Масштаб земного времени. Закон порядка напластования

В середине XVII в. ирландский архиепископ Дж. Уссер пришел к выводу, что Земля была создана точно в 9 ч утра 23 октября 4004 г. до н. э. Это «открытие» было сделано в результате тщательного изучения религиозных текстов. И вплоть до XIX в. все попытки разработать способы определения абсолютного или хотя бы относительного возраста горных пород не имели успеха.

В 1897 г. известный английский физик Уильям Томас Кельвин (1824-1907) попробовал установить возраст Земли, исходя из разницы температур молодой расплавленной планеты и затвердевшей, сегодняшней; при этом он предположил, что скорость остывания была постоянной. Полученная Кельвином цифра меньше возраста, устанавливаемого современными исследователями. Радиоактивность тогда была неизвестна, и Кельвин не мог принять во внимание тепло, выделяемое в недрах Земли при распаде радиоактивных элементов.

Закон порядка напластования. Если попытки найти пути к определению абсолютного возраста Земли неоднократно терпели неудачу, то шкалу относительного времени оказалось разработать значительно легче. Нужно было просто определить тот порядок, в котором откладывались горные породы (1).

1. Горные породы позволяют судить об относительном возрасте структур. На приведенном разрезе самой древней является формация метаморфических пород фундамента (1). Они были смяты и сильно эродированы, прежде чем оказались перекрыты осадочными породами (2), которые в свою очередь подверглись выветриванию и были перекрыты еще одной толщей (3), внутри нее встречаются фрагменты пород толщи 2.

В результате тектонической деятельности произошло смещение горных пород по разломам (4), сопровождаемое внедрением магмы (5). После очередного размыва территорию затопило море, и в нем отложилась новая толща (6). Самой молодой структурой является интрузия (7) - она прорывает все породы и выходит на поверхность

При этом не требовалось никаких ссылок на точно установленные отрезки времени. В конце XVIII в. Уильям Смит (1789-1839) сформулировал закон порядка напластования, который гласит, что в слоистых ненарушенных породах нижний пласт всегда древнее верхнего. После этого встала задача составления геологической колонки. Для этого нужно было определить и увязать между собой горные породы, а потом разместить их в определенной возрастной последовательности.

Вся стратиграфическая колонка была разделена на части, а в основу деления были положены перерывы в осадконакоплении между одной и другой геологическими эрами, причем продолжительность основных стратиграфических единиц оказалась весьма различной (5).

Значительно облегчило корреляцию пород изучение ископаемых органических остатков. Организмы, жившие в определенные периоды геологической истории, отличают свои характерные признаки; их ископаемые остатки теперь с успехом используются при увязке пород, найденных в разных районах (3).

3. Возраст пород определяется по руководящим ископаемым. Известны возрастные пределы различных семейств трилобитов. Так, если в породе находят трилобиты Ргоetidae и Agnostida, значит, она отложилась в ордовикское время

Иными словами, осадочные породы, содержащие одинаковые комплексы ископаемых остатков, отложились в одни и те же геологические периоды.

2. Возраст горных пород можно определить с помощью магнитного поля Земли. При формировании породы намагниченные частицы располагаются в направлении силовых линий магнитного поля Земли, существовавшего в то время, когда образовалась горная порода. Если известны изменения в направлении и положении силовых линий, то возраст пород с ненарушенным напластованием можно определить путем изучения их магнетизма. При нарушенном залегании пород различия в ориентировке их магнитных частичек указывают на природу предполагаемых движений. Сложную историю приведенного на рисунке разреза можно интерпретировать, изучив расположение магнитных частиц в горных породах.