Історія земної кори: проблеми, закономірності, роздуми

ІСТОРІЯ ЗЕМНОЇ КОРИ: ПРОБЛЕМИ, ЗАКОНОМІРНОСТІ, РОЗДУМИ

Історична геологія, що розшифровує умови й закономірності розвитку земної кори та планети в цілому, є наукою, що активно розвивається. Можливість точно датувати найрізноманітніші події минулого, вивчати вплив космосу на розвиток Землі, пояснювати структурно-геологічні й палеогеографічні перетворення з позицій безупинного переміщення літосферних плит, що з'явилася в середині XX ст., дозволила отримати багато нової інформації, яку ще потрібно остаточно осмислити. З огляду на те, що ця наука вивчає також розвиток у часі біосфери, магматизму, осадконакопичення, зміну палеогеографічних обстановок, коло питань, які вимагають розв'язання, стає надзвичайно широким.

Хотілося б звернути увагу на такий момент: нових публікацій в галузі історичної геології явно недостатньо. Академічні інститути майже не розробляють історико-геологічні проблеми, і це стає завданням в основному вищої школи. Ще один штрих. Упродовж кількох останніх десятиліть з'явилося багато спеціалізованих довідників про речовину земної кори (мінералогічних, петрографічних, про камені-самоцвіти тощо), тектонічних (матеріали з тектонічної термінології), регіонально-геологічних зведень і довідників з території колишнього СРСР, інших країн. А от спеціалізованого довідника з історичної геології немає! І одна з причин цього — різноманіття інформації й відсутність організацій і фахівців, що цілеспрямовано опікуються такими проблемами.

Ми розглянули багато нового матеріалу й не будемо заглиблюватися в пошуки й рішення нових проблем. Розглянемо лише кілька окремих питань, які, можливо, навіть не повною мірою стосуються історії Землі, історичної геології. Поміркуймо вголос над тим, чому геологію як самостійну науку не вивчають у школі, на відміну від аналогічних напрямів природознавства — біології, фізики, хімії, фізичної географії. Серед найменш вивчених сторін історії Землі слід назвати прояв різних форм ритмічності в розвитку земної кори, хоча тут багато цікавого й навіть важливого. І на завершення, торкнемося своєрідної філософської проблеми: чим відрізняється розвиток неживої природи, яку вивчає історична геологія,, від живої, що є предметом біології.

Чому геологію не вивчають у школі?

Дивний парадокс нашої освіти, до якого ми звикли та якого не помічаємо, полягає в тому, що досить активне вивчення в школі фізики, хімії, біології та фізичної географії поєднується з відсутністю в навчальних програмах такого не менш важливого предмета й великого напряму природознавства, як геологія. Навіть астрономія іноді фігурує як шкільний предмет, а на справи земні часу не залишається. І це в країні, де донедавна ще існувало всесоюзне й ряд республіканських міністерств геології, де з 1966 р. відзначається День геолога (в Україні святкування його відновлено з 1995 р.), у державі, яка по праву може називатися геологічною.

Зараз вже важко однозначно назвати причину такого стану речей. Імовірно, тут позначаються традиції, певна відсталість нашого мислення й освіти. Ми звикли до визначеного набору предметів і не хочемо що-небудь рішуче міняти. До речі, і науки природознавства, як не дивно, порівняно нещодавно ввійшли до навчальних програм наших шкіл. У 1892 р. на VII сесії Міжнародного геологічного конгресу в Санкт-Петербурзі було ухвалено рішення рекомендувати введення в школі геології. І багато країн здійснили цю рекомендацію. На XI з'їзді натуралістів і лікарів Росії, який відбувся в 1901 р. у тому ж Санкт-Петербурзі, було ухвалено рішення ввести викладання природничих наук у середній школі. А ще за дванадцять років до цього міністр освіти Д. А. Толстой на обіді VI з'їзду заявляв, що в правлячих колах панує сильне побоювання, що природознавство може мати "згубний вплив на голови" та "сприятиме зростанню вільнодумства".

У чомусь ці побоювання справедливі. Особливо щодо геології, адже вона більше за решту наук природознавства породжувала мовчазну протидію релігії в Європі й дореволюційній Росії. Саме вона цілком обґрунтовано заперечувала можливість Всесвітнього потопу й розвивала ідеї еволюції. Історія розвитку природи, за твердженнями цієї науки, не укладалася в сім днів творіння й кілька тисяч років для наступного її розвитку, які відводила на це Біблія. Та й сьогодні мало що змінилося, незважаючи на офіційне визнання наукових досягнень. Красномовним підтвердженням такого стану речей є вже сучасне твердження прихильників однієї з ортодоксальних релігійних течій про те, що в числі трьох основних ворогів релігії двоє були геологами. Це Чарльз Лайєль і Чарльз Дар-він (до речі, теж геолог за освітою!), які припускали народження й розвиток природи без допомоги Всевишнього. До речі, третім був Карл Маркс, який у молодості також захоплювався геологією і навіть написав роботу з цієї теми. Крім того, він зазіхнув на право приватної власності, а цього було достатньо для осуду.

У передвоєнні роки в старших класах країни цей предмет існував. Десятикратно видавався підручник "Геологія і мінералогія" М. П. Потьомкіна і В. В. Малинка. Мабуть, це було пов'язане з тим авторитетом, який завоювала геологія, забезпечивши незалежність держави мінерально-сировинними ресурсами, що було дуже важливо в умовах не завжди доброзичливого навколишнього оточення. Чимало сприяли цьому науково-популярні роботи О. Е. Ферсмана, В. А. Обручева й багатьох інших. А в перші післявоєнні десятиліття, на які припав розквіт регіонально-геологічних і пошуково-розвідувальних робіт, цей предмет зі шкільних програм було виключено. Можливо, не вистачало вчителів, не було підходящих підручників, постали інші важливі завдання. Геологія виконувала величезні амбіційні завдання. Утім, науково-популярної літератури, підручників для ВНЗ, у тому числі педагогічних, було чимало. А впроваджувати елементарні геологічні знання в школі — про речовину земної кори (мінерали й гірські породи), корисні копалини та підземні води, геологічну будову країни — взялася географія, що є складовою наук про Землю. Частково — хімія й біологія, які теж надають відомості про мінерали й розвиток органічного світу.

Однією з причин виключення геології зі шкільних наук може бути значна складність структури цього наукового напряму. Розповідаючи про науки, які вивчають історію розвитку земної кори, ми назвали близько двох десятків напрямів і вчень. Ще більш складною є структура геології в цілому. Порівняно нещодавно А. 0. Малахов (1963) у своїй книзі "100 професій геолога" з гордістю повідомляв, що фактична їх кількість перевищує цю цифру. У середині XX ст. геологія належала до наук, які активно розвивалися, що ускладнювало своєчасну підготовку відповідних загальнодоступних підручників. Це був своєрідний науково-виробничий бум. Якщо в дореволюційній Росії геологією займалося близько 150 спеціалістів, то до 1970 р. геологічна служба країни нараховувала близько півмільйона фахівців. Закликати до вивчення геології ставало начебто недоречним; і так все зрозуміло. Міністерство геології й охорони надр було другим за асигнуваннями після Міністерства збройних сил. І тільки впродовж двох-трьох останніх десятиліть інтерес до геології різко знизився. Було відкрито величезну кількість родовищ (в Україні — близько 8 тис), і в такій ситуації проблема містилася не в пошуках нових, а у виборі їх з-поміж наявних, яку взялися розв'язувати економісти, гірські інженери та інші фахівці.

Резонним є питання: чи потрібен за сучасних умов курс геології в школах? За умов, коли шкільні програми перевантажені масою інших важливих і потрібних предметів, що надають відомості про економіку, життєзабезпечення, культуру, валеологію тощо. І навіть точніше: чи потрібна геологія для України, обтяженої багатьма іншими проблемами? Відразу ж нагадаймо: займаючи площу близько 0,5 % земної поверхні, вона видобуває близько 5 % світових мінеральних ресурсів, а отже, навантаження на надра в країні на порядок вищі за світові. У нас ведеться видобування понад 90 видів мінеральної сировини, з яких близького видів іде на експорт. Третину державного бюджету забезпечує металургія й розробка корисних копалин. Значна розмаїтість геологічної будови та природних умов створює величезні можливості не лише для вивчення, але й для використання в туристсько-краєзнавчій роботі, ознайомленні з геологічними пам'ятниками природи, рекреації.

Чи достатньо шкільних знань для того, щоб розібратися в усій розмаїтості необхідної будь-якому громадянину геологічної інформації? Мабуть, ні, з огляду на уривчастість отримуваних у цій галузі знань. Про мінерали й гірські породи нам повідомляють у 6 класі, а потім мимохіть окремі з них згадуються в хімії. Навряд чи ці відомості засвоюються в такому віці. Те саме стосується корисних копалин і підземних вод, відомості про які хоча й повторюються в різних курсах, але явно є недостатніми для розуміння їх сутності й можливостей нашої країни. Біологи, які теоретично повинні брати участь у розробці питань палеонтології та виявлення закономірностей розвитку органічного світу, зазвичай не мають елементарних історико-геологічних знань, тому що курс геології в процесі їх підготовки у ВНЗ, як правило, відсутній або надто скорочений. А сучасної науково-популярної літератури з геології катастрофічно не вистачає.

Обсяг геологічних знань у школі слід не просто збільшити, але й систематизувати. Має існувати єдиний курс, що викладає відомості про речовину земної кори, її структури (платформи, складчасті спорудження, океани, літосферні плити), корисні копалини й підземні води, а також умови їх утворення й розробки. А географічні відомості про природні процеси мають доповнюватися викладом положень про тектонічні рухи (парадоксально, але цей термін у шкільних курсах навіть не вивчається, хоча школярам демонструють і пропонують для освоєння тектонічні карти материків та України!). Одним з їхніх проявів є сумно відомі землетруси, що перебувають на першому місці за кількістю жертв. Вони ж зумовлюють магматизм (і не лише поверхневий, який називають вулканізмом) і переміщають літосферні плити. Ще одним парадоксом можна вважати те, що термін "магматизм" по лише в навчальних курсах, але й у наших словниках! ж, слід згадати знання про історію розвитку природи, яких жоден з предметів природознавства не дає. А про важливість цього ми вже кілька разів наголошували.

Імовірно, самостійним має бути курс історичної та екологічної геології, принаймні для студентів біологічного й екологічного профілів. У ньому обов'язково мають бути розроблені пізнавально-світоглядні положення, що показують, як і скільки часу розвивалося життя на Землі, коли та які природні катастрофи відбувалися в минулому й чим вони були зумовлені, а також питання використання й охорони надр, підземних вод, які майже відсутні в наших сучасних ученнях про екологію та зазвичай заміняються абстрактними закликами про охорону навколишнього, середовища. Мабуть, спочатку такі курси й предмети могли б викладати вчителі географії, але тільки за умови створення серії підручників і навчальних посібників, а також більш повного отримання ними самими знань у цій галузі. І, зрозуміло, потрібне рішення Міністерства освіти і науки (або розуміння на державному рівні важливості цього завдання).

Ритми в розвитку земної кори

Історія формування земної кори, як уже неодноразово відзначалося, характеризується значною розмаїтістю прояву тектонічних рухів, магматизму, численними змінами фізико-географічних обстановок. До найяскравіших закономірностей більшості цих процесів слід зарахувати таке явище, як ритмічність. Зважаючи на значну тривалість геологічної історії, ми можемо говорити про ритми різних порядків у розвитку цього явища в часі. Це істотно відрізняє історико-геологічну ритмічність від біологічної (біоритмів), історичної і навіть космічної.

Терміни "ритм" і "ритмічність" дуже часто використовуються у різних значеннях, тому необхідно уточнити розуміння їх сутності в історико-геологічному розвитку. Ми можемо говорити про певні інтервали часу (періоди, епохи, ери, етапи), упродовж яких зберігаються однотипні режими, умови, структурний план окремих басейнів, морських або материкових територій, називаючи це явище періодичністю історико-геологічного розвитку. Більш складним поняттям є "цикл", або закономірне повторення аналогічних обстановок. Розглядаючи тектонічні рухи, ми говорили про геотектонічний цикл, або чергування геосинклінальних режимів і гороутворення в геологічній історії певних складчастих споруджень, регіонів, структур. На відміну від періодів і циклів, ритмами слід називати повторення певних подій або явищ через чітко визначений інтервал часу.

Імовірно, класичним прикладом ритмічності може бути повторення через 75-80 млн років структурно-геологічних перебудов у фанерозойській історії земної кори. Це явище потрібно розуміти як порівняно короткочасне, геологічно миттєву зміну структурного плану й тектонічного режиму в більшості рухливих областей. Вони розглядалися нами вище. Тут лише додамо, що подібні зміни режимів датовано з граничною для геології точністю й заперечувати їх неможливо. Геологічна природа подібних перебудов має трактуватися як періодично повторюваний енергетичний вплив на Землю, що зумовлює зміну напрямку та швидкості переміщення літосферних плит.

Ще одним прикладом аналогічної ритмічності може бути існування тектонічних фаз, або епізодичний прояв у багатьох чи навіть переважній більшості рухливих областей зміни тектонічних режимів і умов осадконакопичення, що супроводжується іноді активізацією магматизму або навіть складкотвірних процесів. Ми також говорили про них, розглядаючи роль тектонічних рухів у формуванні земної кори. За часом, як ми вже відзначали раніше, вони збігаються з бомбардуванням Землі великими метеоритами. Такий збіг добре ілюструє зіставлення тектонічних фаз і часу формування метеоритних кратерів. Відзначалася ритмічність цього явища, повторення його зазвичай через 26 млн років. І зверталася увага на взаємозв'язок з раніше розглянутим ритмом: кожна третя з таких тектонічних фаз збігається з уже згаданими структурно-геологічними перебудовами.

Цікаву гіпотезу було сформульовано порівняно недавно для обґрунтування причини ритму в 26 млн років. Вона ґрунтується на припущенні про існування в Сонячній системі ще однієї зірки, яка одержала назву Немезиди. Цю зірку не видно, але її зближення із Сонцем може зумовити епізодичний енергетичний вплив, що проявляється активним надходженням на Землю великих метеоритів і порушує тектонічний режим у рухливих областях планети. А кожне третє зближення може стати причиною структурно-геологічних перебудов, унаслідок яких різко порушується режим переміщення літосферних плит. Такі питання мають розв'язувати астрономи, фахівці в галузі небесної механіки. А історична геологія лише надає вихідний матеріал для розрахунків Виявлена чітка співпідпорядкованість ритму цих двох форм тектогснезу, що зростає втричі, дозволила зробити нове припущення — перевірити обґрунтованість ритму у 234 млн років, визначеного на підставі потроєної його величини. І справді, кожна третя із вивчених у фанерозої перебудов виявляє чітку подібність. Зокрема, 15, 245, 480 і 710 млн років тому тодішні материки або значні , їх масиви, які зійшлися воєдино, починали розколюватися, що супроводжувалося великими звідними підняттями, скороченням морських площ, інтенсивним виливом базальтових лав.

Варто спробувати виявити суть або природу ритму у 234 млн років. Ця величина близька до прийнятого значення Галактичного року — інтервалу часу, упродовж якого Сонячна система здійснює свій повний оберт у межах Галактики. Розрахунки цієї величини, виконані в середині XX ст., становили 190-200 млн років (П..П. Паренаго, 1954; В. Г. Фесенков, 1953). Останнім часом частіше називається цифра 250 млн років. У такій ситуації пропонована величина у, 234 млн років стає цілком прийнятною. Тим більше що вона встановлюється на основі не абстрактних розрахунків, а точного датування певних історико-геологічних подій. Ми можемо припускати, що Сонячна система, яка переміщається в Усесвіті, на певних ділянках свого маршруту перетинає зони або пояси з епізодичним енергетичним впливом-імпульсом (квантом), що відбивається у відповідних структурно-геологічних перебудовах. Той факт, що подібне стійке явище простежується протягом всієї фанерозойської історії, дозволяє припускати саме неземну космічну природу цього ритму.

А якщо ми обґрунтували ритми у 26, 78 (75-80) і 234 млн років, то цікаво спробувати виявити можливість існування й особливості ще одного розрахункового повторення, що має відбуватися через 700 млн років. Найцікавіше, що така потроєна величина передбачуваної тривалості Галактичного року досить чітко виявляється в кам'яному літописі Землі. Імовірно, найбільш обґрунтованим репером у докембрійській геологічній історії може вважатися віковий рівень в 1,65 млрд років, який свого часу отримав назву "великого оновлення" та приймається як межа раннього й пізнього протерозою. У той час з'єднані материки, названі Панґеєю-1, почали розколюватися, що проявилося не лише інтенсивним виверженням базальтових лав, але й різкою зміною структур, що почали заново формуватися.

Аналогічне явище сталося 245 млн років тому. А віковий рівень у 3 млрд років —і це прийнята межа раннього й пізнього архею. Віковий рівень у 950 млн років є часом завершення гренвільської орогенії, що є найважливішою на Канадському щиті. Аналогічно проявлені події з віком 2,35 млрд років (селецька складчастість на Балтійськом щиті, кеноранська й пенокійська орогенії в Північній Америці та ін.). Слід нагадати, що Земля в цей час зазнавала грандіозного бомбардування залізними метеоритами, значення і роль якого поки що остаточно не розшифровані. Нарешті, віковий рівень у 3,7 млрд років може розглядатися як початок катархейського етапу, або давнього архею, що зазвичай окреслюється значеннями в 3,9-3,5 млрд років. Ми вже говорили про це, розглядаючи етапи та стадії розвитку земної кори.

Накреслена ритмічність у 700 млн років може бути покладена в основу ще однієї схеми історико-геологічної періодичності, запропонованої для всієї історії земної кори або навіть розвитку Землі. Розглядаючи головні стадії розвитку континентальної земної кори, ми говорили про відсутність єдиних положень з цього питання й про доцільність виділення двох основних етапів цієї історії — архейсько-ранньопротєрозойського й пізньопротерозойсько-фа-нерозойського. Можливість більш дрібного поділу цих етапів, існування своєрідних історико-геологічних еонів тривалістю 700 млн років дозволяє запропонувати ще одну принципово нову схему, що наводиться нижче. На наш погляд, вона заслуговує навіть на апробацію на прикладі історико-геологічного аналізу окремих материків чи великих територій.

Велика група ритмів пов'язана з проявом різноманітних фізико-географічних процесів минулого. Імовірно, найбільш виразними є повторення через 100 тис. років, форма яких може бути різною. Це проявляється у формуванні четвертинних річкових терас, коли приблизно через 100 тис. років відбувається стрибкоподібна зміна рівня Світового океану й починається глибинне ерозійне врізання річок. Ритмічність такого ж порядку фіксується в повторенні найбільш виразних зледенінь четвертинного періоду, що змінюються потепліннями. Урешті-решт, прикладом того ж ритму в більш давній історії може бути формування вугленосної товщі Донбасу, коли впродовж 25—30 млн років відбувалося накопичення близько 300 шарів вугілля й вапняків, що пояснюється епізодичним надходженням у басейн уламкового матеріалу, так званих каламутних потоків.

Більш складний ритм виявлений наступами й відступами морів, що відбуваються через 400 тис. років. Причому кількість і характер таких коливальних тектонічних рухів добре простежується для різних районів Землі. Ретельне вивчення їх дозволило В. О. Зубакову (1984) запропонувати 400-тисячний ритм як основу глобальної схеми кліматохронологічного поділу пізнього кайнозою. Ритми, близькі до розглянутих 100- і 400-тисячних, характерні й для палеозойського осадконакопичення інших регіонів, зокрема, Московської западини, Південного Уралу, Південного Тянь-Шаню й Західної Європи Ще один тип подібної палеогеографічної ритмічності зумовлює формування флішу. Ми вже розглядали його, розповідаючи про природні катастрофи в давній історії людства. Цікавим слід вважати чітку ритмічність таких повторень, що відбуваються в середньому через 6,5 тис. років, а також те, що подібні повторення відбувалися вже в період існування людини й характер їх прояву можна перевірити історичними й археологічними даними. Зокрема, 10 тис. років тому відбувалося бомбардування Землі малими космічними тілами (тектитами, невеликими метеоритами), а також спостерігалося танення великих льодовиків у Євразії. А 3,5 тис. років тому результатом сейсмо-вулканічної активізації стала загибель двох із трьох найдавніших цивілізацій — крітської й хараппської. Подібні прояви, що фіксують такий ритм, добре відомі для вікових рівнів у 23, 50, 74 тис. років тому й можуть припускатися для інших моментів цього інтервалу часу.

Причину такої ритмічності також можна пояснювати певними, не остаточно ще вивченими космічними процесами. Цей ритм близький до тієї тривалості часу, що характеризує явище, яке називають парадом планет (вони вишикуються в одну лінію відносно Сонця), а також становить чверть прецесії, або повного оберту осі нахилу Землі. Якщо це так, то не менш цікавим слід вважати той факт, що величина прецесії кратна ритму в 100 тис. років. Розглядаючи останні стадії четвертинного заледеніння, можна фіксувати чергування потеплінь і похолодань приблизно через 25 тис. років (схема М. Ф. Векліча, табл. 4), а отже, у цих групах ритмічності ми також можемо виявляти чітку співпідпорядкованість, але вже чотириразову. Вони становлять 100-26-6,5 тис. років. Співвідношення палеогеографічних ритмів з галактичними поки що неможливо встановити чітко, але певний взаємозв'язок можна припустити. Для цього потрібно спеціально вивчати умови осадконакопичення в депресіях, що формуються тривалий час.

Що дає вивчення історико-геологічної ритмічності? Використання цих даних насамперед може бути покладене в основу складання схем періодичності історйко-геологічного поділу — як для всієї історії земної кори, так і для фанерозойського часу. їх було наведено вище. Знадобиться певний час для їх апробації, деталізації й уточнення, а також для звикання до них і використання. Відзначимо лише, що якщо їх сприйме геологічна наука, то це буде відкриття, рівнозначне періодичній системі Д. І. Менделєєва в хімії. Важливими вони також є для здійснення певних прогнозів. З огляду на те що прояв ритму фіксує природні процеси, які можна назвати катастрофічними, ми можемо передбачати час прояву окремих із них. Поки що такі прогнози є цілком оптимістичними. Хоча в пресі панує інша думка.