Таким образом, если использовать метод нзохрон, гарантируется довольно высокая надежность результата. С тем, что это достоинство, легко согласится каждый, кто имел дело с калий-аргоновым методом. Но в этом методе есть тот большой недостаток, что значение возраста в нем однозначно определяется отношением количеств калия-40 и аргона-40, но при измерении содержания этих элементов могут быть допущены ошибки, к которым приводят калий и аргон, не входившие в состав породы.
Но метод изохрон, хотя он и имеет очень высокую надежность, к сожалению не пригоден для таких пород, как базальты, содержащие мало рубидия. Следовательно, использовать этот метод для определения возраста загадочных пород, собранных в Срединно-Атлантическом хребте, нельзя.
К счастью, во второй половине 60-х годов на сцене появился очень мощный аргон-аргоновый метод. Он является объединением калий-аргонового метода и метода изохрон. Он был разработан профессором Калифорнийского университета Рейнольдсом и его учениками К. Меррихью и Дж. Тернером. Данный метод вполне применим к базальтам, и поэтому можно было быть уверенным в достоверности результатов, которые, казалось бы, вступают в противоречие со здравым смыслом. Случайно получив от профессора А. Мия-сиро, преподающего геологию в Нью-Йоркском университете, загадочные океанические породы из института Ламонта, я немедленно попытался определить их возраст аргон-аргоновым методом. Результат оказался ошеломляющим. Возраст этих пород был равен 170 миллионам лет. Данные очень точно ложились на прямую линию, образующую изохрону. Проверив еще раз все свои действия во время опыта и анализа данных, я не нашел ничего вызывающего хоть малейшее сомнение. Собравшись с духом, я решил опубликовать эти удивительные данные, послав статью в один западноевропейский научный журнал.
Для того чтобы наклонно погружающаяся в сторону континента плита достигла глубины (как полагают, около 100 километров), необходимой для превращения пород в магму, она должна пройти от глубоководного желоба в сторону континента расстояние в горизонтальном направлении в несколько сот километров. Это как раз соответствует тому месту, где расположены Японские острова. В то же время, поскольку трудно предположить, что на расстоянии всего 100 километров от желоба плита уже погрузилась на глубину, достаточную для образования магмы, то никто, конечно, не мог ожидать здесь какой-либо вулканической деятельности.
Неподалеку от древней суши Оясио пробуренная на океаническом дне скважина вскрыла слой андезитовых конгломератов (то есть конгломератов, галька и обломки которых состоят из андезита.). Источник, из которого поступили эти обломочные породы, достигающие мощности (толщины слоя, пласта) 40 метров, несомненно располагался где-то неподалеку, и, может быть, им была сама древняя суша Оясио. Возраст этих конгломератов, измеренный аргон-аргоновым методом, оказался равным 22 миллионам лет.
Гораздо древнее фундамент, сложенный вулканическими породами мелового возраста, у Тохоку—прибрежного района северо-восточной части Японии, расположенного напротив Оясио.
С другой стороны, возраст вулканических пород Оясио очень хорошо совпадает с периодом бурной вулканической деятельности, проявлявшейся в центральной части Северо-Восточной Японии 17—22 миллиона лет назад (так называемая эпоха «зеленых туфов»).
На первый взгляд получается противоречие с геохимическим подходом, рассматривающим одностороннее движение вещества из мантии в кору. Как же разрешить это противоречие?
Пока это никому не удается. Однако мне представляется, что это расхождение лишь кажется на первый взгляд противоречием, оно связано с рассмотрение событий разного временного масштаба, которое проводится при геохимическом и геофизическом подходах. Установленное геофизическими методами движение плит охватывает промежуток времени самое большее в несколько сот миллионов лет. При использовании геохимических методов, основанных на изучении изотопов с периодами полураспада, превышающими миллиарды лет, исследуется поведение объектов за промежутки времени, сравнимые с возрастом Земли.
Если рассматривать отрезки времени в несколько миллиардов лет и больше, то процесс взаимодействия мантии с корой действительно выглядит как однонаправленное перемещение мантийного вещества, но если ограничиться короткими отрезками в несколько сот миллионов лет, он вполне может быть представленным в виде циркуляции. По сегодняшним представлениям, движение плит ограничено промежутком, уходящим в прошлое до нескольких сот миллионов лет.
Возраст, современного океанического дна не превышает 200 миллионов лет. Следов существования и движения литосферных плит в более древние эпохи не обнаружено. Вопрос о том, возникало ли еще когда-нибудь в прошлом движение плит, подобное осуществляющемуся в течение последних 200 миллионов лет, наиболее горячо обсуждается в последнее время.
Около 200 миллионов лет назад, Африканский и Южноамериканский континенты составляли одно целое. Если допустить это, то дрейф магнитных полюсов в эпоху, предшествующую этому времени, изобразится одной линией. А если перевести континенты в нынешнее разъединенное состояние; то линии дрейфа магнитных полюсов, определенные по образцам пород этих континентов, тоже разойдутся. Возраст, с которого начинается разделение линий дрейфа магнитных полюсов, будет соответствовать времени разделения континентов. Это было примерно 200 миллионов лет назад.
Дрейф континентов, установленный по данным о намагниченности пород, имеет почти тот же вид, который предсказывали Снайдер, Вегенер и другие по результатам геологических наблюдений. Кроме того, близкие выводы о дрейфе континентов дает развивающаяся с 60-х годов теория расширения океанического дна.
Однако исследования намагниченности горных пород и теория расширения океанического дна замечательно объясняют движение континентов за промежуток времени вплоть до 200 миллионов лет назад. А происходило, ли такое движение в более древние эпохи? По этому поводу мы не можем сказать почти ничего определенного.
В конгломератах Ками-Асо содержатся особого рода кремнистые песчаники, называемые ортокварцитами. Такие песчаники часто встречаются в докембрийских отложениях на севере Кореи и Китая. Возникает мысль, не указывают ли ортокварциты на то, что конгломераты Ками-Асо непосредственно соответствуют докембрийским породам Северной Азии? И не входят ли в состав Японских островов фрагменты Азиатского материка, «отколовшиеся» от него при «раскрытии» Японского моря?
Это предположение поддерживают результаты изучения обломков гранодиоритов, подобранные драгой с поверхности поднятия Ямато, расположенного между Японскими островами и Приморским краем, в самом центре Японского моря. Возраст и изотопные отношения стронция у этих образцов пород оказались чрезвычайно близкими к соответствующим характеристикам для пород района Хиды.
Исчерпывающее геохронологическое исследование древнейших пород докембрия было проведено группой ученых Оксфордского университета под руководством С. Мурбата. Итоговые результаты исследований Мурбата. Самые древние из пород с отчетливо устанавливаемым возрастом — это гранодиориты, которые образовались 3,75 миллиарда лет назад. Возраст гра-нодиоритов с поразительной точностью определяется рубидий-стронциевым методом. Впоследствии, подвергшись 3,7 миллиарда лет назад действию метаморфизма, гранодиориты превратились в гнейсы — один из видов метаморфических пород.
В гранодиоритах, являющихся исходной породой для гнейсов Амитсок (по названию места, где они обнажились), содержатся гальки вулканических и осадочных пород. Эти гальки были захвачены из окружающих пород в момент внедрения гранодиоритовой магмы, и поэтому они должны иметь более древний возраст. Следовательно, именно эти гальки являются наиболее древними из открытых на сегодня пород. После образования же гнейсов Амитсок в этом районе еще не раз возобновлялась вулканическая деятельность и протекали процессы метаморфизма.
К 1967 году число определений возраста приблизилось к 1000. Обобщение данных, проведенное К. Стокуэллом, выявило чрезвычайно характерную картину. Оказалось, что значения возраста не распределяются непрерывно по всему .интервалу докембрия, а концентрируются вокруг нескольких характерных значений. Стокуэлл, считая, что причиной такого характерного прерывистого распределения возрастов является дискретность оро-генических (складкообразовательных) движений в земной коре, предложил основанную на этом геохронологическую шкалу (схему) докембрия. Он разделил докембрийскую эпоху континентальной части Канады на четыре периода.
Пространственное распределение соответствующих им зон орогенеза. Возраст каждого такого орогенического цикла соответствует времени окончательного завершения процесса образования складчатости. Впоследствии Стокуэлл развил свою геохронологическую шкалу, использовав дополнительно данные рубидий-стронциевого метода, однако в основном результаты остались близкими к изображенным. Эта геохронологическая шкала-схема используется в качестве стандартной для докембрия Канады (с добавлением некоторых исправлений в значениях возраста).
Итак, Стокуэлл провел разделение ороге-нических движений на эпохи (фазы складчатости), основываясь на возрасте пород. Однако оказалось, что эта геохронологическая шкала может быть использована только на том континенте, для которого она создана, и малопригодна в других районах мира. Действительно, ведь нельзя предполагать, что одновременно, например, с гренвиллской или гудзонской фазами складчатости Канады орогенические движения начинались также и на других континентах. Если сравнивать эту ситуацию с палеонтологией, то там такой ситуации быть не может, поскольку считается, что распространение фауны происходит очень быстро (в геологических масштабах) и одинаковые виды фауны должны существовать в одно и то же время во всем мире. Следовательно, выделив в каком-либо месте зону с определенной фауной, ее можно использовать для того же времени и в любом другом месте.
Хотя для пород докембрийской эпохи, не содержащих останков древней фауны, геологические «часы» являются единственным средством восстановления последовательности событий, это нисколько не отрицает значения традиционных палеонтологических методов.
Геологические «часы», использующие радиоактивный распад, почти не применимы, например, к осадочным породам. Последние представляют собой отложившиеся частицы вещества, образовавшиеся при разрушении различных более древних пород. Следовательно, если для таких пород механически использовать геологические «часы», полученный возраст будет не более чем средним из времен образования кристаллов, составляющих отдельные зерна, и не будет иметь никакого отношения ко времени отложения осадочных пород. Наиболее эффективный способ определения возраста осадочных пород состоит в использовании содержавшихся в них окаменелостей (останков древних флоры н фауны).
Однако с помощью палеонтологических методов можно судить только о том, что один возраст предшествует другому, либо о равенстве возрастов, и ничего нельзя сказать об абсолютном возрасте. Для того, чтобы нанести на палеонтологическую шкалу несколько временных отметок, все равно приходится опираться на геологические «часы», использующие радиоактивный распад.
При определении возраста осадочных пород с помощью геологических «часов» приходится прибегать к косвенному методу. При этом по геологическим признакам находят вулканическую породу, имеющую одинаковый относительный возраст с осадочной, а определив абсолютный возраст этой вулканической породы, присваивают его осадочной породе. Таким образом, возраст периодов и эпох палеонтологической хронологической схемы установлен на самом деле по абсолютному возрасту вулканических пород, образовавшихся с осадочными.
Этот факт обычно легко ускользает из внимания обеих сторон — палеонтологов и геохронологов. А ведь его всегда надо помнить, отвечая на вопрос, сколько лет назад был, например, меловой или каменноугольный период.
До сих пор то, что возраст Земли составляет 4,5 миллиарда лет, принималось нами почти как нечто само собой очевидное. Но, собственно говоря, каким образом было установлено, что возраст Земли, по-видимому, составляет 4,5 миллиарда лет?
Земля, как уже неоднократно говорилось, обладает внутренним источником тепла, являющимся решающим фактором в ее развитии. И его существование стало причиной различных движений земной коры, бесчисленно раз происходящих после ее образования. Поэтому обнаружить породы, сформировавшиеся в период становления Земли как планеты, фактически невозможно. А ведь анализ лишь этих пород при помощи рассмотренных далее методов определения абсолютного возраста смог бы точно установить время, когда образовалась Земля. Однако надеяться иа это совершенно бесомысленно.
Возраст, принятый в настоящее время для Земли, определен косвенно — по возрасту метеоритов. Можно считать, как уже говорилось, что Земля и метеориты сформировались почти в одно и то же время. На это хотя бы указывает то, что И в Земле и в метеоритах раньше должно было содержаться значительное количество йода-129, имеющего период полураспада 17 миллионов лет. А поскольку Земля и метеориты образовались почти в одно и то же время, то если бы удалось достоверно определить возраст метеоритов, его можно было бы считать и возрастом Земли.
Для определения абсолютного возраста пород существуют различные методы. Мы их рассмотрим далее. Здесь же приведем результаты определения возраста метеоритов.
А ведь энергии, скрытой в радиоактивных элементах горных пород, достаточно, как мы помним, чтобы за несколько десятков миллионов лет полностью расплавить, например, кусок гранита, в котором они содержатся. Это означает, что если следовать Томпсону, то Земля после своего возникновения не только не будет остывать, но, напротив, должна разогреваться за счет энергии радиоактивного распада.
Конечно, это повышение температуры не может продолжаться до бесконечности. По мере истощения запасов радиоактивных элементов выделение тепла во внутренних частях планеты будет ослабевать, и когда-нибудь Земля, по-видимому, совершенно остынет.
В настоящее время мы пока не можем дать ответ на вопрос, находится ли Земля по-прежнему в процессе повышения температуры или он уже сменился остыванием. И будущее простого куска гранита может оказаться весьма символическим и навести на мысли, помогающие понять историю всей Земли.