CC BY
165
А.Н. Трифонов
Геологические часы и проблема времени в геологии
Испокон веков объектами геологических исследований являются природные образования, слагающие земную кору на различных ее гипсометрических уровнях. Все эти образования возникли, продолжают образовываться или разрушаются в результате протекания геологических процессов. В этих процессах проявляется многообразие различных форм движения материи, в совокупности образующих геологическую форму движения, специфика которой всецело связана со спецификой геологического времени и геологического пространства. Такой подход в изучении проблемы всецело укладывается в понятия диалектического материализма, который рассматривает пространство и время как форму существования материи, характеризующуюся протяженностью и последовательностью процессов, взаимодействием реальных окружающих нас тел и нас самих.
Геологические процессы являются процессами различной длительности. Одни из них могут протекать в течение миллионных долей секунды (например, образование некоторых трещин), другие же длятся миллиарды лет (например, седиментация или эрозия на поверхности Земли). Бывают случаи, когда продукты деятельности многомиллионнолетней длительности геологических процессов со временем полностью утрачиваются или же преобразовываются в другие материальные вещества. Поэтому очень часто многообразие геологических условий, имевших место в том или ином процессе в течение длительного времени, обобщаются и усредняются в виде набора пластов, комплекса магматических интрузий или сообществ минеральных агрегатов. Не случайно, еще В. В. Белоусовым (1942) было отмечено, что «...время выступает как фактор, обобщающий и усредняющий единичные геологические явления...». Таким образом, в геологии, а также в ее отдельных дисциплинах вопрос времени является важнейшей научной проблемой.
Однако временная проблема в природе сама по себе не может существовать без пространственного ее восприятия. Все материальные объекты, имеющие конечные размеры, движутся в пространстве и во времени, постоянно преобразовываясь, возникая и исчезая, превращаясь в другие материальные объекты. Само по себе понятие «время» без указания объекта, к которому оно относится, не имеет смысла. Поэтому всегда, говоря о времени, мы одновременно подразумеваем какие-либо материальные объекты, существующие в пространстве. К примеру, в жизни Вселенной бывали и будут отрезки времени сколь угодно большие, неизмеримо
304
большие, чем возраст Земли, Солнца, звезд, галактик и других реальных объектов. С другой стороны, движение мельчайших частиц материи и волн происходит за ничтожно малые отрезки времени, величина которых стремится к нулю.
Многие геологические процессы или отдельные стадии одного процесса можно сравнивать между собой, взяв за основу скорость. Скорость течения геологических процессов постоянно меняется и сопровождается с тем или иным ускорением или замедлением. Так например, процесс накопления руслового аллювия, соли в воде океанов, изменение положения земной оси, движение материков, рост кристаллов и т. д. всегда шли и будут идти с переменной скоростью. На Земле (да и во всей Вселенной) почти невозможны процессы с постоянной скоростью и постоянным ускорением. При этом следует отметить, что скорость и ускорение в геологических процессах не могут изменяться беспредельно. Пределы их изменения обусловлены конкретными условиями, в которых происходит процесс, однако при этом обязательно следует давать его точную временную характеристику, т. е. время действия этого процесса, длительность, среднюю скорость и ускорение, момент возникновения, исчезновения и т. д.
Вместе с тем геологические процессы связаны между собой общей направленностью. Рост кристаллов, метаморфизм пород, извержение магмы происходит направленно. Из направленности отдельных геологических процессов складывается направленность и необратимость развития нашей планеты.
Можно ли считать, что на Земле или во Вселенной что-либо постоянно? Нет. Нельзя говорить о постоянстве орбиты, скорости вращения, положения материков и океанов. Постоянным является лишь движение и его законы. Все эти изменения накладывают свой отпечаток на ход геологических процессов. Например, изменение положения полюсов и экватора оказывало в прошлом огромное влияние на процессы седиментации и эрозии. Существовали периоды, когда ледниковые геологические процессы шли в современных тропиках -в Африке, о чем говорят огромные толщи древних ледниковых отложений. Вместе с тем, только смещение полюсов во времени не может объяснить общего изменения климата всей Земли. Например, сухой климат в триасовый период резко отличается от влажного климата юрского периода, т. е. климатическая зональность триаса резко отличалась от климатической зональности юры. Причиной этого, по-видимому, следует считать не смещение полюсов, а непостоянство во времени положения оси Земли относительно плоскости эклиптики.
305
Теоретически наклон оси Земли к плоскости эклиптики возможен в пределах от 0 до 90°. Практически же, анализируя климатическую зональность прошлого, можно заключить, что в карбоне, когда в растениях мы не наблюдаем годовых колец, имел место наклон, близкий к 0°. Современная эпоха с наклоном оси, равным 231/з°, не является максимальной. Возможно, в другое время он был больше 30°, оказывая влияние на степень увлажнения всей земной атмосферы и, следовательно, на ширину гумидных и аридных зон.
В геологической науке все временные характеристики связаны с параметрами возраста тех или иных геологических образований, выделяемых исследователями как сложно построенные физические объекты, занимающие часть физического пространства. Здесь важно знать, сколько лет (или миллионов лет) существовал данный геологический объект, когда и где он возник и когда и где прекратил (или прекратит) свое существование. Важным является установление момента перехода данного геологического объекта в другую форму существования материи, например, раствора или расплава в минерал; прогиба в поднятие, живого моллюска в ископаемое состояние и т. д. Таким образом, для геолога возраст — это характеристика номер один для решения великого множества как теоретических, так и практических геологических задач. Любые рассуждения о составе, строении, условиях залегания геологических объектов теряют свой геологический смысл, если неизвестен их геологический возраст.
При геологических исследованиях обычно имеют место три этапа, или три стадии, определения возраста. Первой - является постановка и разрешение вопроса «что древнее?». Для его обоснования существует большое количество чисто геологических признаков. В литологии для этого применяется фациальный анализ и формационное расчленение осадочных геологических образований. В петрографии изверженных или метаморфических пород устанавливается последовательность выделения минералов. В тектонике определяется, например, какая система трещин древнее. В рудной геологии изучаются различные генерации минералов и зональное строение рудных тел. В геоморфологии выделяются этапы формирования рельефа и т. д.
Второй стадией решения проблемы является точность определения относительного возраста физического тела. Часто первые признаки позволяют сделать это весьма приближенно, используя приставки «до» и «после». Например: докембрийский, послекарбоновый, дорудный, после- (или пост-) магматический, до- (или после) ледниковый и т. д. Дальнейшее углубленное исследование геологического объекта позволяет установить «вилку», т. е. два возрастных предела - верхний и нижний. Например, формирование угленосной
306
молассовой формации в обрамлении Ферганской впадины (Средняя Азия) происходило во временном интервале между верхним триасом и средней юрой.
Третья стадия решения проблемы возраста дает возможность сближать «вилку», т. е. все более и более точно определять верхний и нижний пределы. Например, дополнительные находки флоры и фауны в какой-либо толще или же детальные радиометрические определения позволяют уточнить ее возраст. Нахождение новых минералов или новых генераций известных минералов в рудной жиле часто приводит к выделению дополнительной промежуточной фазы рудоотложения и уточнения относительного возраста известных фаз и т. д .
Таким образом, в геологической науке все теоретические проблемы и практические цели глубоко связаны с проблемами времени. Неслучайно в геологическом словаре присутствуют такие временные понятия, как стадия, эра, эпоха, период, время, век, возраст, фаза, цикл, ритм и др. Все эти понятия объединены в геохронологическую шкалу и отражают последовательное развитие земной коры в жизни нашей планеты. В основе этой шкалы лежат представления об относительной и абсолютной геохронологии, разработанные глубоко материалистическим эволюционным взглядом на живую и неживую природу.
307
