Мобильная версия
Стратиграфия ЗемлиVittpitt: ↑04 апр 2025, 03:07 Это стандартная и принятая в истории переодизация земли, составленная приблизительно. Это не есть точная датировка истории земли а лишь попытка все установить и расставить по своим местам чтоб упорядочить то, что мы собрали о прошлом нашей земли. Лучше иметь такое, чем совсем не иметь ничего. Разбивка эпох конечно приблизительная, потому что представить себе миллион лет никто не в состоянии, поэтому возвраст указан условно-лонически без каких либо условностей.
Автор специалист во всех областях науки и техники, но как гласит народная мудрость: Кто судит о бо всем незнает ничего...
Чем бы ни занимался геолог, отдельным минералом или структурой гор, у него возникают вопросы, начинающиеся со слова «когда». Когда образовался этот минерал? Когда отложились эти слои и когда они смялись складки? Бесчисленное множество этих «когда» не случайно. Не зная, что было раньше, а что позже, мы не можем восстановить причинно-следственные связи между явлениями.
Поэтому, пока в геологии используется исторический метод, она не сможет обойтись без услуг стратиграфии, официально ответственной за установление временных отношений между телами, слагающими земную кору. Стратиграфическими вопросами специально занимаются тысячи и тысячи геологов во всем мире. Но в научно-популярной литературе их деятельность отражается редко и упрощенно.
Кажущаяся простота стратиграфии
Рассказ сводится к тому, что история Земли делится на эры, периоды, эпохи и века, к которым приурочены разные геологические и биологические события. Сама по себе смена периодов еще ничего не говорит об их длительности. О ней судят по изотопному составу некоторых элементов в горных породах. Последовательность эр, периодов, эпох и веков называется относительной геохронологией, а исчисление возраста пород в годах, – абсолютной геохронологией. Что же здесь остается растолковывать? Можно объяснить, как устанавливались периоды, как прослеживались этапы развития жизни, как изучается изотопный состав элементов и какие здесь встречаются технические сложности. Но ведь это уже не стратиграфия, а просто историческая геология, палеонтология, геохимия. Сама же стратиграфия лишь загребает жар чужими руками, располагая поступающие данные в хронологической последовательности.
Осознание сложности теоретической стратиграфии пришло не сразу. Решающую роль тут, по-видимому, сыграли сугубо практические потребности геологии. Прогноз месторождений полезных ископаемых немыслим без геологических карт и палеогеографических реконструкций. На геологических картах больших территорий геолог лишается возможности показать конкретные геологические тела. Их надо объединять по какому-то общему признаку, которым издавна служит относительный возраст пород. Легенда таких карт – это несколько видоизмененная геохронологическая шкала. Помимо международной шкалы из эр (групп), периодов (систем), эпох (отделов) и веков (ярусов), в распоряжении геологов имеются еще и местные, или региональные, стратиграфические шкалы (РСШ). На основе РСШ составляют легенды крупномасштабных карт сравнительно небольших территорий. Прежде чем нарисовать сводную карту для смежных регионов, надо составить сводную РСШ или переходить на подразделения международной стратиграфической шкалы (МСШ). Так же обстоит дело и с палеогеографическими картами. Но здесь еще более важно знать возраст пород, поскольку такие карты строятся для определенного временного среза.
Что надо делать, кажется ясным. Геологам надо сесть за один стол, сопоставить местные шкалы и выработать какую-то более общую шкалу. Конечно, возникнут разногласия. Для их разрешения надо ввести общие принципы и оговорить конкретные процедуры. Все это можно записать в специальном кодексе, лучше всего международном. Итак, за дело взялись специальные комиссии. Вот здесь-то и стали вскрываться глубокие противоречия между стратиграфами. Если бы дело было только в формальностях, все можно было бы решить, на худой конец, голосованием. К сожалению, мнения разошлись о самих основах стратиграфии, о природе шкал и их подразделений, принципах их сопоставления, о том, сколько надо иметь шкал, каких и т. д.
Дискуссии на эти темы начались еще в прошлом веке, но, будучи лишь косвенно связанными с насущными сиюминутными задачами, они долго носили оттенок академичности. Теперь эти вопросы коснулись каждого стратиграфа, а поскольку прежде чем геолог станет специалистом любого профиля, он должен сначала стать стратиграфом, дискуссии затронули интересы широких кругов. Литература по теории стратиграфии исчисляется уже сотнями названий и растет по экспоненте, а, следовательно, разногласия не сглаживаются, а обостряются. Работают национальные и международные комиссии и подкомиссии, проходят конференции и симпозиумы, но лишь немногим странам удалось принять национальные кодексы (страдающие серьезными недостатками), надежды же получить международный кодекс скорее тают, чем крепнут.
Почему же простые на вид принципы стратиграфии оказались столь дискуссионными? Забегая вперед, рискну сразу ответить: решая вопросы стратиграфической практики, стратиграфы недостаточно углубились в те вопросы теории, которые не являются только стратиграфическими. Разбираясь в частных принципах, стратиграфы зачастую не замечали, что они вошли в область проблем настолько общих, что их приходится считать мировоззренческими, философскими. Проблемы такого масштаба не сразу поддаются решению, но поддаются освещению, и одного этого бывает достаточно для снятия более частных, специальных противоречий на приемлемой для всех основе.
Природа стратиграфических шкал
Начнем с дискуссии о природе международной стратиграфической шкалы (МСШ) и региональных шкал (РСШ). Свой почти современный вид МСШ приобрела в конце прошлого века. Она была составлена почти целиком на европейском материале и казалась (с европейской точки зрения) вполне естественной. С ростом детальности исследований, уточнением систематики ископаемых организмов все четче выявлялась специфика геологической истории, состава фауны и флоры разных участков Земли. Легенды геологических карт Азии, Африки, Америки, Австралии уже нельзя было составлять на европейском фундаменте, постепенно складывались региональные стратиграфические шкалы. «Естественность» МСШ пошатнулась. Родилось представление, разделяемое сейчас многими геологами: МСШ — необходимое построение, играющее роль внешней шкалы для связи региональных шкал. Ее «естественность» с историкогеологической и палеонтологической точек зрения сохраняется лишь в тех местах, где установлены ее подразделения. В масштабах же Земли в целом остаются естественными лишь самые крупные ее единицы – эры, периоды, некоторые отделы. Мелкие же стратиграфические единицы, чтобы быть естественными, должны быть местными, выделяемыми для естественных историко-геологических регионов. Эти единицы будут совпадать с подразделениями МСШ лишь по воле случая.
Если встать на эту точку зрения, автоматически следует вывод о существенно разной природе МСШ и РСШ. Вкладывая во все единицы МСШ универсальное для всей Земли содержание, мы должны допустить былое существование всемирных перестроек. Это – рецидив давно отвергнутого геологами катастрофизма. Поэтому основой МСШ должно быть нечто, прямо не связанное с геологической историей, а именно: необратимая эволюция органического мира. МСШ не только должна быть, но по существу уже и является биологическим построением. На эти соображения другие исследователи резонно замечали, что органический мир, во-первых, зависит от геологической истории, а во-вторых, разделен на географические группировки. К тому же разные группы организмов в разных местах эволюционируют неравномерно и несинхронно. Стало быть, такая биологическая МСШ тем более будет условным построением. Сделать ее естественной можно лишь в очень крупных подразделениях, не имеющих серьезного практического значения. Естественными и сохраняющими связь с историко-геологической периодизацией являются лишь региональные шкалы.
Против этих, довольно популярных взглядов, в свою очередь, выдвигались веские соображения. Одно из них чисто практическое: реализуя условные построения, надо опираться на соглашения между исследователями. Склоняясь к соглашению в принципе, они обычно настаивают на том, чтобы за основу решения была принята именно их точка зрения. Приходится давать более общую оценку конкурирующих взглядов, а это ведет как раз к тому, чего старались избежать, – теоретическим разногласиям. Против представлений об условности МСШ и ее биологической природы выдвигались и собственно научные аргументы. Нельзя отрывать этапы развития организмов от изменения физико-географической обстановки, запечатлевшейся в осадках. Поэтому МСШ должна получать не одно лишь биологическое, а комплексное обоснование. Неправильно преувеличивать и специфику отдельных регионов. Земная кора – не собрание независимых клавиш. Каждое значительное в одном месте событие имеет глобальный резонанс. Надо только научиться считывать соответствующие записи. Сделав это, мы построим единую и естественную для всей планеты шкалу. Недостатки имеющейся МСШ нет смысла отрицать, и именно поэтому эту шкалу нельзя навсегда закреплять международными соглашениями.
К сожалению, и эти рассуждения уязвимы для критики. Глобальный резонанс – заманчивая перспектива, но как практически расшифровать глобальные сигналы среди шумов местного происхождения? Давайте оставим эти мечты для наших потомков, а пока сопоставим МСШ, основываясь на соображениях удобства, опираясь на соглашение. Круг замыкается, так как удобное для одних – неудобно для других, уступать никто не хочет, нужны объективные критерии, естественность и т.д.
Аспекты естественности
Чтобы разорвать этот замкнутый круг, надо прежде всего убедиться, что по ходу дела не происходило подмены разных понятий, выступающих под маской одного термина. Поскольку больше всего говорилось о естественности, с ней и надо разобраться. Что же такое естественная стратиграфическая шкала, которую надо получить или от которой пора отказаться? Господствующее мнение таково: естественная шкала – это последовательность в разрезе каких-то следов событий (планетарных или местных, биотических или абиотических), причем более важным событиям соответствуют подразделения шкалы более высокого ранга, а более мелким – более низкого ранга. Иными словами, естественная шкала должна быть изоморфна истории не только в последовательности членов, но и в их значимости. Разберем это утверждение на отвлеченном, но отражающем действительную ситуацию примере.
Представим, что в слоях А, В и С аммониты, фораминиферы, а также споры и пыльца наземных растений распределены как на рис. 1. Посадим «аммонитчика», «фораминиферщика» и палинолога за стол переговоров и предложим им выработать одну естественную шкалу. «Аммонитчик» будет настаивать на объединении А+В. «Фораминиферщик» предпочтет вариант В+С. Палинолог скажет, что попарное объединение А,В, и С, с его точки зрения, вообще противоестественно.
Последняя оговорка «с его точки зрения» является самой важной. Чья же «естественность» заслуживает наибольшего внимания? В спор включается геолог и говорит: аммониты можно собрать и кое-как определить прямо в поле, а фораминиферы и споры с пыльцой надо обрабатывать только в лаборатории, да еще неизвестно, найдутся ли они в образцах. Другой геолог возразит: фораминиферы встречаются тысячами и статистически эти данные надежнее, а оболочки у спор и пыльцы можно встретить и в морских, и в континентальных отложениях. Значит, подразделения по ним будут более универсальными.
Итак, каждая из договаривающихся сторон говорит о естественных этапах и сам собой напрашивается вывод, что стратиграфической естественности «вообще» просто не существует. Сколько методов, сколько групп организмов, столько будет и естественных шкал. Будут они совпадать – не о чем и беспокоиться. Этот подход становится все популярнее. К издавна существующим био- и литостратиграфии добавляются магнито-, тектоно- и прочие стратиграфии. Предлагаются отдельные шкалы по аммонитам, белемнитам, остракодам и т.д. Весь этот набор шкал меняется от региона к региону. Несусветная кутерьма захлестнула современную стратиграфию. Разобраться в переплетении многочисленных шкал стало трудно даже узким специалистам. Ведь надо еще учесть разногласия между специалистами, работающими одним методом. Стратиграфия движется к вавилонскому столпотворению и все это – под флагом естественности стратиграфических шкал. Значит, долой естественность и да здравствует удобство, условность, договоренность? Мы снова вернулись к прагматическим рецептам, а они, как выяснилось, также «не работают».
Остается, по-видимому, одно. Не надо путать палеонтологическую, литологическую, палеомагнитную и прочую естественность со стратиграфической. Последняя не может быть оторвана от естественности совокупностей, выделяемых разными дисциплинами, но должна приобрести и некоторую самостоятельность. Это значит, что совокупность пород, выделенная любой дисциплиной, может сохранить, а может и утратить свою естественность, когда она переходит в сферу интересов стратиграфии, т. е. рассматривается с точки зрения предмета стратиграфии как научной дисциплины. Специально стратиграфическим аспектом естественности является хронологическая упорядоченность, поскольку собственный, специфический предмет стратиграфии – это установление пространственно-временных отношений геологических тел.
Последнее утверждение может вызвать серьезные упреки многих стратиграфов, ибо о самом предмете стратиграфии существуют глубокие разногласия. Многие считают, что стратиграфия занимается периодизацией истории Земли и жизни на ней. Такое расширение предмета стратиграфии как раз и ведет к упомянутому столпотворению. Историческая геология, палеонтология и стратиграфия тесно связаны фактическим материалом и обобщениями. Они бы не могли существовать друг без друга. Все же одни и те же наблюдения имеют для них разное значение. Например, находка олдувайских австралопитековых при всем ее огромном интересе для палеонтологии имеет лишь косвенное значение для стратиграфии кайнозоя. С другой стороны, для детальной стратиграфии отложений разного возраста большое значение имеют конодонты – проблематические остатки, которые раньше предположительно считали челюстями каких-то червей (сейчас оказалось, что некоторые из них принадлежат рыбам). Палеонтологическое их значение пока ничтожно. Оледенение Гондваны в верхнем палеозое часто упоминается в геологической литературе и является чрезвычайно важным историко-геологическим событием. Но стратиграфическое значение следов этого оледенения сравнительно невелико, хотя в будущем, возможно, удастся связать многочисленные фазы этого оледенения с глобальными климатическими колебаниями и использовать для межконтинентальных стратиграфических корреляций.
Можно привести много подобных примеров, показывающих, что специфически стратиграфическим является лишь один, а именно временной аспект естественности. Каким бы важным ни было наблюдение с точки зрения любой дисциплины, свое значение для стратиграфии оно сохранит лишь в том случае, если может быть использовано для хронологического упорядочения геологических тел. Поэтому естественность стратиграфических шкал связана прямой пропорциональностью с хронологической ценностью тех признаков, по которым построены эти шкалы. Таким путем мы оставляем стратиграфии все то богатство методов, которым она всегда пользовалась и будет пользоваться впредь, но получаем некий фильтр для стратиграфической интерпретации данных, предоставляемых любыми методами, упорядочиваем факты в едином хронологическом аспекте. Другого пути для вывода теории стратиграфии из существующих противоречий, по-видимому, нет.
Время в геологии
Здесь, конечно, надо пояснить, что имеется в виду под «единым хронологическим аспектом» и не возрождаем ли мы отвергнутое неклассической физикой представление об абсолютном, «ньютоновском» времени. Надо сказать, что в геологии до сих пор господствует «бытовое» представление о хронологии, сохранившееся еще со школьной скамьи, когда приходилось заучивать хронологическую таблицу. Современная релятивистская философия времени стала привлекать внимание теоретиков геологии лишь в последнее время. Освободиться от постулатов классической механики оказалось весьма непростым делом. Случается так, что в начале статьи автор делает реверанс в сторону релятивистского понимания времени, а затем все рассуждения ведет в рамках если не абсолютного «ньютоновского», то астрономического времени (в сутках и годах), в которое мы привыкли вкладывать человеческую историю и шкала которого практически недоступна стратиграфу.
Здесь не место углубляться в проблему времени вообще, да я и не взялся бы за подобную проблему. Для целей данной статьи, а в сущности и для теории стратиграфии, важно учитывать лишь одно: время не есть некая самостоятельная субстанция, чистое «дление» с собственными метрическими свойствами, некое текущее вместилище, в которое погружены происходящие в мире процессы. Несколько упрощенно можно сказать, что время – это сами процессы, сама последовательность событий. Сколько существует процессов, столько же существует времен. В геологии с этими временами, как таковыми, мы дела не имеем. Геологические процессы предстают перед нами лишь в виде их результатов. Иногда мы можем реконструировать процессы, сравнивая стадии, на которых они остановились, как в сказке о спящей царевне. Время предстает перед нами материализовавшимся в зернах минералов, в горных породах и их сочетаниях, в захоронениях организмов и их сообществ. По этим вещественным следам мы реконструируем процессы, вскрываем свойства соответствующего времени. Для геолога время – это пространство, а соотношение различных классов времени (физического, геологического, биологического) – это выявление пространственных отношений между следами, оставленными соответствующими классами процессов.
В хронологии человеческой истории мы проецируем исторические события на отчасти внешнюю по отношению к ним шкалу – астрономическую шкалу из суток, лет, веков и тысячелетий. Астрономическое время можно считывать и в геологической летописи – в ленточных глинах, в слоях прироста древесины, в стенках древних кораллов и др. Но свести эти следы в единую ненарушенную последовательность мы не в состоянии. Можно домысливать эту внешнюю астрономическую шкалу для любого отрезка истории Земли, но нельзя эту шкалу использовать для временной упорядоченности геологических событий, геологических тел. Физическое время, отсчитываемое распадающимися радиоактивными элементами, нам более доступно. Но записи этого физического времени настолько подвержены вторичным повреждениям, что мы никогда не знаем, где и какие поправки надо вносить. Все радиометрические датировки подвергаются жесткому контролю собственно геологической (относительной) геохронологии.
Таким образом, мы практически лишены возможности надежно проецировать геологические и палеобиологические процессы (времена) на независимые физические процессы – астрономические, ядерные и др. Иными словами, не только в повседневной практике, но и в теории геолог, работающий над вопросами хронологии, должен преимущественно рассчитывать на собственные силы и средства, разрабатывать независимую теорию геологического времени. Для решения частных задач он может прибегать к имеющимся несовершенным и отчасти внешним шкалам физического времени и выражать длительность отрезков геохронологических шкал в условных годах. В остальном он вынужден опираться на собственно геологическую шкалу, составленную из следов самих геологических событий, которые упорядочиваются по временному отношению «раньше/позже».
Три принципа
В тривиальных случаях отношение «раньше/позже» выявляется через последовательность напластования в первичном ненарушенном залегании осадочных толщ – то, что лежит выше, отложилось позже. Это – один из частных случаев того приема хронологизации геологических тел, который называют «принципом Стенона». Более точная и полная формулировка этого принципа выглядит примерно так: «Временные отношения раньше/позже определяются путем установления первичных пространственных отношений и (или) генетических связей». Помимо генетических гипотез «принцип Стенона» существовать не может.
Благодаря «принципу Стенона» мы получаем возможность свести все разнообразие времен (геологических и биологических) к единому интегративному стратиграфическому времени, к единой геохронологической шкале. В основе упомянутого выше и касающегося только осадочных образований частного случая «принципа Стенона» лежит гравитационный процесс осаждения частиц, из которых складываются слои. В этих же слоях мы наблюдаем следы других процессов и как бы накладываем их на фоновое гравитационное время. «Принцип Стенона» позволяет спроецировать биологические времена на геологические (и наоборот), позволяет перейти от одних шкал к другим, составлять единую шкалу.
Отказ от «бытового» представления о времени, как о независимом от самих природных процессов вместилища для них, пожалуй, наиболее трудный шаг в понимании существа стратиграфических проблем. В литературе по теории стратиграфии много говорится о критериях изохронности стратиграфических границ, о сопоставлении во времени стратиграфических подразделений. Считается, и это мнение даже возводят в число «законов» стратиграфии, что все литостратиграфические и многие биостратиграфические подразделения имеют диахронные, т. е. скользящие по временной шкале границы. К сожалению, при этом не указывается, а многие исследователи, по-видимому, об этом и не задумываются, о какой временной шкале идет речь или, другими словами, какое время, какой природный процесс принимается за эталонный. Иногда из рассуждений можно понять, что имеется в виду физическое, точнее астрономическое время в годах, реконструируемое с помощью радиоактивных часов. Мы уже выяснили, что полные шкалы физического времени, неповрежденные вторичными процессами, нам практически недоступны. Показания физических часов мы сначала подвергаем геохронологическому контролю и лишь после того принимаем во внимание. Вводить эти показания в качестве критерия одновременности большей частью нельзя.
Если так, то одновременность, будь то стратиграфической границы или интервала между границами, т. е. стратиграфического подразделения, должна устанавливаться собственно стратиграфическими, хронологическими методами. При этом речь идет о хронологической одновременности, которая отличается от обычной хронометрической тем, что при ее установлении мы не пользуемся принимаемыми за равные (конгруэнтные) единицами измерения. Хронологическая шкала – последовательность событий, расположенных по отношениям «раньше/позже», и сопоставление разных шкал ведется через прослеживание одних и тех же событий от одной шкалы к другой. В будущем мы, возможно, найдем нужным ввести понятие собственно геохронометрической шкалы, где единицами измерения будут служить собственно геологические явления.
При сопоставлении стратиграфических шкал мы прослеживаем следы единичных событий. Ясно, что уровень стратиграфической одновременности не зависит от шкалы внешнего, физического времени, показания которой нам в общем случае недоступны. Стратиграфически (хронологически) изохронный уровень – это совокупность следов одного и того же события. Сопоставление хронологических шкал – это установление в них единого порядка событий («принцип Гексли»). Более 100 лет назад Т.Гексли2 указал, что надо говорить не об «одновременности», а об «однопорядковости» (гомотаксальности) сопоставляемых слоев.
Часто мы видим, что уровни, соответствующие в разрезе следам разных событий, пересекаются. Например, поверхность, соответствующая смене морского режима на континентальный, пересекается уровнем смены палинологических комплексов. Тогда мы принимаем в качестве хронологически одновременной (изохронной) поверхность, отвечающую следам какого-то одного события. Приходится взвешивать разные следы (стратиграфические признаки), руководствуясь рядом принципов. Важнейший из них – реконструкция процессов, соответствующих разным классам следов, и мысленная проекция этих следов на шкалу физического времени по аналогии со сходными современными процессами. Мы опираемся на следы процессов, происходящих, как мы считаем, в наименьший интервал физического времени. Здесь неизбежны ошибки, ибо позже могут обнаружиться другие следы, более ценные для хронологизации.
Наблюдая пространственное совмещение следов, оставленных разными процессами, в целях общей хронологии мы можем подменять одни следы другими, с помощью одних, легче выявляемых, прослеживать другие, коррелятивно с ними связанные. Возможность подмены одних следов другими на основе «принципа Стенона» и «принципа Гексли» позволяет ввести третий важный принцип – «хронологической взаимозаменяемости (эквивалентности) стратиграфических признаков». Благодаря этому принципу мы можем коррелировать разнофациальные и разнопровинциальные разрезы (рис. 2). «Принцип Стенона», «принцип Гексли» и «принцип хронологической взаимозаменяемости» составляют методологическую основу стратиграфии. Этим принципам можно подыскать онтологические эквиваленты, т. е. те законы природы (седиментации, статистической необратимости эволюции, термодинамики экосистем и т. д.), которые делают методологические принципы действенным инструментом познания, придают им эвристичность, оправдывают само их существование.
Говоря о возможности сводить воедино биостратиграфические, литостратиграфические, палеомагнитные и иные специальные шкалы, надо еще учитывать, что каждая из них в общем случае получает комплексное обоснование. Достаточно автономны лишь литостратиграфические шкалы, да и то только для отдельных регионов и частей разреза, чтобы свести эти частные шкалы в непрерывную шкалу, приходится обращаться к другим методам, например, палеонтологическому. Специальные шкалы в ходе строительства обносятся лесами других методов. Действительно, собирая окаменелости, палеонтолог выделяет в разрезе литологические слои, устанавливает их последовательность, прослеживает их в пространстве. Тем самым под биостратиграфическую шкалу подводятся литологические леса.
Те же леса функционируют и после построения любой специальной шкалы, обеспечивая ее стабильность и проверяемость. Ведь в структуре лесов всегда может выявиться ошибка, и потребуется шкалу переделывать. Например, палеомагнитные шкалы обычно составляются по разрезам, коррелируемым с помощью палеонтологического метода. Ошибка в палеонтологических сопоставлениях автоматически вызовет ошибку в палеомагнитной шкале. Только на комплексной основе можно получить шкалы высокой стабильности.
