Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Цель этой главы — не столько дать всесторонний обзор того, что происходило в протерозое, сколько сосредоточить внимание на нескольких основных моментах. Породы протерозойского возраста встречаются гораздо чаще, чем архейские, и химическую и биологическую информацию, в них содержащуюся, обычно расшифровать проще. По этой причине мы более уверены в реконструкции событий на этой стадии жизни Земли. Один из наиболее важных аспектов исследований протерозоя состоит в том, что они дают представление о поведении Земли как системы в условиях, кардинально отличающихся от современных. Это не только обеспечивает нас фундаментальной информацией об истории нашей планеты, но и улучшает наше умение отвечать на вопросы «А что, если…?», тем самым помогая пролить свет на будущее.

Термин протерозой образован от древнегреческих слов πρóτερος («протерос»), что означает «первый, старший», и ζωη («зоо»), что означает «жизнь». На заре геологии ученые помещали начало кембрийского периода (то есть конец протерозоя) там, где в осадочных породах внезапно появляются многочисленные окаменелости. Хотя протерозойские породы казались безжизненными, ученые поняли, что у окаменевших организмов кембрия должны существовать примитивные предшественники — отсюда и название протерозой для таких более старых пород. Не существует четкого биологического сигнала, отмечающего начало эона; нет также каких-нибудь последовательностей слоев осадочных пород, где вы могли бы уверенно показать рукой на границу, отделяющую протерозой от архея (как это можно сделать в большинстве случаев для более молодых подразделений геологической шкалы). Поэтому граница проведена несколько произвольно. В большинстве случае отнесение той или иной формации к архею или протерозою приходится проводить на основе геологического датирования.

Если дать ученому полминуты на то, чтобы перечислить основные события протерозоя, большинство назовет что-нибудь из следующего: образование крупных стабильных континентов^[43]; эволюция эукариотов и многоклеточных животных; накапливание кислорода в атмосфере; сильное оледенение во время событий, которые названы термином «Земля-снежок». В списке могут оказаться и другие пункты, но эти четыре — основные события и процессы, характеризующие этот эон. Всё это активно изучали в течение последних нескольких десятилетий. Удивительный и неожиданный результат такой работы — между этими, казалось бы, разными явлениями, возможно, существуют тесные связи.

Вопрос, как сформировались и выросли первые материки нашей планеты, геологи обсуждают уже больше полувека. Технологические достижения помогли найти подсказки, о которых всего несколько десятилетий назад нельзя было и думать, и потому на обсуждение этой темы сильно влияют последние исследования. В частности, новые горизонты открывает умение датировать древние породы с беспрецедентной точностью и возможность анализировать мельчайшие зерна минералов в поисках сведений о химическом составе окружающей среды в далеком прошлом. Как говорилось в главе 4, одним из плодов такой работы стало открытие кристаллов циркона, относящихся к катархейскому эону, и, насколько можно судить по их химическим свойствам, они должны были образоваться в породах, не слишком отличающихся от тех, что характерны для более молодой континентальной коры.

Сведения, полученные из изучения цирконов, в сочетании с наличием пород возрастом 4,28 миллиарда лет на берегу Гудзонова залива указывают, что континентальная кора существовала уже на ранних стадиях жизни планеты. Восходящие к архею небольшие остатки «микроконтинентов» входят во все современные материки (рисунок 20), но общая величина этих фрагментов невелика по сравнению с объемом более молодой коры. Важный вопрос состоит в том, что означает такая скудость: то, что существовали какие-то большие объемы древней коры, но позже их переплавило так, что мы их уже не распознаем, или то, что большего количества древней коры не существовало вовсе. Общая точка зрения, основанная на многих свидетельствах, состоит в том, что поначалу формирование континентальной коры было ограниченным, а первые континенты — маленькими. Вполне вероятно, что вплоть до архейского эона, а, возможно, до начала протерозоя ни один материк не приближался по размеру к сегодняшним.

Рисунок 20. Все современные континенты содержат хотя бы небольшие фрагменты древней коры. Закрашенные области на этой карте — примерное расположение известных участков архейской коры и остатков первых микроконтинентов. В некоторых из этих районов есть небольшие фрагменты коры катархейского возраста.