3152-1 (О геологическом возрасте Земли)

О геологическом возрасте Земли

Хунджуа А. Г.

Геология как самостоятельная наука, изучающая состав, строение и историю эволюции земной коры, возникла и сформировалась в результате дифференциации естествознания в конце XVIII начале XIX вв. Ряд важных мировоззренческих вопросов, в том числе связанных с историей становления эволюционной теории Ч. Дарвина, неотделимы от таких разделов геологии как геохронология и палеонтология.

1. Геохронология

Современная геохронология, изучающая последовательность формирования и возраст горных пород, образующих земную кору, разбивает историю Земли на эры, периоды, эпохи и века.

Исходя из последовательности залегания горных пород, геохимического анализа, найденных окаменелостей, пыльцы растений, и т. д., можно получить стратиграфическую колонку со строгой иерархией, но без указания конкретного возраста - времени формирования данной геологической системы. Т.е. относительная геохронология основана на результатах конкретных наблюдений и их анализа. В начале ХХ века, после открытия радиоактивности, физики П. Кюри и Э. Резерфорд (оба - нобелевские лауреаты) предложили для определения абсолютного возраста горных пород использовать радиоизотопный метод датирования, на основании которого и бала введена (а вернее подправлена) абсолютная геохронологическая шкала с указанием конкретного возраста горных пород. На основании того же метода ныне считается, что образование земной коры произошло около около 4,6 млд. лет назад.

Казалось все предельно ясно и не остается места для дискуссий, например, с учеными креационистами, верящими в Творение, и в соответствии с книгой Бытия Священного Писания, отводящими на всю историю Земли около 7500 лет. Однако, не все так просто, и сам факт существования ученых-христиан, как в прежние времена, так и ныне, служит тому убедительным доказательством.

Начнем с того, что абсолютная геохронология существовала и в XIX в., до открытия радиоактивности, и тогда гигантский возраст горных пород и найденных в них ископаемых окаменелостей не обосновывался вовсе, а был продиктован потребностями эволюционной теории и неоднократно менялся, причем всегда в сторону увеличения.

В начале XIX в геологии господствовала «теория катастрофизма» основателя палеонтологии Жоржа Кювье. Большинство ученых того времени, как и Кювье, считали, что окаменелости возникли в результате Всемирного потопа и не оспаривали библейскую хронологию.

Позднее Чарльз Лайель отказался от теории катастроф Ж. Кювье и предположил медленное протекание всех процессов, с той скоростью, которую мы их видим изо дня в день. В его униформистской теории один год Всемирного Потопа растянулся на миллионы лет. При этом вначале Лайель верил в многократное творение, необходимое для объяснения исчезновения и последующего появления определенных видов в летописи окаменелостей. Верил Лайель и в неизменность видов и лишь позднее под влиянием Дарвина поверил в эволюцию.

Лайель в своей униформистской теории опирался на следующие допущения:

1. Законы природы постоянны.

2. Все геологические черты Земли - результат процессов, происходящих и сегодня, т.е. считается, что процессы, которые мы видим в природе в наши дни, имели место и в прошлом, причем протекали они с такой же скоростью; этот пункт полностью нивелирует влияние катастроф на формирование «лица Земли».

3. Геологические изменения всегда медленны.

4. Слоистые породы медленно формировались при осаждении из воды, а для этого требовалось, чтобы континенты многократно поднимались и опускались над уровнем моря.

Позднее Ч. Дарвин добавил еще две эволюционные идеи:

5. Малое изменение, возможное в пределах вида, со временем переходит в большое изменение, выходящее за рамки вида, рода, отряда, класса.

6. Жизнь эволюционировала от простых форм к сложным, от клетки к организму. Все формы жизни родственны друг другу, так как имеют общих предков.

При этом Лайель считал, что если бы летопись окаменелостей была достаточно полна, она показала бы правильность униформистского подхода. В действительности же, если восходящий порядок окаменелостей и существует, то лишь фрагментарно, а не в законченном виде, как это представляется на страницах учебников и в воображении последователей Лайеля. Следует отметить, что теория Лайеля не лишена и внутренних логических противоречий. Так, восходящий порядок окаменелостей определяется эволюцией, а эволюция подтверждается восходящим порядком окаменелостей.

Тем не менее, на основе униформистской теории Лайелем и другими геологами XIX века была разработана одна из основополагающих моделей геологии - геологическая колонка: породы соотносятся с геологическими периодами, эти периоды датируются (весьма произвольно), после чего, возможно, их расположение в виде колонки в соответствии с хронологией. При построении колонки Лайель основывался на процентном содержании в породе живущих сейчас беспозвоночных, например, двухстворчатых моллюсков, и предложил при их содержании от 50 до 90% относить породы к плиоценовым, от 20 до 40% окаменелостей, представленных современными видами, - к миоценовым, а при содержании менее 5% - к эоценовым. Сами термины (плиоцен, миоцен, эоцен - названия эпох кайнозойской эры) ничего не проясняют, поскольку в переводе с греческого языка означают более современный, менее современный и начальный. Несмотря на всю условность предложенной схемы, последователи Лайеля продолжили ее разработку, дали название периодам и эпохам каждой геологической эры и датировали их (использование названий периодов и эпох само по себе не может приводить к ошибкам, большая ошибка приписывать им определенный возраст). Далее для каждого периода были выбраны типичные окаменелости - «руководящие окаменелости системы» и по их наличию и поныне определяется возраст пород. Длительность геологических эр была установлена также на основе правдоподобных догадок.

Геологическая колонка - теоретическая и абстрактная схема. Нигде на Земле пока не нашли соответствующее залегание пород; такой порядок встречается только теоретически в учебниках и музеях, на практике же часто все бывает перепутано, так что не исключен и обратный порядок залегания. Однако такую колонку считают полезной при разведке нефти и газа, а с теоретической же точки зрения она - основной инструмент геологии, поскольку ничего другого не придумано.

Не надо быть специалистом в области абстрактной логики, чтобы понять, что использование геологических пород для датировки окаменелостей, и руководящих окаменелостей для датировки пород, логически противоречиво, и оставляет широкое поле для произвола: Лайель и его последователи постоянно расширяли временной интервал существования жизни, исходя не из данных науки, а из нужд эволюционной теории. Так, датировки самых ранних форм жизни после прихода понимания сложности строения живой клетки постоянно увеличивались. В результате со времен Лайеля возраст возникновения жизни на Земле увеличен еще в 10 раз.

По мере накопления достаточно большого фактического и экспериментального материала, ученые-геологи обнаружили, что униформизм Лайеля имеет крайне ограниченное применение и не может служить основой для реконструкции геологических условий прошлого. На место его пришел более общий принцип актуализма, который говорит, что сходство современных и древних геологических процессов только качественное, в количественном плане они могли значительно отличаться от процессов сегодняшних.

Изучая реальные геологические разрезы, геологи все чаще стали приходить к выводу, что геологическая летопись - это последовательность редких, но значительных по интенсивности событий, разделенных длительными перерывами. Сравнительно краткие эпизоды геологической активности сменяются значительно более длительными периодами геологического покоя, во время которых протекающие процессы не оставляют заметного следа в геологических разрезах. Морские геологи придумали удачный обход этой сложной проблемы, назвав время перерывов периодом «неотложения осадков». Получается, что реальное время, о котором имеются геологические свидетельства и о котором можно говорить с научных позиций, составляет незначительные доли от возрастного интервала, приписываемого геохронологической шкалой, все остальное время приходится на перерывы в накоплении осадков. О длительности перерывов с точки зрения геологии судить невозможно, но именно на них приходится более 99% возраста объекта, определяемого по геохронологической шкале. Ясно, что предполагаемые длительные перерывы "неотложения осадков" находятся вне сферы научного знания, а целиком и полностью принадлежат эволюционной идеологии.

В лучшем случае с помощью разработанных Лайелем и его последователями методов можно было рассчитывать на достоверность относительной геохронологии. При этом геология Лайеля установила масштабы времени в 100 000 раз больше тех, о которых говорит Священное Писание и вскоре после опубликования его трехтомной книги «Основы геологии» начались поиски методов абсолютного датирования. Все существующие методы основаны на все той же униформистской идее о постоянстве скоростей протекания природных процессов.

2. Радиоизотопное датирование

После открытия в конце XIX века французским физиком Анри Беккерелем явления радиоактивности и установления законов радиоактивного распада появился еще один способ определения абсолютного возраста геологических объектов. Радиоизотопные методы вскоре, если не вытеснили, то существенно потеснили остальные методы датирования. Во-первых, они, казалось бы, дают возможность абсолютного определения возраста, а, во-вторых, они давали очень большой возраст пород порядка миллиардов лет, который устраивал эволюционистов.

Рассмотрим сущность метода радиоизотопного датирования. Радиоактивный распад подобен песочным часам: по отношению числа атомов элемента, возникшего в результате распада, к числу атомов распадающегося элемента возможно определение продолжительности процесса распада. При этом считается, что скорость распада является постоянной величиной и не зависит от температуры, давления, химических реакций и других внешних воздействий. Чаще всего применяются методы и основанные A) аргон (KPb), калий свинец (Uна реакциях превращения атомных ядер: уран Sr) и радиоуглеродный метод датирования. стронций (Rb, рубидий

Pb) использует для определения свинец (U Радиоизотопный метод уран 4,51 возраста распад ядер изотопа урана U238 с периодом полураспада миллиардов лет. Процесс распада происходит в несколько стадий, от урана до свинца, их 14...

... и приводит к образованию стабильного изотопа Pb206. Ясно, что чем больше отношение числа атомов Pb206 к числу атомов U238 , тем старше должна быть проба, но при этом надо считаться с возможностью загрязнения свинцом Pb206 первоначальной породы.

Для радиоизотопного датирования выбирают породы, подобные гранитам, которые возникли путем кристаллизации жидкости. Такая порода допускает определение возраста, и может оказаться полезной для определения возраста связанной с ней осадочной породы или находящихся в ней окаменелостей. Например, при кристаллизации циркона (ZrSiО4) атомы изотопа урана U238 могут в кристаллической решетке замещать атомы циркония. Далее атомы U238 распадаются, превращаясь в итоге в свинец Pb206. Понятно, что для правильного датирования необходимо знать первоначальное содержание в породе изотопа свинца Pb206. Его можно учесть, допуская, что соотношение концентраций изотопов Pb206 и Pb204 в цирконе и окружающих его породах, не содержащих уран, одинаково. Тогда по избытку изотопа свинца Pb206 в цирконе но отношению к окружающей породе (только этот изотоп свинца получается из урана) можно определить его долю, получившуюся из урана. Далее делается допущение, что не было загрязнения образцов свинцом, например, из грунтовых вод или выхлопа автомобилей, равно как не было и вымывания урана, и по отношению концентраций изотопов Pb206 и U238 определяется возраст кристаллов циркона. Приведенный пример показывает, насколько скрупулезный должен быть химический анализ пород, какие предположения делаются, а о реальности их выполнения предоставим судить читателю.

A) важен потому, что содержащие уран аргон (K Радиоизотопный метод калий минералы встречаются редко, а содержащие калий - часто. Метод базируется на том, A40, превращаясь в ядра-распад K40что ядра изотопа калия K40 испытывают аргона (период полураспада составляет 1,31 миллиарда лет). Главным недостатком этого метода является проникновение в породы аргона из атмосферы (а его в атмосфере около 1%), которое пытаются учитывать по соотношению концентраций атомов двух изотопов аргона A40 / A36, присутствующих в атмосфере. Однако далеко аргон дает правдоподобные результаты:не всегда датирование по методу калий при анализе лавы с Гавайских островов, возраст которой был известен и составлял A был получен возраст 22 млн. лет?! (по-видимому, из-за200 лет, по методу K избыточного давления подводные лавы содержат больше аргона). Возраст каменных A в десятки раз превышает возрастметеоритов, определенный по методу K геологических пород, в которых они найдены. Подобные обескураживающие результаты показывают ненадежность этого метода датирования и повышают скептицизм и к результатам других радиоизотопных методов ввиду множества трудно учитываемых источников ошибок. Отметим, что в калий-аргоновом методе датирования предполагается постоянство отношения концентраций изотопов аргона A40/A36 в атмосфере на протяжении миллиардов лет, что маловероятно, т.к. изотоп A36 образуется в атмосфере под действием космического излучения.