Несколько геологических вопросов о геологическом времени

Мы нередко узнаем,

что нам подходит, предварительно выяснив то,

в чем для нас мало проку.

Сэмюэл Смайлс¹

Нам приходится много слышать о древнем возрасте горных пород и окаменелостей. Ученые утверждают, что некоторым ископаемым ди­нозаврам больше 200 миллионов лет. По мнению геологов, возраст напластований внутреннего ущелья в Большой Каньоне, штат Аризона, до­стигает 1,8 миллиарда лет, а ранние формы жизни, обнаруженные в Юж­ной Африке, по некоторым сообщениям, существовали 3,5 миллиарда лет назад. Эти и многие другие древние датировки основаны на стандартной шкале геологического времени (см. 2-ю колонку на рис. 10.1). Согласно этой шкале, Земля возникла примерно 4,6 миллиарда лет назад, после чего стали постепенно формироваться осадочные слои и началась эволюция жизни.

В настоящей главе я хочу поднять несколько вопросов об очень про­должительных геологических эпохах. В настоящее время целый ряд гео­логических изменений происходит настолько быстро, что гипотеза о фор­мировании породных слоев в течение миллиардов лет, соответствующая стандартной шкале геологического времени, вызывает серьезные сомне­ния. Указанные изменения связаны, в частности, с осадочными слоями². Эти напластования с течением времени подвергаются многочисленным де­формациям. Они могут быть размыты, перенесены и переотложены под воздействием воды. Они могут погрузиться или подняться в результате дви­жения залегающих под ними пород, а также увеличиться в объеме благо­даря осаждениям или поступлениям вулканических и прочих материалов. Хотя традиционная геология дает Земле возраст больше 4 миллиардов лет, она вовсе не утверждает, что первобытные условия, существовавшие в начале истории нашей планеты, соответствуют современным. Тем не ме­нее большинство геологов сходятся во мнении, будто основные части кон­тинентов образовались более 2,5 миллиардов лет назад³. Некоторые спе­циалисты отодвигают начало седиментации на еще более отдаленный срок⁴, однако мы будем пользоваться достаточно консервативной по отношению к нашей дискуссии оценкой, равной 2,5 миллиарда лет. Даже если рас­сматривать темпы изменений только для фанерозоя {570 миллионов лет), расхождения все равно останутся чрезвычайно большими.

Информация, касающаяся интенсивности геологических процессов, не всегда настолько точна, как того хотелось бы. Кроме того, экстраполяции на слишком далекое прошлое чреваты неверными выводами, поскольку ус­ловия могли кардинально измениться. Тем не менее несоответствия между современными наблюдениями и геохронологией (геологическим време­нем), — мы ее рассмотрим ниже, — настолько велики, что едва ли какие-то неопределенности могут повлиять на заключение, согласно которому меж­ду ними существует явный конфликт. Кроме того, приведенные ниже дан­ные основываются, как правило, на нормальных, некатастрофических ус­ловиях. Учет скоротечных катастрофических изменений сделал бы расхож­дения еще менее благоприятными для стандартной геохронологии.

ЭРОЗИЯ КОНТИНЕНТОВ

Каждая река имеет свой водосборный бассейн. Большая часть атмос­ферных осадков, выпавших на территории этого бассейна, в конце кон­цов попадает в реку. Потоки дождевой воды зачастую переносят эродиро­ванные частицы осадочных пород, которые оказываются в речных систе­мах, а затем — в мировом океане. Делая периодические пробы воды в ус­тье реки, мы можем выяснить, сколько осадочных пород переносится и с какой скоростью размывается водосборный бассейн. Специалисты в об­ласти седиментологии провели подобные замеры для значительного числа мировых рек. Некоторые результаты их работы приведены в табл. 15.1.

На первый взгляд темпы эрозии могут показаться довольно низкими, но если рассматривать их в масштабе стандартного геологического времени, то на Земле не должно остаться ни одного континента. Многие здравомыс­лящие геологи указывают, что при средних темпах эрозии, равных при­близительно 61 миллиметру каждую 1000 лет⁵, Северная Америка исчез­ла бы с лица Земли «всего лишь за 10 миллионов лет»⁶. Другими словами, при современных темпах эрозии североамериканский континент мог быть размыт примерно 250 раз за 2,5 миллиарда лет. Конечно, нельзя воспри­нимать данную аналогию слишком буквально. Если бы континенты были размыты единожды, то вряд ли что-нибудь осталось бы на повторную эро­зию, но данная аналогия позволяет задать вопрос: почему земные континенты до сих пор существуют, если они так стары? Самый низкий темп эрозии, приведенный в табл. 15.1, равен 1 миллиметру за одну тысячу лет. Континенты возвышаются над уровнем моря в среднем на 623 метра. При средней скорости всего лишь в один миллиметр каждую тысячу лет они были бы размыты до уровня моря за 623 миллиона лет. За 2,5 миллиарда лет, рассматриваемых как минимальный срок существования земных кон­тинентов, эта чрезвычайно медленная эрозия могла 4 раза сравнять конти­ненты с океаном. Однако они все еще находятся на своих местах, а ведь некоторые реки размывают земную поверхность в 1350 раз быстрее (табл. 15.1). Говоря о такой интенсивности, геолог Б.У. Спаркс из Кемб­риджа отмечает: «Подобные темпы просто поражают; Желтая река [Хуан­хэ] способна превратить в равнину участок земной поверхности со сред­ней высотой, равной Эвересту, всего лишь за 10 миллионов лет»⁷.

Приведенные расхождения особенно важны, если рассматривать та­кие горные цепи, как западноевропейские каледониды и Аппалачи на вос­токе Северной Америки, возраст которых, по предположениям геологов, составляет несколько сотен миллионов лет. Почему эти горные системы существуют до сей поры, если их возраст столь велик?

Эрозия идет быстрее на возвышенностях и медленнее — в регионах с более плоским рельефом⁸. Исследования, проведенные на хребте Гидро­графов в Папуа — Новой Гвинее, показали, что чуть выше уровня моря эро­зия идет со скоростью 80 миллиметров за 1000 лет, а на высоте 975 мет­ров повышается до 520 миллиметров за тот же срок⁹. Ученые сообщают,

Эрозия, сопровождающая сток некоторых рек*

'a) Sparks, p. 509 (note 7); b) Holleman JN. 1968. The sediment yield of major rivers of the world. Water Resources Research 4:737-747; and c) Milliman and Syvitski (note 18d).

что в горах, располагающихся на границе между Мексикой и Гватемалой, интенсивность эрозии достигает 920 миллиметров за 1000 лет¹⁰, а в Гима­лаях отмечаются темпы в 1000 миллиметров за 1000 лет". В районе горы Рейнир, штат Вашингтон, темпы эрозии могут достигать 8000 миллимет­ров за 1000 лет¹². Возможно, самые высокие региональные темпы, равные 19000 миллиметров за 1000 лет, отмечаются в районе одного из вулканов в Папуа — Новой Гвинее¹³.

И все же для нас более важны общие средние темпы эрозии, отражаю­щие ее долгосрочные последствия для континентов. Взглянуть на эрозию с иной точки зрения нам помогут более десятка исследований, направлен­ных на определение скорости, с которой осадочные породы с континен­тов достигают океана. Большую часть осадков с континентов несут реки. Незначительную их долю переносят ветер и ледники, как, впрочем, и оке­анские волны, постоянно размывающие континентальную береговую ли­нию. Оценки в масштабах всего мира строятся главным образом на общем объеме осадочных пород, переносимых реками, впадающими в мировой океан. По разным подсчетам, в океан попадает от 8 до 58 миллиардов мет­рических тонн осадков в год (см. табл. 15.2). Многие из этих оценок не учитывают донные осадки, передвигающиеся по дну реки, которые с тру­дом фиксируются речными гидрометрическими станциями.

Некоторые оценки интенсивности поступления осадочных Таблица 15.2

пород в мировой океан.*