Развитие взглядов на периодизацию докембрия

Развитие взглядов на периодизацию докембрия В.З. Негруца

Геологический институт КНЦ РАН; Естественно-технический факультет МГТУ, кафедра геологии и полезных ископаемых

Аннотация. В соответствии с принципами периодизации истории наук по доминирующим научным концепциям принята четырехэтапная эволюция истории изучения докембрия. Установлено, что периодизация докембрия базируется на общей тенденции познания естествознания в целом: от эмпирики к генетике. Выход на генетический уровень обеспечивает на базе вскрытия глубинных геологических законов прогноз будущего геосфер, включая оценку геоэкологических последствий взаимодействия человечества с геосферами. Показано, что совершенно уникальная геологическая информация содержится в докембрийской стратисфере, знаменующей первые четыре миллиарда лет истории Земли.

Abstract. The paper analyses the dependence of methodology, principles and results of study of Precambrian formations on the changing views of researchers on the similarity and difference of the Precambrian and Phanerosoic. A necessity of a systematic approach to solve these problems is substantiated. This approach allows one to gain insight into the causations and consequences of such processes as formation and transformation of rocks and ores, as well as the resulting geological bodies and tectonic structures. No matter what their age is, or what is inferred about their origin.

1. Введение

В соответствии с разработанным В.В.Тихомировым (1977) принципом периодизации истории наук по доминирующим научным концепциям в истории изучения докембрия можно выделить четыре существенно отличных, но частично перекрывающих друг друга этапа: 1) эмпирический, когда образования докембрия изучались как конкретные горные породы в их наблюдаемой временной и латеральной последовательности; 2) эмпирико-концептуальный на основе понимания истории Земли как отражения направленно усложняющегося единства органического мира; 3) концептуального противоборства принципов единства и противопоставления докембрия и фанерозоя; 4) концептуально-эмпирического сопоставления докембрия и фанерозоя, как геологически принципиально разноранговых индикаторов эволюционно усложняющейся истории Земли.

2. Оценка сущности этапов эволюции докембрия

В рамках первого этапа оформилось и получило достаточно строгое определение само понятие «докембрий». Им, после обоснования А.Седжвиком (Sedgwik) в 1835 г. кембрийской системы (по старому названию провинции Уэльс - Cambria), стали обозначать структурно-вещественные комплексы и знаменуемое ими геологическое время, предшествующие кембрию. Правда, сам А.Седжвик для соответствующих образований Британских островов ввел в 1836 г. наименование «протозой» (древняя жизнь). Позже работами В.Логана на Канадском щите (1865-1868 гг.) было обосновано расчленение докембрийских образований на два разновозрастных комплекса, названных по месту своего типового развития, «лаврентьевским» и «гуронским». Именно эти подразделения составили основу понятий «архей» (археозой) и «протерозой», предложенных соответственно Д.Дэном в 1872 г. и Э.Эммонсом в 1888 г. Введенные в ранг стратонов, уже обособленных к этому времени более молодых стратиграфических единиц, таких как палеозой, мезозой и кайнозой, термины протерозой и архей обозначили переход от сугубо эмпирического этапа, базировавшегося на структурно-вещественном подходе в типизации докембрийских объектов, к эмпирико-концептуальному этапу, утверждавшему геологическое равенство архея, протерозоя, палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Фундаментальный вывод из этого сводится к тому, что живые организмы существовали и до того, как в кембрии появились скелетные формы, т.е. к тому, что жизнь существовала изначально на всем протяжении документируемой геологической истории, и что между докембрием и постдокембрием имеется преемственность, обеспечивающая единый биостратиграфический подход к расчленению всей истории Земли. Правомерность такой трактовки на этом этапе носила, однако, скорее общефилософское, чем фактологическое обоснование, поскольку к этому времени в докембрии имелись всего лишь две находки органических остатков. Первая была сделана В.Логаном в гуроне Канадского щита, вторая -

П.Пузыревским в сходных породах Приладожья на Балтийском щите. Показательно, что в течение долгого времени об этих находках многие геологи либо вообще не знали, либо предпочитали о них не упоминать, будучи, по-видимому, уверенными в том, что за органические остатки В.Логан и П.Пузыревский, а позднее и ряд других исследователей, в том числе и Седерхольм, принимали похожие на них внешне неорганические образования. Отсутствие органических остатков в докембрии обосновывалось концепцией о принципиальном отличии докембрия от постдокембрия, положившей начало третьему этапу развития взглядов на докембрий.

Отправной точкой третьего этапа можно считать зарождение концепции о принципиальном термобарическом отличии докембрия и постдокембрия. Оно явилось объективным следствием углубления знаний о минеральном составе и структуре докембрия и постдокембрия, связанных с внедрением в геологию микроскопа и, соответственно, петрографических и микроструктурных методов геологических исследований.

Истоки этой концепции уходят своими корнями в прошлый век и связаны с именами таких выдающихся исследователей как Е.С.Федоров и А.А.Иностранцев, но кульминационное развитие она получила только в 40-50-ые годы нашего столетия, по-видимому, главным образом только в нашей стране. Накапливавшиеся фактические данные о докембрийских породах, как о преимущественно высокотемпературных образованиях, стали увязываться (не без влияния, очевидно, вульгарного понимания тогда идей эволюционизма) в логическую схему об особом термодинамическом режиме Земли в докембрии. Обычные для постдокембрийских периодов водные условия образования пород в рамках этой модели казались невозможными. Постепенно стало оформляться и укореняться понимание докембрия, как «царства» чуть ли не «сплошных магматитов и ультраметаморфитов» эндогенной или неопределенной первоприроды. Соответственно определилось структурно-петрологическое направление в изучении докембрия с основополагающими методологическими приемами исследования эндогенных процессов. В связи с этим начало меняться отношение геологов к обусловленному прежней концепцией единому подходу к изучению геологических объектов, независимо от их возраста. Геологическое картирование продолжало, однако, осуществляться в рамках прежних требований, сущность которых состояла в отражении на карте не только структуры и вещества, но и временной последовательности образования картируемых объектов. Последнее обеспечивали принципы стратиграфии, правомерные, как оказалось, не только для осадочных и вулканогенных пород, но также для их метаморфических аналогов, магматических интрузий и различных жил.

Этих принципов сегодня, как известно, четыре (Практическая стратиграфия, 1984), но в практике работ того времени использовался, по существу, лишь первый, сформулированный еще Стеноном: «при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее покрывающего слоя». Понятно поэтому стремление приверженцев стратиграфического подхода к изучению докембрия проследить последовательность расположения горных пород и их ассоциаций в изучаемых разрезах. Результаты такого изучения нередко, однако, входили в противоречие с данными структурно-петрологических исследований. Ими поставлялось все больше фактов, во-первых, недостаточной определенности, а в ряде случаев и явных неточностей в обособлении стратиформных тел, а во-вторых, недоказательности и нередко принципиально ошибочных суждений о временном соотношении наслаивающихся пластов. Объективно это обусловлено тем, что докембрийские образования дислоцированы, их первоначальное залегание нарушено, а признаки, по которым можно было бы определить кровлю-подошву слоев (полнее «отношение раньше/позже между геологическими телами», - С.В.Мейен, 1974), настолько видоизменены, что их диагностика либо сомнительна, либо вообще невозможна. Субъективная причина состояла (да и сейчас состоит!) в том, что тектоническая структура докембрия изучалась недостаточно и выводилась из результатов работ по принятой концепции о том, что докембрию свойственно наслоение пластов, аналогичное фанерозою. Причем исследователи, отрабатывавшие структурно-петрологические модели и вытекавшие из них методические приемы изучения докембрия, сосредотачивали, естественно, свое внимание главным образом на тех образованиях, которые испытали наибольшие преобразования, и в которых исходные формы геологических тел либо изменились до неузнаваемости, либо восстанавливаются только очень детальными исследованиями, в основном недоступными даже при крупномасштабном картировании. Приверженцы же единого подхода к геологическому картированию докембрия и постдокембрия стремились отрабатывать свои модели и методические приемы на тех участках и в тех областях развития докембрия, где исходные признаки пород не изменены, либо изменены непринципиально, тектоническая структура достаточно проста, и временные соотношения геологических тел расшифровываются с достаточной определенностью. Такое разделение сферы интересов больше всего, естественно, отразилось на научных коллективах, выбор объектов исследования которых базировался на их субъективных интересах и, соответственно, на методологии, которой они были привержены.

Так постепенно произошло резкое размежевание исследователей на приверженцев эндогенного и экзогенного направлений изучения докембрия. В рамках эндогенного направления оформились учения о метаморфической и структурной зональности, о взаимозависимости различных эндогенных процессов, о структурно-метаморфической хронологии, основанной на составлении структурно-метаморфических шкал опорных участков и изотопной хронологии. В рамках экзогенного направления получили развитие литологические, вулканологические, геохимические и палеонтологические исследования, приведшие к палеореконструкциям бассейнов седиментации и областей вулканизма, к разработке на этой основе шкал периодизации осадконакопления, вулканизма и сопутствующего интрузивного магматизма, органического мира в докембрии и, соответственно, развития гидро-, атмо- и биосфер Земли. На стыке этих направлений стало оформляться представление о формациях горных пород и (или) структурно-вещественных ассоциациях (комплексах, ансамблях), как следствие материализации обстановок, процессов и времени их возникновения. Тем самым наметилась необходимость сближения, взаимодополнения или даже слияния приемов и методик эндогенных и экзогенных направлений и методологии геологических исследований докембрия и постдокембрия, независимо от концептуальной приверженности исследователя, с полным использованием всего арсенала методик изучения, как эндогенных, так и экзогенных направлений.

Принципиальными следствиями третьего этапа истории исследований явилось: обособление верхнего докембрия в самостоятельное, отличное от предшествующих образований, подразделение (рифей Н.Е.Шатского, 1945); выделение существенно зеленокаменного и преимущественно тоналитового ("серогнейсового") структурно-вещественных комплексов, предположительно верхне- и нижнеархейского возраста; введение в геологию достижений физики и химии, позволивших оценить возраст, относительную продолжительность времени образования эмпирически обособленных естественных подразделений стратисферы и общую продолжительность геологической истории Земли; получение доказательств существования органического мира на всем продолжении геологической истории, а значит, и применимости к докембрию второго принципа стратиграфии (принципа Гексли), заключающегося в идентичности (однопорядковости) последовательности комплекса палеоэкологических признаков, определяющих временную смену обстановок и событий прошлого в разных структурно-фациальных зонах и разрезах. Все вместе положило начало современному, четвертому этапу истории развития взглядов на докембрий.

В рамках четвертого этапа научные концепции периодизации докембрия исходили и исходят из признания эволюционно усложняющейся истории Земли. При таком понимании отстаиваются, однако, различные, вплоть до взаимоисключающих друг друга, модели развития геосфер и Земли в целом, а соответственно, и разные методические подходы к периодизации и изучению разновозрастных образований Земли. Определяющими являются две альтернативных точки зрения: 1) по мере углубления в историю Земли роль экзогенных факторов образования пород и руд постепенно, скачкообразно и (или) циклически направленно убывает, эндогенных - возрастает, до резкого подавления водного осадконакопления или полного исчезновения водных бассейнов и общепланетарного «магматогенного океана»; 2) литологи, геохимики, стратиграфы, другие приверженцы подхода к изучению докембрия с позиции методик геологии осадочных и вулканогенных пород не находят в доступной для наблюдения части разреза литосферы очевидных доказательств наличия в истории Земли этапов, когда она была бы лишена атмосферы, водной оболочки, биосферы. По мнению приверженцев эндогенного подхода к изучению ранней истории Земли и наиболее последовательных эволюционистов, в характеристиках древнейших пород литосферы отражено термобарически особое состояние внешних оболочек Земли, когда температура, давление, другие физико-химические параметры ее внешних сфер были принципиально иными, чем в последующие стадии геологической истории. Постоянные поиски начала геологической истории в рамках первой концепции сводятся к логическому домысливанию недостающих звеньев. Такой подход лишен эмпирических аргументов, вытекающие из него модели многовариантны, экспериментально пока не воспроизводимы и практически не проверяемы. Напротив, вторая концепция основывается на результатах интерпретации наблюдаемых и доступных для проверки, т.е. воспроизводимых, фактов. Вытекающие отсюда построения безусловно вызывают больше доверия, чем выводы, полученные в рамках первой концепции. Вместе с тем, в силу своей проверяемости прямыми наблюдениями, они всегда оказываются уязвимыми. Причина здесь в том, что признаки обстановок ранней Земли конвергентны и несут в себе черты, как эндо-, так и экзогенеза. Методика же палеореставраций не приводит к бесспорным выводам. 3. Подход к выбору концепций развития Земли в докембрии

Различие в концепциях развития Земли в докембрии не препятствует, однако, существованию единства взглядов на периодизацию докембрийской истории. Остается по существу без изменения

всеобщая приверженность к изначальному двухчленному делению докембрия и жизнеспособность терминов «архей» и «протерозой», несмотря на неоднократные попытки обосновать их несостоятельность. Не свидетельствует ли это о том, что порожденная на «голой эмпирике» концепция о единстве докембрия и постдокембрия и диктуемый ею единый подход к их изучению выдержали проверку временем, потому что полнее любых других концепций вскрывает методологическую сущность познания истории Земли? Не этим ли обусловлено и то, что, несмотря на принципиальное различие в теоретических платформах, все исследователи усматривают единую в принципе направленность изменения обстановок развития внешних геосфер и всеобщность определяющих ориентиров периодизации Земли? И не следует ли из всего этого, что развитием Земли на всем ее протяжении управляли одни и те же процессы, а отличие их результатов не что иное, как следствие эволюции Земли, ее связей с окружающим космосом? Задаваясь этими вопросами, систематизируя и анализируя под соответствующим углом зрения накопленные знания, исследователи приходят к существенно различным, в том числе и взаимоисключающим моделям развития Земли. В плане периодизации докембрия их три: 1) скачкообразно-направленного усложнения естественно-исторических этапов эволюции гидро-, атмо- и биосфер; 2) постепенного эволюционного совершенствования структуры, состава и форм геологической организации вещества; 3) поступательно-цикличной правильной периодичности смены во времени взаимосвязанных и взаимообусловленных обстановок образования и преобразования геосфер.

4. Заключение

Предпочтение той или иной из названных моделей неизбежно ведет к выбору одного из трех методологических подходов к геологии: 1) сравнительного на основании отличий признаков сопоставляемых объектов; 2) сравнительного на основании сходства сравниваемых объектов; 3) сравнительного на основании системного сопоставления сходства и различий сравниваемых объектов между собой и эталоном. В сущности, первые два подхода зависят от выбора сопоставляемых признаков, третий - от полноты охвата (комплексности) сравниваемых признаков и их генетической информативности. В первых двух случаях определяющим, по-видимому, является теоретическая платформа исследователя и выбор, исходя из нее, метода наблюдений, в третьем случае - детальность и глубина изучения всей суммы признаков, а также степени генетической информативности сравниваемых характеристик объектов сопоставления.

Таким образом, прослеживание истории развития взглядов на периодизацию докембрия вскрывает ту же общую тенденцию познания, что характерна для естествознания в целом: от эмпирики к генетике. Выход на генетический уровень обеспечивает основу вскрытия глубинных геологических законов и выход через них на прогноз будущего геосфер, включая последствия геоэкологического единства между ними и человечеством. Очевидно, что наиболее важная в этом плане, совершенно уникальная информация заключена в докембрийской стратисфере, знаменующей первые четыре миллиарда лет (до 88% общей продолжительности) истории Земли.

Работа осуществлена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 97-05-64871.

Литература

Мейен C.B. Введение в теорию стратиграфии. Геол. ин-т АН СССР, ВИНИТИ№1749-74. Деп. М, с.13, 1974.

Практическая стратиграфия. Разработка стратиграфической базы крупномасштабных геолого-съемочных

работ. Под ред. И.Ф.Никитина, А.И.Жамойды. Л., Недра, 320с., 1984. Тихомиров В.В. О периодизации истории естественных наук. В кн.: Методология и история

геологических наук. М., Наука, с.7-19, 1977. Шатский И.С. Очерки тектоники Волго-Уральской области и смежной части западного склона Южного Урала. В кн.: Материалы к познанию геологического строения СССР. М., вып.2(6), 131с., 1945.