Д. Рауп, С. Стэнли. «Основы Палеонтологии»

Далее Уэллс обратился к изучению нескольких хорошо сохранившихся экземпляров кораллов из девонских и каменноугольных отложений, у которых наличие годичных поясков нарастания считалось хорошо установленным. При этом он обнаружил также более тонкие пояски нарастания, число которых было гораздо больше, чем следовало ожидать. У девонских экземпляров это число в среднем составляло 400 (от 385 до 410), а у экземпляров каменноугольного возраста колебалось от 385 до 390. Многие исследователи сочли бы это доказательством того, что тонкие пояски не являются суточными или что толстые пояски ошибочно считались годичными. Но Уэллсу были известны предположения, основанные на геофизических исследованиях, что в девоне год состоял более чем из 365 дней.

Исходя из чисто теоретических рассуждений, геофизики и астрономы доказали, что скорость вращения Земли вокруг ее оси уменьшается вследствие приливного трения, что, безусловно, должно приводить к уменьшению числа дней в году. Геофизические методы позволяют рассчитать это замедление вращения Земли, что в свою очередь позволяет рассчитать уменьшение числа дней в году (фиг. 167). Длина суток, по-видимому, увеличивается примерно на 0,0016 с за столетие. Благодаря открытиям археологов, давшим нам возможность познакомиться с астрономическими наблюдениями древних египтян, эта оценка получила некоторое подтверждение; однако время, прошедшее от египетской цивилизации до наших дней, так мало, что это нельзя считать достаточно убедительным доводом. А вот данные Уэллса по девонским и каменноугольным кораллам удивительно хорошо подтверждают теоретические предсказания.

Фиг. 167. Изменение числа дней в году с течением геологического времени [231]. Подсчет основан на предположении об уменьшении скорости вращения Земли вокруг оси в результате приливного трения

Эти данные по кораллам служат хотя и не окончательным, но весьма знаменательным подтверждением теоретических расчетов. Необходимы дальнейшие исследования для проверки и определения соотношения между геологическим временем и скоростью вращения Земли. Если бы можно было точно установить изменение числа дней в году, представилась бы возможность подойти к этой проблеме с другой стороны. Так, например, если известно число дней в году, наблюдаемое в линиях нарастания у данного ископаемого животного, можно попытаться определить его геологический возраст. Этот метод геохронологии имеет явные преимущества перед методами, основанными на радиоактивном распаде. Он не зависит от сингенетичных минералов или от сопутствующих изверженных пород. Геохронология, основанная на изучении линий нарастания, дает возможность более точно установить соответствие между «относительной» шкалой времени, применяемой в биостратиграфии, и «абсолютной» шкалой времени, основанной на определении радиоактивности. Кроме того, линии нарастания не подвержены химическим изменениям (обусловленным диагенезом и метаморфизмом), которые искажают данные, полученные на основе определения радиоактивности. Конечно, датирование по линиям нарастания в большей мере зависит от степени сохранности материала, но это скорее морфологическая сохранность, чем химическая. Главный ограничивающий фактор геохронологии, основанной на изучении линий нарастания, состоит в том, что число дней в году изменяется со скоростью примерно один день за 10 млн. лет.

После первой работы Уэллса подобные исследования проводились как на кораллах, так и на других организмах, скелеты которых увеличиваются путем нарастания. В 1965 г., например, Скраттон опубликовал детальные исследования циклического нарастания скелета у некоторых девонских кораллов. Хотя он и не обнаружил убедительных доказательств годичной периодичности роста, он все-таки нашел небольшие приращения (морфологически схожие с суточными поясками роста, обнаруженными Уэллсом); эти пояски были сгруппированы в более крупные полосы, содержащие в среднем по 30,6 мелких поясков. Скраттон высказал предположение, что продолжительность лунного месяца в девоне составляла 30,6 суток. С биологической точки зрения это вполне правдоподобно, поскольку известно, что у многих морских организмов, в том числе и у кораллов ритмы физиологических процессов связаны с лунными или приливными циклами.

Скраттоновский месяц, равный 30,6 дня, лишь незначительно превышает продолжительность современного приливного цикла (29,5 дня), но эта разница оказывается существенной. Некоторые данные Скраттона приведены в табл. 7. Самое меньшее среднее число поясков в каждой полосе нарастания для одного образца коралла составляет 29,9. Определенная по этому образцу продолжительность девонского месяца почти на половину суток длиннее, чем нынешний месяц. (Следует отметить, что общепринятая длина лунного месяца, равная 28 дням, — всего лишь условность, введенная для удобства и не имеющая под собой твердой научной основы.)

Заключения Скраттона носят предварительный характер, но они открывают возможности для дальнейшего использования данных о линиях нарастания в геофизике при изучении эволюции системы Земля—Луна в масштабах геологического времени.

ТАБЛИЦА 7. Установление продолжительности лунного месяца в девоне по числу поясков нарастания на эпитеке ископаемых кораллов [185]

Номер образца	Число анализированных полос нарастания	Среднее число поясков на полосу
ВМ R44851	12	30,9
OUM ДТ2	13	30,85
OUM дт3	10	30,7
OUM ДТ4	16	30,7
OUM ДТ5	12	30,4
OUM ДТ6	14	30,8
OUM ДТ7	12	31
OUM ДТ8	6	30,6
OUM ДZ32	9	30
OUM ДZ33	8	29,9
Среднее по 10 образцам		30,59

Некоторые из наиболее детальных исследований, связанных с изучением линий нарастания, были проведены на раковинах двустворчатых моллюсков. Баркер [9] выявил гораздо более сложные циклы, чем все известные до этого. Баркер изучил шлифы раковин четырех современных видов двустворчатых, собранных на морских отмелях от острова Принца Эдуарда (Канада) до Флориды. Различия в текстуре, составе и толщине линий нарастания позволили выделить пять циклов разной периодичности: годичный, полугодовой, 14-дневный, суточный и шестичасовой. В табл. 8 приведены эти циклы и соотношение каждого из них с ростом раковины.

Результаты, полученные Баркером, были подтверждены Паннеллой и Макклинтоком [149] при изучении других современных двустворчатых моллюсков (фото XXXVI). Работа Скраттона по изучению длины лунного месяца также была продолжена Паннеллой, Макклинтоком и Томпсоном [150]. Их данные позволяют предположить (фиг. 168), что в течение геологического времени изменение числа дней в лунном месяце, возможно, происходило незакономерно.

ТАБЛИЦА 8. Периодические линий нарастания у двустворчатых моллюсков [9]

Линия нарастания	Толщина	Сублинии	Условия роста	Вероятный период роста
5-го порядка	1—16 мкм	Карбонат кальция	Раковина открыта или закрыта при высоком или низком приливе	6 ч
		Конхиолин	Раковина в процессе открывания при смене прилива отливом
4-го порядка	5—60 мкм	Толстый 5-го порядка	День (быстрый рост)	24 ч
		Тонкий 5-го порядка	Ночь (медленный рост)
3-го порядка	0,1—0,9 мм	Толстый 4-го порядка	Максимальная приливная амплитуда	15 дней
		Тонкий 4-го порядка	Минимальная приливная амплитуда
2-го порядка	0,9—11,0 мм	Богатый конхиолином	Нормальные условия	1/2 года
		Бедный конхиолином	Условия равноденствий
1-го порядка	2—22 мм	Толстый 2-го порядка, богатый конхиолином	Лето	1 год
		Тонкий 2-го порядка, бедный конхиолином	Зима

Фиг. 168. Изменение числа дней в лунном месяце с течением геологического времени, установленное по линиям нарастания скелетов различных ископаемых [150]

Все это новое направление по изучению линий нарастания развивается чрезвычайно быстро и, несомненно, может способствовать значительному пополнению наших знаний в тех разделах геологической истории, которые зависят от динамики системы Земля—Луна—Солнце.

Использование ископаемых остатков при изучении деформации горных пород

Вторым примером использования палеонтологического материала для решения вопросов, не относящихся к биологии, служит использование их в структурных и геофизических исследованиях механики и деформации горных пород. Особый интерес представляет установление основных направлений напряжений, вызывающих деформации. Для определения величины и характера деформации необходимо, чтобы порода имела какие-либо особенности структуры и включала частицы, первоначальные размеры и форма которых были бы известны. Лишь немногие абиогенные структуры отвечают этому требованию. Во многих исследованиях используются образцы, первичная форма которых предполагается шарообразной (оолиты, конкреции и т. п.); однако нередко такое предположение сделать трудно. Недеформированные оолиты, например, варьируют по форме, хотя в среднем они имеют шарообразную форму. Только при работе с крупными образцами имеется возможность допустить первоначальную сферичность. Кроме того, сферическая форма слишком проста, что ограничивает возможности определения давления и напряжений в образце по его деформации. Редко бывают известны и первоначальные размеры образцов.

<<   [1] ... [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]  >>