СТРАННАЯ ПРОФЕССИЯ -- БИОГРАФ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ
В.ЗАХАРОВ,
заслуженный деятель науки Российской Федерации,
доктор
геолого-минералогических наук, профессор.
Вместе с "классическими" геологами их профессиональный праздник
отметят палеонтологи -- специалисты по органическому миру
геологического прошлого.
В Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН
работает самый крупный к востоку от Урала коллетив палеонтологов.
В 60-е и 70-е годы палеонтологи института в составе
геологических экспедиций были среди первопроходцев в мало
доступных и удаленных от центров уголках азиатской части СССР. Их
полевые отряды пересекали тундру в районах Крайнего Севера и
пустынях Средней Азии; пробирались по тропам в якутской тайге,
горах Западного и Восточного Саяна, Алтая и Тянь-Шаня;
сплавлялись по порожистым рекам в бассейнах Анадыря, Колымы,
Индигирки, Яны, Лены, Оленека, Анабара, Хатанги и Енисея. Изучая
в течение 40 лет собранные коллекции и анализируя записи в
полевых дневниках, они открыли и опубликовали сотни и тысячи
неизвестных ранее науке таксонов (видов, родов, семейств, и даже
отрядов) древних животных и растений, начиная с криптозоя (эры
скрытой жизни) и заканчивая четвертичным периодом. Своими трудами
они внесли существенный вклад в современную шкалу глобального
геологического времени, открыв новые на планете стратиграфические
подразделения и впервые обнаружив аналоги нескольких ярусов,
ранее неизвестных в Азиатской части России. В настоящее время
палеонтологи принимают активное участие в расшифровке
геологического строения Западной и Восточной Сибири, решая
совместно с геологами и геофизиками проблемы поиска новых
месторождений нефти и газа. На основе реконструкций климата и
природной среды недавнего геологического прошлого они пишут
прогнозные сценарии возможного изменения климата и окружающей
человека среды на обозримое будущее. Они участвуют в обсуждении
всех геологических проблем, используя информацию о биосферах
геологического прошлого.
Палеонтологи как бы "читают" историю Земли по следам "былых
биосфер" (по образному определению В.Вернадского). И в этом
смысле они являются биографами Земли. Палеонтологов с равным
правом можно назвать и биогеологами и палеобиологами. Они решают
геологические задачи биологическими методами. Отношение
"настоящих" геологов к палеонтологам неоднозначно. Определенно
оправданным присутствие людей этой профессии в науках о Земле
считают седиментологи -- специалисты по осадочным породам.
Седиментологам и палеонтологам нередко приходится решать одни и
те же геологические задачи. Палеонтологи традиционно тесно
сотрудничают также с нефтяниками, поскольку осадочные горные
породы заключают промышленные месторождения каустобиолитов
(нефти, газа, угля). Специалисты по магматическим породам и, в
особенности, "по веществу" -- геохимики -- снисходительно
терпеливы к палеонтологам. Пожалуй, менее всего понятно
назначение палеонтологов в геологии геофизикам и горнякам --
специалистам по физическим свойствам горных пород. Однако с
данными по палеонтологии приходится считаться практически всем
специалистам по наукам о Земле, которые прибегают в своей работе
к помощи геохронологической шкалы. Традиционное поле деятельности
палеонтолога -- это стратиграфия. По мнению академика Б.Соколова,
"стратиграфия дает геологии координату времени, превращая тем
самым геологию в науку историческую, то есть в науку в строгом
смысле слова". Для выполнения полного цикла стратиграфических
работ необходимы минимум два геологических сечения (разреза)
одной и той же толщи. В процессе работ на каждом разрезе
осуществляются две операции: осадочная толща, разделяется обычно
по типу породы на ряд соподчиненных единиц: слоев, пачек, свит
(стратонов), затем последовательности стратонов в обоих разрезах
сопоставляются между собой. Цель корреляции -- установить, какие
из стратонов образовались одновременно, а какие раньше или позже
других. В конечном счете предполагается с помощью корреляции
выстроить во временной последовательности все слои осадочной
оболочки Земли. Чтобы реализовать этот замысел необходимо иметь
шкалу-линейку геологического времени, которая должна обеспечить
единый подход к расшифровке всей истории Земли.
Опыт практической работы нескольких поколений геологов показал,
что в основу шкалы геологического времени должны быть положены
результаты процесса биологической эволюции. Почему при построении
шкалы геологического времени предпочтение отдано биологическому
процессу? Прежде всего потому, что его "следы", то есть
заключенные в слоях земных остатки организмов (таксоны)
неповторимы. Каждый пласт содержит специфический комплекс
окаменелостей. Это было замечено еще в конце XVIII века
английским инженером-гидротехником В.Смитом. Занимаясь
строительством каналов на юге Англии, он обратил внимание на то,
что сходные по составу пород пласты заключают похожие
окаменелости. Прослеживая по этим признакам слои горных пород на
площади, В.Смит составил первые геологические карты. В.Смит
считается "отцом" стратиграфического метода, на котором и в
настоящее время базируется относительная геохронология осадочных
толщ. Только по остаткам животных и растений можно прямо ответить
на вопрос -- какое из двух событий в истории Земли произошло
раньше или позже, или же они случились одновременно. Способ
определения геологического времени по остаткам организмов
опирается на фундаментальные представления теории биологической
эволюции, обоснованной еще Ч.Дарвином: биологическая эволюция
поступательна и необратима. Это означает, что любая биологическая
единица (таксон) -- вид, род, семейство -- появилась на Земле в
определенное время, расселилась, затем вымерла. Таким образом,
остатки любого таксона отмечают строго определенный временной
этап истории Земли. Очевидное преимущество биологических "часов"
заключается также в их относительной "автономности" от всех иных
геологических процессов. Это позволяет сопоставлять темпы разных
геологических процессов, основываясь на единой независимой или
одинаково от них зависимой, шкале. Есть и другие достоинства у
шкалы биологического времени: она построена на едином принципе --
эволюционной смене таксонов, с ее помощью можно просто, дешево,
оперативно и наиболее точно определять геологический возраст
осадочных горных пород. Вот эту работу и выполняют палеонтологи.
Поражает простота биостратиграфического метода -- расчленяй и
коррелируй. По-видимому, именно это обстоятельство вдохновляло
многие поколения геологов и геофизиков на разработку других
методов расчленения и корреляции осадочных толщ. Так появились
литостратиграфия, хемостратиграфия, циклостратиграфия,
магнитостратиграфия, сейсмостратиграфия, экостратиграфия,
тектоностратиграфия, событийная стратиграфия, секвентная
стратиграфия. Каждый из этих методов оказывался полезным при
решении местных и региональных задач стратиграфии, но не
глобальных. Ни один из них, как и все они вместе взятые, так и не
вытеснил биостратиграфический метод, который лежит в основе
глобальной шкалы геологического времени. Следует напомнить, что,
начиная с юрского периода, эта шкала "обслуживает" осадочные
толщи не только на континентах, но и в океанах.
Проницательный читатель явно заподозрил нас в неполной
объективности. Он давно припас вопрос: а как же методы
определения абсолютного возраста? Уже из курсов средней школы
известно, что возраст горной породы можно вычислить по периоду
полураспада некоторых заключенных в минералы радиоактивных
элементов. Многим специалистам методы абсолютной геохронологии
представляются наиболее простыми, объективными и надежными. Ведь
с их помощью фиксируется "конкретное" время в числах, в летах!
Да, действительно, параллельно со стратиграфической существует
шкала абсолютного возраста пород. На современных
геохронологических схемах она градуирована как школьная линейка:
одно деление = 1 млн.лет. Однако эта "линейка" по точности
определения геологического возраста сильно уступает
биостратиграфической.
В настоящее время детальность определения геологического возраста
горных пород биостратиграфическим методом настолько возросла, что
внутри периодов (кембрийский, юрский, неогеновый) выделяются не
только века (томмотский, оксфордский, аквитанский), но и фазы.
Фаза -- это время существования (одного или группы) вида или рода
животных, и это самый минимальный по времени интервал истории
Земли, который в состоянии определить палеонтолог в палеозое,
мезозое и большей части кайнозоя. Минимальный интервал
исчисляется сейчас от 0,5 до 1 млн лет. Такой точностью не
владеют никакие другие методы определения геологического возраста
пород в фанерозое. Цифры "разбросов" абсолютного исчисления для
мезозоя составляют 10--15 млн лет, для палеозоя -- 15--20 млн
лет. Еще значительнее эти рамки для докембрия: в протерозое
многие десятки миллионов лет, в археозое -- сотни. Не следует
также забывать о дороговизне и низкой оперативности методов
абсолютной геохронологии.
И все же для докембрия, также как и для заключительного этапа
истории Земли -- четвертичного периода или антропогена,
абсолютные показатели возраста пород наиболее важны. Почему? Да
потому, что в докембрии в течение почти 3 млрд лет преобладала не
морфологическая, а биохимическая эволюция: становление и развитие
прокариот и одноклеточных кариот, а антропоген продолжается чуть
более 1,5 млн лет. За столь короткое в геологическом смысле время
морфогенез у беспозвоночных -- наиболее распространенных в слоях
земных животных -- проявился не слишком ярко. Таким образом,
палеонтологический метод определения геологического возраста
эффективен "только" для фанерозойского этапа истории Земли,
который начался примерно 570 млн лет назад. Кажется, это совсем
немного для планеты Земля, возраст которой превышает 4,5 млрд
лет. Формально такой вывод верен. Однако в настоящее время и в
обозримом будущем основные геологические работы будут
сосредоточены именно на фанерозойском этапе истории Земли, ввиду
его значимости для экономики человечества. Достаточно сказать,
что 100 процентов угля и 95 процентов разведанной нефти
сосредоточено в недрах фанерозойской эонотемы, а верхний ее слой
-- почва -- кормит все человечество. Осознанно прервав это
повествование, я принимаю на себя упреки тех палеонтологов, сферу
деятельности которых мне пришлось резко ограничить рамками шкалы
геологического времени. Меня справедливо упрекнут те из них, кто
совместно с седиментологами и геохимиками реконструируют факторы
среды древних морей, ведь ископаемые организмы несут информацию о
солености и температуре, гидродинамике, глубине и биологической
продуктивности бассейнов, позволяя судить о перспективах их
нефтегазоносности; те, кто, восстанавливая палеоклиматы, дают
прогнозы на их будущее; те, которые, основываясь на особенностях
распространения организмов в прошлом, наряду с
геологами-тектонистами составляют суждение в отношении масштабов
горизонтальных перемещений блоков земной коры; те, кто по
закономерностям роста раковин моллюсков и эпитек кораллов, наряду
с космофизиками, могут назвать продолжительность года в девоне;
те, наконец, кто ежедневно доказывают, что, появившись более 3,5
млд лет назад, жизнь на Земле постоянно существовала, и несмотря
на пережитые кризисы и перестройки, она плодилась и размножилась,
заселив воду и сушу, части тропосферы и стратисферы, образовав
очень устойчивую экосистему -- биосферу, которую, как показала
геологическая ее история, не так-то легко разрушить. Наконец, я
ничего не рассказал о романтике экспедиционных палеонтологических
работ, а ведь палеонтологи всегда были в числе первопроходцев. За
все хорошее, о чем не было сказано в этом очерке о вас, простите
меня, мои коллеги-палеонтологи, люди странной профессии в
геологии.
стр.
|
