ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ЛЕТОИСЧИСЛЕНИЕ (ГЕОХРОНОЛОГИЯ)

  Главная      Учебники - Геология     Общая геология. Эндогенные и экзогенные процессы (Кныш С.К.) - 2005 год

 поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

3.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ЛЕТОИСЧИСЛЕНИЕ (ГЕОХРОНОЛОГИЯ)

 


Слова и словосочетания

геохронологическая шкала

период полураспада

эратема, система, отдел, ярус

руководящие формы

индексы

стратиграфический метод

кайнозойская, мезозойская эры

фанерозойский эон

окаменелости

четвертичная система

палеонтологический метод

эра, период, эпоха, век


при определении возраста горных пород существуют два подхода. В первом случае определяют относительный возраст пород, то есть выясняют, что было раньше, а что – позже (что древнее, а что моложе). Во втором случае определяют абсолютный возраст пород, который выражается в годах.


3.1. Относительное летоисчисление


При определении относительного возраста пород используют несколько методов.

По взаимоотношению геологических тел. При этом методе возраст осадочных горных пород определяется очень просто: при первичном, ненарушенном залегании те пласты, которые расположены ниже в разрезе толщ являются более древними, а те, которые выше, – более молодыми. Такой способ определения относительного возраста получил название стратиграфического метода (рис. 74).

При определении относительного возраста осадочных горных пород широко применяется также палеонтологический метод, использующий остатки ранее живших организмов (окаменелостей). Если слои осадочных горных пород


содержат один и тот же комплекс окаменелостей фауны и флоры, то такие слои одновозрастные (рис. 75). Для более точного определения относительного возраста палеонтологическим методом используются руководящие формы организмов, то есть организмы, которые жили очень короткий отрезок времени, но были широко распространены на Земле (рис. 75). Относительный возраст интрузивных тел определяется по простому правилу: интрузивные тела моложе тех пород, которые они прорывают и метаморфизуют, и древнее пород, которые перекрывают интрузивные тела (рис. 76). Шток гранитов моложе толщи I и древнее толщи II и дайки диабазов. Дайка диабазов моложе толщи I и II, моложе штока гранитов и древнее толщи III.


 

 

 

3.2. Абсолютное летоисчисление


При абсолютном летоисчислении возраст горных пород определяется в годах. При этом используются две группы методов:

1. По скорости осадконакопления. Например, в случае ленточных глин пара слоев накапливается за 1 год. Подсчитав количество пар слойков, можно определить то время, за которое образовалась толща глин.

2. По скорости радиоактивного распада элементов. При этом используются радиоактивные изотопы урана, тория, рубидия, калия, углерода и водорода – 238U, 235U, 232Th, 87Rb, 40K, 14C, 3H и многие другие изотопы.

Измерение изотопного возраста минералов и горных пород основано на использовании явления радиоактивности. Для коротких диапазонов времени используются тритий (ЗН) и радиоуглерод (14С); для длительных диапазонов – методы уран-свинцовый (238U/206Pb и 235U/207Pb), свинцово-свинцовый (207Pb/206Pb), торий-свинцовый (232Th/208Pb), калий-аргоновый (40K/40Ar) и рубидий-стронциевый (87Rb/87Sr). Может быть использован также подсчет следов распада (треков) с дополнительной специальной бомбардировкой образца нейтронами.

Тритий образуется при столкновении атомов водорода 1Н с нейтронами. Его период полураспада равен всего 12,5 года, поэтому он применяется для установления характера движения подземных вод и перемешивания морской воды или определение возраста снега в снежных полях.

Радиоуглерод, образующийся из азота в верхних слоях атмосферы, распадается с периодом полураспада 5730 лет. Он используется преимущественно для определения возраста древесины, древесного угля, торфа и углеродсодержащих организмов.

14C14N+ T=5730 40 лет (Т – период полураспада элемента)

Область применения уран-торий-свинцовых методов была первоначально ограничена уранинитом и урановой смолкой. Затем расширена за счет других минералов, циркона с очень небольшим содержанием урана и тория. Атомы 238U, 235U и 232 Th распадаются с разными скоростями до изотопов, соответственно, 206Pb, 207Pb, 208Pb.

238U 206Pb + 8He4 T = 4.468 млрд лет

235U 207Pb + 7 He4 Т = 0.7038 млрд лет ( Т - период

232 Th 208Pb + 6He4 Т = 14.008 млрд лет полураспада)

Разделение этих изотопов производится на масс-спектрометре. Отношения изотопов обеспечивают определение геологического возраста. При этом используются графики конкордии.

Калий-аргоновый метод. Один из изотопов калия переходит в аргон со скоростью, которая подходит для определения возраста горных пород не только по отдельным калиевым минералам, но и по валовой пробе 40K 40Ar + e Т = 1.3 млрд лет.

Преимущество этого метода состоит в том, что калий входит в состав более 100 минералов, включая такие широко распространенные, как плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, слюды и др.

Главная проблема заключается в утечке радиогенного аргона или загряз­нении атмосферным аргоном.

Рубидий-стронциевый метод основан на распаде рубидия до стабильного стронция с периодом полураспада около 5 млрд лет.

87Rb 87Sr + Т = 4.99 млрд лет

Отношение 87Rb/87Sr, измеренное по валовой пробе, должно быть нанесено на график для определения изохрон.

Древнейшие из известных на Земле породы имеют возраст почти 3,8 млрд лет; это меньше, чем возраст некоторых метеоритов (4,7 млрд лет) и некоторых лунных пород (до 4,7 млрд лет). Соответственно, возраст Солнечной системы примерно 5 млрд лет.


3.3. Геохронологическая и международная стратиграфическая шкалы

 


Детальный анализ эволюции органического мира позволил разработать геохронологическую шкалу основных этапов истории Земли.

Самыми крупными подразделениями геохронологической шкалы являются этапы – акрон и эон. Эон делитсяя на эры, периоды, эпохи, века. Первые два акрона архейский и протерозойский. Характеризуются появлением примитивных форм организмов – простейших, водорослей, червей. Их находки в древних породах очень редки.

Фанерозойский эон объединяет палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры, которые характеризуются развитием скелетных форм организмов.

Начиная с архея в эволюции органического мира произошли следующие главные события:

  1. В архее (AR) зарождается жизнь.

  2. В протерозое (PR) появляются водоросли.

  3. В кембрии (C) появляется морская скелетная фауна.

  4. В девоне (D) появляются первые наземные растения и животные.

  5. В каменноугольном периоде (С) – расцвет папоротников.

  6. В триасе (Т) – появление млекопитающих.

  7. В юре (J) – расцвет рептилий (динозавры).

  8. В мелу (К) – вымирание динозавров.

  9. В неогене (N) – появление всех современных родов.

  10. В четвертичный период (Q) – появление человека.

Изучение относительного возраста горных пород стратиграфическими и палеонтологическими методами позволило геологам определить последовательность формирования стратифицированных образований в целом для всего Земного шара и составить международную стратиграфическую шкалу (МСШ), в которой сведены основные возрастные комплексы пород, лежащие в естественной последовательности их образования (табл. 9).

Самые крупные подразделения стратиграфической шкалы – группы (эратемы) – представляют собой крупные комплексы пород, имеющих различные типы ископаемых органических остатков. Каждая более молодая группа характеризуется появлением новых типов и классов более высокоразвитых животных и растений, сменяющих более древних представителей.

Группы (эратемы) подразделяются на системы, отделы, ярусы. Так, например, в мезозойской группе три системы – триасовая (Т), юрская (J) и меловая (К). Для систем с трехчленным делением обычно названия отделов – нижний, средний и верхний (соответствующие ранней, средней и поздней эпохам). Отделы палеогеновой и неогеновой систем имеют специальные названия: соответственно, палеоценовый, эоценовый, олигоценовый и миоценовый, плиоценовый.

Названия периодов (систем) имеют разное происхождение. Многие из них связаны с географическими названиями мест, где были изучены отложения этого возраста: пермская система (Пермская губерния России), девонская (графство Девоншир в Великобритании) и так далее. меловая и каменноугольная системы названы по характерным породам – писчему мелу и каменному углю и т.д.

Таблица 9

Общие стратиграфические подразделения фанерозоя

Эратема

Систе-ма

Отдел и подотделы

Ярус






К

А

Й

Н

О

З

О

Й

С

К

А

Я


KZ


Четверти-

чная (ан-

тропоге-

новая) Q

__1,6-2,3___



Расчленение четвертичного периода (см. табл. 11,12)


Плио-

Верхний N22

Среди-земно-морье

Пьяченцский N2pia

Восточ-ный Па-ратетис

Акчагыльский N2a

Неоге-

новая

цен N2

3

_______

Нижний N21


Занклский N2zan




Киммерийский N2k

Понтский N1-2p

N


Миоцен

Верхний N13


Мессинский N1mes

Тортонский N1tor


Мэотический N1m

Сарматский N1sr

23

N1

Cредний N2


Серравальский N1srv


Лангийский N1lan


Конский N1kn

Караганский N1kr

Чокракский N1ch




____25___

20

Нижний N11


Бурдигальский N1bur

Аквитанский N1aqt


Тарханский N1t

Коцахурский N1kc

Сакараульский N1s

Кавказский N1k

65

Палео-геновая

Олиго-цен P3

Верхний P32

Хатский P3h



13


Нижний P31

Рюпельский P3r



P

Эоцен

Верхний P23

Приабонский P2р

40

P2

Средний P22

Бартонский P2b

Лютетский P2l



17

Нижний P21

Ипрский P2i



Палео-цен P1

Верхний P12

Танетский P1t



__65 3 ___


10

Нижний P11

Монтский P1m

Датский P1d


М

Е

З

О

З

О

Й

С

К

А

Я

Мело-вая

Верхний К2


33


Маастрихтский K2m

Кампанский K2km (K2cp)

Сантонский K2st

Коньякский K2k (K2cn)

Туронский K2t

Сеноманский K2s (K2cm)

K


80



___144___

Нижний К1


47

Альбский K1al

Аптский K1a

Барремсий K1br

Готеривский K1g (K1h)

Валанжинский K1v

Берриасский K1b

MZ


Верхний J3

25

Титонский J3tt Волжский J3v

Кимериджский J3km

Оксфордский J3o

185

Юрская


J

Cредний J2


20

Келловейский J2k (J2c)

Батский J2bt

Байосский J2b

Ааленский О2a


70



____ 213___

Нижний J1


25

Тоарский J1t

Плинсбахский J1p

Синемюрский J1s

Геттанский J1g (J1h)

Продолжение табл. 9

Эратема

Система

Отдел и подотделы

Ярус

МЕ-

ЗО-

ЗОЙ-



Триасо-

Верхний Т3

18

Рэтский T3r

Норийский T3n

Карийский T3k

СКАЯ

MZ

вая

Т

Средний Т2

12

Ладинский T2l

Анизийский T2a

185

_______

35

__248 5___

Нижний Т1

5

Оленекский T1o

Индский T1i

П

А

Л

Е

О




Пермская

Р

Верхний Р2

10

Татарский P2t

Казанский P2kz

Уфимский P2u

Восточный Паратетис

Дорашамский P2dr

Джульфинский P2d

Мидийский P2md

Мургабский P2m

Кубергандийский P2kb

З

О

Й

С

38



_____286____

Нижний Р1

28

Кунгурский P1k

Артинский P1ar

Сакмарский P1s

Ассельский P1a

(южные районы)

Болорский P1b

Яхташский P1ja

Сакмарский P1s

Ассельский P1a

К

А

Камен-

ноуголь-

Верхний С3

10

Гжельский C3g

Касимовский C3k

Я


ная

С

Cредний С2

24

Московский C2m

Башкирский C2b


74


____360____

Нижний С1

40

Серпуховский С1s

Визейский C1v

Турнейский C1t


Девон-ская

Верхний D3

14 ( 2?)

Фаменский D3fm

Франский D3f


D


Средний D2

13

Живетский D2zv (D2g)

Эйфельский D2ef

PZ

50


_____410____

Нижний D1

21

Эмсский D1e

Пражский D1p

Лохковский D1l


Силурий-ская S

Верхний S2

13

Пржидольский S2p

Лудловский S2ld


30

_____440____

Нижний S1

17

Венлокский S1v (S1w)

Лландоверийский S1l

340

Ордовик- ская

Верхний О3

10

Ашгиллский O2as (a)


О

67


Средний О2

30

Карадокский O2k (O2c)

Лландейловский O2ld

Лланвирнский O2l



_____505____

Нижний О1

27

Аренигский O1a

Тремадокский O 1t


Кембрий-ская

Верхний Є3

18

Аксайский * Є3ak

Сакский Є3s

Аюсокканский Є3as


Є

Средний Є2

17

Майский Є2m

Амгинский Є2am


85

Нижний Є1

50

Ленский надъярус Є1l

Тойонский Є1tn

Ботомский Є1b



__570(530)___


Алданский надъярус Є1a


Атдабанский Є1at

Томмотский Є1t

_____________

  • Между аксайским и тремадокским ярусами выделено самостоятельное подразделение – "батырбайский ярус" (Аполлонов М.К. и др., 1984), или позднее – "казахский ярус" (Ергалиев Г.Х.,1990).

Расчленение докембрия (см. табл. 10).

Таблица 10

Общая стратиграфическая шкала докембрия


Акротема


Эонотема

Эратема

Система


Фанерозой

Палеозой

_______570(530)_______

Кембрий





В






е

Верхний V2

ПРОТЕРОЗОЙ

Верхний




нд

-------620±15----


протерозой





V

Нижний V1



---------

-------------650±20----------

---

----------------------------

PR


Р

Верхний рифей





и

ф

(каратавий) R3



е

--------1000±50--------



PR2

й

Средний рифей





(юрматиний) R2




R

--------1350±20--------





Нижний рифей



_____1650±50_______

______

(бурзяний) R1




Верхний карелий




PR12



Нижний протерозой





--------1900±50--------



(карелий) PR1





Нижний карелий


___2500±50______


PR11



Верхний архей AR2



АРХЕЙ AR

---------3150±50---------




Нижний архей AR1




Подразделениям стратиграфической шкалы соответствуют одноименные подразделения геохронологической шкалы.

Таким образом, согласно обеим шкалам в течение эры формировался комплекс пород, который называется эратемой; в течение периода – комплекс пород, который называется системой; в течение эпохи – отдел; в течение века – ярус.

Для сокращенного обозначения подразделений стратиграфической шкалы на геологических картах и разрезах используются их сокращенные обозначения – индексы. Например, кембрийская система – C, меловая – К и так далее. индексы отделов состоят из индексов систем, справа от которых внизу даны арабские цифры 1,2,3 для нижнего, среднего и верхнего отделов. Например, J3 – верхний отдел юрской системы.

Таким образом, возраст земли составляет в 4,5 – 5,0 млрд лет.

Граница архея и протерозоя

2500±50 млн лет


Протерозоя и палеозоя

570 (530) млн лет


Палеозоя и мезозоя

248±5 млн лет


Мезозоя и кайнозоя

65±3 млн лет


Четвертичного периода

1,6 млн лет



Таблица 11


Таблица 12

Общая стратиграфическая шкала


Глобальная шкала

четвертичной системы


четвертичной системы

МСК, 02.02.1995 г. МСК, 1989 г.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..