О корненожках, благородной яшме и шкале относительного возраста

 

В результате изучения последовательности залегания земных пластов и их взаимоотношений друг с другом возникла наука стратиграфия, занимающаяся исследованием законо­мерностей и очередности отложения слоев, составляющих земную кору.

Крупные события геологической истории Земли и измене­ния в составе органического мира позволили установить су­ществование четырех наиболее значительных глобальных стратиграфических единиц — эонотем, каждая из которых включает отложения, образовавшиеся на протяжении одного зона. Протерозойская и фанерозойская эонотемы подразде­ляются на эратемы, или на геологические группы. Эратема — это отложения, сформировавшиеся за одну эру.

Архейская эонотема может быть подразделена на три эратемы: нижнюю, среднюю и верхнюю. Протерозойские от­ложения обычно делятся на две эратемы. Вместе они вклю­чают три крупные единицы (некоторые исследователи возво­дят их в ранг самостоятельных эратем): карельскую, полу­чившую название в честь Карелии, где развиты породы этого возраста; рифейскую («Рифей» — древнегреческое на­именование Уральских гор) и вендскую («венды» или «ве­неды» — древнеславянское племя, населявшее территорию Прибалтики). Все эти стратиграфические подразделения уста­новлены сравнительно недавно — уже в XX столетии.

Эратемы фанерозоя, о которых говорилось в предыду­щей главе, были намечены еще в XVIII веке. В наши дни отложения выделенной тогда «первичной группы» частично отнесены к докембрийской эонотеме, а более молодые из них вошли в состав палеозоя. «Вторичная группа» получила название мезозойской эратемы, а «третичная» составила осно­ву кайнозойской эратемы.

Соотношение эонотем и эратем показаны в табл. 1.

Эратемы подразделяются на системы. Каждая система состоит из двух или трех отделов, которые в зависимости от их положения в разрезе называются соответственно верх­ним и нижним или верхним, средним и нижним. Во времени отделы отвечают эпохам.

 

Таблица 1 Стратиграфические подразделения высшего ранга

 

Эонотема	Эратема
ФАНЕРОЗОЙСКАЯ РН	Кайнозойская KZ
Мезозойская MZ
Палеозойская PZ
КРИПТОЗОЙ	ПРОТЕРОЗОЙСКАЯ PR	Верхняя PR 2	Вендская V
Рифейская R
Нижняя (карельская) PR,
АРХЕЗОЙСКАЯ (или АРХЕЙСКАЯ)	Верхняя AR3
Средняя AR2
Нижняя AR]
АЗОЙСКАЯ AZ

 

Отделы расчленяются на более мелкие подразделения — ярусы, а ярусы в свою очередь — на зоны. Ярусам обычно даются географические названия, а зоны получают латинские наименования по наиболее характерным для них представи­телям животных или растений. В четвертичных отложениях выделяются еще более дробные составные части — звенья. Из этих единиц и слагается календарь относительного геологического возраста, названный так в отличие от «аб­солютного календаря, ведущего исчисление времени в годах. Геологический календарь состоит из двух параллельных шкал: стратиграфической, отражающей подразделения земных пла­стов, и геохронологической, называющей время, за которое сформировались соответствующие отложения.

 

Стратиграфические подразделения	Геохронологические подразделения
Эонотема	Зон
Эратема (группа)	Эра
Система	Период
Отдел	Эпоха
Ярус	Век
Зона	Время
Звено	Пора

 

В необходимых случаях в стратиграфическую шкалу вво­дятся еще дополнительные единицы: подотделы, подъярусы, подзоны.

Для большего удобства в работе каждому стратигра­фическому и геохронологическому подразделению кроме его названия присваивается сокращенный буквенно-цифровой ин­декс (как показано в этом примере).

 

Мезозойская эратема (эра) — MZ

Юрская система (период) — J

Верхний отдел юрской системы (позднеюрская эпоха) — J₃

Волжский ярус (век) — J₃v

Средневолжский подъярус — J₃v₂

Зона Virgatites virgatus — J₃v₂

 

Еще в начале прошлого века все основные выводы об относительной геохронологии строились главным образом на изучении более или менее крупных и сравнительно высоко­организованных животных, таких как моллюски, кораллы, трилобиты, некоторые ракообразные, брахиоподы и позвоноч­ные. По этим организмам устанавливались и главные этапы развития животного мира планеты. На остатки простейших и других микроскопических организмов геологи обычно не обращали серьезного внимания, ибо в свете господствовав­ших тогда эволюционных воззрений предполагалось, что эти животные крайне незначительно изменяются во времени и не могут быть использованы в качестве указателей возраста отложений.

Однако при бурении скважин часто бывает совершенно невозможно обнаружить в тонком столбике (керне) подня­той на поверхность породы какие-либо признаки «тради-ционной» фауны. А если остатки таких животных и встре­чаются — это нередко разрезанные буром фрагменты, опре­делить которые удается далеко не всегда. Поэтому пришлось обратить внимание и на те организмы, которые раньше считались бесперспективными для стратиграфии.

Одной из первых новых групп, которой особенно заинтере­совались геологи-стратиграфы, были фораминиферы. Это небольшие простейшие животные из класса корненожек, на­селяющие ныне тысячи квадратных километров морского дна. Одни из них имеют шарообразную форму, другие — звездчатую, третьи — линзовидную. Еще до того как биологи обнаружили эти существа в современных морях, людям были известны их ископаемые остатки.

Двадцать веков назад древнегреческий географ Страбон отмечал, что в Египте встречаются в большом количестве мелкие плоские камни, которые египтяне считают окаменев­шей чечевицей. Впоследствии было выяснено, что мнимая чечевица представляет собой панцири животных. Но только в XX столетии фораминиферы заняли достойное место в шкале геохронологии.

Представители этой группы животных охотнее всего се­лятся в таких местах, где их хрупкая раковина может найти защиту от действия волн. На мелководье они обитают в чаще водорослей или находят убежище в теле губок. Но и воды открытого моря не препятствуют их свободному размножению. Пробы глубоководного грунта, взятые из самых разных морей земного шара, почти всегда содержат раковины форамини-фер. Их скелеты составляют основную массу океанического ила. Стало быть, изучение этих организмов позволяет со­поставлять между собой отложения, образовавшиеся в раз­личных частях морского бассейна.

Как в палеозойскую, так и в мезозойскую эру фора-миниферы играли огромную роль в накоплении осадков мор­ского дна. Еще большее количество их скелетов содержится в отложениях кайнозойского возраста. Сравнительное изуче­ние морфологического строения этих простейших показало их быструю эволюцию во времени. Определив виды и роды фораминифер, встреченных в керне скважины, геолог может уверенно судить об относительном возрасте вмещающих их горных пород. Благодаря исследованию древних фораминифер были внесены серьезные уточнения в стратиграфические схе­мы многих районов.

Иногда раковин этих животных накапливалось на дне морей так много, что они образовывали мощные пласты толщиной до нескольких сотен метров. Такие породы, почти полностью состоящие из скелетов фораминифер, даже полу­чили название по преобладающим формам этих организмов. Подобного происхождения известняки, названные альвеоли-новыми, встречены на западе Франции и к востоку от Адриати­ческого моря. Другой известняк — нуммулитовый — просле­живается в широкой полосе, простирающейся от Альп и Южного Средиземноморья до Гималаев. В нашей стране нуммулитовые известняки тянутся вдоль северных склонов Крымского хребта от Севастополя до Феодосии, а за Каспий­ским морем встречаются в палеогеновых отложениях Устюрта и Мангышлака.

С годами методы изучения микроскопических окамене-лостей совершенствовались, становились более точными и разносторонними. Ныне микропалеонтология — ветвь па­леонтологии, занимающаяся исследованием остатков мелких организмов, — стала равноправной участницей стратиграфи­ческих изысканий.

Размачивая образцы горных пород в воде, палеонтолог иглой выбирает из осадка мельчайшие панцири простейших и ракообразных. Более твердые породы предварительно ки­пятят в растворе глауберовой соли либо протравливают слабыми кислотами. В результате даже из небольшого ко­личества породы (несколько десятков граммов) удается вы­делить самые разнообразные остатки организмов: мелкие раковинки брахиопод и фораминифер, хитиновые останки червей, кремнистые иглы губок, членики морских лилий, отолиты костистых рыб.

Все большее значение приобретает сейчас изучение при­митивных ракообразных — остракод и филлопод. Эти мелкие рачки, строение которых можно рассмотреть только под микроскопом, интересны тем, что они обитают в бассейнах различной солености. Их можно встретить на морской от­мели, в лагуне, реке и пересыхающей луже. Это позволяет сопоставлять отложения различного происхождения, а зная признаки, по которым различают обитателей морских и прес­новодных водоемов, можно судить и об условиях, в которых отложились данные осадки.

В последние годы внимание многих исследователей при­влекают сколекодонты — ископаемые зазубренные челюсти кольчатых червей-аннелид и конодонты — мелкие, состоящие из кристаллического апатита пластинчатые образования, про­исхождение которых до сих пор еще недостаточно выяснено. Многие из них, по-видимому, также представляют собой челюсти хищных червей, а некоторые, вероятно, являются частями тела круглоротых позвоночных. Но несмотря на расхождения во мнениях о происхождении этих образова­ний, конодонты наряду со сколекодонтами становятся важ­ным подспорьем при решении вопроса о возрасте слоев, особенно в тех случаях, когда в морских или солоновато-водных отложениях, где эти окаменелости встречаются в большом числе, отсутствуют другие органические остатки.

Скалы, сложенные благородным поделочным камнем — яшмой, кремнистые сланцы и древние вулканогенные толщи открыли для микропалеонтологии еще один объект иссле­дования. Это радиолярии, или лучевики, — микроскопические одноклеточные организмы, отличающиеся необычайной кра­сотой своих кремневых скелетов. Изящные игольчатые, ба-шенковидные и шарообразные скелеты радиолярий, напо­минающие то филигранную восточную резьбу, то застывшие звезды снежинок, то фантастические архитектурные конструк­ции, можно встретить на самых разных глубинах морей. Местами, например на дне Тихого океана на глубине от 3000 до 8000 м, ил состоит на 80, а то и на 100% из скелетов погибших радиолярий.

Известно не менее 5000 различных видов радиолярий. Как выяснилось, они встречаются во всех типах морских осадков начиная с кембрия и позволяют расчленять отло­жения с точностью до яруса. Есть все основания предпола­гать, что значение радиолярий для решения геохронологи­ческих задач в дальнейшем еще более возрастет.

Все шире вовлекаются в сферу стратиграфических иссле­дований остатки гастропод — брюхоногих моллюсков, кото­рые до недавнего времени не играли существенной роли в биостратиграфии палеозоя и мезозоя и ограниченно исполь­зовались лишь при расчленении кайнозойских отложений.

При изучении возраста карбонатных образований заметно возросло значение иглокожих. Оказалось, что остатки мор­ских ежей и морских лилий могут быть с успехом исполь­зованы не только для детального подразделения толщ, сло­женных известняками, но и при сопоставлении удаленных друг от друга разрезов.

Не менее перспективными могут стать загадочные группы животных — хиолиты, представляющие собой небольшие планктонные организмы, известные из кембрийских отложе­ний, а также микроскопические хитинозои, следы существо­вания которых сохранились в виде массивных скоплений хитиновых оболочек, напоминающих крохотные сосуды все­возможной формы. Широкое географическое распростране­ние этих организмов и их быстрое изменение во времени придают им стратиграфическую ценность.

Неплохие стратиграфические результаты можно получить, изучая строматолиты — прикрепленные ко дну слоистые обра­зования в форме пластов, столбиков, желваков и караваев, возникшие на мелководных участках соленых и опресненных бассейнов в результате жизнедеятельности сине-зеленых водо­рослей и бактерий. Строматолиты нельзя назвать окамене-лостями в общепринятом смысле этого слова, поскольку кроме органических структур в их создании не меньшее участие принимали продукты химического и механического осаждения карбонатных пород. Но став достоянием палеон­тологии, они также начали приносить ощутимую пользу при расчленении и сравнении геологических разрезов.

В последние десятилетия в арсенале науки об относитель­ном возрасте Земли появился еще один метод, получивший название спорово-пыльцевого. При спорово-пыльцевом ана­лизе исследуют ископаемые остатки пыльцы семенных расте­ний и спор, принадлежащих древним споровым, таким как мхи, плауны, папоротники. Ветер и водные потоки разно­сят мириады этих частиц по поверхности Земли. Одни из них захороняются на суше, другие попадают на дно водных бассейнов. Внутренние оболочки пыльцы и спор со време­нем разрушаются. Зато плотные внешние их покровы пре­восходно сохраняются в ископаемом состоянии. Достаточно сказать, что ископаемые споры известны по меньшей мере с кембрия. Впервые примененный для уточнения истории современных лесов и торфяников спорово-пыльцевой метод занял ныне видное место в ряду исследований, позволяющих устанавливать возраст осадочных пород.

Иногда, чаще всего в морских отложениях, вместе со спорами и пыльцой растений встречаются микроскопические организмы — перидинеи и акритархи. Установлено, что пери-динеи представляют собой ископаемые остатки динофлагеллят (или жгутиковых) — одноклеточных существ, имеющих при­знаки как растений, так и животных. Что же такое акритархи — пока не вполне выяснено. Одни исследователи считают их мелкими колониальными животными, другие — яйцами рако­образных, водорослями или даже динофлагеллятами, обле­ченными в цисту (оболочка, которой окружают себя неко­торые организмы, попадая в неблагоприятные условия). Но хотя природа этих микрофоссилий продолжает еще оста­ваться неясной, их обилие и широкое распространение заста­вили ученых взять на вооружение и эту группу, которая также помогает решать вопрос о возрасте пород и условиях их образования.

Вместе с акритархами и динофлагеллятами предметом стратиграфических исследований стали диатомовые и золо­тистые водоросли. Все эти четыре группы палеонтологических объектов объединяются под общим названием «нанопланк-тон».

В ряду новых направлений исследований растет значе­ние палеокарпологии (от латинского «карпус» — семя) — отрасли палеонтологии, занимающейся изучением ископаемых плодов, семян и мегаспор папоротникообразных. Судя по успехам, достигнутым при определении возраста кайнозой­ских отложений, можно надеяться, что палеокарпологические методы окажутся полезными и для стратиграфии более древ­них образований.

Возникла и развивается еще одна палеонтологическая дисциплина — палеомикология, предметом изучения которой являются ископаемые грибы. Остатки грибов в неисчислимом множестве можно обнаружить в древних осадочных породах, погребенных почвах, углях, горючих сланцах и торфе. Водные грибы-паразиты поражали водоросли, чешую рыб и скелетные образования беспозвоночных. А среди наземных отложений грибы можно найти в окаменелой древесине, в янтаре, на отпечатках листьев и на костях вымерших животных. Столь широкое распространение представителей грибного царства позволяет привлекать палеомикологические данные для вос­становления условий обитания организмов, а при изучении докембрийских образований — и для расчленения осадочных толщ.

В стратиграфических целях могут быть использованы не только сами остатки живых существ, но даже свидетельства их жизнедеятельности: ходы роющих и сверлящих животных, следы ползания червей и пресмыкающихся, отпечатки на мягком грунте лап позвоночных, разнообразные жилищные постройки, следы линьки и остатки физиологических отправле­ний древних животных. Этот класс объектов изучает палео-ихнология (от греческого «ихнос» — след).

Представители того или иного вымершего вида могут встречаться в различных по своей протяженности интервалах разреза осадочных отложений, что косвенным образом ука­зывает на продолжительность существования этого вида. Сравнивая закономерности распределения различных орга­низмов во времени, удается установить стратиграфическую ценность каждого из них и обосновать точность, с которой можно измерить продолжительность геологических событий. Трудом многих поколений палеонтологов создается шкала относительного времени — геологический календарь фанеро-зоя. В несколько упрощенном виде календарь этот показан в табл. 2.

Ископаемые остатки древних растений и животных поз­воляют выяснить последовательность залегания земных слоев и достаточно точно сопоставить пласты, заключающие окаме­нелости. По ним можно судить, древнее или моложе тот или иной пласт по сравнению с другим. Остатки организмов укажут, на каком этапе истории Земли образовались изу­чаемые отложения, позволят соотнести их с определенной строкой геохронологической шкалы. Но если породы «немые», т. е. не содержат ископаемых организмов, этот вопрос ре­шить невозможно. А между тем многокилометровые толщи докембрийских образований лишены окаменелостей. Стало быть, чтобы определить возраст древнейших слоев Земли, необходимы какие-то иные методы, принципиально отличаю­щиеся от традиционных приемов, взятых на вооружение палеонтологией.

 

Таблица 2 Шкала стратиграфических подразделений фанерозойской зонотемы

 

Эратема	Система	Отдел	Ярус и другие подразделения
КАЙНОЗОЙСКАЯ KZ	Четвертичная Q	Голоцен	Современное звено
Плейсто­цен	Верхнее звено
Среднее звено
Нижнее звено
Неогеновая N	Плиоцен nz	Апшеронский
Акчагыльский
Киммерийский
Понтический
Миоцен n1	Мэотический
Сарматский
Конкский
Караганский
Чокракский
Тарханский
Коцахурский
Сакараульский
Кавказский
Палеогеновая Р	Олигоцен P3	Верхний
Нижний
Эоцен P2	Апьминский
Бодракский
Симферопольский
Бахчисарайский
Палеоцен -P1	Качинский
Инкерманский
Датский
МЕЗОЗОЙСКАЯ MZ	Мелован К	Верхний K2	Сенон	Маастрихтский
Кампанский
Сантонский
Коньякский
	Туронский
Сеноманский
Нижний K1		Альбский
	Аптский
	Барремский
Неоком	Готеривский
Валанжи некий
Берриасский
Юрская J	Верхний (или мальм J3		Титонский (или волжский)
Кимериджский
Оксфордский
Келловейский
Средний (или доггер J2		Бате кий
Байосский
Ааленский
Нижний (или лейас J1		Тоарский
Плинсбахский
Синем юрский

МЕЗОЗОЙСКАЯ MZ		Нижний J1	Геттангский
ТРИАСCКАЯ T	Верхний Т3	Рэтский
Норийский
Карнийский
Средний Т2	Ладинский
Анизийский
Нижний	Оленёкский
Индский
ПАЛЕОЗОЙСКАЯ PZ	ПЕРМСКАЯ P	Верхний P3	Татарский
Казанский
Уфимский
Нижний p1	Кунгурский
Арти некий
Сакмарский
Ассельский
КАМЕННОУГОЛНАЯ (КАРБОН) C	Верхний С3	Гжельский
Касимовский
Средний C2	Московский
Бакширский
Нижний C1	Серпухове кий
Визейский
Турнейский
ДЕВОНСКАЯ D	Верхний Dз	Фаменский
Франский
Средний D2	Живетский
Эйфельский
Нижний D1	Эмский
Зигенский
Жединский
	СИЛУРИЙСКАЯ C	Верхний S2		Пржидольский
			Лудловский
	Нижний S1	Венлокский
	Лландоверийский
	Ордовикская О	Верхний О з	Ашгиллский
	Средний O2	Карадокский
	Лландейлский
	Лланвирнский
	Нижний O1	Аренигский
Тремадокский
кембрийский	Верхний -С3	Аксайский
Сакский
Аюсокканский
Средний -C2	Майский
	Амгинский
Нижний -С1	Ленский надънрус	Тойонский
		Ботомский
	Алданский надъярус	Атдабанский
		Томмотский

ЛЕТОПИСЬ ДРЕВНИХ СКАЛ