загрузка...
загрузка...
На головну

стратиграфія

  1. РОЗДІЛ 5. СТРАТИГРАФІЯ палеозою і тріасу
  2. Тема 12. Стратиграфія нижнього палеозою

Стратиграфія - розділ історичної геології, що встановлює послідовність нашарування товщ гірських порід і їх вік в мільйонах років. Стратиграфія вирішує два завдання: а) розчленування осадових і вулканогенних порід на окремі підрозділи, що розрізняються литологическим складом і комплексом скам'янілостей; в результаті будується стратиграфическая колонка, що відображає послідовність накопичення порід; б) стратиграфическая кореляція (зіставлення) одновікових порід різних розрізів, що завершується побудовою геологічної карти.

2.1. Методи визначення відносного віку

Існує ряд методів, що показують який пласт молодше, а який древнє, але не дозволяють визначити тривалість накопичення даних пластів, тобто кількість часу. До них відносяться: стратиграфічний, тектоно-стратиграфічний, літолого-петрографічний, геофізичний, палеомагнітний і палеонтологічний.

стратиграфічний метод сформульований Николаусом Стенон (Нільсом Стенсона) в середині XVII століття в якості «закону Стенона». Згідно з цим законом, з двох пластів, що залягають один на іншому, більш давнім є підстилаючий, а молодшим - перекриває. Перевагою методу є простота і наочність. Чи не потрібно якихось знань по геології, щоб зрозуміти, що в оголенні А пласт 1 є найдавнішим, а пласт 13 - наймолодшим (рис. 82). Однак цей метод непридатний при сильно порушеному заляганні пластів. При кутах падіння, близьких до 900 неможливо зрозуміти, який пласт є перекриває, а який - підстильним. Це стає скрутним вже при кутах падіння 50-600 (Рис. 82, оголення Б). Крім того, стратиграфічний метод непридатний при порівнянні за віком пластів, просторово роз'єднаних розрізів, коли неможливо безпосередньо простежити зіставляються пласти.

Б

Мал. 82. Застосування стратиграфического методу

Тектоно-стратиграфічний метод заснований на відмінностях в ступені метаморфізму і дислоційованості гірських порід. Застосовується при розчленуванні докембрійських відкладень, що накопичилися протягом величезних інтевалов геологічного часу і практично позбавлених органічних залишків.

Литолого-петрографічний метод (Литологический аналіз), нерозривно пов'язаний з фаціальним аналізом, розглядається нижче.

геофізичні методи зазвичай використовуються для кореляції розрізів між собою, коли вік порід визначено іншими методами. За допомогою каротажу свердловин простежуються по простяганню геологічні кордону відкладень, різко розрізняються електричними, механічними та іншими властивостями. Крім того, при пошуках нафтогазоносних родовищ за допомогою сейсмічних особливостей гірських порід вдається виявити ділянки, перспективні для розвідки на нафту і газ. палеомагнітний метод розроблений в результаті вивчення магнітного поля Землі минулих геологічних епох, зафіксованого в гірських породах. Палеомагнітні дослідження почалися в середині ХХ століття. До теперішнього часу розроблено дві методики визначення віку гірських порід по палеомагнітним даними: 1) на основі вивчення міграції магнітних полюсів, 2) на основі перемагничивания Землі, завдяки чому Північний і Південний магнітні полюси мінялися місцями (геомагнітні інверсії). при міграції магнітних полюсів (Рис. 83) геологічний вік аналізованої гірської породи визначається в три етапи. На першому етапі виділяється вектор первинної намагніченості, соответствующійположенію магнітного меридіана в момент утворення даної породи. Для цього усувається вплив сучасного магнітного поля (вектор залишкової
 
 

 намагніченості) і магнітних полів, що мали місце протягом часу існування даної гірської породи (вектор вузький

Мал. 83. Криві блукання полюса в фанерозое для Європи (квадратики) і Північної Америки (гуртки) при нинішньому розташуванні материків; C - Кембрійський, 550 млн. Років; S-D - Сілур-девонський, 390 млн. Років; S-C1 - Сілур-ніжнекарбоновий, близько 350 млн. Років; З3 - Верхнекарбоновий, 300 млн. Років; Р - пермський, 250 млн. Років; Т - тріасовий; Т1 - Ніжнетріасових, 220 млн. Років; J - юрський, 150 млн. Років; К - крейдяний, 100 млн. Років

намагніченості). На другому етапі визначається переміщення магнітного полюса протягом передбачуваного часу існування породи. Для цієї мети потрібна значна кількість різновікових зразків, відібраних з більш-менш значної території.

На третьому етапі визначається точка перетину магнітного меридіана, встановленого в результаті досліджень першого етапу, з кривою руху магнітного полюса. Отримана точка вказує вік аналізованої породи в одиницях відносної або абсолютної геохронології (в залежності від градуювання кривої руху магнітного полюса). Ця методика дуже трудомістка, потребує великої кількості зразків, а тому не отримала широкого розповсюдження.

геомагнітні інверсії неодноразово відбувалися в історії Землі, причому виявлялися нерівномірно. Виділяються епохи згущення і розрядження інверсій. До теперішнього часу на основі вивчення геомагнітних інверсій побудована палеомагнітостратіграфіческая шкала фанерозоя Росії.

Результати палеомагнітних досліджень використовуються прихильниками мобілізма для доказу руху літосферних плит.

Палеонтологічний метод, Широко використовується в стратиграфії. Її галузь, заснована на використанні цього методу, отримала назву биостратиграфия. Найважливішим біостратиграфічних методом є метод керівних копалин, Який зіграв важливу роль у встановленні підрозділів Міжнародної біостратиграфічних шкали (МБШ). Керівними формами називають залишки вимерлих організмів, що жили короткий відрізок часу, але мали широке географічне поширення. Оптимальними в цьому плані є конодонти - залишки щелепного апарату морських черв'яків. В ідеальному випадку конодонти дозволяють вирішити обидва завдання стратиграфії: розчленувати товщі гірських порід і скоррелировать одновікові відкладення. Недоліком методу є неодночасність вимирання груп організмів. Наприклад, в Австралії до теперішнього часу існують сумчасті ссавці, вимерлі на інших континентах. Для зменшення даного недоліку було розроблено кілька методик: керівних комплексів, математичного аналізу та інші.

Основне правило палеонтологічного методу - пласти гірських порід, що містять однаковий комплекс скам'янілостей, одновікових. За допомогою цього методу були, зокрема, зіставлені за віком вапняки кар'єрів р гурьевской з породами околиць міста Праги (Чехія). Зворотне правило - пласти, що містять різні комплекси скам'янілостей, різновікові не завжди справедливо, так як різний склад скам'янілостей може бути викликаний як віковими відмінностями, так і різної середовищем проживання. Широке використання палеонтологічного методу дозволило дослідникам XIX століття охарактеризувати органічними залишками відкладення кожного періоду палеозойської, мезозойської і кайнозойської ер. В цілому, стратиграфічний і палеонтологічний методи геохронологии забезпечили детальне вивчення відкладень фанерозойського еону, але виявилися малопридатними для докембрійських відкладень, що відрізняються високою дислокації і в значній мірі позбавлених органічних залишків.

Всі ці методи відповідають на питання про відносне (порівняльному) віці пластів гірських порід. На основі відносної геохронології в 1881 році на Міжнародному геологічному конгресі в м.Болоньї (Італія) був прийнятий перший варіант Міжнародної біостратиграфічних шкали, Що містить палеонтологічні характеристики (списки видів) кожного геологічного періоду палеозойської, мезозойської і кайнозойської ер.

2.2. Методи визначення абсолютного віку

Геологічні процеси відрізняються від процесів повсякденному житті надзвичайної тривалістю, в силу чого для них виявляються непридатними одиниці виміру, що застосовуються в побуті (хвилини, години, доба, тижні, місяці, роки). Основною одиницею виміру тривалості геологічних процесів є мільйони років. Тільки при вимірюванні тривалості останнього відрізка геологічного часу - четвертинного періоду - одиницею виміру стають тисячоліття.

Для визначення кількості часу, що пройшов після будь-якого геологічного події, потрібні «геологічні годинник», тобто процес, по-перше, сумірний за тривалістю з іншими геологічними процесами, по-друге, що характеризується постійною швидкістю, що не змінюється від впливу інших процесів. Протягом першої половини XIX століття виявити такий процес не вдавалося. Потужність осадових товщ, ступінь метаморфізму гірських порід, накопичення солей на дні Світового океану зростають з плином часу, але, як показали подальші дослідження, швидкість цих процесів різна на різних ділянках земної кулі.

Тільки в кінці XIX століття працями французького вченого Беккереля та подружжя П'єра і Марії Кюрі-Склодовських був виявлений радіоактивний розпад - процес перетворення одного хімічного елемента в інший, що супроводжується виділенням енергії у вигляді радіоактивного випромінювання. Хімічні елементи, які характеризуються здатністю до радіоактивного розпаду, називаються радіоактивними (радій, торій, уран і деякі інші). Встановлено, що багато елементів, які вважаються нерадіоактивними, в невеликій кількості містять радіоактивні ізотопи. Час перетворення половини будь-якого кількості радіоактивного елемента в інший елемент зазвичай нерадіоактивні (період напіврозпаду) є величина постійна, встановлена ??лабораторними дослідженнями для кожної пари елементів.

Перші спроби використання радіоактивного розпаду для визначення віку гірських порід відносяться до початку ХХ століття. Широке розповсюдження радіометричний (радіологічний)метод, відомий як «абсолютної геохронології», Отримав у другій половині ХХ століття. Назва «абсолютна» тут не зовсім доречно, так як радіометричний метод (підрозділяється на кілька приватних методик) також не вільний від помилок.

Використання радіометричного методу передбачає існування в природі замкнутої системи, в якій вихідний радіоактивний елемент поступово перетворюється в кінцевий продукт розпаду, причому винос початкового і кінцевого продуктів відсутня. У цьому випадку, визначивши лабораторним шляхом утримання в породі вихідного і кінцевого продуктів розпаду і знаючи період напіврозпаду, можна визначити його тривалість, тобто вік породи. Насправді початковий і кінцевий продукти розпаду частково виносяться в результаті процесів метаморфізму, причому їх кількість часто не піддається обліку. В силу цього можливі суттєві помилки при визначенні віку порід радіометричним методом. Щоб уникнути помилок, зазвичай використовується кілька пар елементів і, відповідно, виділяється кілька методик (приватних методів) радіометричного датування.

Таблиця 1

 Радіоактівнийелемент (ізотоп)  Кінцевий продукт  Період напіврозпаду млрд років
238U 206Pb  4,468
235U 207Pb  0,7038
232Th 208Pb  14,008
87Rb 87Sr  4,88
40K 40Ar  1,3
14C 14N  5750 років

Урано-торієвого-свинцевий метод заснований на розпаді 238U > 206Pb, 235U > 207Pb, 232Th > 208Th > 208Pb. В останні роки визначення віку гірських порід найчастіше проводиться по відношенню U / Pb в кристалічній решітці мінералу циркону. Атоми урану частково заміщають атоми цирконію в кристалічній решітці циркону, а в результаті розпаду урану утворюється свинець.

Рубідій-стронцієвий метод заснований на розпаді радіоактивного ізотопу 87Rb і перетворення його в ізотоп 87Sr. Цей метод широко використовується при визначенні геологічного віку найдавніших гірських порід.

Калій-аргоновий метод, запропонований в 1949 році радянським вченим Е. К. Герлинген, заснований на розпаді радіоактивного ізотопу 40До і частковому перетворенні його в ізотоп 40Ar з періодом напіврозпаду 1300 млн. Років.

радіовуглецевий метод заснований на вимірюванні вмісту радіоактивного ізотопу вуглецю, присутнього в органічних залишках і породах з високим вмістом органічної речовини. Організми засвоюють радіоактивне вуглець з повітря, а після їх відмирання починається його розпад. Період напіврозпаду 14З >14N дорівнює 5750 років, тому радіовуглецевий метод використовується для датування опадів не древнє 60-80 тис. Років. Цей метод широко застосовується для датування відкладень четвертинного періоду, а також в археології.

Протягом ХХ століття на основі абсолютної геохронології була встановлена ??тривалість підрозділів Міжнародної біостратиграфічних шкали (МБШ).

2.3. Стратиграфічні і Геохронологічна підрозділу

Сучасна шкала геологічного часу є одночасно стратиграфической і геохронологічної. З одного боку, за даними палеонтологічного та стратиграфического методів характеризується органічний світ кожного підрозділу МБШ, а також його вимирання і відродження на кордонах підрозділів. З іншого - за даними абсолютної геохронології вказуються вік кордонів цих підрозділів (зазвичай з точністю до 1-2 млн. Років). Міжнародна шкала геологічного часу вдосконалюється і в даний час. Її останній варіант був прийнятий в 2008 році на Міжнародному конгресі в Осло (Норвегія).

У Росії вищим законодавчим органом для геологічних організацій є Міжвідомчий стратиграфічний комітет (МСК), котрий кожні чотири роки переглядає МБШ і вносить до неї зміни, згідно з новими даними науки. За постановою МСК у 2006 році в Росії прийнято Спільну стратиграфическая шкала, підрозділи якої діляться на стратиграфические і Геохронологічна.

Таблиця 2

 Стратіграфіческіеподразделенія  Геохронологіческіеподразделенія
 1. Акротема  Акрон
 2. еонотема  Еон
 3. ератема  Ера
 4. Система  період
 5. Відділ  Епоха
 6. Ярус  Століття
 7. Зона  фаза
 8. Ланка  пора

Акротема - Найбільш великий підрозділ, що з'явилося в 1992 році, оскільки підрозділи докембрію - архей і протерозой - різко відрізняються більшою тривалістю від інших підрозділів.

еонотема - Відкладення, що утворилися протягом еону, що тривав багато сотень мільйонів років. У складі архейської і протерозойської Акротии виділяють по дві еонотеми. Рангу еонотеми відповідає також фанерозой.

ератеми(Групи) - великі стратиграфічні підрозділи, які мають значну потужність, великі площі поширення, складний склад. Утворюються протягом однієї ери. Межі між епохами проводяться по різких змін в складі органічного світу. Виділяють палеозойську (PZ), мезозойську (MZ), і кайнозойську (KZ) ери, що входять до складу фанерозою.

система- Частина ератеми, що утворилася протягом одного періоду. Система характеризується типовими для неї родинами або пологами фауни і флори. Межі між системами палеонтологічні або тектонічні. Позначається великою літерою латинського алфавіту (S, D, P).

Відділ - Частина системи, що утворилася протягом однієї доби. Характеризуються відділи певними родами і видами фауни і флори. Відділ буває нижній, середній, верхній; епохи відповідно - рання, середня, пізня. Позначається цифрою (D1).

ярус - Частина відділу, що утворилася протягом століття, характеризується певним комплексом родів і видів копалин організмів. Ярус має стратотип з певною палеонтологічної характеристикою. Назви ярусів походять від географічних назв місць, де розташований стратотип даного ярусу. Індекс ярусу позначається початковою літерою латинського алфавіту або двома буквами (D1 gv).

зона - Частина ярусу, що накопичилася протягом однієї фази. Межі її встановлюються по характерному комплексу видів. Стратотип зони рекомендують вибирати в стратотип ярусу. Назва зони і її фаза дається по характерному увазі комплексу (зона Altaiophyllum belgebaschicum).

ланка виділяється лише в четвертичной системі. Пора, за час якої формуються відкладення ланки, відповідає зміні клімату - двом напівцикл: потепління, похолодання. Ланка повинна мати стратотип. Четвертичная система складається з чотирьох ланок, які позначаються римськими цифрами (QII).

У 1977 році в нашій країні вперше був опублікований Стратиграфічний кодекс, виконання якого обов'язково при проведенні геологічних робіт. У кодексі прийнята стратиграфическая класифікація, згідно з якою виділяються основні та допоміжні стратиграфічні підрозділи. До основних підрозділів відносяться: загальні, регіональні і місцеві підрозділи. при виділенні загальних стратиграфічних підрозділів провідним є палеонтологічний метод. Виняток становить докембрий, розчленовування якого здійснюється на основі тектоно-стратиграфічного і радіометричного методів. Із загальних підрозділів ярус, зона і ланка повинні мати стратотип - Конкретний, найбільш повний розріз даного підрозділу, еталон для порівняння. Його можна побачити, вивчити, взяти зразки. Для інших загальних стратиграфічних підрозділів виділення стратотип не передбачено.

Регіональні стратиграфічні підрозділи не мають всепланетарного охоплення. Вони встановлюються для геологічного регіону, великого палеобасейнів седиментации або палеобіогеографіческой області. Основною одиницею тут є небокрай, представляє сукупність одновікових свит, за однією з них він отримує свою назву. Горизонти фанерозойских товщ найчастіше встановлюються за допомогою методів биостратиграфии. Горизонти в докембрійських утвореннях, а також в палеонтологически «німих» товщах встановлюються на основі літолого-фаціальних і петрографічних особливостей порід. Горизонти четвертичной системи встановлюються на кліматостратіграфічеськоє основі. Горизонт має стратотип і отримує географічна назва місця, де розташований його стратотип (алчедатскій горизонт, Сафоновский горизонт). Регіональним стратиграфическим підрозділом є лона, Яку встановлюють за палеонтологічними даними. Назва її дається по виду-індексу (наприклад, лона Tabulophyllum schluteri Peetz). Геохронологічної еквівалентом горизонту і лони є час.

основним підрозділом місцевої стратиграфічної шкалиє свита, Що встановлюється на порівняно невеликих територіях. Вона об'єднує однакові або близькі за літолого-фаціальні особливостям одновікові відкладення і відображає певний етап розвитку даної території. Свита має стратотип. Свою назву вона отримує за географічною назвою стратотип. Приклад: полюдовская свита, тайгонская свита. Свита підрозділяється на підсвіти.

серія - Більша одиниця в порівнянні з почтом. Вона об'єднує кілька світ з якого-небудь спільною ознакою (наприклад: морська серія, вулканічна серія). Серії присвоюється стратотип однією з її світ.

комплекс об'єднує кілька серій і має власну назву. Це потужна і складна за складом і структурі сукупність геологічних тіл. Комплекс відповідає великому етапу геологічного розвитку великій території. Зазвичай не має стратотип і використовується для докембрійських утворень. Приклад: карельський комплекс.

Крім основних стратиграфічних підрозділів існують ще допоміжні, їх називають також «терміни вільного користування». Ці підрозділи не є обов'язковими, їх вживають за бажанням. Сюди відносяться: товща, пачка, шар, маркірують горизонт, шари з фауною, флорою. Приватні біостратиграфічних підрозділи - біостратиграфічних зони різних видів виділяються по палеонтологічними ознаками. Вони мають стратотип і можуть поділятися на підзони. Їх геохронологічної еквівалент - час.

Регіональні та місцеві стратиграфічні підрозділи зводяться в таблиці, звані стратиграфическими схемами. Регіональна стратиграфическая схема являє собою кореляцію регіональних і місцевих Стратонов з загальної стратиграфічної шкалою і шкалами суміжних регіонів. Вона складається з чотирьох розділів: Загальною стратиграфічної шкали, регіональних стратіграфічсескіх підрозділів, кореляції місцевих розрізів і регіональних підрозділів суміжних регіонів. За ступенем розробленості регіональні стратиграфічні схеми поділяються на уніфіковані, кореляційні та робочі. уніфіковані стратиграфические схеми включають в себе всі чотири розділи регіональної схеми. В кореляційних схемах відсутня або представлений лише частково розділ «регіональні стратиграфічні підрозділи». робоча схема базується на недостатньо аргументованих даних.

2.4. принципи стратиграфії

Питання про основні принципи стратиграфії, з яких складається теоретичну основу, неодноразово розглядався різними дослідниками (В. Смітом, Ч. Дарвіна, Т. Гекслі, Л. Долло, Л. Л. Халфин, Д. Л. Степановим і М. С. Месежнікова, С. В. Мейеном і іншими). Підсумки багаторічної дискусії проаналізовані в роботі Н. І. Савіної (2002), яка запропонувала виділяти чотири принципи.

перший принцип (Принцип послідовності нашарування), сформульований Н. Стенон, забезпечує переклад просторових взаємин геологічних тіл, що залягають вище або нижче один одного, в тимчасовій режим (молодше або древнє).

другий принцип (Принцип біостратиграфічних розчленування і кореляції) говорить, що при кореляції розрізів, якщо безпосереднє простежування неможливо, може бути застосована система ознак подібності цих відкладень (принцип Гекслі). Однією з ознак подібності порівнюваних відкладень може бути наявність в них однакового комплексу викопних органічних залишків (принцип Сміта).

третій принцип дозволяє замінювати одні ознаки іншими (наприклад, рідкісні знахідки органічних залишків замінюються литологическим схожістю відкладень). Цей принцип здавна застосовувався в практиці геологічних досліджень, зокрема, при кореляції морських і континентальних відкладень. На цьому принципі заснована універсальність МБШ.

четвертий принцип - Об'єктивної реальності і неповторності Стратонов - об'єднує два самостійних принципу Л. Л. Халфина. Кожен Стратон не тільки об'єктивно відображає середу накопичення, але і є унікальним, покольку унікальні (неповторні) умови його накопичення. Цей принцип вказує, що при стратиграфических дослідженнях слід враховувати не тільки тимчасові взаємини Стратонов, але і їхню соціальну значимість як об'єктивних джерел інформації про географічній обстановці минулих геологічних епох.

З точки зору авторів, слід виділити п'ятий принцип - Незворотність еволюції органічного світу (принцип Дарвіна-Долло). Згідно з цим принципом, вимерлий вид не може з'явитися в процесі еволюції вдруге. Цей принцип був сформульований на основі емпіричних спостережень. Зараз він підтверджений дослідженнями генетичного апарату живих організмів: втрата генотипу непоправна природним шляхом.

Викликає сумніви сформульований Ч. Дарвіном принцип неповноти геологічному літописі. Цей принцип справедливий для кожного приватного розрізу, але, мабуть, не може бути визнаний в глобальному масштабі. Неможливо уявити, щоб процеси денудації були повсюдними (десь мало місце осадконакопление).

Питання для самоконтролю

1. Вкажіть відміну палеонтологічного методу відносної геохронології від стратиграфического.

2. Перерахуйте пари елементів, які використовуються в радіометрії ( «абсолютної геохронології»).

3. Назвіть джерела помилок у визначенні абсолютного віку.

4. Назвіть основні групи стратиграфических підрозділів.

5. Охарактеризуйте специфіку стратиграфических схем.

6. Перерахуйте основні принципи стратиграфії.



Попередня   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   Наступна

А б а в | Подцарство Вищі рослини (Telomophyta) | Надотдел Насінні | Царство Гриби (Fungi) | Подцарство Одноклітинні (Найпростіші) (Protozoa) | раковини форамініфер | аммоноидеи | Б - відбиток на пісковику окремих ниток | Полюють на аммонитов | Дріопітек (P3). |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати