Николай Ясаманов - Популярная палеогеография

Николай Александрович Ясаманов

Популярная палеогеография

Введение

Внимание людей всегда привлекают необычные объекты и явления. Их интересует все новое и неизведанное. В глубокой древности люди с восхищением и страхом наблюдали извержения вулканов, землетрясения, солнечные затмения. Имеются самые нелепые с современных позиций объяснения многих природных явлений. Долгое время люди придерживались фантастических взглядов на происхождение и последующую историю Земли. В трудах мыслителей древности и различных сказаниях предлагались разные версии о всемирном потопе, велась речь о мифических странах, населенных диковинными животными, о райских садах и т. д. На протяжении многих тысячелетий господствовало мнение, что создание Земли имело божественное начало. Это и нашло отражение в Ветхом завете[1]. Постулаты всех религий так или иначе утверждали божественный акт. Признание неизменности лика Земли со времени его создания, отсутствия эволюции животного и растительного мира полностью исключало какой-либо научный подход. Опровержение церковных догм сурово каралось. Однако заложенное в человеческом сознании стремление познать природу вещей, выявить причинно-следственные связи и связать прошлое с настоящим и будущим тем не менее приводило к накоплению фактов, противоречащих религиозным догмам.

Передовые мыслители древности убеждались на конкретных примерах, что рельеф земной поверхности, растительный и животный мир, точнее все то, что теперь принято относить к ландшафту, с течением времени изменялись. Дошедшие до нас труды древних ученых хотя и имеют в настоящее время лишь исторический интерес, поскольку в них научные выводы часто переплетаются с фантастическими домыслами, но в некоторых из них встречаются блестящие и глубоко научные идеи, подтвержденные многими и многими поколениями. Так, по мнению Аристотеля (384–322 гг. до н. э.), ландшафт изменялся под влиянием медленных опусканий и поднятий земной поверхности. Первые обоснованные данные об изменениях физико-геологических условий прошлого появились в трудах среднеазиатский мыслителей средневековья. Аль-Бируни (972—1048 гг.), Абу-Али Ибн-Сина (Авиценна, 980-1037 гг.), а позднее и западноевропейские ученые эпохи Возрождения высказывали идеи о существенном изменении лика Земли. Например, Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) на основании находок скелетов морских животных высоко в горах Италии сделал предположение о том, что эти районы в древности были покрыты морем.

Основы учения о геологическом прошлом в России заложил М. В. Ломоносов (1711–1765 гг.). В книге «О слоях земных» в 1763 г. он писал, что «Русская равнина, по которой ныне люди ездят, обращаются, ставят деревни и города, в древние времена была дном морским». Он считал, что климат Сибири в прошлом был теплее, чем ныне: «В северных краях в древние века жары бывали». Об этом же, по его мнению, свидетельствовали «следы трав индейских…, раковины морских моллюсков, обитающих теперь в морях под жарким поясом».

Это были первые, порой наивные попытки объяснить изменчивость Земли. Только в XIX в. благодаря передовым идеям в естествознании коренным образом изменились взгляды ученых на происхождение и развитие Земли. Стало ясно, что земная кора сравнима с книгой, в которой условными знаками написана история Земли, а слои и напластования пород представляют собой ее страницы. Поэтому если умело подобрать ключ к этим условным знакам, то можно с интересом прочесть историю нашей планеты.

Реконструкцией физико-географических условий, существовавших на Земле в далеком геологическом прошлом, занимается наука, называемая палеогеографией. В то время как географ изучает особенности физико-географической среды современной эпохи, т. е. рельеф земной поверхности, распределение суши и моря, циркуляцию воды и атмосферы, климат, распределение растительного и животного царства, палеогеограф восстанавливает физико-географическую обстановку различных периодов эпох далекого прошлого.

Для получения достоверных сведений о природных условиях, существовавших на Земле, необходимо знать условия современного осадконакопления и характер местообитания животных и растений. Только полный и всесторонний анализ осадконакопления, современной биосферы и процессов, протекающих на земной поверхности, правильное их применение при палеогеографических исследованиях позволяют создать верную картину физико-географической обстановки геологического прошлого. Эти сведения улавливаются по тем фрагментарным документам геологической летописи, которые оказались запечатленными в составе, строении и распространении горных пород и различных окаменелостей.

Метод реконструкции явлений и процессов, протекавших в отдаленные от нас эпохи, основанный на аналогии с современными процессами, носит в геологии название метода актуализма. Он основывается на двух весьма важных положениях. Во-первых, законы природы оставались неизменными в течение всей геологической истории. Во-вторых, в течение всего хода геологического развития Земли действовали те же самые процессы, что и ныне, и темпы этих далеких процессов мало отличались от современных. Таким образом, изучая настоящее, мы глубже и, главное, правильнее можем познать прошлое и видеть реалистические перспективы развития процессов в литосфере и атмосфере.

Периодизация истории Земли

По современным представлениям, Земля, как и остальные планеты Солнечной системы, образовалась около 4,6–5 млрд. лет назад из допланетного холодного газопылевого облака, вращающегося по определенной орбите. О первом миллиарде лет жизни нашей планеты почти полностью отсутствуют какие-либо фактические данные. Предполагается, что она в то время была довольно однородной по составу и относительно холодной. Ее ландшафт был подобен ландшафту современной Луны.

Земная поверхность находилась под непрерывным «обстрелом» планетеземалей — астероидоподобных объектов размерами в километры, образованных в результате слипания комков межзвездной пыли. За счет соударения крупных планетеземалей температура постепенно возрастала. В первые 500 млн. лет существования Земли никакой атмосферы еще не было. По земной поверхности гулял солнечный ветер, т. е. распространялись потоки заряженных частиц. Так называемый догеологический этап развития Земли завершился в тот момент, когда произошло перераспределение масс вещества в теле планеты с образованием ядра. Этот процесс сопровождался бурным выделением тепла. Благодаря мощным конвективным потокам была взломана и переработана верхняя (холодная) оболочка Земли. Через многочисленные жерла из глубин на земную поверхность было выброшено огромное количество газов и водяного пара, которые и образовали первичную атмосферу. Это, по-видимому, случилось около 4 млрд. лет назад.

Само собой разумеется, что разделение истории Земли на догеологический и геологический этапы довольно условно. Положение возрастной границы между ними отодвигается по мере выявления все более древних горных пород.

Основными критериями для периодизации геологической истории Земли являются процессы и события, приведшие к качественным изменениям состава и структуры географической оболочки, которую составляют литосфера, биосфера, гидросфера и атмосфера. Примерами таких знаменательных событий служат не только возникновение атмосферы, гидросферы и биосферы, но и главным образом преобразования, отразившиеся на внешнем облике нашей планеты, — интенсивное проявление магматизма, горизонтальных и вертикальных движений земной коры, а также возникновение и расселение организмов и т. д.

Обычно все геологические исследования начинаются с изучения состава отложений и установления их возраста (геохронологии), так как без этого невозможно восстановить геологическую историю. Существует ряд методов, с помощью которых определяется относительный возраст горных пород. Первую информацию дают в основном последовательность напластований в ненарушенном состоянии (нижележащие породы древнее вышележащих), состав отложений и окаменелости, заключенные в них. С помощью изучения ископаемых остатков выявляется последовательная смена неповторяющихся в разрезах фаунистических, флористических и палинологических (спорово-пыльцевых) комплексов, которые одновременно отражают этапность их исторического развития. Неповторимость комплексов организмов основывается на главном принципе эволюционной теории — необратимости эволюции.

С помощью палеонтологических и стратиграфических методов устанавливается относительная геохронология, которая, однако, не дает реального представления о продолжительности геологических периодов и не позволяет судить об истинном возрасте Земли. После открытия естественной радиоактивности геологи получили надежный метод определения абсолютного возраста горных пород, основанный на процессах радиоактивного распада атомов таких элементов, как уран, торий, калий, стронций, рубидий, цезий, углерод и другие, в изверженных и осадочных горных породах.