовикский
Позднеордовикская, среднеордовикская, ран-неордовикская
500+-15
45-65
Кембрийский
Позднекембрийская
530+-15
25-30
Среднекембрийская и раннекембрийская
570+-15
40-50
Протерозойская
Поздний про
терозой (рифей)
Венд
650+-50
80-120
Поздний рифей
950+-50
250-350
Средний рифей
1350+-50
350-450
Ранний рифей
1600+-50
200-300
Ранний протерозой
2600+-100
900-1100
Археозойская
более 4000
более 1400
Примечание. Подразделения протерозойской эры не соответствуют по своему рангу
и продолжительности периодам и эпохам эр фанерозоя.
рушению, стершим существовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни (чем моложе горная порода, тем в среднем больше в ней ископаемых остатков). Отложения археозойской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов; по этому признаку археозой и протерозой объединяют под названием "криптозой" (этап скрытой жизни), противопоставляя объединению трех последующих эр - "фанерозою" (этап явной, наблюдаемой жизни).
Возраст Земли определяется различными учеными по-разному; можно указать приближенную цифру 5 млрд. лет. Древнейшие известные на Земле горные породы имеют возраст не менее 4 млрд. лет.
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ В КРИПТОЗОЕ
Эры, относящиеся к криптозою, - археозойская и протерозойская - вместе продолжались более 3,4 млрд. лет; три эры фанерозоя - 570 млн. лет, т. е. криптозой составляет не менее 7/8 всей геологической истории. Однако, как мы упоминали в предыдущей главе, в отложениях криптозоя сохранилось чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов, поэтому наши представления о первых этапах развития жизни в течение этих огромных промежутков времени в значительной степени гипотетичны.
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О РАЗВИТИИ ЖИЗНИ В КРИПТОЗОЕ
Мы начнем с рассмотрения имеющихся палеонтологических документов.
Древнейшие остатки организмов были найдены в кремнистых сланцах системы Свазиленд (серии Онвервахт и Фиг-Три), в районе Барбертона (Восточный Трансвааль). Сланцевые пояса системы Свазиленд представляют собой древнейший комплекс осадочных пород, относительно мало затронутых метаморфизмом. Изверженные породы образуют мощные толщи в составе серии Онвервахт, а также в верхней и нижней части более молодой серии Фиг-Три. Абсолютный возраст системы Свазиленд составляет 3,1-3,3 млрд. лет.
По данным Д. Шопфа, Э. Баргхоорна, Б. и Л. Нэджи (1967-1974), в кремнистых сланцах Онвервахта и Фиг-Три встречаются различные микроскопические структуры, которые рассматриваются этими учеными как ископаемые остатки одноклеточных сине-зеленых водорослей (Archaeosphaeroides barbertonensis) и бактерии (Eobacterium isolatum). Первые имеют сфероидную форму диаметром 17-20 мкм, вторые - палочковидную длиной 0,5-0,7 мкм и толщиной 0,2-0,3 мкм. Отмечены также нитчатые формы длиной до 100 мкм, напоминающие нитчатые сине-зеленые водоросли. Тонкими геохимическими методами показано наличие в осадочных породах, вмещающих эти ископаемые остатки, ряда органических веществ, которые, судя по содержанию в них разных изотопов углерода, могут иметь биогенное происхождение (т. е. возникли из веществ, входивших в состав организмов) и представляют собой молекулярные ископаемые. Это некоторые углеводороды, в том числе изопреноидные алканы фитан и пристан (последние могут быть производными хлорофилла, что указывает на возможность существования фотосинтезирующих организмов уже 3,2 млрд. лет назад), а также ряд аминокислот.