Текст книги "Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты"

Разработка шкалы геологического времени

Отчасти в связи с промышленной революцией и стремлением добывать ценные минералы и другие полезные ископаемые, такие как уголь, геологи и минералоги в конце XVIII в. пытались предсказывать местоположение таких важных отложений за счет организации известных геологических пластов во временной последовательности. В частности, немецкий геолог и профессор минералогии Абраам Вернер предпринял одну из первых попыток сформировать шкалу геологического времени, по крайней мере, пластов, которые содержат ископаемые, – тех, что находятся в границах фанерозойского эона. Возраст самых древних горных пород, которые в основном не содержат ископаемых и относятся к докембрийскому суперэону, будет определен гораздо позже с помощью количественных методов.

Вернер первоначально разделил горные породы у поверхности Земли на четыре подразделения, или периода[130]130
  Werner, 1787.


[Закрыть]: примитивные, вторичные, аллювиальные и вулканические. Потом он добавил пятое подразделение – переходные горные породы, занимающие промежуточное положение между примитивными и вторичными (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Первая шкала геологического времени, созданная Вернером (концепция автора; иллюстрация Р. Гари Рэма, 2020)

По мнению Вернера, выделенные им примитивные (нем. Urgebirge – «первозданные») горные породы, лежащие в основе формаций, представляли собой самый древний материал Земли и состояли из кристаллических (вулканических) горных пород. Вернер и его коллеги утверждали, что примитивные пласты не содержат никаких ископаемых или органических остатков. В немецком языке приставка Ur- означает «главный или первичный, подлинный», а Gebirge в современном значении – «горы или горная цепь». Термин «первозданный» применялся Вернером в более широком смысле по отношению к любой древней формации, в горах или где-то еще, ученый также использовал и другие термины, связанные с горным делом, в качестве источника для множества определений[131]131
  Ospovat A. Reflections on A. G. Werner’s «Kurze Klassifikation» // Schneer C. J. (ed.). Toward a History of Geology. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1969. P. 251.


[Закрыть]. Переходные горные породы (нем. Übergangsgebirge) были более молодого возраста, стратиграфически располагались над примитивными породами и состояли как из горных пород, образовавшихся в результате химических процессов (осаждения из воды или других химических реакций – например, некоторые известняки, кремень), так и из других, сложенных из зерен обломочного материала (образованных в результате выветривания – например, песчаник). Эти переходные слои состояли из отвердевших известняков, а также граувакк (нем. Grauwacke) и редких силлов и даек (горизонтальных и вертикальных интрузий (внедрений) новой горной породы внутри ранее существовавших слоев). Немецкое слово Übergang означает «переход, превращение». Таким образом, эти пласты перекрывали первичные и залегающие выше вторичные горные породы. Над переходными пластами располагались еще более молодые пласты, названные вторичными, или флецевыми (нем. Flötzgebirge или Flötz, пишется также Floetz). Термином «флец» в горнорудном деле называли пласты, представляющие собой горизонтально залегающие слоистые отложения, имеющие экономическое значение, такие как уголь, содержащий органические вещества и ископаемые. Вернер постулировал, что эти первые три слоя, формирующие основу его временной шкалы, откладывались из Мирового океана и составляли основную часть горных пород на Земле. Над первичными, переходными и вторичными горными породами залегали аллювиальные пласты (нем. Aufgeschwemmt – «вымытые водой»), то есть намывные отложения, тонким слоем расположенные поверх отложений трех основных типов. Эти слои создавались проточной водой, имеющей преимущественно горизонтальное дно разной толщины и ограниченной ширины. В схеме Вернера самые верхние слои были вулканическими (нем. Vulkanische). По утверждению ученого, источником этих слоев стали воспламенившиеся угольные пласты, которые были потушены водой, в результате чего в водных условиях образовались слои базальта[132]132
  Ospovat A. Abraham Gottlob Werner and his influence on mineralogy and geology [Ph. D. thesis]. Norman: University of Oklahoma Graduate College, 1960. P. 165.


[Закрыть]. Позже геологи выяснили, что вулканические горные породы образовались в результате остывания магмы.

Среди европейских стратиграфов, занимавшихся изучением горных пород и пластов в то же время, что и Вернер, был Петр Симон Паллас. Паллас, немецкий зоолог и ботаник, изучал формации горных пород в Уральских горах России и выделил пласты в систему (трехчастную), включающую первичные, вторичные и третичные материалы. Сначала залегают первичные горные породы – самые старые, состоящие из кристаллических элементов; затем идут вторичные пласты, содержащие ископаемые остатки и существующие преимущественно в виде горизонтальных слоев; и наконец, третичные отложения – самые молодые – состоят из рыхлого галечника и осадков[133]133
  Greene, 1985. P. 39.


[Закрыть].

Трехчастная система известна также как третичная. Третичной системой (периодом) официально именовался временной интервал геохронологической шкалы до тех пор, пока в большинстве версий временной шкалы ее не заменили неогеновой системой[134]134
  Walsh S. L. The Neogene: origin, adoption, evolution, and controversy // Earth-Science Reviews. 2008. V. 89. № 1–2. P. 42–72.


[Закрыть]. Трехчастную систему применил Иоганн Готлоб Леман, немецкий геолог и минералог, в своем исследовании горного массива Гарц и Рудных гор в Германии. Леман обратил внимание на то, что ядро гор содержало первичные породы кристаллической природы, покрытые вторичными формациями осадочных пород с ископаемыми остатками, а на вершине некоторых вторичных формаций залегали третичные отложения, состоящие из рыхлых осадков.

Итальянский геолог Джованни Ардуино (1714–1795) работал в Альпах и усовершенствовал трехчастную классификацию Палласа и Лемана[135]135
  Rudwick M. J. S. Bursting the Limits of Time: The Reconstruction of Geohistory in the Age of Revolution. Chicago: University of Chicago Press, 2005. P. 93.


[Закрыть]. Он заметил, что в этих отложениях встречается галька, которая, как выяснилось, происходит из вернеровских более древних первичных и вторичных формаций. Ардуино назвал эти пласты monti terziari – «третичные горы» и отмечал, что в них содержатся определенные ископаемые, для которых характерно расположение горизонтальными слоями. Ардуино отделил эти отложения от залегающих выше рыхлых аллювиальных отложений. Последние он выделил в четвертую группу – quarto ordine («четвертый разряд»), – которая стала известна как четвертичные отложения.

Представления Вернера о геологическом времени, объединенные с идеями Палласа, Лемана, Ардуино и других ученых, позволили создать первую временную шкалу (рис. 3.3), включающую такие категории, как первичные (или примитивные), переходные, вторичные, третичные и четвертичные горные породы, расположенные в возрастном порядке от более древних к более молодым.

На самом деле отголоски первых вариантов подразделения геологического времени представлены в современной временной шкале, особенно в таких названиях, как третичный и четвертичный периоды. Вернер полагал, что все горные породы образовались в результате осаждения из воды. Несмотря на то что его теория, нептунизм, была позже опровергнута геологами, идеи Вернера оказались важными для определения последовательности пластов. Он применил принцип суперпозиции Стенона к формациям, наблюдаемым в естественных условиях, и поэтому заслуженно считается создателем первой шкалы геологического времени.

Рис. 3.3.Итоговая первая шкала геологического времени (концепция автора; иллюстрация Р. Гари Рэма, 2020)

Расширение временной шкалы геологии

Геологи пересматривали и уточняли временную шкалу геологии по мере развития науки и дальнейшего изучения происхождения и формирования горных пород. Открытия ископаемых и совершенствование классификации привели к лучшему пониманию того, как развивалась жизнь, и дали возможность для более точного определения последовательности этапов геологической истории. В конечном итоге на основе этих открытий геологи выделили пять основных категорий, предложенных Вернером и другими учеными. С начала XIX в., как мы увидим далее, европейские геологи предлагали официальную периодизацию, основывая свою классификацию на описательном анализе типов горных пород и интерпретации взаимосвязей фауны (животных, представленных ископаемыми из конкретного региона в конкретное время). И вновь стремление организовать полученные экспериментальные данные так, чтобы помочь горнодобывающему производству, стимулировало работу по установлению этапов геологической истории.

Распределение по категориям следующего расширенного варианта шкалы геологического времени (таблица 3.1) было связано с активными исследованиями, спорами и обсуждениями и ожесточенной внутренней борьбой, свойственной для ученых викторианской эпохи. Относительная очередность ископаемых помогла геологам определить соответствующую последовательность интервалов шкалы геологического времени, но основным предметом споров и обсуждений было установление точных временных границ и отличительные особенности данных, на основе которых принимались такие решения[136]136
  Salvador A. (ed.). International stratigraphic Guide (second edition). Boulder: International Union of Geological Sciences and Geological Society of America. 2013, ch. 10. P. 3.


[Закрыть]. Тем не менее лишь в XX в. были разработаны методы радиометрического датирования – использование изотопов с известным периодом полураспада – для определения «абсолютных» дат.

Основные единицы геологического времени, которые впервые разграничили геологи, в конце концов стали называть периодами, два или более периода – эрами, а две или более эры – эонами. Например, палеозойская эра (палеозой – от греч. παλαιός – древний и ζωή – жизнь) была первой, загадки которой удалось разгадать, затем последовала мезозойская (мезозой – от греч. μέσος – средний, промежуточный и ζωή – жизнь) и кайнозойская (кайнозой – от греч. ϰαινός – новый и ζωή – жизнь). Вместе эти три эры составляют фанерозойский эон. По мере дальнейших исследований ископаемых и горных пород появились дальнейшие подразделения на периоды, например каменноугольный, триасовый и юрский. Как будет показано далее, по сравнению с полого наклоненными вторичными осадочными пластами, которые богаты ископаемыми остатками, труднее всего было установить периодизацию более старых переходных пластов. Это было связано с их деформацией, отсутствием ископаемых и разнообразием типов горных пород, в том числе «древних граувакк», залегающих под особым маркирующим горизонтом в Англии, который геологи называют древним красным песчаником.

Таблица 3.1. Подразделения фанерозойского эона и их история от самых молодых до самых древних эр и периодов

¹ Desnoyers J. Observations sur un ensemble de depots marins plus recents que les terrains tertiaires du bassin de la Seine, et constituant une formation geologique distincte: Precedes d’un apercu de la nonsimultaneite des bassins tertiaires // Annales Scientifiques Naturelles, 1829. Vol. 16. P. 171–214, 402–419.

² Vacarri E. The «classification» of mountains in eighteenth century Italy and the lithostratigraphic theory of Giovanni Arduino (1714–1795) // Vai G. B., Glen W. and Caldwell E. (eds.). The Origins of Geology in Italy. Geological Society of America Special Paper 411, 2006. P. 157–177.

³ Naumann C. F. Lehrbuch der geognosie. Leipzig: Englemann, 1866. Vol. 3. P. 8.

⁴ Hornes M. Mittheilung an Professor BRONN gerichtet, Wien // Neues Jahrbuch fur Mineralogie, Geologie, Geognosie und Petrefaktenkunde, 1853. P. 806–810.

⁵ International Union of Geological Sciences (IUGS) International Commission on Stratigraphy, 2005, Definition and rank of Quaternary (неопубликованный доклад IUGS), 9 p., доступен онлайн http://www. stratigraphy. org/.

⁶ Ogg J. G., Ogg G. M. and Gradstein F. M. A concise geologic time scale. Amsterdam: Elsevier, 2016, 234 p.

⁷ D’Halloy J. J. O. Observations sur un essai de carte geologique de Pay-Bas de la France, et de quelques contrees voisines. Namur: Imprimerie de Madame Huzard, 1822. P. 23.

⁸ Smith W. Strata Identified by Organized Fossils, Containing Prints on Colored Paper of the Most Characteristic Specimens in Each Stratum (in 4 parts). L.: Arding, 1816–1819.

⁹ Conybeare W. D. and Phillips W. Outlines of the Geology of England and Wales. L.: William Phillips, George Yard, 1822, 470 p.

¹⁰ Alberti F. A. von. Beitrag zu einer Monographie des bunten Sandsteins, Muschelkalks und Keupers: Und die Verbindung dieser gebilde zu einer Formation. Tubingen, Stuttgart University, 1834, 366 p.

¹¹ Murchison R. I. First sketch of some of the principal results of a second geological survey of Russia, in a letter to M. Fischer // Philosophical Magazine and Journal of Science. 1841, series 3. № 19. P. 417–422.

¹² Пенсильванский и миссисипский периоды не признавались Геологической службой США до 1953 г. Berry W. B. N. Growth of a Prehistoric Time Scale (revised edition). Palo Alto, Blackwell Scientific, 1987. P. 101, 102.

¹³ Sedgwick A and Murchison R. I. On the Silurian and Cambrian Systems, exhibiting the order in which older sedimentary strata succeed each other in England and Wales // British Association for the Advancement of Science. Report 5th Meeting, 1835. P. 59–61.

¹⁴ Murchison R. I. The Silurian System, Founded on Geological Research, in Two Parts (Part 1). L.: John Murray, 1839. P. 11.

¹⁵ Lapworth C. On the tripartite classification of the lower Paleozoic rocks // Geological Magazine, 1879, N series. Vol. 6. P. 1–15.

Границы кембрия, самого древнего из периодов палеозойской эры и первоначально классифицированного Вернером как переходный, впервые были установлены британским геологом Адамом Седжвиком[137]137
  Ibid.


[Закрыть]. В кембрийской системе Седжвик обратил внимание на три группы горных пород, причем самая верхняя часть комплекса содержала ограниченное число ископаемых. Седжвик изучал эти обнажения на севере Уэльса. Его шотландский коллега и друг, сэр Родерик Мурчисон (Мерчисон) (1792–1871), исследовал горные породы в Южном Уэльсе, где дал название силурийской системе (периоду) по имени племени коренного народа – силуров, которые в 76–77 гг. были завоеваны римлянами вместе с другими 26 племенами железного века. Изучавшиеся Мурчисоном горные породы содержали гораздо больше ископаемых остатков по сравнению с пластами, описанными Седжвиком на севере, но при этом соответствовали другим формациям Англии и Уэльса при использовании принципа последовательности фауны, разработанного Смитом.

Между Седжвиком и Мурчисоном существовали серьезные разногласия относительно того, где находится граница между кембрийской и силурийской системами. Седжвик в своих исследованиях кембрия из-за редкого присутствия ископаемых остатков не поддерживал использование смитсоновского принципа последовательности фауны. Мурчисон сделал ситуацию еще более запутанной, утверждая, что организмы, найденные в верхних отделах кембрия, относятся к силурийскому периоду. Из-за этого между друзьями возникла острая дискуссия, в результате которой их дружбе пришел конец. На самом деле спор становился все более ожесточенным. Мурчисон стал руководителем Геологического общества в 1855 г. и с этого момента отказывался публиковать любые статьи Седжвика, связанные с этой темой[138]138
  Thackery J. C. The Murchison—Sedgwick controversy // Journal of the Geological Society. 1976. V. 132. P. 367–372.


[Закрыть]. Мурчисон также отрицал, что кембрий является самостоятельной системой[139]139
  Berry, 1987. P. 86.


[Закрыть]. Спор продолжался даже после смерти Мурчисона и Седжвика, и лишь в 1879 г. Чарлз Лэпуорт (Лапуорс) (1842–1920), профессор геологии из Университета Бирмингема, чтобы разрешить противоречие, предложил добавить между кембрийским и силурийским период, названный ордовикским – в честь еще одного британского племени[140]140
  Lapworth, 1879.


[Закрыть]. Лэпуорт провел анализ, основанный на изучении граптолитов (вымерших морских животных, класс Pterobranchia, подкласс Graptolithina, живших преимущественно в палеозойскую эру), характерных для пластов. Оказалось, что три периода – кембрийский, ордовикский и силурийский – на самом деле имеют разные, уникальные для каждой ассоциации ископаемых. Кроме того, геологические исследования доказали, что Мурчисон неверно определил возраст и местоположение горных пород нижнего силура – вероятно, Седжвик был бы удовлетворен.

Седжвик классифицировал кембрийскую систему на основе описательных характеристик горных пород, не проводя объяснительного анализа, который требует изучения, в стиле Смита, взаимосвязи фауны и определения характерных ассоциаций ископаемых наряду с руководящими ископаемыми. Без подобных исследований другие геологи сначала не могли сопоставить пласты, возможно, относящиеся к кембрийскому периоду, в разных местах. Приблизительно в 1850 г. было установлено, что трилобиты связаны с горными породами кембрийской системы, и взаимоотношения других комплексов этой системы стали рассматривать, исходя из наличия ископаемых[141]141
  Berry, 1987. P. 97.


[Закрыть]. К 1879 г., через шесть лет после смерти Седжвика, с учетом работы Лэпуорта, прояснившей, что верхняя зона кембрийского периода и нижняя часть силурийского относятся к ордовику, кембрий вновь был утвержден Геологическим обществом как самостоятельная система.

Ордовикская система, предложенная Лэпуортом, была одной из наиболее проблематичных из-за спора между Седжвиком и Мурчисоном, и Британская геологическая служба не принимала ее как систему до 1960 г., хотя британские геологи начали использовать этот термин уже с 1900 г. Ордовикский период был принят Геологической службой США в 1903 г.[142]142
  Ibid. P. 99.


[Закрыть]. Ордовик сначала был разделен на шесть серий в Британии на основе изучения ископаемых, имеющих раковины, и граптолитов из Уэльса, Шропшира, Озерного края и Южной Шотландии. Когда систему стали применять по всему миру, оказалось, что трудно сопоставлять пласты на основе только граптолитовой фауны – стандартная практика для того времени. Для различения серий позже добавили информацию, собранную по крупицам на основе анализа конодонтов (вымерших морских животных, класс Conodonta, обладавших осевым скелетом в виде хорды; их ископаемые остатки представлены в основном похожими на зубы структурами; полагают, что конодонты напоминали угрей), брахиопод и трилобитов[143]143
  Ross R. J. Jr. The Ordovician System, progress and problems // Annual Review of Earth and Planetary Science. 1984. V. 12. P. 309.


[Закрыть]. С тех пор подразделения этого периода были подтверждены с помощью количественного датирования.

Верхняя[144]144
  Немного об истории использования терминов, относящихся к геологическому времени. Временная шкала геологии менялась и развивалась с момента ее введения, поэтому в историческом контексте термины «нижний», «средний» и «верхний» используются при обсуждении разработки временной шкалы.


[Закрыть] часть силура, описанная Мурчисоном, стала новым силурийским периодом после выделения самостоятельного и более старого ордовика. Мурчисон использовал оба термина для горных пород и биостратиграфических зон, давая определение этого периода с использованием объяснительного, а не описательного способа. В 1839 г.[145]145
  Murchison, 1839. P. 11.


[Закрыть] он опубликовал книгу «Силурийская система» (Silurian System) и посвятил ее Седжвику (это было еще до их ссоры). Мурчисон обнаружил, что горные породы совершенно отличаются цветом, структурой и природой от горных пород, залегающих выше и ниже, и выделил четыре эпохи. Органические останки также отличались и были представлены криноидеями (животными, также известными как морские лилии, родственные морским звездам, офиурам и морским ежам), ракообразными и древними рыбами, не встречающимися в залегающих выше слоях горных пород[146]146
  Ibid. P. 579.


[Закрыть]. Сланцы верхнего лудлоу[147]147
  Здесь термин «верхний» относится к официальному названию подразделения горных пород, см. примечание 56.


[Закрыть], самые молодые силурийские породы, включали костеносный слой, полный фрагментов покрова, зубов, позвонков, чешуи и других известковых частей рыб. Агассис, знаменитый (а позднее печально известный) палеонтолог, специализировавшийся на ископаемых рыбах, приехал в Англию, чтобы изучить найденные Мурчисоном образцы и помочь ему в их идентификации.

Мурчисон писал, что многие виды никогда ранее не встречались и являются «самыми древними существами в своем классе»[148]148
  Murchison, 1839. P. 605.


[Закрыть]. Агассис определил, что некоторые из фрагментов принадлежали древним челюстным рыбам (Plectrodus), другие – бесчелюстным (Spagodus), и предложил новый вид: Thelodus parvidens, представители которых достигали 1 м в длину и чей покров был образован не перекрывающимися, похожими на зубы, чешуями. Ротовое отверстие телодуса располагалось на конце тела и было обращено вперед, а не вниз, поэтому, скорее всего, это был обитатель толщи воды, а не бентофаг. Чешуя и отпечатки в горных породах – все, что осталось от телодуса; настоящие кости этого ископаемого животного все еще не найдены.

Девонская система была выделена Седжвиком и Мурчисоном в сообщении о кембрии в 1839 г., задолго до того, как между коллегами возникли разногласия. Решение вопроса о том, какие слои относятся к девонскому периоду, само по себе не обошлось без дискуссии, известной как «великий спор о девоне»[149]149
  Sedgwick A. and Murchison R. I. On the classification of the older stratified rocks in Devonshire and Cornwall // London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. 1839, series 3. V. 14. № 89. P. 241–260.


[Закрыть]. Изучив горные породы силурского периода и описав их в качестве системы в Уэльсе, в 1836 г. Седжвик и Мурчисон решили попытаться разгадать тайны переходных горных пород Девоншира и Корнуолла, исследуя формации одного возраста и с одинаковой фауной.

Участок в Девоншире, называемый Большая кульмская впадина, содержал слои горных пород, которые имели самое прямое отношение к спору о близлежащих слоях девонского периода. Эта формация, которая (как теперь известно) относится к каменноугольному периоду, расположена в долине между северной и южной частями Девоншира и находится над слоями более древними, чем те, которыми интересовались Седжвик и Мурчисон. Последовательность слоев состоит из аргиллита, сланца, низкокачественного угля и песчаника, которые называются слоями кульма. Эти последовательности осадочных горных пород, мощность которых достигает несколько тысяч метров, содержат уголь и имеют экономическое значение.

Еще до установления границ горных пород Седжвиком и Мурчисоном Картографическое управление Великобритании в 1834 г. наняло британского геолога Генри де ла Беша, будущего основателя и директора Геологической службы Великобритании, для создания геологической карты Юго-Западной Англии. Работая в районе Девоншира, де ла Беш обнаружил ископаемые растения в горных породах кульма и в декабре того же года представил доклад по материалам своих изысканий[150]150
  Bate D. G. Sir Henry Thomas De la Beche and the founding of the British Geological Survey // Mercian Geologist. 2010. Vol. 17. № 3. P. 162.


[Закрыть]. Он утверждал, что растения происходят из более древних переходных комплексов (называемых граувакками), залегающих под пластами каменноугольного периода. Эта точка зрения противоречила работам ведущего палеоботаника того времени Джона Линдли, который объявил, что растения очень похожи на те, что относятся к карбону, и родственны ископаемым растениям северных и западных угленосных свит. Выводы Генри де ла Беша опровергал и Мурчисон, который не верил в существование ископаемых растений в более древних пластах.

В 1835 г. де ла Беш создал карту Девоншира, на которой пласты кульма были объединены в один геологический комплекс. В следующем году Седжвик и Мурчисон, объединившись против де ла Беша, представили свою точку зрения на ежегодном собрании Британской ассоциации в Бристоле и не просто указали, что Генри де ла Беш неверно охарактеризовал пласты кульма, но и более того – выставили его некомпетентным. Война терминов и идей становилась все более ожесточенной. В феврале 1839 г. де ла Беш опубликовал свою работу «Доклад о геологии Корнуолла, Девона и Западного Сомерсета» (Report on the Geology of Cornwall, Devon, and West Somerset), в которой заявил, что он по-прежнему не считает, будто кульм относится к карбону, но неохотно отделил его от залежей граувакк и назвал эти пласты каменноугольной серией. Кроме того, де ла Беш не согласился с определениями кембрийской и силурийской систем, данных Седжвиком и Мурчисоном, утверждая, что это местные названия и что они «мешают развитию геологии»[151]151
  De la Beche H. Report on the Geology of Cornwall, Devon, and West Somerset. L.: Longman, Orme, Brown, Green, and Longmans, 1839. P. 40.


[Закрыть].

Торопясь нанести ответный удар, Седжвик и Мурчисон опубликовали свой доклад «О классификации более древних многослойных горных пород Девоншира» (On the Classification of the Older Stratified Rocks of Devonshire)[152]152
  Rudwick M. J. S. The Great Devonian Controversy: The Shaping of Scientific Knowledge among Gentlemanly Specialists. Chicago: University of Chicago Press, 1988. P. 280.


[Закрыть], но не через Геологическое общество, в котором предусматривался процесс рецензирования и обсуждения, а в журнале Philosophical Magazine and Journal of Science. Они представили статью в журнал всего за неделю до публикации в апреле 1839 г. В этом язвительном обзоре, говоря об открытиях де ла Беша, ученые обвиняли его в нечестности: использовании их работы, выполненной в пластах кульма, без ссылки на источник. Седжвик и Мурчисон также утверждали (курсив оригинала):

Большая кульмская впадина Девона и урегулирование вопроса о ее истинном геологическом положении являются ключом к [геологическому] строению двух графств в целом; и никто не обладал этим ключом, пока в 1836 г. мы не представили его Британской ассоциации в Бристоле[153]153
  Sedgwick and Murchison, 1839. P. 254.


[Закрыть].

Ученые далее предположили, что несогласие отделяло девонскую систему от залегающих ниже горных пород кульма, а также утверждали, что термин «граувакка» принадлежит «мрачной, неясной эпохе» и его использование настолько же абсурдно, как применение вернеровского термина «флецевые породы». «Вредные» граувакки были добавлены в выделенный Седжвиком и Мурчисоном новый период, когда они обнаружили корреляцию этих горных пород с древним красным песчаником. Верхний отдел кульма определили как относящийся к каменноугольному периоду, поскольку содержащиеся в нем ископаемые были родственны похожим организмам, обнаруженным в горных породах, которые с помощью биостратиграфических методов были датированы карбоном.

Лайель говорил, что проблема, связанная с кульмом, была одной из самых важных, когда-либо обсуждавшихся в Геологическом обществе[154]154
  Sharpe T. and McCartney P. J. The papers of H. T. De la Beche (1796–1855), Geological Series 17 (short summary letter, not complete). National Museum of Wales, Cardiff, 1998. P. 69–70.


[Закрыть]. Благодаря ей не только широко стал применяться смитсоновский принцип последовательности фауны, но и подтвердилась роль биостратиграфии как необходимого инструмента для определения относительного возраста и соотношения пластов. Таким образом, использование ископаемых утвердилось в качестве важного стратиграфического маркера.

Существовавшие разногласия между геологами представляли собой нечто большее, чем просто разные академические точки зрения, касающиеся формаций: они имели также экономическое значение. Мурчисон был глубоко убежден в том, что никаких сухопутных растений, указывающих на угленосные свиты, используемые для обеспечения отопления в большинстве домов и городов Англии, нельзя обнаружить в граувакках или переходных горных породах, залегающих под древним красным песчаником. В последующие несколько лет новые находки ископаемых подтвердили выделение отделов между периодами, в том числе добавление верхней части кульма к каменноугольному периоду.

В конце концов спор относительно девона был разрешен геологами, которые подтвердили, что он является самостоятельным периодом, содержащим древний красный песчаник, первоначально отнесенный к залегающим выше отложениям каменноугольного периода[155]155
  Barclay W. J. Introduction to the Old Red Sandstone of Great Britain // Barclay W. J., Browne M. A. E., McMillan A. A., Pickett E. A., Stone P. and Wilby P. R. (eds). The Old Red Sandstone of Great Britain (Geological Conservation Review Series 31). Peterborough: Joint Nature Conservation Committee, 2005, illustrations, A4. P. 11.


[Закрыть]. Древний красный песчаник стал важным маркирующим горизонтом в стратиграфии Британии не только из-за своего ярко-красного цвета, но и потому, что в нем содержалось незначительное число очевидных ископаемых и его легко было отличить от других пластов[156]156
  Ibid. P. 13.


[Закрыть].

Каменноугольный период был одним из самых первых периодов, выделенных британским викарием и геологом Уильямом Конибиром и геологом Уильямом Филлипсом в 1822 г. из-за его экономической важности[157]157
  Conybeare and Phillips, 1822. P. 233.


[Закрыть]. Выделение пород этого периода было гораздо менее спорным по сравнению с некоторыми другими, отчасти из-за того, что их было легче отличить благодаря цвету – от темного до черного, – это результат высокого содержания углерода. Конибир и Филлипс поместили каменноугольную систему среди переходных горных пород Вернера, обратив внимание на то, что пласты погружаются и искривляются, в отличие от горизонтально залегающих над ними «флецевых» горных пород, и несогласие указывает на утраченные геологические пласты между ними. Горные породы этого периода (иногда их называют угленосными свитами) содержат уголь с высоким содержанием углерода и состоят из нижних толщ глины и «гравия», известняка и песчаника. Песчаник, о котором упоминали Конибир и Филлипс, – это древний красный песчаник. Позже выяснилось, что он старше, и Мурчисон в 1839 г. отнес его к девонскому периоду[158]158
  Barclay, 2005, illustrations, A4. P. 11–13.


[Закрыть]. С угленосными свитами были ассоциированы залежи железной руды, тоже имеющей промышленную ценность. Конибир и Филлипс исследовали огромное разнообразие растительного материала, представленного всего несколькими родами, но при этом включавшими более четырехсот видов. Ученые почти не отмечали наличие останков животных[159]159
  Conybeare and Phillips, 1822. P. 334.


[Закрыть]. Большая часть пластов угля отлагалась в болотистых условиях в озерах или по краям водоемов с большим количеством растительного материала.

В Соединенных Штатах каменноугольный период был разделен дальше на миссисипский и пенсильванский подпериоды. Нижний отдел каменноугольного периода, как выяснил в 1839 г. американский геолог Дэвид Дейл Оуэн, который работал на Главное управление кадастровых съемок США и проводил разведку полезных ископаемых, был представлен широкими пластами известняка и известкового сланца, простиравшимися на территорию нескольких штатов, но не содержавшими угля. Оуэн назвал эти слои подкарбоновыми, отделив их от угленосных слоев каменноугольного периода. Александр Уинчелл, профессор геологии и палеонтологии Мичиганского университета, в 1870 г. назвал нижние слои каменноугольного периода миссисипской известняковой серией (группой Миссисипи). В 1891 г. Генри Шейлер Уильямс, геолог из Нью-Йорка, выполнял для Геологической службы США исследование по корреляции пластов, целью которого была систематизация множества вводящих в заблуждение названий, данных различным комплексам горных пород. Уильямс выделил верхний отдел карбона в пенсильванскую серию и немного модифицировал терминологию Уинчелла в отношении пород каменноугольного периода, назвав их миссисипской серией[160]160
  Williams H. S. Correlation Papers: Devonian and Carboniferous (U. S. Geological Survey Bulletin 80). Washington, D. C.: U. S. Government Printing Office, 1891. P. 136.


[Закрыть]. В 1906 г. серии были возведены в ранг периодов. Геологическая служба США в 1953 г. наконец признала названия для этих периодов[161]161
  Berry, 1987. P. 101–102.


[Закрыть].

Мурчисон дал название пермскому периоду в честь города Пермь в 1841 г. после посещения России для изучения стратиграфии и проведения полевых исследований совместно с Эдуардом де Вернейлем, французским палеонтологом, Александром фон Кейзельрингом, немецко-русским горным инженером, и Николаем Кокшаровым, русским минералогом[162]162
  Murchison, 1841


[Закрыть]. До того, как выделить пермский период, Мурчисон исследовал отложения девонского периода в России, которые стратиграфически соответствовали отложениям в Англии того же возраста. Мурчисон путешествовал с де Вернейлем и во время этого путешествия идентифицировал силурийские, девонские и каменноугольные слои, изучая ископаемые в горных породах России. Для древнего красного песчаника России была характерна та же фауна, что и в Британии, что подтверждало точку зрения Мурчисона о его принадлежности к девонскому периоду. Во время экспедиции 1841 г. Мурчисон идентифицировал пласты более молодого возраста, чем каменноугольные, которые по биостратиграфическим параметрам соответствовали формации в Германии, названной цехштейн, нем. Zechstein (zech – твердый, stein – камень). Эта формация представляла собой карбонатный комплекс, образовавшийся в результате поднятия и снижения уровня моря, которое привело к появлению богатых нефтью слоев. Отложения цехштейна в Британии были ассоциированы с известняковым комплексом (магнезиальным известняком), залегающим над каменноугольными пластами. Возник спор относительно того, к какому периоду принадлежат выделенные Мурчисоном в России слои – к нижнему триасу или к пермскому периоду[163]163
  Benton M. J., Sennikov A. G. and Newell A. J. Murchison’s first sighting of the Permian at Vzackniki in 1841 // Proceedings of the Geologists’ Association. 2010. V. 121. P. 317–318.


[Закрыть], но, исходя из данных об ископаемых, Мурчисон назвал эту новую формацию с ее уникальной флорой и фауной пермской, в честь города Пермь на Среднем Урале.