Докембрий, или криптозой, — это геологический период в истории Земли от 540 млн до 4,5 млрд лет назад. Именно в это время на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, первые живые организмы. Докембрий часто называют «детством Земли», ведь именно он стал трамплином, с которого некогда стартовала жизнь.

О том, чем интересен докембрий и почему современная геологическая картина мира так схожа с периодом кембрийского взрыва, рассказал директор Института геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург) член-корреспондент РАН Антон Борисович Кузнецов.

В докембрии на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, возникли первые живые организмы

В докембрии на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, возникли первые живые организмы

 

— Антон Борисович, чем уникален докембрий?

— Докембрий — самый продолжительный период геологической истории Земли, он длился более 4 млрд лет. Можно сказать, это была эпоха становления Земли, подготовка планеты к заселению открытой жизнью. Твердая геологическая оболочка появилась на поверхности Земли около 4,2 млрд лет назад. С тех пора земная кора начала свою эволюцию, которая продолжается по сей день. Именно в докембрии появились крупные континенты, которые впоследствии разрастались, соединялись друг с другом, расползались и скучивались вновь. Также в раннем докембрии (архее) сформировался океан. Вначале появились бактерии и прокаритоты (безъядерные одноклеточные организмы), которые могли жить в сероводородной среде. Затем — эукариты, которые со временем инкорпорировали в себя хлорофилл, что позволило им освоить процесс фотосинтеза и генерировать кислород. В результате этого на Земле произошла кислородная революция, появился свободный кислород, которым смогли дышать первые организмы, заселившие сначала океан, а потом и сушу. С геологической точки зрения докембрий интересен тем, что в этот период сформировались самые крупные месторождения полезных ископаемых, в частности 80% всего добываемого золота, огромные запасы железной руды. Все значительные залежи неметаллических полезных ископаемых, таких как магнезиты, сидериты хемогенного происхождения и т.д., образовались в докембрии. Появление кислорода стало одной из причин первого крупного оледенения 2,4 млрд лет назад, накануне экспансии строматолитов (цианобактериальных микрорганизмов) в мелководные моря всех континентов. Оледенения стали своеобразными маркерами, реперными точками, после которых происходил очередной скачок в эволюции жизни на Земле. Вторая крупная эпоха оледенений произошла уже в конце докембрия, накануне нового эволюционного витка — экспансии многоклеточных.

— На сколько геохронологических частей можно разделить докембрий?

— В современной шкале он делится на несколько частей в миллиардах лет: гадей (до 4,0), архей (4,0–2,5), палеопротерозой (2,5–1,6), мезопротерозой (1,6–1,0) и неопротерозой (1,0–0,5). Одну из этих частей, так называемый гадей, ученые стали выделять совсем недавно. Это та загадочная эпоха, по следам которой мы не имеем вообще ни одной горной породы, не можем пощупать ее руками, как говорят геологи. Следы этого периода геологической жизни мы получаем только благодаря изучению ископаемых изотопно-геохимическими методами 
Первые породы, которые в докембрии мы уже можем потрогать, появились примерно в палеоархее (от 3,6 до 3,2 млрд лет назад). Наиболее древние из этих пород — гнейсы Исуа, их возраст примерно 3,7 млрд лет. Примечательно, что эти породы имели осадочное, водное происхождение. Что это значит? Оказывается, у Земли 3,7 млрд лет назад уже существовала водная оболочка. Об этом же нам говорят самые древние карбонаты в Южной Африке возрастом 3,4 млрд лет. Интересно и то, откуда на Земле появилась вода. Благодаря изотопным методам сегодня мы уже узнаем, что примерно 10% земной воды имеют не местное происхождение: эта вода прилетела к нам вместе с ледяными глыбами из космоса.

— А оставшиеся 90% откуда взялись?

— Остальные 90% — это, конечно, продукты дегазации магмы (процесс отделения газов от магм), горячее ядро нашей планеты. В реальности мы не можем увидеть магму, которая находится очень глубоко. Но о ее составе мы можем судить по каменным ксенолитам, выброшенным на поверхность кимберлитовыми трубками, а также по составу лавы современных и докембрийских вулканов. Так вот, количество минерально связанной и свободной воды в мантии достигает 0,2%. При этом архейские лавы коматиитов показывают, что количество воды в мантии 3,5–3,0 млрд лет назад было больше до 0,6%. Много это или мало? Если учитывать современную вулканическую активность, это 200–300 млн т воды в год, около десяти Химкинских водохранилищ. Магматическая оболочка нашей планеты прошла уникальную эволюцию, которую не прошла ни одна планета Солнечной системы. Взять хотя бы знаменитые граниты, которыми украшены набережные и метро нашего прекрасного города Санкт-Петербурга и станции метрополитена многих других городов России. Ведь таких пород нет ни на Марсе, ни на Венере, ни на других планетах Солнечной системы! Дело в том, что только благодаря горячему ядру и миллиардам лет конвекции магмы смогла состояться эволюция этого вещества от ультраосновного состава до кислого; то есть произошла выплавка земной коры, которая стала потом основой наших континентов. В ходе частичной переплавки уже выплавленного материала произошло обогащение коры калием и кварцем. Привычные для нас красивейшие друзы кварца также не встречаются ни на одной из соседних планет. С геологической точки зрения Марс и Луна остановили свое развитие на границе архея-протерозоя.

— Расскажите, пожалуйста, подробнее о формировании континентов в докембрии.

— В истории Земли было несколько эпох суперконтинентального развития. В докембрии выделяют четыре крупные эпохи формирования континентов. Образование континентов — очень интересный процесс, поскольку континенты на поверхности нашей планеты — словно живая ткань: фрагменты коры то сходились вместе, то расходились в разные стороны. В докембрии было четыре крупных суперконтинента, в это время отдельные крохотные острова собирались вместе. Суперконтинентальные эпохи совпадают с подразделениями докембрия. Самый крупный и наиболее известный континент образовался на границе архея и протерозоя, то есть 2,5 млрд лет назад. Название этого суперконтинента — Кенорленд, или Склавия. После его ­распада на границе палеопротерозоя и мезопротерозоя, около 1,6 млрд лет назад, в результате свекофенской орогении собрался суперконтинент Нуна (Колумбия). Кстати, именно в эту эпоху соединились в единую плиту Фенно-Карелия, Волго-Уралия и Воронеж-Сарматия. Примерно 1 млрд лет назад в ходе глобальной гренвильской орогении образовался новый огромный суперконтинент Родиния. Он собрал все континентальные фрагменты, находящиеся на поверхности Земли. Само название — Родиния — было дано оттого, что этот огромный континент стал как бы прародителем всех остальных континентов, образовавшихся уже в фанерозое и палеозое (около 541 млн лет назад). В течение последующих нескольких сотен миллионов лет, накануне кембрийского взрыва, образовался новый суперконтинент Гондвана, или Паннотия.

Микрофоссилии, населявшие древние моря 640–540 млн лет назад накануне кембрийского взрыва. Коллекция Е.Ю. Голубковой, ИГГД РАН.

Микрофоссилии, населявшие древние моря 640–540 млн лет назад накануне кембрийского взрыва. Коллекция Е.Ю. Голубковой, ИГГД РАН.

Рисунок с дополнениями из статьи в «Докладах академии наук» (2015, т. 462, № 4, с. 444–448).

— Если бы у нас с вами была машина времени и мы бы перенеслись в самое начало докембрия, то какой пейзаж увидели?

— Если удалось бы перенестись в гадей, мы бы увидели там бесконечные лавовые потоки и бурлящее море магмы вместо воды. В начале архея на Землю обрушился метеоритный дождь, который шел в течение нескольких миллионов лет, и суша стала выглядеть как поверхность Луны. В позднем архее появился океан, который был похож на кипящие термальные источники с ядовитыми испарениями. С появлением кислорода и экспансией цианобактерий в протерозое моря превратились в мутный зеленый бульон, похожий на болота. Суша была похожа на современные пустыни, над которыми неслись пыльные бури. Ближе к концу докембрия, в криогении, Земля на несколько десятков миллионов лет покрылась ­многокилометровыми ледниками, которые простирались от полюсов до тропических широт. Одним словом, ни травинки, ни деревца, ни пения птиц...

— Последним этапом в хронологии докембрия был эдиакарий. Его часто сравнивают с библейским Эдемом. Почему?

— Эдиакарий действительно называют эдаким райским садом. Дело в том, что в это время на Земле практически не было явных хищников, которые бы поедали живые организмы. В эдиакарии жили крупные многоклеточные мягкотелые организмы (похожие на лепешки), которые заселили все дно мелководных бассейнов и питались бактериальными матами (строматолитами). Эти бассейны, что интересно, были не совсем морскими, а находились в устьях крупных рек, то есть это некие осолоненные водные бассейны.

— Те самые «мелкие, прогретые солнцем пруды», в которых, как говорил Дарвин, могла зародиться жизнь?

— Жизнь, конечно, зародилась гораздо раньше эдиакария, но так называемые видимые многоклеточные организмы, вероятно, появились именно в эдиакарии. Если мы говорим об эдиакарской фауне, то ее представители действительно предпочитали жить в мелких прудах, устьях. Почему именно там? Для таких организмов было важно, чтобы в зоне их обитания не было каких-то сильно приливно-отливных воздействий, чтобы их не уносило в океан, чтобы была спокойная гидродинамика. Эти древние животные ползали, как современные медузы, и собирали пищу со дна, однако жизнь их длилась недолго, поскольку вскоре, около 540 млн лет назад, появились новые организмы, которые их, попросту говоря, съели. Но это уже принципиально новая веха в истории Земли, которая называется кембрием.

— Как современная наука объясняет кембрийский взрыв, когда на Земле произошел невиданно резкий рост биоразнообразия? Это как-то связано с уровнем кислорода на планете в тот период?

— Безусловно, проблема кислорода играет здесь очень важную роль. Как раз после криогения, крупной ледниковой эпохи в конце докембрия (635–720 млн лет назад), в результате таяния ледников произошло необычное событие: океан полностью перемешался и исчезли его стратифицированные бескислородные оазисы, то есть океанские воды полностью насытились кислородом, вплоть до глубинных слоев. А ведь до этого, в докембрии, начиная от появления кислорода в морской воде примерно 2,5 млрд лет назад, он насыщал лишь поверхностный слой океана. Получается, что после неопротерозойских оледенений, накануне кембрийского взрыва, наш океан впервые насытился кислородом. Кроме того, ледниковые воды размыли большие площади суши, в результате чего океан обогатился огромным количеством питательных веществ — нутриентов, что также спровоцировало эволюционный скачок. Во многих геологических разрезах, где присутствуют докембрийские породы, непосредственно перед появлением слоев с кембрийской жизнью, с кембрийской фауной мы наблюдаем слои, в которых явно присутствуют метки, указывающие на то, что количество кислорода в осадочных бассейнах увеличилось. Это демонстрирует очевидную связь уровня кислорода и кембрийского взрыва. Подобные геологические разрезы есть в разных местах земного шара: в Австралии, Африке, Северной Америке, Центральной Азии и на Восточно-Европейской платформе. В России такие разрезы мы находим в Архангельской области, Якутии и в других регионах.

Отпечатки следов ползания древних организмов. Вероятно, Helminthoida

Отпечатки следов ползания древних организмов. Вероятно, Helminthoida

Баянгольская свита, Монголия. Фото: А.Б. Кузнецов, 2013 г.

— В чем особенность кембрийского периода? Были у вас свои находки, связанные с кембрийским взрывом?

Отпечатки следов ползания древних организмов. Helminthoida, Palaeophycus и Phycodes pedum

Отпечатки следов ползания древних организмов. Helminthoida, Palaeophycus и Phycodes pedum

Баянгольская свита, Монголия. Фото: А.Б. Кузнецов, 2013 г.

— Моя первая встреча с кембрийским взрывом произошла Монголии, в сухом русле древней реки Баян-Гол. Иду вдоль стенки докембрийских однообразных глинистых пород и вдруг вижу зигзагообразный отпечаток следа ползания древнего организма, похожего на след дождевого червя. Еще несколько метров вперед — и вот уже вся поверхность древнего водоема кишит следами «червей». При этом количество таких следов невероятно большое, черви ползали друг по другу. В этой точке проходит граница между кембрием и докембрием, и в нее можно буквально ткнуть пальцем. Чуть позднее в кембрии появилось сразу несколько невиданных ранее животных: мелкораковинные моллюски, археоциаты, трилобиты, хиолиты. Это был великий эксперимент природы. Я сейчас работаю с палеонтологами из Улан-Удэ, которые изучают археоциаты — организмы, похожие на современные губки, появившиеся как раз в кембрийском взрыве. Это очень интересные организмы, которые жили на незакрепленном, мягком осадке. Особенно интересно, как они перемещались, потому что центром появления, зарождения археоциат считается Сибирская платформа, а именно Якутия. Так вот, в кембрии мы находим следы археоциат и на других континентах, в том числе в Америке, Австралии, Азии. Таким образом, у нас возникла интересная гипотеза: рядом с древним Сибирским континентом существовала цепь островных поднятий. Это своеобразные архипелаги, молодые островные дуги по типу Гавайских островов или Курильской гряды. И эта гряда соединялась с другими континентами. В это же время на Сибирской платформе, примерно в месте появления этой гряды, было устье крупной реки, и все водные потоки, которые следовали из центра Сибирского континента, проходили вдоль этой островной дуги и таким образом переносили все зародыши этих археоциат на другие континенты. К сожалению, археоциаты самостоятельно не перемещались, а пищу добывали путем фильтрации воды, поэтому изменение уровня океана и быстрый подъем глубинных холодных вод в середине кембрия привели к исчезновению экологической ниши и их вымиранию. Они не успели распространиться на все континенты.

— Правда ли, что нынешний геологический этап в развитии Земли очень напоминает геологию кембрийского периода?

— На границе кембрия и докембрия произошел ряд крупных геологических, климатических и геохимических событий, которые мы наблюдаем и в наши дни, то есть в конце кайнозоя, четвертичного периода. В частности, на границе кембрия образовался крупный суперконтинент. Вы скажете: «Но ведь сейчас нет никакого суперконтинента, поскольку наши континенты разъединены», однако это неправильное мнение, поскольку вы смотрите на нашу планету на обычной географической карте, там, где проекция идет с экватора. Но если вы возьмете глобус и посмотрите на нашу Землю с Северного полюса, то увидите, что вся Евразия соединяется с Северной Америкой, а между ними находится маленький Северный Ледовитый океан. По геологическим масштабам — разве это океан? Его объем составляет всего 4% от современного Мирового океана.

Вид на континенты со стороны Северного полюса

Вид на континенты со стороны Северного полюса

 

— То есть мы видим, по сути, один континент?

— Фактически да, сейчас мы наблюдаем один суперконтинент, который имеет звездчатую форму — это точная аналогия континента Паннотия-Гондвана, который существовал 540 млн лет назад, как раз во время кембрийского периода. Кроме того, мы знаем, что в конце докембрия на планете был период массовых оледенений. А что же сейчас? за последний миллион лет у нас тоже произошла серия оледенений. Что еще? Сейчас я занимаюсь изучением изотопного состава стронция (химический элемент с атомным номером 38) и могу сказать, что кривая вариаций изотопного состава стронция в точности повторяет тренд, который существовал на границе кембрия и докембрия. Мы видим изотопный максимум стронциевой кривой в этом периоде. Примечательно, что в наше время мы тоже видим такой максимум. Кроме того, он совпадает с появлением суперконтинента, с завершением стадии оледенений и формированием крупных фосфоритовых залежей. Фосфоритовые залежи — это показатель изменения геохимии океана, то есть это подъем глубинных океанических вод и резкого обогащения океана нутриентами питательными веществами. О чем это может говорить? Что у нас произошло на границе кембрия и докембрия? Мощный эволюционный толчок, кембрийский взрыв, появилась новая жизнь. Получается, 540 млн лет назад произошел эволюционный скачок, а значит, и сейчас мы можем стоять накануне нового эволюционного скачка. И что будет дальше, неизвестно. Тот факт, что сейчас происходит изменение биоразнообразия, думаю, очевиден. Каждгод на планете сокращается количество видов животных. Это, конечно, связано с различными экологическими проблемами. Резюмируя: кембрийский взрыв за полмиллиарда лет привел к появлению человека, а к чему приведет нынешний взрыв и будет ли там место для нас как биологического вида, мы еще не знаем.

— Как на этот процесс влияет глобальное потепление?

— Чередование эпох похолодания и потепления — это обычная геологическая климатическая история планеты, как ее дыхание: Земля вдыхает и выдыхает. В генеральном смысле, конечно, мы движемся сейчас, наверное, к потеплению, в геологическом масштабе. Но что касается локальных столетних циклов, то может быть и похолодание. Это вопрос, конечно, к климатологам. Я думаю, что в геологическом плане наша Земля входит в стадию кембрийского взрыва именно в связи с геологическим потеплением. В дальнейшем будут таять ледники, будет увеличиваться объем океана, соответственно, все низменности и города, которые расположены на побережье, будут затоплены. Это и есть аналог кембрийской ситуации, когда у нас были затоплены все низины тех древних континентов. И именно в низинах сформировалась та кембрийская жизнь, которая потом заселила Землю.

— Геологическая активность представляет собой непременное условие возникновения жизни?

— Да, я считаю, что геологическая активность, геологическая эволюция — это предшественник биологической эволюции. Только на нашей планете сформировались те условия, которые позволили так развиться жизни. Ни на какой другой планете нет подобных геологических предпосылок для появления жизни.

— А как же спутник Юпитера Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе? Из этой вулканической активности может впоследствии родиться жизнь?

— Теоретически это не исключено. Но нужно изучить глубинное строение Ио, узнать, насколько там дифференцировано магматическое вещество. Активный вулканизм мы наблюдаем на Венере с ее кислотной атмосферой, кстати, близкой по составу к раннему архею Земли 3,5 млрд лет назад. Надо понять, какое количество воды, пригодной для жизни, там есть и есть ли вообще. В идеале температура воды должна соответствовать температурам нашего океана. Только в этих условиях будет возможно формирование зачатков жизни. Кроме того, должны сформироваться стабильные участки земной коры, наподобие наших континентов. Сам по себе активный магматизм — конечно, не гарант развития жизни.

Один их ярких представителей эдиакарской фауны — дикинсония (Dickinsonia). Отпечаток обнаружен в глинах редкинского горизонта на берегу Белого моря, Архангельская область.

Один их ярких представителей эдиакарской фауны — дикинсония (Dickinsonia). Отпечаток обнаружен в глинах редкинского горизонта на берегу Белого моря, Архангельская область.

Фото: Е.Ю. Голубкова, ИГГД РАН, 2015 г.

— Какие регионы нашей страны представляют максимальный геологический интерес?

— Я думаю, геологи имеют свой интерес там, где обнажены те или иные горные породы. Мы, например, занимаемся докембрием, и у нас докембрий представлен в основном в северных регионах страны: в Карелии, на Кольском полуострове, в Сибири, на Урале. Большая часть докембрия вскрыта в Восточной Сибири, в Саянах — и далее уже Азия и Монголия. Будучи в экспедиционных работах в Сибири, поедаемый комарами и мошкой, я часто думал: ну почему же я не занимаюсь мезозоем? Тогда бы сейчас работал в Средиземном море, на прекрасных берегах Италии и Греции. (Смеется.)

— Ваш Институт геологии и геохронологии докембрия целиком посвящен изучению докембрия. Неужели это настолько специфический период, что для его исследования потребовался отдельный научный подход и отдельный институт?

— Да, так и есть. Все исходит из специфики изучения горных пород этого времени. Их долгое время называли «немыми толщами», потому что в них не было никаких органических остатков, а большинство пород метаморфизовано — изменено вторичными процессами. И только с появлением новых изотопных и геохимических методов появилась возможность изучать эти породы. Наш институт был создан в Ленинграде через пять лет после тяжелейшей войны, блокады. Его основатель, А.А. Полканов, даже в блокаду вел  переписку с академиком В.И. Вернадским о необходимости радиохимических исследований для целей геологии. В итоге именно здесь была впервые открыта лаборатория радиохимии и произошло уникальное историческое событие: синтез геологии и радиохимии. Это дало синергетический эффект изучению древних немых толщ. Тогда был создан технический задел и сложилась научная школа, что позволило нам занять лидерские позиции в изучении докембрия. ИГГД РАН — колыбель геохронологии в Советском Союзе. На сегодня из 16 методов изотопного определения возраста горных пород, существующих в мире, четыре было разработано у нас. И этим можно гордиться. Из этих стен началось распространение геохронологической школы в институты Урала, Сибири, Дальнего Востока

— А какие задачи стоят перед институтом сегодня?

— Наиболее важной задачей я бы назвал усовершенствование приборной базы. Я постоянно обращаюсь в Минобрнауки с просьбой о создании у нас комплекса по изучению вещества природного, техногенного и антропогенного происхождения. Нашей стране нужен хотя бы один изотопно-геохронологический центр, оснащенный по меркам среднеевропейского института. Без этого невозможно определить возраст горных пород, что составляет основу любой геологической карты. Без этого мы не можем понять происхождение древних осадков и условий эволюции, построить модель образования месторождений полезных ископаемых и дать прогноз на их поиск. Для этого нужно не так много средств, но необходимая линейка масс-спектрометров у нас в России, к сожалению, не производится и может быть закуплена только за рубежом. В нашей стране вся научная школа по приборостроению массспектрометров фактически умерла после распада СССР. Кстати, с распадом СССР мир отказался от шкалы, которая была разработана для докембрия в нашей стране. Вы правильно сказали, что для изучения докембрия нужен отдельный научный подход, отдельные научные программы. Нельзя, как говорится, стричь всех под одну гребенку. Все необходимые методики у нас разработаны, но обновление приборной базы в Институте не происходило в течение 20 лет после распада Советского Союза. В рамках Программы развития института на период 2019–2024 гг. нам была зарезервирована сумма, на порядок меньшая, чем требуется для качественного обновления и рывка. В таких условиях совершать какие-либо открытия и конкурировать с зарубежными коллегами просто невозможно. Мы строим шкалу геологического времени, нам нужна линейка приборов, а этой линейки у нас нет. Получается замкнутый круг.

В ископаемом виде строматолиты дошли до нас в виде каменных куполообразных построек. Древний строматолит Parallelophyton raigubicum — свидетель углеродной аномалии в ломагунди‑ятулийскую эпоху. Ранний протерозой, ятулий, 2,1 млрд лет, оз. Сундозеро, Карелия. Коллекция В.В. Макарихина. Музей геологии докембрия ИГ КарНЦ РАН.

В ископаемом виде строматолиты дошли до нас в виде каменных куполообразных построек. Древний строматолит Parallelophyton raigubicum — свидетель углеродной аномалии в ломагунди‑ятулийскую эпоху. Ранний протерозой, ятулий, 2,1 млрд лет, оз. Сундозеро, 
Карелия. Коллекция В.В. Макарихина. Музей геологии докембрия ИГ КарНЦ РАН.

Фото: М.Ю. Плаксин.

— Напоследок хотела поговорить о геохимии океана. Насколько хорошо изучены процессы, происходящие в наших водах? Ведь не зря существует расхожая фраза о том, что ближний космос нами изучен лучше, чем Мировой океан.

— Безусловно, геохимия океана — это ключ к пониманию природных процессов, которые происходили в докембрии. Поскольку по докембрию у нас нет никаких ископаемых остатков, понять экологическую, палеоэкологическую и палеоклиматическую историю нашей планеты в этот период мы можем только с помощью изучения осадочных горных пород, которые отлагались в морских бассейнах. Что мы узнали, изучая осадочные породы? Мы узнали, когда на планете Земля появился кислород (около 2,5 млрд лет назад), какие континенты сближались и удалялись, какой был с них речной снос. Возьмем, например, нашу Восточно-Европейскую платформу. Практически 90% всех осадков поступало из Скандинавии, и все они переносились крупными палеореками на другой конец континента, в район современного Каспия и Южного Урала. Мы узнали, что первые сульфаты и гипс появились 2 млрд лет назад. Кстати, древнейшие гипсы недавно обнаружены при бурении скважины на глубине около 3 км на полуострове в Онежском озере Карелии. Мы можем по изотопным аномалиям оценить температуру океана, которая в архее достигала 40° C. С помощью изотопно-геохимического изучения морских осадков мы узнаем также о палеосолености в древности. Все крупные биостратиграфические находки (например, наиболее известные ископаемые формы — строматолиты, с которыми часто путают современные рифы) тоже жили в океане. Но это всего лишь продукты жизнедеятельности цианобактериальных матов — отдельных бактериальных организмов, которые жили на поверхности осадков и строили причудливые фигуры и формы, похожие на водоросли, на древние кораллы. Кроме того, морские осадки сохраняют в себе микроорганизмы, по которым наши палеонтологи выстраивают биологическую эволюцию, происходившую в докембрии. В основном это одноклеточная жизнь. Сами микроорганизмы в морских осадках появились примерно 3,5 млрд лет назад, в архее. Они жили только в небольших оазисах, вблизи теплых термальных источников, и только потом распространились в крупные морские бассейны. Следующей новацией было появление фотосинтезирующих цианобактерий, которые господствовали в протерозое на протяжении 2 млрд лет. В результате их жизнедеятельности произошла первая экологическая катастрофа между 2,2 и 2,0 млрд лет назад. Массовое вымирание микроорганизмов зафиксировано по аномально высоким значениям изотопного состава углерода в карбонатных осадках на всех континентах.

Ожелезненный строматолит Conophyton, концентратор растворенного железа. Ранний рифей, бакальская свита, 1,4 млрд лет, Иркусканский карьер, г. Бакал, Южный Урал.

Ожелезненный строматолит Conophyton, концентратор растворенного железа. Ранний рифей, бакальская свита, 1,4 млрд лет, Иркусканский карьер, г. Бакал, Южный Урал.

Фото: М.Т. Крупенин, 2016 г.

Это период называется «ломагунди-ятулийская эпоха». Последующее захоронение микроорганизмов привело к образованию углеродистых сланцев, аналогов нефтеносных толщ — это знаменитые шунгиты Карелии. Что еще можно сказать? Исходя из изучения морских осадков, мы, например, узнали, что в докембрии был период, когда не происходило ничего, так называемый «скучный миллиард» (boring milliard), который длился примерно между 2 млрд и 1 млрд лет назад. В тот период на поверхности Земли не происходило никаких эволюционных новаций. Была такая застывшая жизнь. Все это я связываю с тем, что на поверхности нашей планеты произошла некая стабилизация, но при этом ученые, исследующие магматический комплекс докембрия, наоборот, фиксируют крупные изменения именно в глубинных слоях Земли. Это означает, что на поверхности было затишье, а в глубине происходили дифференциация вещества, образование новых комплексов, новых глубинных месторождений полезных ископаемых. Вверху же, тем не менее, все микроорганизмы жили себе спокойно и ничего не знали о том, что под ними кипит очаг, настоящий котел. Изучение геохимии океана дает нам самые разнообразные знания о прошлом нашей Земли. Ведь именно в океане формируется летопись того, что происходило на поверхности планеты. Именно в воде появились жизнь и живые организмы. В действительности мы изучаем лишь следы исчезнувшей воды. При этом каждый химический элемент имеет индивидуальные особенности — от момента разрушения горных пород до стадии осаждения и взаимодействия с микроорганизмами. Знание этих закономерностей позволяет нам реконструировать экзогенные процессы прошлого. Самая главная проблема докембрия — фрагментарность геологической летописи и высокая степень преобразования пород. Это радикально ограничивает нас в изучении прошлого. Кстати, после образования суперконтинента Родиния исчезли все мелководные моря, и мы не имеем никаких осадочных записей для периода продолжительностью около 100 млн лет. Многое сделано нашими учителями, но до сих пор среди ученых нет единства относительно целого ряда ключевых проблем докембрия. Белых пятен еще немало, и их заполнение — в наших руках.

Беседовала Янина Хужина

Антон Борисович Кузнецов, член-корреспондент РАН, директор Института геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург)