1.2. Геологическая хронология

История развития земной коры подтверждается геологическими «документами» в виде толщ осадочных пород, которые характером своих наслоений, останками ископаемых организмов свидетельствуют о больших и малых этапах своего развития. Она начинается с определения геологического возраста горных пород, который бывает абсолютным и относительным. Краткая характеристика геохронологических событий на Земле приведена в прилож. Б.

1.2.1. Абсолютный возраст

Абсолютный (ядерный) возраст горных пород выражается в единицах астрономического времени (годах). Устанавливается различными радиологическими методами (аргоновым, свинцовым, стронциевым) по накоплению в минералах и горных породах продуктов распада радиоактивных элементов.

Исчисление ведётся от настоящего времени, т.е. в нисходящем порядке. Систематизация абсолютных возрастных сведений о породах впервые в виде шкалы геологического развития Земли была предложена в начале 20 в. П. Кюри и Э. Резерфордом, затем в 1959 г. доработана А. Холмсом. Первая геохронологическая шкала для фанерозойского эона (кайнозойская, мезозойская и палеозойская эры) была создана Академией наук СССР в 1960 г. и утверждена в 1965 г. Международной геохронологической комиссией. В дальнейшем предстояло уточнить рубежи для докембрийского отрезка шкалы (для криптозойского эона), что и было сделано в 1967 г. (см. гл. 1.2.3).

Абсолютный возраст, исчисляемый в тыс. и млн. лет горных пород, показывает последовательность, продолжительность и соподчинённость событий на Земле (прилож. Б).

1.2.2. Относительный возраст

Относительный возраст горной породы определяют по отношению к какой-либо другой породе, которая может быть одинакового с ней возраста, может быть моложе либо старше. Основной принцип определения относительного возраста породы заключается в том, что при последовательном залегании слоёв горных пород слои, лежащие ниже, считаются более древними по возрасту, чем вы­шележащие.

Обнажение грунтовых толщ обеспечивается целевым шурфованием вручную либо с использованием землеройных механизмов. Закладка котлованов и различных траншей также сопровождается обнажением. Осмотр любых обнажений позволяет выявить стратиграфическое строение слагающих пород и составить эскиз геологического разреза.

Относительный возраст горных пород учитывается при поиске и разведке полезных ископаемых, грунтовых строительных материалов, а также при использовании метода аналогий для оценки строительных свойств горных пород.

Для определения относительного возраста горных пород используются два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Стратиграфический метод, предложенный в 1669 г. датчанином Н. Стеноном, заключается в изучении взаиморазмещения слоёв осадочных пород и установлении последовательности их образования во времени.

Н. Стенон сформулировал «закон перекрывания», который гласит: «слой, лежащий выше, образовался позже слоя, лежащего ниже». С этого принципа берёт своё начало наука стратиграфия (лат. stratum – слой, греч. grapho – пишу), одна из основных отраслей геологии, изучающая последовательность формирования слоёв горных пород и закономерности их размещения.

Слои осадочных пород один за другим накапливаются в морях, реках и понижениях суши. Временами их прорывают выходящие из земных недр потоки магмы, которые, в свою очередь, покрываются новыми слоями. Застывшие магматические образования будут моложе тех, которые они прорывают, и древнее слоёв осадочных пород, покрывающих их. На месте морей возникают горы. Продукты их разрушения слой за слоем накапливаются в понижениях рельефа. Этим методом можно определить относительный возраст пород только на одном участке и практически невозможно сопоставить возраст пород на различных разноудалённых участках земной коры. Стратиграфический метод нагляден для слоёв в первичном (горизонтальном) залегании. Слои, смятые в складки, разорванные или перемещённые между собой, очень затрудняют применение этого метода.

Палеонтологический метод наиболее надёжен и даёт возможность определить относительный возраст горных пород в любом их залегании, как в горизонтальном, так и в виде складок, независимо от места расположения.

Впервые палеонтологический метод для расчленения и сопоставления осадочных отложений применил при составлении геологических карт англичанин Уильям Смит. Он заметил, что слои, один на другом залегающие в разрезе, содержат различные ископаемые остатки. Выходя на поверхность в разных местах, слои могут содержать одинаковые виды ископаемых остатков и могут быть взаимно сопоставлены даже в тех случаях, когда не прослеживаются непосредственно и различаются по составу пород. Ископаемые из слоёв, лежащих ниже, – древнее, а из верхних слоёв – моложе.

Существенный вклад в развитие палеонтологии внёс вышеупомянутый И.В. Гёте, который в течение 50 лет коллекционировал остатки растений и организмов. Он систематизировал 18 тыс. образцов, внеся тем самым бесценный вклад в палеонтологию.

В дальнейшем естественнонаучное объяснение изменений, происходящих в живой природе, дала эволюционная теория Чарльза Дарвина, основанная, в т. ч. и на материалах предшественника И.В. Гёте.

Строгое теоретическое обоснование палеонтологического метода было сформулировано в 1893 г. бельгийским палеонтологом Луи Долло в виде одного из главных законов палеонтологии – закона необратимости эволюции. Он гласит: «Организмы, возвращаясь в процессе эволюции в среду обитания далёких предков, не могут стать абсолютно похожими на них». Это означает, что процесс эволюции, как и время, идёт всегда только в одном направлении и для любого отрезка времени можно найти организмы, которых не было ни раньше, ни позже. Так, изучение древней жизни стало служить мерилом прошлых времён – геологическими часами (прилож. Б).

Большой вклад в палеонтологию внесли также российские исследователи: К. Ф. Рулье, В. О. Ковалевский, А. П. Карпинский, А. П. Павлов, Д. В. Обручев, Л. С. Берг и др.