В породах земной коры записана вся история поверхности Земли. В одних местах эта запись туманна, в других не видна совсем. Тем не менее, подробно изучая горные породы, геологи смогли реконструировать захватывающую историю того, как с течением времени изменялась планета Земля.
Лишь два столетия назад большинство людей полагали, что Земле всего несколько тысяч лет и она мало изменилась с момента своего создания. Но в XIX веке геологи начали понимать, что возраст нашей планеты весьма значителен. Сейчас считают, что нашей планете около 4600 миллионов лет и за время своего существования она претерпела большие изменения. Порази¬тельная история Земли записана в горных породах, нужно только научиться ее читать.

 

Великими первопроходцами в изучении отдаленного прошлого Земли были Джеймс Хеттон (1726-1797) и Уильям Смит (1769- 1839). Именно шотландский геолог Хеттон первым предположил, что планета Земля очень древняя, а рельеф ее поверхности формировался постепенно бесчисленными циклами эрозии и подъема.
Вскоре после этого английский геодезист Уильям Смит, производя разведку маршрутов для каналов, обратил внимание
на то, что каждый слой осадочной породы содержит собственный набор окаменелостей. Он понял, что все слои, содержащие одинаковый ряд окаменелостей, должны быть одного возраста. Более того, «принцип суперпозии» (закон последовательности напластования горных пород) сделал возможным установить, какие слои старые, а какие молодые. В 1600-х годах датский естествоиспытатель Николаус Стено показал, что первоначально все осадочные породы имели форму плоских пластов, даже если впоследствии они были расколоты или наклонены. Стено также указал, что пласты накладывались друг на друга, поэтому самые древние всегда находятся внизу, а самые молодые сверху. В этом состоит суть последовательности напластований.
Применяя этот закон и изучая окаменелости, «биостратиграфы» построили детальную историю Земли на полмиллиарда лет назад. Если бы осадочные породы оставались ненарушенными, сделав разрез, мы бы получили возможность увидеть последовательность развития Земли. Имея такой своеобразный последовательный столб, можно читать историю Земли как книгу.

 

Хотя подобного столба не существует ни в одном из уголков Земли, основанная на нем детальная шкала геологического времени теперь широко используется. Она постоянно уточняется, поскольку геологи делают новые открытия. Эта шкала подробна толь¬ко с начала кембрийского периода на 545 миллионов лет назад. Лишь с этого времени организмы с раковинами и скелетами рас¬пространяются достаточно широко, чтобы оставить хорошую запись окаменелостями. Некогда мы очень мало знали о четырех миллиардах лет истории Земли, известных как докембрийский эон, предшествующий кембрию. Открытия последних лет начали дополнять общую картину.
Как сутки делятся на часы, минуты и секунды, так и геологическое время разделяется на части. Самой продолжительной частью являются зоны, они продолжаются по меньшей мере полмиллиарда лет. Эоны делятся на эры, эры на периоды, периоды на эпохи, эпохи на века и века на времена. Каждая часть шкалы получила свое название, обычно связанное с тем районом, где впервые были изучены породы этого периода. Название Девонского периода, например, восходит к названию графства
Девоншир в Англии, где ученые впервые изучали породы того времени.
Теперь биостратиграфия предоставляет подробную систему для сопоставления последовательностей залегания пластов горных пород по всему миру. Однако она имеет свои ограничения. Эта система может показать, что одна порода старше другой, но не может установить ее точного возраста. Другими словами, она устанавливает относительный, а не абсолютный возраст. Выясняя, насколько быстро могли отложиться наслоения, и применяя другие методы, геологи установили примерные параметры для шкалы геологического времени. Однако только с развитием радиоактивного датирования за последние 50 лет мы приобрели уверенность, что наши датировки действительно точны.

 

Атомы элементов могут находиться в разных вариантах, или изотопах, имеющих различное количество частиц в своем ядре. Количество частиц указывается в названии изотопа, например уран-235. Радиоактивное, или радиометрическое, датирование построено на том, что определенные изотопы со временем естественным образом «распадаются» - другими словами, разрушаются и создают изотопы других элементов. Этот распад начинается с момента образования породы и происходит с настолько неизменной скоростью, что дает возможность установить, как давно это продолжается, путем подсчета в породе соответствующих «дочерних» изотопов в сравнении с породами исходного «материнского» изотопа. Эта неизменная скорость определяется как «период полураспада», время, которое требуется для разрушения половины материнских изотопов. Период полураспада широко используемого изотопа рубидий-87 (который распадается на стронций-87) составляет 4-7,5 миллиарда лет. Рубидий - редкий элемент, однако часто встречается с калием в таких минералах, как полевые шпаты и слюды, и датирование по изотопам рубидий- стронций используется для определения возраста гранитов и гнейсов.
Для датировки пород разных эпох используют разные изотопы. Калий-40, который при распаде переходит в аргон-40, применяют для датировки пород моложе миллиона лет. Уран-235 используют при работе с более древними горными породами. Следы продуктов распада урана-235 присутствуют в цирконе, одном из немногих минералов, которые остаются неизменными в течение миллиардов лет. Поэтому геологи, изучающие древние породы, ищут циркон. Циркону, обнаруженному в горах Джек-Хиллз в западной Австралии, 4300 миллионов лет, он практически ровесник Земли.