6. Методи визначення відносного і абсолютного віку порід, ери і періоди геологічної історії землі.

Геохронологія (від гео і хронологія), геологічне літочислення, вчення про хронологічну послідовність формування і вік гірських порід, що складають земну кору. Розрізняють відносну та абсолютну (або ядерну) геохронології. Відносна геохронологія полягає у визначенні відносного віку гірських порід, який дає уявлення про те, які відкладення в земній корі є більш молодими і які більш давніми, без оцінки тривалості часу, протекшего з моменту їх утворення. Абсолютна геохронологія встановлює т. н. абсолютний вік гірських порід, тобто вік, виражений в одиницях часу, зазвичай у мільйонах років. (Останнім часом термін "абсолютний вік" часто замінюють назвою ізотопний, або радіологічний, вік.)

Відносна геохронологія-для визначення відносного віку шаруватих осадових і пірокластичних порід, а також вулканічних порід (лав) широко застосовується принцип послідовності нашарування [т. н. закон Стенсила (Стено)]. Згідно з цим принципом, кожен вищерозміщений пласт (при непорушеною послідовності залягання шаруватих гірських порід) молодшого нижчого. Відносний вік інтрузивних порід та інших нешаруватою геологічних утворень визначається за співвідношенням з товщами шаруватих гірських порід. Пошарове розчленування геологічного розрізу, тобто встановлення послідовності нашарування що складають його порід, становить стратиграфію даного району. Для порівняння стратиграфії віддалених один від одного територій (районів, країн, материків) та встановлення в них товщ близького віку використовується палеонтологічний метод, заснований на вивченні похованих у пластах гірських порід скам'янілих залишків вимерлих тварин і рослин (морських раковин, відбитків листя і т.д .). Зіставлення скам'янілостей різних пластів дозволило встановити процес незворотного розвитку органічного світу і виділити в геологічній історії Землі ряд етапів з властивим кожному з них комплексом тварин і рослин. Виходячи з цього, схожість флори і фауни в пластах осадових порід може свідчити про одночасність утворення цих пластів, тобто про їх одновіковими.

У результаті праць декількох поколінь геологів була встановлена ​​загальна послідовність накопичення шарів земної кори, що отримала назву стратиграфічної шкали. Верхня частина її (фанерозой) складена за допомогою палеонтологічного методу з великою ретельністю. Для нижчого відрізка шкали (докембрій), відповідного величезної по потужності товщі порід, палеонтологічний метод має обмежене застосування через поганий збереження або відсутності скам'янілостей. Внаслідок цього нижня - докембрийская - частина стратиграфічної шкали розчленована менш детально. За ступенем метаморфізму гірських порід та інших ознаками докембрій ділиться на архей (або археозой) і протерозою. Верхня - фанерозойськая - частина шкали ділиться на три групи (або ератеми): палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Кожна група ділиться на системи (всього у фанерозої 12 систем). Кожна система підрозділяється на 2-3 відділу; останні в свою чергу діляться на яруси і підпорядковані їм зони. Як системи, так і багато яруси можуть бути простежені на всіх континентах, але більша частина зон має тільки місцеве значення. Найбільшим підрозділом шкали, об'єднуючим кілька груп, служить еонотема (наприклад, Палеозойська, мезозойська і кайнозойская групи об'єднуються у фанерозойских еонотему, або фанерозой). Стратиграфічна шкала є основою для створення відповідної їй геохронологічної шкали, яка відображає послідовність відрізків часу, протягом яких формувалися ті чи інші товщі порід. Кожному підрозділу стратиграфічної шкали відповідають певні підрозділи геохронологічної шкали. Так, час, протягом якого відклалися породи будь-якої з систем, носить назву періоду. Відділам, ярусах і зон відповідають проміжки часу, які називаються відповідно епоха, століття, час; групам відповідають ери. Найбільшому стратиграфічному підрозділу - еонотеме - відповідає хронологічний термін - еон. Існують два еону - докембрійський, або кріптозойскій, і фанерозойский. Тривалість більш давнього - докембрійського еону становить близько 5 / 6 всієї геологічної історії Землі. Кожен з періодів фанерозойського еону, за винятком останнього - антропогенового (четвертинного), охоплює приблизно рівновеликі інтервали часу. Антропогеновая система, яка відповідає часу існування людини, набагато коротше. Розчленування антропогену проводиться, на відміну від інших періодів, з фауни наземних ссавців, яка еволюціонує набагато швидше, ніж морська фауна (у складі останньої за час антропогену не відбулося принципових змін), а також на основі вивчення льодовикових відкладень, що характеризують епохи загального похолодання. Деякі дослідники вважають виділення антропогенових відкладів [см. Антропогеновая система (період)] в особливу систему неправомочним і розглядають її як завершальний етап попереднього неогенового періоду.

Абсолютна геохронологія - на початку 20 ст. П. Кюрі у Франції і Е. Резерфорд у Великобританії запропонували використовувати радіоактивний розпад хімічних елементів для визначення абсолютного віку гірських порід та мінералів. Вимірювання віку проводиться за змістом продуктів радіоактивного розпаду в мінералах.

У 1907 з ініціативи Е. Резерфорда Б. Болтвуд в Канаді визначив вік ряду радіоактивних мінералів з накопичення в них свинцю. У СРСР ініціатором радіологічних досліджень був В. І. Вернадський. Його починання продовжили В. Г. Хлопін, І. Є. Старий, Е. К. Герлінг. У 1937 була створена Комісія з визначення абсолютного віку геологічних формацій.Ціфри, отримані в результаті перших визначень абсолютного віку порід, дозволили англійської геологу А. Холмсу в 1938 запропонувати першим геохронологічної шкалу фанерозою. Ця шкала неодноразово уточнювалася і перероблялася.

Методи визначення абсолютного віку. Накопичення продуктів радіоактивного розпаду протягом часу, який покладено в основу визначень абсолютного віку

Свинцевий метод заснований на дослідженнях радіогенного свинцю в мінералах (уранініт, монацит, циркон, ортіте). Він є найбільш достовірним, оскільки рішення задачі про вік урано-торієвого мінералу досягається по трьох незалежних рівнянь:

Аргоновий метод. Заснований на радіогенного накопиченні аргону в калієвих мінералах.

Стронцієвий метод, заснований на радіоактивному розпаді 87Rb і перетворення його в 87Sr,

Для оцінки віку геологічних об'єктів в межах 60000 років величезне значення набув радіовуглецевий метод, заснований на тому, що в атмосфері Землі під впливом космічних променів за рахунок рясного азоту йде ядерна реакція 14N + n = 14С + Р; разом з тим 14С радіоактивний і має період напіврозпаду більше 5700 років. В атмосфері встановилася рівновага між синтезом і розпадом цього ізотопу, внаслідок чого зміст 14С в повітрі постійно. Рослини і тварини за їхнього життя весь час обмінюються вуглецем з атмосферою. Вимірюючи вміст 14С за допомогою високочутливої ​​радіометричної апаратури, можна встановити вік органічних залишків.

Геохронологічна таблиця

Ера Період Епоха Вік, млн. років

Кайнозойська Четвертинний (антропогенового) Голоценових 2 95

Плейстоценових

Неогеновий Пліоценових 26

Міоценових

Палеогеновий Олігоценову 67

Еоценових

Палеоценову

Мезозойська Крейдяний Позднемеловую 137 572

Раннемелового

Юрський Позднеюрские 195

Среднеюрских

Раннеюрская

Тріасовий Позднетріасовая 240

Среднетріасовая

Раннетріасовая

Палеозойська Позднеполеозойская Пермський Позднепермская 285 2565

Раннепермского

Каменоугольний (Карбон) Позднекаменноугольная 360

Среднекаменноугольная

Раннекаменноугольная

Девонський Позднедевонская 410

Середньодевонські

Раннедевонского

Раннеполеозойская Силурийский Позднесілурійская 440

Раннесілурійская

Ордовикский Позднеордовікская 500

Среднеордовікская

Раннеордовікская

Кембрійський Позднекембрійская 570

Среднекембрійская

Раннекембрійская

Протерозойська Позднепротерозойськие Вендская 1600 6100

Позднеріфейская

Среднеріфейская

Раннеріфейская

Среднепротерозойскій - 1900

Ранньопротерозойські - 2600

Архірейская - - більше 2600

Визначення періодів геологічної історії Землі

Т2

Еон (еонотема) Фанерозойський еон

Ера (ератеми) Мезозой

Період (система) Тріасовий

Епоха (відділ) Среднетріасовий

Тріасовий період або тріас - геологічний період, перший етап мезозою; слід за пермським періодом, передує юрському. Початок близько 251 млн. років, кінець - 200 млн. років тому, тривалість близько 50 млн. років.

Геологічні події У тріасі сильно скорочуються площі внутрішньоконтинентальних водойм, розвиваються пустельні ландшафти.

Клімат Потепління клімату викликає висихання багатьох внутрішніх морів. У залишилися морях росте рівень солоності.

О1, О2

Еон (еонотема) Фанерозойський еон

Ера (ератеми) Палеозой

Період (система) ордовикский

Епоха (відділ) Верхнеордовікскій, Среднеордовікскій

Ордовицьке система (період) - ордовик, друга знизу система палеозойської групи, відповідна другого періоду палеозойської ери геологічної історії Землі. Початок ордовицької системи радіологічними методами визначається 500 млн. років тому, а тривалість 60 млн. років.

Відділи Яруси

Верхній О3 Ашгільскнй О3а

Середній О2 Карадокскій О3с

Лландейловскій О2l

Лланвірнський О2ln

Нижній O1 Аренігскій О1ar

Tpemaдокскій O1t

Корисні копалини У платформних опадах на території Естонії і в Ленінградській області розробляються горючі сланці (кукерсіти); там же, а також на Сибірській платформі і в Казахстані відомі фосфорити. До геосинклінальним вулканогенно-крем'янистим опадам приурочені невеликі родовища залізних і марганцевих руд в Північній Америці, Західній Європі, Казахстані, Китаї та ін З ордовикский інтрузіями в Казахстані пов'язані родовища золота та інших металів. У Північній Америці в ордовикских відкладеннях відомі родовища нафти.

С3

Еон (еонотема) Фанерозойський еон

Ера (ератеми) Палеозой

Період (система) Кам'яновугільний

Епоха (відділ) Верхній карбон включає в себе 2 яруси: касимовский (C3k) і гжельский (С3g).

Кам'яновугільний період, скорочено карбон (С) - геологічний період у верхньому палеозої 360-286 млн років тому. Названий через епохи вуглеутворення в цей час.

Поява дерев і плазунів. На карті світу вперше з'являються обриси видатного суперконтиненту в історії Землі - Пангеї. Пангея утворилася при зіткненні Лавразія (Північна Америка і Європа) з древнім південним суперконтинентів Гондваною. Незадовго до зіткнення Гондвана повернулася за годинниковою стрілкою, так що її східна частина (Індія, Австралія, Антарктида) перемістилася на південь, а західна (Південна Америка і Африка) виявилася на півночі. У результаті повороту на сході з'явився новий океан - Тетіс, а на заході закрився старий - океан Рея. У той же час океан між Балтикою і Сибіром ставав дедалі менше; незабаром ці континенти теж зіткнулися [1].

Карбон підрозділяється на три доби (відділу) - ранній карбон (тривалістю 40 млн років), середній карбон (24 млн років) і пізній карбон (10 млн років).

Нижній карбон включає в себе 3 яруси: турнейского (C1t), візейського (С1v) і серпуховский (С1srp).

Середній карбон включає в себе 2 яруси: башкирська (C2b) і московський (С2m).

Верхній карбон включає в себе 2 яруси: касимовский (C3k) і гжельский (С3g).