Монин А. С. 'История Земли'
Издательство «Наука», Ленинградское отделение, Ленинград, 1977.
Ответственный редактор С. С. Зилитинкевич.
Редактор издательства Е. А. Семенова.
Художник Я. В. Таубвурцель.
Технический редактор Г. А. Смирнова.
Корректоры О. И. Буркова, Л. Б. Жукоборская и Е. В. Шестакова.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Представляется, что статьи в специальных научных журналах и даже многие научные монографии являются лишь полупродуктом, но не окончательным продуктом фундаментальной естественной или общественной науки, так как они рассчитываются лишь на чтение специалистами и на использование в дальнейшей научно-исследовательской работе, тогда как окончательным продуктом являются либо конкретные технические разработки и практические рекомендации, либо, когда речь идет о проблемах мировоззрения, - статьи и книги, рассчитанные на широкие круги читателей.
Сведения по истории Земли служат одной из основ нашего мировоззрения, входят в число главных доказательств материальности мира, объективности (независимости от нашего сознания) законов его развития и познаваемости этих законов. Поэтому сумму накопленных наукой знаний по истории Земли желательно сделать общедоступной. Эту цель и преследует настоящая книга, являющаяся развитием брошюры [1], которая была посвящена ряду вопросов истории Земли (здесь и далее цифры в квадратных скобках - номера ссылок на список литературы, помещенный в конце книги; этот список хотелось ограничить необходимым минимумом, поэтому при упоминании отдельных конкретных результатов часто указывается лишь фамилия автора и - в круглых скобках - год выполнения работы).
Автор хотел бы адресовать эту книгу, во-первых, широкому кругу читателей - прежде всего школьным учителям, а также всем лицам со средним образованием, интересующимся наукой и проблемами мировоззрения, и даже школьникам старших классов, поэтому в книге используются без дополнительных объяснений, как правило, только сведения, сообщаемые в школах (например, простые формулы неорганической химии). Автор надеется, во-вторых, что книга сможет быть полезной научным работникам и студентам различных специальностей, интересующимся данными наук о Земле. В-третьих, хотелось бы, чтобы книга помогла геологам, геофизикам и другим специалистам наук о Земле в размышлениях о логической основе этих наук.
Лиц, не являющихся профессиональными научными работниками, должно восхищать то множество знаний, которые удалось добыть. Профессионалы, наоборот, понимают, сколь велика еще мера нашего незнания, и неудивительно, что в таком трудном деле, как расшифровка событий четырех с половиной миллиардов лет истории Земли, у специалистов имеются различные и иногда даже прямо противоположные мнения по ряду вопросов. Обсуждать разноречивые мнения должны, конечно, сами специалисты, и вряд ли стоило бы рассказывать обо всех имеющихся разногласиях в данной книге. Поэтому автор решил ограничиться предупреждением читателей о наличии дискуссий лишь здесь, в предисловии, а далее в книге исходить из того, что в дискуссиях должны побеждать взгляды, которые складываются в достаточно широкую систему, охватывающую все основные стороны проблемы; с такими системами взглядов и следует знакомить широкого читателя. По мнению автора, подобной системой взглядов в области истории Земли в последние годы стала концепция движения континентов («мобилизм»); она здесь и принята за основу изложения.
Научным работам свойственно наличие специальной терминологии, нередко становящейся «лицом» или «верхней одеждой» науки. Термины, действительно необходимые, отражают новые понятия, создание которых является одним из главных элементов научного творчества. Чтобы познакомить читателей не только с существом, но и с формой научного мышления в области истории Земли и облегчить желающим чтение специальных работ, в тексте книги используется немало научных терминов, которые при их первом употреблении выделяются курсивом и сопровождаются пояснениями. Некоторые разделы, имеющие более специальный характер или содержащие справочные материалы, набраны в книге петитом; при первом чтении их можно опускать.
Автор благодарен А. П. Лисицыну и О. Г. Сорохтину за помощь в подборе материалов и обсуждение ряда вопросов, М. Е. Виноградову за прочтение главы 8 и ценные замечания, Е. Г. Агафоновой, Л. М. Беловой, Т. Е. Гильбург и Н. И. Солнцевой - за труд по оформлению рукописи.
ВВЕДЕНИЕ
Посвящается памяти Александра Павловича Виноградова
История Земли поражает воображение грандиозностью своих масштабов. Если возраст письменных источников сведений по истории человечества оценивается несколькими тысячелетиями, а останков материальной культуры древних людей - десятками тысячелетий, то геологическая история оперирует сотнями миллионов и даже миллиардами лет; возраст нашей планеты оценивается в 4.6 млрд. лет.
Грандиозны явления, происходившие на поверхности Земли в течение ее геологической истории: движение, столкновения и расколы континентов, радикальные изменения распределения суши и моря, глобальные перемещения полюсов, образование гигантских горных систем и их постепенное разрушение под действием воды и ветра, развитие и исчезновение огромных материковых оледенений, возникновение жизни и ее эволюция от микроскопических водорослей до современных 150-тонных синих китов - крупнейших из существ, когда-либо живших на Земле.
Колоссальный труд геологов, палеонтологов и специалистов по изотопному анализу минералов позволил выявить и датировать основные этапы эволюции нашей планеты. Поразительно, как далеко в прошлое сумел проникнуть пытливый ум человека! Расшифровка истории Земли - это одно из самых ярких подтверждений материалистического тезиса о познаваемости мира.
Классическая историческая геология, основы которой были заложены в 30-х годах XIX столетия и выводами которой до сих пор ограничиваются при преподавании естествознания в школах, охватывала только одну восьмую времени существования Земли - менее 600 млн. лет, а предшествующие 4 млрд. лет, неопределенно называвшиеся докембрием, лишь в немногих местах просвечивали сквозь туман неизвестности. Классическая геология еще не имела достоверных оценок абсолютного возраста тех или иных событий истории Земли и оперировала в основном лишь их относительными возрастами, т. е. данными о том, какие события происходили раньше и какие позже. Она располагала материалами только о континентальной земной коре и поневоле была вынуждена рассматривать океаны с точки зрения происходивших геологических событий лишь как «пустые места» между континентами; при этом предполагалось, что последние неизменно занимали одни и те же фиксированные места на земном шаре («фиксизм»).
Последние десятилетия внесли чрезвычайно большой вклад в расшифровку основных этапов истории Земли. Были разработаны надежные методы оценки абсолютного возраста горных пород (с помощью изотопного анализа содержащихся в них минералов); их широкое применение, в том числе к обнаруженным во многих местах земного шара древним докембрийским породам, позволило создать абсолютную геохронологию, простирающуюся в прошлое по меньшей мере на 3.5 млрд. лет.
Были найдены и датированы многочисленные следы докембрийских бесскелетных живых существ; теперь каждый образованный человек должен знать, что документированные следы жизни на Земле достигают возрастов свыше 3 млрд. лет.
Океанологами созданы основы геофизики и четвертичной (относящейся к последним 1.5-2 млн. лет) геологии океанической земной коры; начатое в 1968 г. глубинное бурение дна океана (к началу 1976 г. в нем пробурено уже около 600 скважин) принесло первые образцы океанических осадочных пород с возрастами до 600 млн. лет. Обнаруженная в послевоенные годы на дне океана глобальная система, срединно-океанических хребтов по современной тектонической гипотезе оказывается осью растяжения океанского дна, дающего начало всем глобальным движениям земной коры, включая движение континентов. Таким образом, у нас на глазах геология из континентальной превращается в глобальную, а историческая геология из истории континентальной земной коры превращается в историю всей Земли.
Изложение истории Земли, по нашему мнению, теперь должно удовлетворять следующим требованиям.
1) Все данные должны базироваться не только на относительной, но и на абсолютной геохронологии.
2) Должна рассматриваться история не только последних 600 млн. лет, но всех 4.6 млрд. лет существования Земли или по крайней мере большей части этого времени.
3) Надо иметь в виду, что эволюция Земли как планеты - это эволюция не только ее поверхности и верхних слоев (земной коры), но, главным образом, всей ее внутренней структуры. Изменение состояния недр нашей планеты является движущей силой в истории ее верхних слоев и поверхности; эту историю невозможно полностью расшифровать и объяснить без знания ее движущей силы. Главным в эволюции недр является, по-видимому, формирование ядра и оболочек планеты в результате разделения (гравитационной дифференциации) более плотных и менее плотных веществ, а также выделения энергии вследствие гравитационной дифференциации, распада радиоактивных веществ и других процессов.
4) Что касается земной коры, то должна рассматриваться история не только континентальной, но, конечно, всей континентальной и океанической коры, и поверхности Земли.
5) Предположение о неизменном фиксированном расположении континентов на земном шаре («фиксизм») требует доказательств. Поскольку их, собственно, не имеется, следует исходить из более общего предположения о движении континентов («мобилизм»)и включать в историю Земли палеогеографические реконструкции формы континентов и их расположения на земном шаре в различные геологические эпохи.
В настоящей книге предпринята попытка удовлетворить этим пяти требованиям, хотя бы в той мере, в какой это представляется возможным в настоящее время