Горные породы - как бы своеобразная книга, где записана вся история Земли. Однако, если продолжить сравнение, книга эта разорвана на отдельные страницы, и прежде, чем прочесть ее, надо собрать их и расположить в правильном порядке. Чаще старые горные породы залегают внизу, а молодые вверху. Но это не значит, что та или иная порода вечно занимает одно и то же положение.
Колоссальные силы, которые создают новые горные цепи, могут также смещать горные породы, деформировать их и даже вовсе разрушать. Иногда складки горных пород разламываются или наползают одна на другую, и самые древние породы, располагавшиеся прежде внизу, оказываются у самой поверхности.
Кроме того, обломки разрушающейся породы могут скатываться по горным склонам. Тогда старые и молодые породы перемешиваются. В других случаях вулканические горные породы, поднимаясь из нижних слоев земной коры, пробиваются на поверхность сквозь более молодые породы. Если какая-нибудь вулканическая порода продавливает сразу несколько слоев других горных пород, это означает, что она сформировалась позже.
Ну и, разумеется, горные породы постоянно разрушаются из-за эрозии. При этом возникают причудливые конфигурации, когда старые породы оказываются в окружении более молодых. Это происходит, скажем, при выветривании верхушки горной складки: более древняя порода, скрытая дотоле в середине складки, обнажается. На поверхность породы, подвергшейся эрозии, могут наноситься новые слои осадочных пород.

Несогласное залегание горных пород позволяет 'прочесть' их историю. Так, известняк, сформировавшийся в каменноугольный период (карбон), залегает поверх силурийских горных пород, которые сперва под воздействием движений земной коры были смяты в складки, а затем подверглись эрозии. В итоге образовалась плоская поверхность, на которой начал формироваться слой известняка. При таком несогласном залегании горные породы, располагающиеся сверху, - самые молодые

Нумеруя страницы.

Чтобы восстановить подлинную картину истории Земли, нужны некие подсказки, позволяющие установить, в каком порядке возникали те или иные горные породы. Отличными подсказками служат окаменелости - ископаемые останки растений и животных, сохранившиеся в толщах горных пород. За многие миллионы лет климат на Земле неоднократно менялся, а вместе с ним менялись растения и животные, населявшие нашу планету.
Особенно хорошие подсказки - останки животных, у которых при жизни были твердые панцири. Подсказки для более поздних пород - останки позвоночных, то есть животных, имеющих спинной хребет. Твердые части тел животных сохраняются в ископаемом виде гораздо чаще, чем мягкие ткани. Самый распространенный тип окаменелостей - моллюски и ракообразные. Однако твердые панцири встречаются иногда и у крохотных одноклеточных животных, которых можно разглядеть только под микроскопом. Горные породы, содержащие останки одних и тех же животных, по всей видимости, сформировались примерно в одно и то же время.

Возраст вулканических пород можно установить с помощью радиоизотопного метода. Некоторые химические элементы, содержащиеся в горных породах, медленно распадаются, образуя новые атомы и испуская при этом радиоактивное излучение. Эти разновидности томов данного элемента называются его радиоизотопами. Такие элементы распадаются со строго определенной скоростью, так что, измерив соотношение между двумя радиоизотопами в данной горной породе, вы можете определить время, когда она сформировалась.

Горные породы со встроенными часами.

Окаменелости встречаются лишь в осадочных породах. Для других типов горных пород необходимо подыскать иные подсказки. Так, возраст вулканических (изверженных) пород можно определить при помощи радиоизотопного метода.
Простейшие химические вещества в природе - химические элементы. Например, железо - химический элемент, как и кислород. Эти вещества состоят из атомов только одного вида. Однако некоторые элементы отличаются природной нестабильностью. Их атомы (так называемые исходные атомы) могут расщепляться (распадаться), образуя атомы другого вида (дочерние атомы). При этом выделяются радиоактивные частицы. Подобные нестабильные формы называются радиоизотопами.
Радиоизотопы распадаются за строго определенный промежуток времени. У каждого типа радиоизотопов собственная, только ему присущая скорость распада. Если вам известна скорость распада данного радиоизотопа, а также соотношение между числом дочерних и исходных изотопов в исследуемой горной породе, то вы сможете определить время, за которое этот радиоизотоп распадался. Это время и будет возрастом данной вулканической породы.
К сожалению, радиоизотопный метод невозможно применить для определения возраста осадочных пород: удастся определить лишь возраст образующих их минералов, точнее, тех из них, что содержат радиоизотопы. Однако сами эти минералы когда-то входили в состав более древних горных пород, которые давно разрушились, а уже из их обломков сформировались осадочные породы.

Время от времени направление магнитного поля Земли меняется на противоположное: северный магнитный полюс становится южным магнитным полюсом и наоборот. Пока лава затвердевает и превращается в горную породу, минералы, содержащие железо, выстраиваются в ней по направлению магнитного поля Земли. На этой диаграмме представлены горные породы с различной магнитной полярностью, располагающиеся по обе стороны одного из срединно-океанических хребтов, где формируются новые горные породы. Полярность горной породы может помочь при определении ее возраста.

Древний магнетизм.

У Земли есть расплавленное (жидкое) ядро, богатое железом. Как известно, наша планета вращается вокруг своей оси (воображаемой линии, проведенной между Северным и Южным полюсами). Благодаря этому она обладает свойствами гигантского магнита. Северный и южный полюса этого магнита не совсем совпадают с местоположением Северного и Южного полюсов Земли. По неким причинам, которые нам пока не до конца ясны, магнитные полюса нашей планеты за всю ее длительную историю периодически менялись местами.
Некоторые вулканические породы включают в себя минералы с высоким содержанием железа, играющие роль своего рода миниатюрных магнитных ориентиров. Прежде чем такие горные породы остыли и затвердели, вышеупомянутые минералы, как и полагается магнитам, выстраивались в них в соответствии с расположением северного и южного магнитных полюсов Земли. Однако в далекие времена эти полюса находились совсем не там, где они сейчас. Ученым удалось определить местоположение магнитных полюсов Земли в различные геологические эпохи, и теперь по расположению крохотных магнитов-ориентиров мы иногда можем установить возраст конкретной породы.

Ископаемый семенной папоротник из древних каменноугольных болот. Семенные папоротники произрастали только в теплом климате. Чтобы мягкие растительные ткани сохранились в ископаемом виде, они должны были быть погребены в породе сразу после гибели растения. Данная порода - глинистый сланец, образовавшийся из отложений ила. Значит, когда-то на этом месте был теплый заболоченный лес и осадочные породы формировались очень быстро.

Каков возраст нашей Земли?

Возраст самых древних горных пород, существующих ныне на Земле, по определению ученых - чуть меньше 4 млрд лет. Однако к тому времени, как эти породы сформировались, первые горные породы, возникшие на нашей планете, уже разрушились, и их обломки послужили строительным материалом для новых осадочных пород. Так что мы, к сожалению, не можем установить истинный возраст Земли на основе изучения горных пород, сохранившихся до наших дней.
Тем не менее ученые придерживаются той точки зрения, что Земля, Луна и метеориты, периодически падающие на Землю, образовались примерно в одно и то же время. Метеориты - это обломки горных пород, прилетающие к нам из космического пространства и, стало быть, не претерпевшие каких-либо серьезных изменений со времени своего возникновения. Их возраст, по определению ученых, 4,6 млрд лет. Возраст самых древних горных пород на Луне также около 4,6 млрд лет, так что Земля, по всей вероятности, возникла столь же давно.

Тип ландшафта зависит главным образом все от тех же природных сил, вызывающих эрозию и выветривание горных пород: дождей, рек, льда, мороза, жары, ветра, а также содержания в дождевой воде различных химических веществ. Твердые породы разрушаются медленнее, чем мягкие. Ландшафт той или иной местности скрывает в себе массу ценной геологической информации, которая выявляется, лишь когда горные породы выходят на поверхность в виде утесов или обнажаются при разработке карьеров. Наклонное (1) или складчатое (2) залегание осадочных пород свидетельствует о том, что на эти породы воздействовали движения земной коры, в частности складкообразование, уже после их окончательного сформирования. Несогласное (3) залегание происходит, когда старые горные породы подвергаются эрозии, а затем на них сверху образуется слой гораздо более молодых осадочных пород. В этом случае несогласное залегание сильно влияет на характер ландшафта. Ведь более молодые породы намного тверже старых, и после миллионов лет непрерывного воздействия эрозии они возвышаются над местностью в виде настоящих гор. Разломы (4 и 5) возникают в тех местах, где сверхмощные движения земной коры раскалывают пласты горных пород и заставляют их смещаться относительно друг друга вдоль плоскости разрыва (линии разлома). В случае надвига (5) один пласт породы нагромождается на другой, прогибаясь в процессе движения. При таком типе разрыва старые горные породы оказываются поверх более молодых. Кроме того, в данном случае более твердые породы залегают выше, чем более мягкие, образуя цепь холмов. Случаи внедрения вулканических пород, таких, как дайки (6) или пластовые интрузии (7), также помогают соотнести друг с другом различные слои горных пород. В тех местах, где интрузии прорезают слои пород разного возраста, они должны быть моложе окружающих их осадочных пород. Вулканические породы, формирующиеся в результате вулканической деятельности (8), вскоре образуют новое несогласное залегание. Наконец, процессы эрозии и выветривания приводят к возникновению нового осадочного материала (9), который со временем может образовать новый слой осадочной породы.