На заре жизни. Органический мир докембрия

Последовали многочисленные проверки. Ученые убедились, что возможность лабораторной ошибки или неточностей в вычислениях исключена. И результаты, которые сначала обсуждались в узком кругу специалистов, появились в печати. Сейчас еще трудно сказать, к каким выводам придут ученые. Может быть, мы имеем дело с горными породами, поднявшимися с больших глубин, и их возраст — это возраст внутренней части, сердцевины нашей планеты. Выходит, Земля образовалась не сразу, а как бы в несколько приемов. А может быть, не весь аргон образовался только за счет калия?

Представим себе, что существовали какие-то полностью распавшиеся, так сказать, вымершие элементы. Они-то и были истинными родителями аргона. А мы, сравнивая количество атомов аргона только с количеством атомов калия, получаем заведомо преувеличенные цифры. Такое объяснение помогло бы, очевидно, решить и еще одну загадку, связанную с докембрием. Я уже упоминал, что Н. С. Шатский оценивал продолжительность рифейской эры примерно в 150–200 млн. лет. Он подчеркивал при этом, что по общему типу строения, характеру горных пород и мощности, толщине осадков рифейские отложения в принципе очень похожи на палеозойские. Но определения абсолютного возраста и здесь приводят к ошеломляющим выводам. Они показывают, что рифей длился не менее миллиарда лет. Значит, рифейские толщи накапливались раз в пять медленнее, чем точно такие же песчаники, сланцы и известняки палеозоя. Толща известняков мощностью 1000 м на Урале в девонский период отложилась за какие-нибудь 10–20 млн. лет. Точно такая же по мощности карбонатная толща, известная под названием миньярской свиты, отлагалась на Урале в рифее. Возраст ее нижней части 850 млн. лет, а кровли — 620 млн. лет. Следовательно, отложение миньярской свиты длилось раз в 10–20 больше — свыше 200 млн. лет! Выходит, известковые или на дне рифейских морей накапливались раз в десять медленнее, чем девонские осадки.

Некоторые исследователи, правда, пытаются объяснить эти явления недостаточной изученностью древних осадочных толщ. А может быть, говорят они, геологи просто не замечают каких-то скрытых перерывов в отложении осадка? На это геологи резонно отвечают, что можно ошибиться и раз, и два, и три — но ведь такое явление замедленного осадконакопления наблюдается всюду, где только встречаются докембрийские толщи.

А может быть, не осадок накапливался медленнее, а аргон — быстрее? Пусть цифры безупречны с лабораторной точки зрения. Но отражают ли они действительно абсолютный возраст породы? Если допустить, что в докембрии существовал какой-то дополнительный источник аргона, многие поразительные явления найдут очень простое объяснение.

Но главная трудность в широком применении метода определения возраста пород по радиоактивным изотопам состоит в том, что далеко не каждый камень пригоден для этого. Процессы, воздействовавшие в течение миллионов лет на докембрийские горные породы, безвозвратно уничтожали и без того не слишком обильные запасы минералов, пригодных для определения абсолютного возраста пород. К тому же напомним, что первые более или менее многочисленные определения возраста докембрийских пород были получены только в самые последние годы. А докембрий изучается десятки и сотни лет.

Естественно, что геологи напряженно искали методы надежного сопоставления древних толщ с основными, наиболее полно и хорошо изученными опорными разрезами, где последовательность слоев не вызывала никаких сомнений. Но арсенал таких методов был, к сожалению, невелик, а сами методы не слишком надежны. Основой большинства из них было сравнение похожих и непохожих горных пород.

Если где-нибудь в обрыве у реки встречаются черные сланцы или красные песчаники, и точно такие же породы видны на склоне ближайшей горы, можно предположить, что они образовались в одно и то же время. Еще лучше, если мы видим несколько пластов, сменяющих друг друга в одной и той же последовательности. Этот метод широко применяется при изучении древних толщ (рис. 1).

Рис. 1. Строение лахандинской свиты (средний рифей в Учуро-Майском районе Восточной Сибири), разрезы уверенно сопоставляются по однотипным породам, залегающим в одинаковой последовательности (но С. В. Нужнову) 1 — доломиты; 2 — известняки; 3 — онколитовые известняки; 4 — глауконитовые известняки; 5 — битуминозные доломиты; 6 — обломочные известняки; 7 — темно-серые известняки; 8 — кварцевые песчаники; 9 — конгломераты; К) — алевролиты; 11 — аргиллиты; 12 — железисто-каолиновые породы; 13 — конкреция бурого железняка; 14 — прослои и линзы бурых железняков; 15— строматолитовые доломиты. Индексы: kd — кандыкская свита (верхний рифей); Lh4— игниканская подсвита лахандинской свиты; Lh3 — нtльканская подсвита лахандинской свиты; Lh2 — мильконская подсвита лахандинской свиты; Lh1 — кумахинская подсвита лахандинской свиты; zp — ципандиская свита.

Но он пригоден только для относительно небольших площадей. Это понятно: ведь в одно и же время в разных участках большого моря могли выпадать осадки, различные по составу и внешнему виду. У берега это была гальки, чуть поглубже — песок, а еще дальше от берега — тонкий глинистый ил.

Отложения из относительно удаленных районов пробовали сравнивать по циклам осадкообразования. Давно уже было установлено, что осадочные докембрийские (впрочем, не только докембрийские, но и более молодые) толщи нередко имеют ритмичное строение. Их серии часто начинаются грубообломочными породами — конгломератами, песчаниками, кварцитами, затем следуют песчаносланцевые толщи, и, наконец, венчается такой цикл карбонатными породами. Потом происходит перерыв в накоплении осадков, море отступает, а спустя некоторое время возвращается — и опять откладываются конгломераты, начинающие новый цикл. Наиболее четко такая ритмичность видна в докембрийских отложениях Южного Урала. Подобные циклы выявляются и в докембрийских толщах из других мест.

Эти мощные — толщиной до нескольких километров — ритмичные пачки докембрийских пород проявляют большое сходство даже на расстояниях до нескольких тысяч километров, правда, в пределах крупных единых геологических структур. Так были сопоставлены древние толщи Южного и Северного Урала, и все исследования последних лет (в том числе и палеонтологические данные) полностью подтвердили, что сравнение было сделано правильно. Но сопоставления толщ из очень далеких районов могут привести к серьезным ошибкам. Так, на Южном Урале верхнедокембрийские отложения (в интервале от 1500 до 600 млн. лет) разделяются на три крупных цикла, а на севере Сибири, на склонах Анабарского поднятия, в это же время образовался всего один такой цикл.

К тому же трудно ожидать сколько-нибудь точного совпадения в разных районах границ таких циклов. Конгломераты в основании осадочных толщ говорят о трансгрессиях, наступании моря на сушу. Но мы знаем, что береговые линии морей перемещаются очень медленно и поэтому конгломераты из одного района явно моложе или древнее, чем конгломераты, найденные в полутора-двух тысячах километров южнее или севернее (если вообще они сравнимы).

Успешно можно использовать для сравнения одновозрастных осадков некоторые своеобразные типы горных пород. Всем знаком обыкновенный писчий мел. Когда-то он отлагался на огромных площадях, образуя мощные пласты. Эта эпоха — она так и названа меловой — больше никогда не повторилась. Конечно, изредка встречается рыхлый известняк, похожий на мел, и в отложениях иного возраста, но самое широкое распространение пород этого типа приурочено именно к отложениям меловой системы.

Другой пример. В начале четвертичного периода огромные пространства Северного полушария были покрыты мощной корой льда. Ледниковый период оставил после себя очень характерные отложения — так называемые моренные суглинки, где без всякого порядка перемешаны глина, песок, мелкие и крупные куски камней, где встречаются грубо отшлифованные и исцарапанные льдом валуны. Там, где лед таял, мощные потоки воды откладывали тоже очень характерные грубослоистые линзы крупнозернистых песков, а в ледниковых озерах оседали глинистые осадки с отчетливой ритмичностью: весной, когда воды больше, — осадок был погрубее, зимой — тоньше. Эти ленточные глины, приледииковые пески (их называют флювиогляциальными) и моренные суглинки без труда узнаются на любых расстояниях — от Центральной Европы до крайнего севера Сибири.

В истории Земли четвертичное оледенение было не единственным. Древние моренные суглинки (их называют тиллитами) известны в верхнепалеозойских отложениях Индии, Африки, Австралии и даже Антарктиды.

Горные породы, похожие на ледниковые образования, встречены и в отложениях докембрия. Сначала докембрийские тиллиты считали одинаковыми и одновозрастными по всему миру — от Норвегии до Южной Австралии. Но советский ученый Н. М. Чумаков убедительно показал, что дело обстоит гораздо сложнее. Во-первых, многие из этих пород являются не настоящими тиллитами, а только похожи на них. Во-вторых, они не совсем одновозрастны и время их образования в разных районах различается иногда на несколько сотен миллионов лет. И тем не менее отдельные уровни ледниковых отложений можно использовать при сравнении весьма удаленных друг от друга разрезов.

Так, следы явных ледниковых образований, приуроченные к верхним горизонтам докембрия (вендский или юдомский комплекс), известны в Норвегии, на Шпицбергене, в Белоруссии, на Северном Урале — словом, в различных частях Северной и Северо-Восточной Европы. В слоях этого возраста тиллитоподобные породы встречены в Шотландии, во Франции, на Южном Урале, в Тянь-Шане, Сибири и даже на Колыме. И хотя ледниковая природа некоторых из этих пород не совсем доказана, у геологов есть все основания говорить о Великом вендском оледенении, как считает известный исследователь верхнего докембрия профессор Б. М. Келлер. В более древних рифейских отложениях следы оледенений известны в серии Катанга Центральной Африки и в серии Аделаида Южной Австралии. Одним из самых древних проявлений ледниковой деятельности на Земле являются тиллиты серии Гаугаида Канады. Возраст их — не менее 2 млрд. лет.

Находки ледниковых образований в докембрии важны еще и потому, что они говорят о климатических условиях, существовавших в те далекие времена. Они убедительно показывают, что на протяжении по крайней мере 2 млрд. лет эти условия были в принципе довольно однотипными. Во всяком случае, мы не можем сказать, что похолодания вплоть до оледенений — это особенность только относительно позднего этапа истории нашей планеты (подобные гипотезы высказывались сторонниками идеи о постепенном остывании Земли). Разумеется, климат никогда не был постоянным, были эпохи общего потепления или общего похолодания, но в принципе нет свидетельств каких-либо всемирных климатических катастроф, которые могли бы одним ударом перекроить весь облик наземной фауны и флоры. Такое относительное постоянство климатических условий в целом для Земли было одним из решающих факторов длительной и непрерывной эволюции органического мира нашей планеты.