1.6.2.Возраст горных пород
На оглавление
В истории формирования и развития Земли выделяют два этапа - догеологический и геологический. Геологический этап охватывает отрезок от начала формирования земной коры до настоящего времени. За длительную геологическую историю планеты образовались мощные толщи горных пород. В практических целях необходимо знать, какие из слагающих изучаемую территорию пород моложе, а какие древнее, в какой последовательности они формировались, к каким интервалам геологической истории относится время их образования, а такжеуметь сопоставлятьпо возрасту удалённые друг от друга толщи горных пород.
Учение о последовательности формирования и возрасте горных пород называетсягеохронологией. Для определения последовательности образования слагающих земную кору геологических объектов и, в первую очередь, горных пород используется серия методов, среди которых выделяют методы определения относительного и абсолютного возраста.
1.6.2.1.Относительная геохронология
На оглавление
К методам определения относительного возраста горных пород относятся такие, которые лишь фиксируют последовательность образования горных пород относительно друг друга.
Эти методы базируются на нескольких простых принципах. В 1669 г. Николо Стено сформулировал принцип суперпозиции, гласящий, чтов ненарушенном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего. В определении подчёркивается применимость принципа только в условиях ненарушенного залегания.
Метод определения последовательности образования слоёв, базирующийся на принципе Стено, часто называют стратиграфическим. Стратиграфия - раздел геологии, занимающийся изучением последовательности образования и расчленением толщ осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфических пород, слагающих земную кору.
Следующий важнейший принцип, известный какпринцип пересечений, сформулирован Джеймсом Хаттоном. Этот принцип гласит,что любое тело, пересекающее толщу слоев, моложе этих слоев.
Нужно отметить и ещё один важный принцип, гласящий, чтовремя преобразования или деформации пород моложе, чем возраст образования этих пород.
Рассмотрим использование этих принципов на примере толщ осадочных пород, прорванных несколькими секущими магматическими телами (рис.1.59.). Последовательность событий следующая. Первоначально происходило накопление осадочных толщ нижнего слоя (1), затем, последовательно накопление вышележащих слоев (2, 3, 4, 5), каждый из которых моложе нижележащего. Накопление осадочных пород в подавляющем большинстве случаев происходит в форме горизонтально лежащих слоев, так первоначально залегали и сформированные слои (1-5). Позднее эти толщи были деформированы (6), и в них внедрилось тело магматических пород 7. Затем, вновь горизонтально, началось накопление вышележащего слоя, залегающего на и внедрившемся магматическом теле. При этом, учитывая, что образующийся слой лежит на выровненной горизонтальной поверхности, очевидно, что его накоплению предшествовало выравнивание территории - её размыв (8). Вслед за размывом территории накопился следующий слой (9). Наиболее молодым образованием является магматическое тело.
Подчеркнём, что, рассматривая историю геологического развития территории, разрез которой изображён на рисунке, мы пользовались исключительно относительным временем, определяя лишь последовательность образования тел.
Рис.1.59.Определение относительного возраста горных пород
Ещё одна большая группа методов относительной геохронологии -биостратиграфические методы (рис.1.60). Эти методы основаны на изученииокаменелостей- ископаемых остатков организмов, заключённых в слоях горных пород: в разновозрастных слоях пород встречаются разные комплексы остатков организмов, характеризующие развитие флоры и фауны в ту или иную геологическую эпоху. В основе методов лежит принцип, сформулированный Уильямом Смитом:одновозрастные осадки содержат одни и те же или близкие остатки ископаемых организмов. Этот принцип дополняется ещё одним важным положением, гласящим, чтоископаемые флоры и фауны сменяют друг друга в определённом порядке. Таким образом, в основе всех биостратиграфических методов лежит положение о непрерывности и необратимости изменения органического мира - закон эволюции Ч. Дарвина. Каждый отрезок геологического времени характеризуется определёнными представителями флоры и фауны. Определение возраста толщ горных пород сводится к сравнению найденных в них ископаемых с данными о времени существования этих организмов в геологической истории.
В качестве грубой аналогии сущности метода можно привести всем известные методы определения возраста в археологии: если при раскопках обнаружены только каменные орудия труда, то культура относится к каменному веку, присутствие бронзовых орудий даёт основание для её отнесения к бронзовому веку и т.п.
Среди биостратиграфических методов долгое время оставался важнейшим метод руководящих форм. Руководящими формами называют остатки вымерших организмов соответствующие следующим критериям:
эти организмы существовали короткий промежуток времени,
были распространены на значительной территории,
их окаменелости части встречаются и легко определяются.
При определении возраста среди найденных в изучаемом слое ископаемых выбираются наиболее для него характерные, затем они сопоставляются с атласами руководящих форм, описывающими, какому интервалу времени свойственны те или иные формы. Первый из таких атласов был создан ещё в середине XIX века палеонтологом Г. Бронном.
Одновозрастными являются слои, содержащие одинаковый комплекс окаменелостей.
Рис.1.60.Биостратиграфические метод
На сегодняшний день основным в биостратиграфии являетсяметод анализа органических комплексов. При применении этого метода вывод об относительном возрасте строится на сведениях обо всём комплексе окаменелостей, а не на находках единичных руководящих форм, что значительно повышает точность.
В ходе геологических исследований стоят задачи не только расчленения толщ по возрасту и отнесения их к какому-либо интервалу геологической истории, но и сопоставления –корреляции– удалённых друг от друга одновозрастных толщ.
Наиболее простым методом выявления одновозрастных толщ является прослеживание слоёв на местности от одного обнажения к другому. Очевидно, что этот метод эффективен только в условиях хорошей обнажённости.
Более универсальным является биостратиграфический метод сопоставления характера органических остатков в удалённых разрезах – одновозрастные слои обладают одинаковым комплексом окаменелостей. Этот метод позволяет проводить региональную и глобальную корреляцию разрезов.
Принципиальная модель использования окаменелостей для корреляции удалённых разрезов отражена на рисунке.