Тема 4. Геохронология и стратиграфия

Для изучения геологического времени существует наука ГЕОХРОНОЛОГИЯ (от греч. "Ge" - Земля, "chronos" - время и "logos" - слово, учение) - геологическое летоисчисление, построенное на учении о временнóй последовательности формирования горных пород, слагающих земную кору. Различают абсолютную (изотопную) и относительную геохронологию. Абсолютная геохронология устанавливает так называемый абсолютный возраст горных пород, то есть возраст, выраженный в единицах времени, обычно в МИЛЛИОНАХ ЛЕТ. Его определение базируется на знании скорости распада изотопов радиоактивных элементов. Эта скорость есть величина постоянная - она не зависит от интенсивности физических и химических процессов. 

Относительная геохронология заключается в определении относительного возраста горных пород, который даёт представление о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми и какие более древними. Она оперирует понятиями "раньше - позже" в смысле временно́й последовательности, а потому геохронологические подразделения следуют друг за другом как "ранний - средний - поздний".

Кроме того, для изучения последовательности реальных горных пород существует наука СТРАТИГРАФИЯ (от лат. "stratum" — слой и греч. "grapho" — пишу) - раздел геологии, изучающий последовательность формирования геологических тел и их первоначальные пространственные взаимоотношения. Стратиграфия оперирует понятиями "ниже - выше" в смысле последовательности напластования слоёв, а потому стратиграфические подразделения следуют друг за другом как "нижний - средний - верхний".

Это объясняет различия в терминах геохронологии и стратиграфии. В данной таблице параллельно приводятся те и другие.  Стратиграфические термины выделены курсивом. ЦВЕТА, присущие каждому из подразделений, не случайны - это цвета, используемые также на геологической карте и установленные международными соглашениями.

Ранг внутренних подразделений Протерозоя и Архея остаётся не до конца определённым и может быть впоследствии изменён. Кроме того, наши сведения о времени возникновения жизни на Земле, формировании первых из земных горных пород и возникновении самой планеты Земля достаточно условны и будут неоднократно уточняться. Желающие получить углублённые и наиболее современные сведения по стратиграфии, могут сделать это, например, здесь (табл. 3).

Относительное летосчисление определяет возраст геологических объектов и последовательность их образования стратиграфическими методами. Разрабатывается при помощи палеонтологических (биостратиграфических) и непалеонтологических методов стратиграфии.

В основе палеонтологических методов лежит закон Л. Долло о необратимости эволюции органического мира. Организм никогда не сможет вернуться к предковому состоянию, даже если он окажется в обстановке, близкой к условиям обитания предков.

• метод руководящих ископаемых.

• метод комплексного анализа.

• количественные методы корреляции.

Метод руководящих ископаемых. Состоит в том, что одновозрастными считаются отложения с одинаковыми руководящими формами. Под руководящими ископаемыми подразумеваются органические остатки, принадлежащие группам, которые существовали короткий промежуток времени, но успели за небольшой срок расселиться на значительные территории и в большом количестве. Следовательно, руководящие ископаемые должны иметь широкое горизонтальное и узкое вертикальное распространение, встречаться часто и в большом числе экземпляров, а также легко распознаваться. Например, брахиоподы Obolus apollinis характерны для тремадокского яруса ордовика, брахиоподы Choristites mosquensis для московского яруса карбона.

Абсолютное летосчисление – устанавливает время возникновения горных пород, проявления геологических процессов, их продолжительность в астрономических единицах (годах) радиологическими методами. Истинную продолжительность отдельных геохронологических единиц (в тысячах и миллионах лет) можно установить радиогеохронологическими методами или методами определения абсолютного возраста. Для установления абсолютного возраста горных пород используются радиоактивные элементы с постоянной скоростью радиоактивного распада. Постоянная скорость радиоактивного распада обоснована теоретически и доказана опытным путём. Она характеризуется периодом полураспада – временем, в течение которого радиоактивное вещество уменьшается наполовину. Для установления абсолютного возраста горных пород используются радиоактивные элементы с длительными периодами полураспада, исчисляемыми миллионами, миллиардами лет. Учитывая периоды полураспада и сравнивая их с геологическим возрастом Земли, можно считать их вполне сопоставимыми, а это значит, что радиоактивные элементы (232Th=15,17млрд. лет , 238U= 4,51млрд. лет, 235U=0,713млрд. лет) могут дать объективные данные возраста даже самых древних пород.

Уран-свинцовый метод. В основе метода лежит процесс радиоактивного распада изотопов 235U, 238U, 232Th на изотопы свинца. Для определения возраста надо знать содержание урана или тория и изотопа свинца в радиоактивном минерале. Обычно используют сильно радиоактивные минералы, содержащие более 1% урана или тория: уранинит, монацит, ортит, циркон. Для удобства возраст вычисляют по заранее составленным таблицам, номограммам, графикам.

Таблица 3

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ  (СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ) ШКАЛА ЗЕМЛИ
Эон (Эонотема)	Эра (Эратема)	Период (Система)	Эпоха (Отдел)	Век (Ярус)	Индекс	Начало (млн.лет назад)	Длительность (млн. лет)	Основные события
Ф А Н Е Р О З О Й	Кайнозой- ская KZ	Четвертич- ный  или Антропоген (Четвертич- ная) Q	Голоценовая или Современ- ная  (Голоцен)		QIV	0,015	Продолжается до сих пор	Конец Ледникового Периода. Возникновение цивилизаций
			Плейстоценовая (Плейстоцен)		QII,III	0,8	~0,8	Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека
			Эоплейстоценовая (Эоплейстоцен)		Q I	1,8	1,0
		Неогеновый (Неогеновая) N	Плиоценовая (Плиоцен)	Акчагыльский	N2ak	3,4	1,8
				Киммерийский	N2k	5,3	1,9
			Миоценовая (Миоцен)	Мессинский	N1m	6,5	1,2
				Тортонский	N1t	11,2	4,7
				Серравалийский	N1s	15,1	3,9
				Лангийский	N1l	16,6	1,5
				Будигальский	N1b	21,8	5,2
				Аквитанский	N1a	23,7	1,9
		Палео- геновый (Палеоге- новая) P	Олигоценовая (Олигоцен)	Хетский	P 3h	30,0	6,3	Появление первых человекообразных обезьян.
				Рюпельский	P 3r	33,7	3,7
				Латторфский	P 3l
			Эоценовая (Эоцен)	Приабонский	P 2p	40,0	6,3	Появление первых «современных» млекопитающих
				Бартонский	P 2b	43,6	3,6
				Лютетский	P 2l	52,0	8,4
				Ипрский	P 2i	57,8	5,8
			Палеоценовая (Палеоцен)	Танетский	P 1t	60,6	2,8
				Монский	P 1m	63,6	3
				Датский	P 1d	66,4	2,8
	Мезозойская MZ	Меловой (Меловая) K	Поздняя (Верхний)	Маастрихтский	K2m	74,5	8,1	Появление первых плацентарных млекопитающих и цветковых растений. В конце периода - вымирание динозавров, ихтиозавров, плезиозавров и аммонитов
				Кампанский	K2km	84	9,5
				Сантонский	K2st	87,5	3,5
				Коньякский	K2k	88,5	1,0
				Туронский	K2t	91	2.5
				Сеноманский	K2c	97,5	6,5
			Ранняя  (Нижний)	Альбский	K1al	113	15,5
				Аптский	K1a	119	6
				Барремский	K1br	124	5
				Готеривский	K1g	131	7
				Валанжинский	K1v	138	7
				Берриасский	K1b	144	6
		Юрский (Юрская) J	Поздняя или Мальм  (Верхний)	Титонский (Волжский)	J3t (J3v)	152	8	Появление сумчатых млекопитающих и первых птиц. Расцвет динозавров
				Кимериджский	J3km	156	4
				Оксфордский	J3o	163	7
			Средняя или Доггер (Средний)	Келловейский	J2cl	169	6
				Батский	J2bt	176	7
				Байосский	J2b	183	7
				Ааленский	J2a	187	4
			Ранняя или Лейас (Нижний)	Тоарский	J1t	193	6
				Плинсбахский	J1p	198	5
				Синемюрский	J1s	204	6
				Геттангский	J1h	208	4
		Триасовый (Триасовая) T	Поздняя (Верхний)	Рэтский	T3r	225	17	Первые динозавры и яйцекладущие млекопитающие
				Норийский	T3n
				Карнийский	T3k	230	5
			Средняя (Средний)	Ладинский	T2l	235	5
				Анизийский	T2a	240	5
			Ранняя (Нижний)	Оленекский	T1o	245	5
				Индский	T1i
	Палеозойская PZ	Пермский (Пермская) P	Поздняя (Верхний)	Татарский	P2t	253	8	Вымерло около 95 % всех существовавших видов (массовое пермское вымирание)
				Казанский	P2kz	258	5
				Уфимский	P2u
			Ранняя (Нижний)	Кунгурский	P1k	263	5
				Артинский	P1ar	268	5
				Сакмарский	P1s	286	18
				Ассельский	P1a
		Каменно- угольный или Карбон (Каменноугольная) C	Поздняя (Верхний)	Гжельский	C3g	296	10	Появление деревьев и пресмыкающихся
				Касимовский	C3k
			Средняя (Средний)	Московский	С2m	320	24
				Башкирский	С2b
			Ранняя (Нижний)	Серпуховский	C1s	333	13
				Визейский	C1v	353	20
Турнейский				C1t	360	7
Девонский  (Девонская) D		Поздняя (Верхний)	Фаменский	D3fm	367	7	Появление земноводных и споровых растений
			Франский	D3f	374	7
		Средняя (Средний)	Живетский	D2zv	380	6
			Эйфельский	D2ef	387	7
		Ранняя (Нижний)	Эмский	D1e	394	7
			Зигенский	D1zg	401	7
			Жединский	D1z	408	7
Силурийский (Силурийская) S		Поздняя (Верхний)	Пржидольский	S2p	414	6	Выход жизни на сушу: скорпионы и позже первые растения
			Лудловский	S2ld	420	6
		Ранняя (Нижний)	Венлокский	S1v	425	5
			Лландоверийский	S1l	438	13
Ордовикский (Ордовикская) O		Поздняя (Верхний)	Ашгиллский	O3as	448	10
		Средняя (Средний)	Карадокский	O2k	458	10
			Лландейльский	O2ld	468	10
			Лланвирнский	O2l	478	10
		Ранняя (Нижний)	Аренигский	O1a	485	7
			Тремадокский	O1t	505	10
Кембрийский  (Кембрийская) C		Поздняя (Верхний)	Аксайский	C3ak	523	18	Массовый расцвет многоклеточных. Появление большого количества новых групп организмов («Кембрийский взрыв»).
			Сакский	C3s
			Аюсокканский	C3as
		Средняя (Средний)	Амгинский	C2am	540	17
			Майский	C2m
		Ранняя (Нижний)	Тойонский	C1tn	570	30
			Ботомский	C1b
			Атдабанский	C1at
			Томмотский	C1t
П Р О Т Е Р О З О Й
	Поздний(Верхний)Протерозой или Рифей  PR2	Венд  V	Эдиакарская(Эдиакарский)			650	80	Первые многоклеточные животные.
			Лапландская(Лапландский)  или  Криогений			850	200	Одно из самых масштабных оледенений Земли.
		Поздний  (Верхний) Рифей	Тоний			1000	150
		Средний  Рифей	Стений			1200	200
			Эктазий			1350	150
		Ранний  (Нижний) Рифей	Калимий			1650	300
	Ранний (Нижний) Протерозой  PR1	Статерий				1800	150
		Орозирий				2050	250
		Риасий				2300	250
		Сидерий				2500	200
А Р Х Е Й	Неоархей					2800	300
	Мезоархей					3200	400
	Палеоархей					3600	400
	Эоархей					3800	200	? Возникновение жизни на Земле. Появление примитивных одноклеточных организмов
Г А Д Е Й						4570	770	? 4,57 млрд. лет назад — формирование Земли

Стратиграфия (лат. Stratum – слой, grapho – пишу) это раздел исторической геологии, занимающийся изучением исторической последовательности, первичных взаимоотношений и географического распространения осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических образований, слагающих земную кору и отражающих естественные этапы развития Земли и населявшего её органического мира. Следовательно, стратиграфия занимается изучением слоистых, пластующихся или стратифицированных образований, прежде всего осадочных пород, устанавливает их временные и пространственные соотношения. К ней лучше всего подходит термин, которым пользовался М.В. Ломоносов – «наука о слоях земных».

Задачи стратиграфии. 1 - расчленение конкретных разрезов и составление местной стратиграфической схемы; 2 - корреляция (сопоставление) отдельных слоёв и толщ удалённых друг от друга разрезов. Создание сводной (региональной) стратиграфической схемы. 3 - проведение межрегиональной и глобальной корреляции. Создание общей (планетарной) стратиграфической шкалы.

Стратиграфический метод. При стратиграфических исследованиях осуществляют 2 последовательные операции: 1- расчленение разреза на отдельные подразделения (слои, пачки, горизонты и т.д.) на основании различий состава горных пород и заключённых в них ископаемых органических остатков, а также проявлений перерывов и несогласий; 2- сопоставление или стратиграфическую корреляцию в разных разрезах слоёв, пачек, горизонтов, т.е. установление их геологической одновозрастности по латерали.

Фактческая основа стратграфических исследований. Конкретные геологические объекты – естественные или искусственные обнажения горных пород и керн скважин, а также определяемые геофизическими методами (электро-, сейсмо-, и другой каротаж) изменения физических свойств горных пород в скважинах. После обобщения ряда частных геологических разрезов составляется сводная стратиграфическая колонка, в которой все слои горных пород располагаются в строгой последо-вательности своего образования и залегания, т.е. в определённом хронологическом порядке, обычно от более древних внизу к более молодым вверху.

Контрольные вопросы:

1. Какими методами изучают возраст пород?

2. Что такое абсолютная геохронология?

3. Как определяют абсолютный возраст пород?

4. Как определяют относительный возраст пород?

5. Что такое руководящие ископаемые остатки?

6. Что такое стратиграфия?

7. Какие подразделения входят в кайнозойскую эру?

8. Перечислите периоды мезозойской эры.

9. Перечислите периоды палеозойской эры.

10. Что входит в состав докембрия?

11. Что такое «кембрийский взрыв»?