Наука о белемнитах

75 лет назад на Западной Украине начала работу Карпатская геологическая экспедиция Московского геологоразведочного института

В ходе экспедиции было ликвидировано очередное белое пятно на палеогеографической карте мира конца мелового периода и начала неогена, а это, в свою очередь, позволило в начале нашего века составить детальную карту довольно причудливого очертания береговых линий архипелага из больших и малых островов на месте современной Европы, когда здесь паслись и хищничали динозавры, в небе парили птерозавры, а в морях и проливах архипелага господствовали ихтиозавры.

Русская плита и Украинский щит

Экспедиция Московского геологоразведочного института имени Серго Орджоникидзе под руководством профессора МГРИ Богданова длилась четыре года и завершилась детальным биостратиграфическим описанием четырех западноукраинских областей, против чего, судя по воспоминаниям участника экспедиции профессора Дмитрия Павловича Найдина («Карпатская геологическая экспедиция профессора А. А. Богданова, 1946–1949 гг. (негеологические воспоминания участника)»; «Геолог Украины», 2007, №1), местное население этих беспокойных в те годы областей не возражало, по крайней мере явно. Во всяком случае, никаких эксцессов со стороны УПА в отношении «москалей», роющихся на обнажениях горных пород западного сектора украинской геосинклинали, в ходе экспедиции не наблюдалось.

Съемку ее восточного, донецкого, сектора сотрудники МГРИ провели еще до войны, и таким образом была получена полная картина стратиграфии осадочных пород мелового периода и начала неогена и, соответственно, полная картина палеогеографии Украинского щита, примыкающего к Русской плите — крупнейшей древней платформенной структуре земной коры. С запада и юга ее граница проходит по прогибам (геосинклиналям), отделяющим Русскую плиту от альпийской складчатой системы (Карпаты, Крым и Кавказ), на северо-западе она ограничивается каледонской складчатой зоной в Норвегии, а на востоке — предуральским прогибом. Позже по мере накопления геологических данных (в том числе полученных в ходе Карпатской экспедиции МГРИ) Русская плита была объединена с Украинским и Балтийским щитами в Восточно-Европейскую платформу как один из самых устойчивых участков земной коры.

Согласно теории геосинклиналей, сформулированной в окончательном виде профессором Парижского университета и членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук Гюставом Огом в работе «Les geosynclinaux et les aires continentale» (1900), в ходе геологического развития Земли происходят то опускания земной коры (на этом месте возникают ее прогибы — геосинклинали), то поднятия коры с образованием антиклиналий. Этими циклическими прогибами и выпучиваниями земной коры и объяснялась тогда земная тектоника.

По мере затухания циклического процесса в том или ином месте коры на смену геосинклинальному режиму приходит платформенный. Для древних платформ (кратонов) характерны малая тектоническая активность и сравнительно небольшая толщина осадочных пород, ведь их уже не заливает океан после прогибов и процесс осадконакопления отсутствует. Древние кратоны (к их числу относится Восточно-Европейская платформа) разделены тектонически подвижными поясами — орогенами. Отсюда был всего один шаг к теории литосферных плит, которая в 1980-е годы пришла на смену теории геосинклиналей и ныне считается общепринятой в геологии.

Львовские белемниты

В конце 1940-х годов геологи этого еще не знали, но участникам Карпатской экспедиции это ничуть не мешало в выполнении ее основной задачи — биостратиграфической съемки, то есть определения возраста осадочных пород на основании обнаруженных в них ископаемых остатков организмов, в основном белемнитов. Подобные ископаемые называются в геологии «руководящим», они свойственны определенному геологическому периоду и не встречаются ни раньше, ни позже. Белемниты — головоногие моллюски, аналогичные современным кальмарам, жили в юрском и меловом периодах мезозоя, были современниками динозавров и 66 млн лет назад вместе с динозаврами практически в одночасье (в масштабе геологического времени) исчезли с лика Земли.

Разумеется, вместе с белемнитами и динозаврами тогда вымерла масса других организмов, это было одно из пяти самых крупных вымираний в истории нашей планеты, но именно белемниты хороши для геохронологии юрского и мелового периодов тем, что их в осадочных породах того времени много, причем, как правило, хорошо сохранившихся. Точнее, не самих белемнитов, а только одной части их скелета — ростра, похожего на вытянутую в длину винтовочную пулю.

Их действительно много, у нас в народе они получили прозвище «чертов палец», в европейских странах их называют «свечами гномов», «стрелами эльфов» и thunderbolts, то есть «стрелами молнии», вероятно, потому, что в древности их считали наконечниками молний, которые застревали в земле после ее удара. Наверное, не надо объяснять, сколько легенд и суеверий связано с ископаемыми рострами белемнитов, даже сейчас их используют в нетрадиционной медицине — от всех болезней, разумеется. Впрочем, и в аптеках их вполне официально продают в толченом виде как добавки в витаминных капсулах, стоят они сравнительно дешево, всего пару сотен рублей за упаковку.

Еще дешевле продают ростры белемнитов вразвес — от 300 руб. за 1 кг, что лишний раз говорит о том, насколько широко были распространены головоногие моллюски белемниты в морях конца палеозоя. Гораздо дороже стоят украшения из белемнитов, в которых в процессе фоссилизации органика замещалась на различные формы кремнезема, кварца, кальцита и при этом порой возникали очень красивые переливчатые ростры. А ростры белемнитов с кальцитовым и арагонитовым замещением — от желтого до оранжево-красноватого цвета — часто путают с янтарем.

За три века палеонтологи описали по их рострам, а потом и обломкам ростров около трех тысяч видов моллюсков-белемнитов, определили, кто от кого среди них произошел, как шло их расселение по морям и океанам. Поэтому для геолога это весьма ценный руководящий вид ископаемых, ученый может даже в полевой обстановке по специальным таблицам определить вид ископаемого, время и ареал его обитания. Это сильно облегчало техническое обеспечение Карпатской экспедиции, ее участникам требовались только кирка и лопата.

С такими нехитрыми «научными приборами» участники экспедиции сумели получить результаты, на основании которых почти все они по завершении экспедиции в 1949 году и обработки полевых результатов защитили докторские и кандидатские диссертации. А демобилизовавшийся после войны и вернувшийся в свою науку геологию отставной командир взвода связи Дмитрий Найдин, будучи уже профессором МГУ, в 2007 году вместе с более молодыми коллегами довел до логического конца, без преувеличения, грандиозную работу по построению палеогеографической карты Восточной Европы накануне кайнозойской эры.

Ярд короля Эдгара

Непосвященному легко запутаться в геологической хронологии, где ученые оперируют миллионами лет, поэтому лучше воспользоваться наглядной аналогией одного из американских популяризаторов науки, который однажды написал, что если представить себе протянутую в сторону руку английского короля Х века Эдгара (один ярд — расстояние от кончика носа короля до кончика среднего пальца его руки), то вся история человечества уместится на ногте этого пальца. Надо только уточнить: вся история, начинающаяся от австралопитека, а история цивилизации поместится на отросшей каемке ногтя, которую обычно стригут, если не носят маникюр.

Так вот, если воспользоваться этим образом, то геологическая история нашей планеты по длине руки распределится примерно так. Расстояние от кончика носа до локтевого сустава — время формирования планеты от образования Земли, дифференцировки магмы, мантии, ядра, появления литосферы и так далее до появления первых одноклеточных организмов. Расстояние от локтя до запястья — время, которое потребовалось, чтобы на Земле появились первые многоклеточные организмы — губки и пока не вполне понятные вендские животные, то ли примитивные моллюски и многощетинковые черви, то ли вообще уникальные твари, которые тогда же вымерли и больше никогда не появлялись на Земле.

В районе запястья руки произошел так называемый кембрийский взрыв жизни — начинается палеозойская эра, то есть эра древней жизни. За ней следует эра средней жизни — мезозойская, которая завершается господством динозавров на суше, в море и в воздухе и наибольшим разнообразием белемнитов в морях. А после их вымирания начинается кайнозойская эра (эра новой жизни), в которой мы сейчас живем. И все эти три эры земной жизни помещаются на ладони вместе с сомкнутыми пальцами. Здесь же, на этом участке руки, произошло пять грандиозных вымираний, когда с лика Земли исчезало от 60% до 95% живших на ней растений и животных.

Иногда в научной и околонаучной литературе эти массовые вымирания и последующие новые расцветы жизни на Земле называют «волнами жизни», что не очень удачная метафора. В данном случае волна от следующей волны по своему содержанию отличалась примерно так же, как морская волна от волны другой текучей жидкости, например машинного масла или кока-колы. Скорее это была череда «революций», или «переворотов» (по терминологии Кювье), в результате всемирных «катастроф».

О причинах массовых вымираний животных (растения тоже вымирали, но новые не так сильно отличались от старых) ученые спорят до сих пор, и конца этому спору не предвидится. На взгляд же неученого человека, это выглядит так, словно нечто или некто (природа или Всевышний, как кому больше нравится) раз за разом создавал мир живых тварей и наблюдал, как он развивается, а потом, недовольный результатом, стирал его с лица Земли и создавал новый мир. И так пять раз подряд, первый раз — 450 млн лет назад, последний — 66 млн лет назад, на границе между мезозоем и кайнозоем, и только после этого вроде успокоился, словно достиг своей цели: мир стал таким, каким он должен быть в идеале, где правят не динозавры, а приматы, которые давно и не без успеха переделывают этот мир под себя любимых.

Парижский пролив

Последнее по времени мел-палеогеновое вымирание особенно любят исследовать ученые-палеонтологи, и материла для изучения тут больше, и, наверное, подсознательное чувство сопричастности к удачному акту творения душу греет. Ученые-геологи преследуют больше практические цели: осадочные породы того или иного горизонта могут подсказать им с известной вероятностью, что здесь надо искать нефтеносные слои, а вот здесь — газ, или уголь, или алмазы, или металлы. Но они тоже любят мел-неогеновые отложения, потому что границу между ними практически безошибочно можно определить простейшим маркером — есть в них белемниты или их нет.

По той же причине любят их палеогеографы, которые с их помощью могут нарисовать на карте мира границы суши и морей в любой момент из прошлого на отрезке времени от начала юрского периода 200 млн лет назад, когда появились белемниты, до начала периода палеогена 66 млн лет назад, когда белемниты исчезли. Прокручивая слайды этих карт одну за другой в эпидиаскопе, ученые могли воочию наблюдать картину распада, объединения и дрейфа материков на протяжении этого периода, причем гораздо более надежную и более детальную, чем аналогичные картинки, полученные ими для других отрезков геологического времени на основании других ископаемых и других методов геофизики, включая самые современные.

Сейчас при наличии компьютерной графики любой может найти в интернете ролики, где в течение буквально пяти секунд Пангея разваливается на Гондвану и Лавразию, те, в свою очередь, на Африку, Северную Америку и Южную Америку, Евразию, Австралию, Антарктиду и более мелкие субконтиненты. Все они движутся, сливаются и расходятся, формируя к пятой секунде знакомую с школьных уроков географии карту мира.

Но лучше не полениться и посмотреть минуту-другую более детальную профессиональную научную геохронологическую анимацию. Там чем ближе к нашему времени, тем интереснее картина, особенно накануне неогена, когда на протяжении довольно короткого по геологическим меркам времени — примерно 70 млн лет от начала до конца мелового периода — уровень Мирового океана сначала поднялся на 100 м, а потом опустился примерно на столько же.

Европа на пике трансгрессии (наступления) моря представляла собой архипелаг, разделенный проливами шириной от сотен до тысяч километров, одни названия которых вряд ли оставят кого-нибудь равнодушным: Парижский пролив, Лондонский пролив и т. п. На месте штатов Среднего Запада нынешних США был широченный пролив от Арктики до Южной Америки, а на месте Западной Сибири — и вовсе море, вытянутое в том же меридиональном направлении от Арктики до нынешнего Индийского океана. Можно себе представить нелегкую участь сухопутных динозавров, вынужденных на пике своего расцвета и могущества постоянно либо мигрировать подальше от наступающего моря, либо оказаться в изоляции на каком-нибудь острове с видом на Парижский пролив.

Что касается Западной Украины, то здесь тоже было море, соединявшееся Донецким морским бассейном. Когда началась регрессия (отступление) морских вод и нынешние западноукраинские области начали обсыхать, они сначала утратили морскую связь с Донбассом, который обсох раньше в связи с очередным поднятием Русской плиты, а потом и с Западной Европой, которая обсыхала медленнее. Но еще двадцать миллионов лет, с начала коньякского века верхнего мела до начала датского века неогена, сохранялась Львовская мульда («корыто» в переводе с немецкого), где обитали последние западноукраинские белемниты и где они упокоились навсегда.

Источник: Коммерсант