Planeet Maa vanus on sellises suurusjärgus, mida inimesel on raske mõista. Inimene hoomab oma eluaja jooksul heal juhul ühe sajandi jagu sündmusi, mitte miljoneid ja miljardeid aastaid, mille vältel Maa on eksisteerinud.

Ajaga juhtub nii mõndagi ning Maa peidab endas palju teavet kunagi planeedil toimunud sündmuste kohta. Teadmisi Maa minevikust saame ammutada varasematest ajaperioodidest säilinud materjalist.

Peamiselt on planeet Maa uuringute sihtmärgik kivid, õigemini kivimid. Nende uurimine aitab meil mõista. miks maailm, kust me ennast praegu leiame, on just selline nagu ta parasjagu on. Samuti mõistame siis, kui vana on see hiiglaslik rahn meie jalge all, mida see on läbi elanud, kuidas elu on vahepeal muutunud  ja kes on siin enne meid elanud.

Inimkonna ajalugu kirjeldatakse aastatest ja sajanditest lähtudes, sarnaselt kasutatakse ka Maa ajaloo kirjeldamisel erinevaid ajaühikuid. Siinkohal jääb aastatest ja sajanditest selgelt väheks ning käibele tuleb võtta miljonid ja miljardid aastad. Seepärast on nii Eestis kui mujal kivimite kirjeldamisel kasutusel geoloogilised ajastud, millest igaüks hõlmab kümneid miljoneid aastaid.

Mis on stratigraafia?

Kümnete miljonite aastatega tekivad ja kaovad mäestikud ja mered, isegi kui meile tunduvad need paiksed ning liikumatud. Meie lühike elukogemus ei suuda niisama lihtsalt hoomata muutusi, mis võtavad aega miljoneid aastaid. Loomadele, kes elavad ainult mõned päevad, tunduvad majad alati paiksed ning muutumatud, samas kui meie suudame näha majade ehitamist ning lagunemist.

Mõistmaks planeet Maa eluea hoomamatut pikkust ning selle vältel juhtunut, tuleb samm-sammult uurida sellest pikast ajaloost säilinud erivanuselisi kivimeid. Üht- või teistmoodi kividega on olnud kokkupuudet meil kõigil ja terasemad panevad tähele, et Eestis leidub erinevaid kivimkihte. Erinevalt Saaremaa ja Hiiumaa saartel leiduvatest kivistest randadest, leidub Pärnus ainult liivarandu. Tallinna lähedal on maapinna lähedal ehituskivi, Ida-Virumaal põlevkivi, Rakvere lähedal fosforiiti.

Kuidas need erinevad kivimkehad üksteise suhtes geograafiliselt paiknevad ja vanuseliselt eristuvad, on uurimisaines tervele eraldiseisvale teadusharule. Kui teadust, mille uurimisobjekt on planeet Maa, nimetatakse geoloogiaks, siis geoloogia haru, mis uurib kivimkehade paiknemist ajas ja ruumis, nimetatakse stratigraafiaks.

Sratigraafia mõiste on tuletatud sõnadest stratum ehk 'kiht' ja graphia ehk 'kirjeldus'. Suuremas pildis annab stratigraafia geoloogilistele töödele ning uuringutele ruumilise ja ajalise raamistiku, mis aitab uusi tulemusi siduda eelnevatega. Tegemist on basteadmistega, mis on iga geoloogilise uuringu alus: seda olenemata sellest, kas uurime parajasti uusi maavarasid või siis avastame midagi oma koduplaneedi ajaloo või keskkonna muutuste mõju kohta minevikus.

Kivimikihil ei ole sünnipäeva

Kuidas seda nii-öelda raamistikku siis koostada? Kivimikihtide paiknemist ja levikut on suhteliselt lihtne välja selgitada, kui kaardistada ja kirjeldada olemasolevaid läbilõikeid. Need võivad olla nii meie paljandid Põhja-Eesti klindil, karjäärides ja kaevandustes kui ka hoopis puursüdamikud.

Kivimite äratundmine ja kirjeldamine on sealjuures peamine oskus. Teadmine sellest, kuidas erinevad kivimkehad tekivad, aitab meil ühtlasi mõista, millised tingimused pidid nende tekkimise ajal valitsema. Põhja-Eestis levib meil peamiselt lubjakivi, aga Lõuna-Eestis hoopis liivakivi. Nende tekkekeskkonnad on olnud erinevad ning seetõttu ei saanud nad sellisel väiksel alal samas kohas samal ajal moodustuda.

Oluline on ka teave erinevate kivimkihtide vanusesuhetest. Igapäevaelus aitab kalender täpselt paika panna, mis millalgi juhtus. Kuna planeet Maa ise kalendrit ei pea, tuleb meil endil koostada Maa ajaloo kohta sobiv n-ö kalender, mis aitab meil kivimeid vanuse järgi paika seada. Selleks kasutatakse peamiselt kahte lähenemist: absoluutse vanuse ja suhtelise vanuse määramist.

Absoluutne vanus, mille määramise alus on kivimites esinevate radioaktiivsete elementide lagunemine, on kui kalendrikuupäev, mis annab meile üsna täpse aja. Näiteks 20. august 1991 määrab päeva täpsusega ühe hetke sajandite raamistikus. Maa ajaloost on samuti teada hetki, mille vanust on võimalik määratleda kindla sündmuse abil.

Paraku, isegi kui neid sündmusi on salvestunud palju ja erinevaid, alates suuremate meteoriitide langemisest kuni vulkaanipurseteni, ei ole neid siiski olnud piisavalt sageli, et nende põhjal üksikasjalikku kalendrit ehitada. Suuremad sündmused planeedil Maa on võtnud aega kümneid miljoneid aastaid, aga detailsed uuringud nõuavad pigem aastamiljoni või sadade tuhandete aastate täpsust.

Selle saavutamiseks saame appi võtta suhtelised vanused. Nagu nimetus ise ütleb, hinnatakse erinevate sündmuste omavahelist suhet skaalal vanem/noorem. Sel viisil ehitatakse sündmuste ajaline järjestus, mida on võimalik seostada absoluutse ajaskaala vahemikega. Nii on näiteks iga uus põlvkond noorem kui eelmine, neist järgmine on omakorda mõlemist noorem, ning täpne aastaarv seal kõrval ei muudaks seda suhet. Selline lähenemine annab meile võimaluse hinnata vanust isegi siis, kui me täpseid, numbritega väljendatavaid vanuseid ei tea.

Muistne pisiliik reedab vanuse

Geoloogilises ajas, miljonite aastate vaates, annab parima võimaluse vanusesuhteid hinnata biostratigraafia. See teadusharu uurib kivimkehades säilinud organismide säilmeid või jälgi, mida nimetatakse fossiilideks. Viimaste kasutamine stratigraafias põhineb loomade-taimede evolutsioonil: kuna see on tekitanud liikides üleminekulisi muutusi, on kivistisi võimalik nüüd vanuseliselt järjestada.

Sedasi on võimalik kivimkehas leiduva fossiili järgi määrata selle kivimkeha suhteline vanus ning selle seostades absoluutse vanusega saab kivistise ja kivimkeha vanust üsna suure täpsusega piiritleda. See meetod on ka Eestis olulise väärtusega ning annab Eestis tehtavatele geoloogilistele uuringutele ajalise tugiraamistiku.

Eestis leiduvate lubjakivide vanus on 420–470 miljonit aastat. Eesti enamlevinud fossiilid on trilobiidid, nautiloidid, teod, karbid ja korallid. Täpsema vanuse määramiseks selles geoloogilise aja vahemikus kasutatakse peamiselt aga hoopis mikrokivistisi – konodonte.

Konodondid on mikroskoopilised ehk mõõtmetega valdavalt alla 1–2 mm, varieeruva väliskujuga hambalaadsed moodustised, mida peeti kunagi kalade lõuaaparaadi osadeks või hammasteks. Tänaseks on leitud ka üksikud konodondilooma tervikfossiilid, mis näitavad, et tegemist oli väikeste, mõne kuni mõnekümne sentimeetri pikkuste silmulaadsete, kahe suure silmaga loomakestega, keda peetakse selgroogsete vahetuteks eellasteks.

Konodondi loomad eksisteerisid ligi 300 miljoni aasta vältel. Selle aja jooksul ilmus ja kadus suurel hulgal erinevaid liike ning selle kaudu on piiritletud hulk ajalisi sündmusi. Nii varem kirjeldatud liigid kui hiljuti kirjeldatud uus liik Amorphognathus viirae aitavad meil analüüsida Eesti selleaegsete kivimkihtide paiknemist ja vanusesuhteid. See omakorda võimaldab täpsemalt teostada edasisi geoloogilisi uuringuid ning koostada ja täpsustada geoloogilisi kaarte. Niisiis aitab biostratigraafia meil koostada planeet Maa ajaloo kohta sobivat n-ö kalendrit, kasutades mikrokivistisi konodonte.

Tõnn Paiste kaitses 17. novembril ökoloogia ja maateaduste instituudis geoloogia osakonnas oma doktoritöö teemal  "Early evolution of the genus Amorphognathus and updated Sandbian (Upper Ordovician) conodont biostratigraphy in Baltoscandia" ("Perekonna Amorphognathus varajane evolutsioon ja Sandby lademe (Ülem-Ordoviitsium) uuendatud konodondi-biostratigraafia Baltika ürgmandri läbilõigetes"."