Самая длительная геологическая эра таблица 8. Геохронологическая шкала. Эра и периоды. Изменения в облике Земли

Стратиграфическая шкала (геохронологическая) - эталон, с помощью которого измеряется история Земли по временной и геологической величине. является своеобразным календарём, который отсчитывает промежутки времени в сотнях тысяч и даже миллионах лет.

О планете

Современные общепринятые представления относительно Земли основаны на различных данных, согласно которым возраст нашей планеты равен примерно четырем с половиной миллиардам лет. Ни горных пород, ни минералов, которые могли бы свидетельствовать об образовании нашей планеты пока что не обнаружили ни в недрах, ни на поверхности. Тугоплавкие соединения, богатые кальцием, алюминием и углистыми хондритами, которые были образованы в Солнечной системе ранее всего, ограничивают максимальный возраст Земли именно этими цифрами. Стратиграфическая шкала (геохронологическая) показывает границы времён от образования планеты.

Были исследованы разнообразные метеориты с помощью современных методов, в том числе и урано-свинцовых, и в результате представлены оценки возраста Солнечной системы. В итоге время, прошедшее с момента создания планеты, было разграничено на временные интервалы по самым важным для Земли событиям. Шкала геохронологическая очень удобна для отслеживания геологических времён. Эры фанерозоя, например, разграничены крупнейшими эволюционными событиями, когда происходило глобальное вымирание живых организмов: палеозой на границе с мезозоем ознаменовался самым крупным за всю историю планеты исчезновением видов (пермо-триасовое), а конец мезозоя отделён от кайнозоя вымиранием мел-палеогеновым.

История создания

Для иерархии и номенклатуры всех современных подразделений геохронологии самым важным оказался девятнадцатый век: во второй его половине состоялись сессии МГК - Международного геологического конгресса. После этого, с 1881 по 1900 годы составлялась современная стратиграфическая шкала.

Геохронологическая её «начинка» в дальнейшем неоднократно уточнялась и видоизменялась по мере поступления новых данных. Совершенно разные признаки послужили темами для конкретных названий, но самый распространенный фактор - географический.

Названия

Геохронологическая шкала иногда связывает названия и с геологическим составом пород: каменноугольный появился в связи с огромным количеством угольных пластов при раскопках, а меловой - просто потому, что в мире распространился писчий мел.

Принцип построения

Чтобы определить относительный геологический возраст породы, нужна была особая геохронологическая шкала. Эры, периоды, то есть возраст, который измеряется в годах, не имеет большого значения для геологов. Всё время жизни нашей планеты разделилось на два главных отрезка - фанерозой и криптозой (докембрий), которые разграничиваются появлением ископаемых остатков в осадочных породах.

Криптозой - интереснейшее скрытое от нас, поскольку существовавшие тогда мягкотелые организмы, не оставили ни единого следа в осадочных породах. Периоды геохронологической шкалы такие, как эдиакарий и кембрий, появились в фанерозое посредством изысканий палеонтологов: они нашли в породе большое количество разнообразных моллюсков и множество видов других организмов. Находки ископаемой фауны и флоры позволили им расчленить толщи и дать им соответствующие названия.

Временные интервалы

Второе крупнейшее деление - попытка обозначить исторические интервалы жизни Земли, когда четыре главных периода разделила геохронологическая шкала. Таблица показывает их как первичный (докембрий), вторичный (палеозой и мезозой), третичный (почти весь кайнозой) и четвертичный - период, находящийся на особом положении, поскольку хоть и является самым коротким, но изобилует событиями, оставившими яркие и хорошо читаемые следы.

Сейчас для удобства геохронологическая шкала Земли делится на 4 эры и 11 периодов. Но два последних из них делятся ещё на 7 систем (эпох). Это не удивительно. Особенно интересны именно последние отрезки, поскольку данный соответствует времени появления и развития человечества.

Основные вехи

За четыре с половиной миллиарда лет в истории Земли произошли следующие события:

• Появились доядерные организмы (первые прокариоты) - четыре миллиарда лет назад.
• Обнаружилась способность организмов к фотосинтезу - три миллиарда лет назад.
• Появились клетки с ядром (эукариоты) - два миллиарда лет назад.
• Развились многоклеточные организмы - один миллиард лет назад.
• Появились предки насекомых: первые членистоногие, паукообразные, ракообразные и другие группы - 570 миллионов лет назад.
• Рыбы и протоамфибии - им пятьсот миллионов лет.
• Появились наземные растения и радуют нас уже 475 миллионов лет.
• Насекомые живут на земле четыреста миллионов лет, а растения в том же временном промежутке получили семена.
• Земноводные живут на планете уже 360 миллионов лет.
• Рептилии (пресмыкающиеся) появились триста миллионов лет назад.
• Двести миллионов лет назад начали развиваться первые млекопитающие.
• Сто пятьдесят миллионов лет назад - первые птицы пытались осваивать небо.
• Сто тридцать миллионов лет назад расцвели цветы (цветковые растения).
• Шестьдесят пять миллионов лет назад Земля навсегда потеряла динозавров.
• Два с половиной миллиона лет назад появился человек (род Homo).
• Сто тысяч лет исполнилось от начала антропогенеза, благодаря чему люди обрели свой сегодняшний вид.
• Двадцать пять тысяч лет не существует на Земле неандертальцы.

Геохронологическая шкала и история развития живых организмов, слитые воедино, пусть несколько схематично и обобщенно, с довольно приблизительными датировками, но понятие о развитии жизни на планете предоставляют наглядно.

Напластования пород

Земная кора по большей части стратифицирована (там, где не появилось нарушений пластов из-за землетрясений). Общая геохронологическая шкала составлена соответственно расположению напластований горных пород, которые ясно показывают, как уменьшается их возраст от нижних к верхним.

Ископаемые организмы тоже видоизменяются по мере продвижения вверх: они становятся всё более сложными в своём строении, некоторые претерпевают значительные изменения от слоя к слою. Это можно пронаблюдать, не посещая палеонтологические музеи, а просто спустившись в метро - на облицовочном граните и мраморе оставили свои отпечатки весьма отдаленные от нас эры.

Антропоген

Последний период кайнозойской эры - современный этап земной истории, включающий в себя плейстоцен и голоцен. Чего только не происходило в эти бурные миллионы лет (специалисты считают до сих пор по-разному: от шестисот тысяч до трёх с половиной миллионов). Были неоднократные смены похолоданий и потеплений, огромные континентальные оледенения, когда южнее надвинувшихся ледников климат увлажнялся, появлялись водные бассейны как пресные, так и солёные. Ледники впитывали в себя часть Мирового океана, уровень в котором понижался на сто и более метров, за счёт чего образовывались соединения континентов.

Таким образом, произошёл обмен фауной, например, между Азией и Северной Америкой, когда образовался мост вместо Берингова пролива. Ближе к ледникам расселялись холодолюбивые животные и птицы: мамонты, волосатые носороги, северные олени, овцебыки, песцы, полярные куропатки. Они распространялись на юг очень далеко - до Кавказа и Крыма, до Южной Европы. По ходу ледников до сих пор сохранились реликтовые леса: сосновые, еловые, пихтовые. И лишь в удалении от них росли леса лиственные, состоящие из таких деревьев, как дуб, граб, клён, бук.

Плейстоцен и голоцен

Это эпоха после ледникового периода - ещё не законченный и не до конца прожитый отрезок истории нашей планеты, который обозначает международная геохронологическая шкала. Антропогенный период - голоцен, исчисляется от последнего материкового оледенения (север Европы). Именно тогда суша и Мировой океан получили современные очертания, а также сложились и все географические зоны современной Земли. Предшественник голоцена - плейстоцен является первой эпохой антропогенного периода. Начавшееся похолодание на планете продолжается - основная часть указанного периода (плейстоцена) была ознаменована гораздо более холодным климатом, нежели современный.

Северное полушарие переживает последнее оледенение - в тринадцать раз поверхность ледников превосходила современные образования даже в межледниковые промежутки. Растения плейстоцена наиболее близки к современным, но располагались они несколько иначе особенно в периоды оледенений. Менялись роды и виды фауны, выживали приспособившиеся к арктической форме жизни. Южное полушарие не узнало таких огромных потрясений, поэтому растения и животный мир плейстоцена до сих пор присутствует во многих видах. Именно в плейстоцене происходила эволюция рода Homo - от (архантропы) до Homo sapiens (неоантропы).

Когда появились горы и моря?

Второй период кайнозойской эры - неоген и его предшественник - палеоген, включающие в себя плиоцен и миоцен около двух миллионов лет назад, длились примерно шестьдесят пять миллионов лет. В неогене завершилось формирование почти всех горных систем: Карпаты, Альпы, Балканы, Кавказ, Атлас, Кордильеры, Гималаи и так далее. Одновременно изменялись очертания и размеры всех морских бассейнов, поскольку он подверглись сильному осушению. Именно тогда оледенела Антарктида и многие горные области.

Морские жители (беспозвоночные) уже стали близки к современным видам, а на суше господствовали млекопитающие - медведи, кошки, носороги, гиены, жирафы, олени. Человекообразные обезьяны развиваются настолько, что чуть позже (в плиоцене) смогли появиться австралопитеки. На континентах млекопитающие обитали обособленно, поскольку отсутствовала связь между ними, но в позднем миоцене Евразия и Северная Америка фауной всё-таки обменялись, а в конце неогена из Северной Америки фауна мигрировала в Южную. Именно тогда образовались в северных широтах тундра и тайга.

Палеозойская и мезозойская эры

Мезозой предшествует кайнозойской эре и длился 165 миллионов лет, включая в себя меловый, юрский и триасовый периоды. В это время интенсивно образовывались горы на перифериях Индийского, Атлантического и Тихого океанов. Пресмыкающиеся начали своё господство и на суше, и в воде, и в воздухе. Тогда же появились и первые, ещё весьма примитивные млекопитающие.

Палеозой расположен на шкале перед мезозоем. Длился он около трёхсот пятидесяти миллионов лет. Это время самого активного горообразования и самой интенсивной эволюции всех высших растений. Почти все известные беспозвоночные и позвоночные разных типов и классов образовались именно тогда, но млекопитающих и птиц еще не было.

Протерозой и архей

Эра протерозоя длилась около двух миллиардов лет. В это время были активны процессы осадкообразования. Хорошо развивались сине-зелёные водоросли. Подробнее узнать об этих далёких временах возможность не представилась.

Архей - самая древняя эра в задокументированной истории нашей планеты. Длилась она около миллиарда лет. В результате активной вулканической деятельности появились самые первые живые микроорганизмы.

Очень важной характеристикой горных пород является их возраст. Как было показано выше, от него зависят многие свойства горных пород, в том числе инженерно-геологические. Кроме того, на основе изучения, прежде всего, возраста горных пород историческаягеология воссоздает закономерности развития и образования земной коры. Важным разделом исторической геологии является геохронология– наука о последовательности геологических событий во времени, их продолжительности и соподчиненности, которые она устанавливает благодаря определению возраста горных пород на основе использования различных методов и геологических дисциплин. Выделяется относительныйиабсолютный возраст горных пород.

При оценке относительноговозраста различают более древние и молодые горные породы, выделяя время какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого геологического события. Относительный возраст проще определять для осадочных пород при ненарушенном (близком к горизонтальному залеганию) их залегании, а также для переслаивающихся с ними вулканических и реже метаморфических пород.

Литолого- петрографическийметод основан на изучении состава и строения пород в соседних разрезах скважин и выявлении одновозрастных пород – корреляцииразрезов. Осадочные, вулканические и метаморфические породы одинаковых фаций и возраста, например, глины или известняки, базальты или мрамор, будут обладать схожими текстурно-структурными особенностями и составом. Более древние породы, как правило, бывают более измененными и уплотненными, а молодые – слабо измененными и пористыми. Труднее использовать данный метод для маломощных континентальных отложений, литологический состав которых быстро меняется по простиранию.

Важнейшим методом определения относительного возраста является палеонтологический (биостратиграфический) метод, основанный на выделении слоев, содержащих различные комплексы ископаемых остатков вымерших организмов. В основе метода лежит принцип эволюции: жизнь на Земле развивается от простого к сложному и не повторяется в своем развитии. Наука, устанавливающая закономерность развития жизни на Земле путем изучения остатков ископаемых животных и растительных организмов – окаменелостей (фоссилий), содержащихся в толщах осадочных пород называется палеонтология. Время образования той или иной породы соответствует времени гибели организмов, останки которых оказались захороненными под слоями выше накопившихся осадков. Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на отдаленных друг от друга участках земной коры. Каждому отрезку геологического времени соответствует определенный состав жизненных форм или руководящих организмов (рис. 23–29). Руководящиеископаемыеорганизмы (формы) жили в течение непродолжительного отрезка геологического времени на обширных площадях, как правило, в водоемах, морях и океанах. Начиная со второй половины ХХ в. активно стали применять микропалеонтологическийметод, в том числе и спорово- пыльцевой, для изучения организмов невидимых на глаз. На основе палеонтологического метода составлены схемы эволюционного развития органического мира.

Таким образом, на основе перечисленных методов определения относительного возраста горных пород к концу XIX в. была составлена геохронологическая таблица, включающая в себя подразделения двух шкал: стратиграфические и со- ответствующие им геохронологические.

Стратиграфическоеподразделение (единица) – совокупность горных пород, составляющих определенное единство по комплексу признаков (особенностям вещественного состава, органических остатков и др.), который позволяет выделить ее в разрезе и проследить про площади. Каждое стратиграфическое подразделение отражает своеобразие естественного геологического этапа развития Земли (или отдельного участка), выражает определенный геологический возраст и сопоставим с геохронологическим подразделением.

Геохронологическая(геоисторическая) шкала – иерархическая система геохронологических (временных) подразделений, эквивалентных единицам общей стратиграфической шкалы. Их соотношение и подразделение показано в табл. 15.

Методы определения абсолютного возраста получили свое название от продуктов радиоактивного распада, а именно: свинцовый (урано-свинцовый), аргоновый (калий-аргоновый), стронциевый (рубидиево-стронциевый) и др. Наиболее часто используется калий-аргоновый метод, поскольку изотоп 40К содержащийся во многих минералах (слюда, амфиболы, полевые шпаты, глинистые минералах), распадается с образованием 40Ar и имеет период полураспада 1,25 млрд. лет. Выполненные при помощи данного метода расчеты зачастую проверяются стронциевым методом. В перечисленных минералах калий изоморфно замещается 87Rb, который при распаде превращается в изотоп 87Sr. С помощью 14С устанавливают возраст самых молодых четвертичных пород. Зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находится.

Использование перечисленных методов усложняется тем, что горные породы за свою «жизнь» испытывают различные события: и магматизм, и метаморфизм, и выветривание, во время которых минералы «раскрываются», меняются и теряют частично содержащиеся в них изотопы и продукты распада. Поэтому используемый термин «абсолютный» возраст удобен для употребления, но не является абсолютно точным для возраста горных пород. Вернее использовать термин «изотопный» возраст. Производится систематическая корреляция между подразделениями относительной геохронологической таблицы и абсолютным возрастом горных пород, который до сих пор уточняется и приводится в таблицах.

Геологи, строители и другие специалисты могут получить сведения о возрасте горных пород при изучении геологических карт или соответствующих геологических отчетов. На картах возраст горных пород показывается буквой и цветом, которые приняты для соответствующего подразделения геохронологической таблицы. Сопоставляя показанный буквой и цветом относительный возраст конкретных пород и абсолютный возраст унифицированной геохронологической таблицы, можно предположить абсолютный возраст изучаемых пород. Инженеры- строители должны иметь представления о возрасте горных пород и его обозначении, а также использовать их при чтении геологической документации (карт и разрезов), составляемой при проектировании зданий и сооружений.

В наших школах и институтах официально преподают идею о том, что возраст нашей Земли исчисляется многими миллионами лет. Чтобы подтвердить эту точку зрения, как научную, приводится геохронологическая таблица с долгими эрами и периодами, которые ученые якобы вычислили по слоям осадочных пород и их окаменелостям в них. Приведу пример урока:

"Учитель: Многие годы геологи, изучая горные породы, пытались определить возраст Земли. Но ещё недавно они были далеки от успеха. В начале 17 века архиепископ Армы - Джеймс Ашер, вычислил дату сотворения мира по Библии, и определил её как 4004 г. до н. э.

Но он ошибался более чем в миллион раз. Сегодня учёные считают, что возраст Земли – 4600 миллионов лет. Наука, которая занимается изучением возраста Земли по расположению горных пород, называется геологией."

(Геохронологическая таблица фото №1)

(геохронологическая таблица фото №2)

Эти данные ученики принимают на веру, доверяя на слово преподавателю и не проверяя, а насколько правдива эта информация и соответствует ли она действительности. На самом деле уже давно известно множество научных доказательств, которые геохронологическую таблицу показывают недействительной. Есть ученые, которые имеют другую точку зрения на периоды истории нашей Земли. Например, Геологическая модель Уокера, модифицированная Клевбергом:

(Геохронологическая таблица фото №3)

Я думаю, каждый человек, ученик он или учитель, должен основательно перепроверить те официальные данные, которые он получает и сформировать свои собственные убеждения, основанные не на предвзятых догадках, но на научных изысканиях. Чтобы разобраться, какие гипотезы ученых ближе к истине, а какие нет, читайте статьи с другой точкой зрения на геохронологическую таблицу, чем официальная точка зрения, преподаваемая в учебных заведениях.

Геологам приходится иметь дело с толщами горных пород, накопившимися за длительную геологическую историю планеты. 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 также уметь сопоставлять по возрасту удалённые друг от друга толщи горных пород.

Учение о последовательности формирования и возрасте горных пород называется геохронологией. Различаются методы относительной и методы абсолютной геохронологии.

Относительная геохронология

Методы относительной геохронологии - методы определения относительного возраста горных пород, 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, что в ненарушенном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего . Обратим внимание, что 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 как принцип пересечений , сформулирован Джеймсом Хаттоном. Этот принцип гласит, что любое тело, пересекающее толщу слоев, моложе этих слоев .

Нужно отметить и ещё один важный принцип, гласящий, что время преобразования или деформации пород моложе, чем возраст образования этих пород .

Рассмотрим использование этих принципов на примере толщ осадочных пород, прорванных несколькими секущими магматическими телами.

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 10.
Подчеркнём, что, рассматривая историю геологического развития территории, разрез которой изображён на рисунке, мы пользовались исключительно относительным временем, определяя лишь последовательность образования тел.

Ещё одна большая группа методов относительной геохронологии – биостратиграфические методы . Эти методы основаны на изучении окаменелостей - 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, что ископаемые 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.

На сегодняшний день основным в биостратиграфии является метод 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.

Одновозрастными являются слои, содержащие одинаковый комплекс окаменелостей

Абсолютная геохронология

Методы абсолютной геохронологии позволяют определить возраст геологических объектов и событий в единицах времени. Среди этих методов наиболее распространены методы изотопной геохронологии, основанные на подсчёте времени распада радиоактивных изотопов, заключенных в минералах (или, например, в остатках древесины или в окаменелых костях животных).

Сущность метода заключена в следующем. В состав некоторых минералов входят радиоактивные изотопы. С момента образования такого минерала в нём протекает процесс радиоактивного распада изотопов, сопровождающийся накоплением продуктов распада. Распад радиоактивных изотопов протекает самопроизвольно, с постоянной скоростью, не зависящей от внешних факторов; количество радиоактивных изотопов убывает в соответствии с экспоненциальным законом. Принимая во внимания постоянство скорости распада, для определения возраста достаточно установить количество оставшегося в минерале радиоактивного изотопа и количество образовавшегося при его распаде стабильного изотопа. Эта зависимость описывается главным уравнением геохронологии :

Для определения возраста используются многие радиоактивные изотопы: 238 U, 235 U, 40 K, 87 Rb, 147 Sm и др. Названия изотопно-геохронологических методов обычно образуются из названий радиоактивных изотопов и конечных продуктов их распада: уран-свинцовый, калий-аргоновый и т.д. Результаты определения возраста геологических объектов выражаются в 106 и 109 лет, или в значениях Международной системы единиц (СИ): Ma и Ga. Эта аббревиатура означает, соответственно, «млн. лет» и « млрд. лет» (от лат. Mega anna – млн. лет, Giga anna – млрд. лет ).

Рассмотрим определение возраста рубидий-стронциевым изохронным методом . В результате распада радиоактивного изотопа 87 Rb происходит образование нерадиоактивного продукта распада – 87 Sr, постоянная распада составляет 1,42*10 -11 лет -1 . Применение изохронного метода предполагает анализ нескольких образцов, взятых из одного и того же геологического объекта, что повышает точность определения возраста и позволяет рассчитать исходный изотопный состав стронция (используемый для определения условий формирования породы).

В ходе лабораторных исследований определяются содержания 87 Rb и 87 Sr, при этом содержание последнего складывается из суммы стронция, изначально содержащегося в минерале (87 Sr) 0 , и стронция, возникшего в процессе радиоактивного распада 87 Rb за период существования минерала:

На практике измеряются не содержания указанных изотопов, а их отношения к стабильному изотопу 86Sr, что даёт более точные результаты. Вследствие этого уравнение приобретает вид

В полученном уравнении имеются два неизвестных: время t и начальное отношение изотопов стронция. Для решения задачи анализируются несколько образцов, результаты наносятся в виде точек на график в координатах 87 Sr/ 86 Sr – 87 Rb/ 86 Sr. В случае корректно отобранных проб все точки ложатся вдоль одной прямой – изохроны (следовательно, имеют один и тот же возраст). Возраст анализируемых образцов рассчитывается по величине угла наклона изохроны, а начальное стронциевое отношение определяется по пересечению изохронной оси 87 Sr/ 86 Sr.

В случае если на графике точки не ложатся на одну линию можно говорить о некорректности подбора проб. Во избежание этого необходимо соблюдать следующие главные условия:

• образцы должны отбираться из одного геологического объекта (т.е. быть заведомо одновозрастными);
• в ии следуемых породах не должно быть признаков наложенных преобразований, которые могли привести к перераспределению изотопов;
• образцы должны обладать одинаковым изотопным составом стронция во время возникновения (недопустимо использование различных пород при построении одной изохроны).

Не останавливаясь на методики определения возраста другими методами, отметим лишь особенности некоторых из них.

В настоящее время наиболее точным считается самарий – неодимовый метод , принятый в качестве стандарта, с которым сравниваются данные других методов. Это связано с тем, что в силу геохимических особенностей данные элементы наименее подвержены влиянию наложенных процессов, часто значительн о искажающих или сводящих на нет результаты определений возраста. Метод основан на распаде изотопа 147 Sm с образованием в качестве конечного продукта распада 144 Nd.

Калий – аргоновый метод основан на распаде радиоактивного изотопа 40 К. Этот метод давно и широко используется для определения возраста всех генетических типов горных пород. Он наиболее эффективен при определении времени формирования осадочных пород и минералов, например, глауконита. Применительно к магматическим и особенно метаморфическим породам, затронутым наложенными изменениями, этот метод часто даёт «омоложенные» датировки, что связано с потерей подвижного аргона.

Радиоуглеродный метод основан на распаде изотопа 14 С, образующегося в верхних слоях атмосферы в результате воздействия космического излучения на атмосферные газы (азот, аргон, кислород). В последствии 14 С, как и нерадиоактивный изотоп углерода, образует углекислый газ СО 2 , и в его составе вовлекается в фотосинтез, оказываясь таким образом в составе растений и, далее, пищевой цепочке передается животным. В гидросферу 14 С попадает в результате обмена СО 2 между атмосферой и Мировым океаном, далее он оказывается в костях и карбонатных раковинах водных обитателей. Интенсивное перемешивание воздушных масс в атмосфере и активное участие углерода в глобальном круговороте химических элементов приводит к выравниванию концентраций 14 С в атмосфере, гидросфере и биосфере. Для живых организмов равновесное состояние достигается при удельной активности 14 С, составляющей 13,56 ± 0.07 распадов в минуту на 1 грамм углерода. Если организм умирает, то прекращается поступление 14С; в результате радиоактивного распада (перехода в нерадиоактивный 14 N) удельная активность 14 С уменьшается. Измерив значение активности в пробе и сопоставив её со значением удельной активности в живой ткани, несложно рассчитать время прекращения жизнедеятельности организма по формуле

///////////////

Радиоуглеродного датирование позволяет определять возраст образцов, содержащих углерод (кости, зубы, раковины, древесина, уголь и т.д.) возрастом до 70 тыс. лет. Это определяет его использование в четвертичной геологии и, особенно, в археологии.

В завершение рассмотрения методов изотопной геологии следует отметить, что, несмотря на получение «абсолютных», выраженных в годах, датировок, мы имеет дело с модельным возрастом – полученные результаты неизбежно содержат некоторую ошибку и, более того, продолжительность астрономического года в ходе длительной геологической истории менялась.

Ещё одна группа методов абсолютной геохронологии представлена сезонно-климатическими методами . Примером такого метода служит варвохронология – метод абсолютной геохронологии, основанный на подсчёте годичных слоёв в «ленточных» отложениях приледниковых озёр. Для приледниковых озёр характерными отложениями служат так называемые «ленточные глины» - чётко слоистые осадки, состоящие из большого числа параллельных лент. Каждая лента – результат годичного цикла осадконакопления в условиях озёр, находящихся большую часть года в замерзшем состоянии. Она всегда состоит из двух слоёв. Верхний – зимний – слой представлен глинами темного цвета (за счёт обогащения органикой), образованного под ледяным покровом; нижний – летний – сложен более грубозернистыми светлоокрашенными осадками (в основном тонкими песками или алевро-глинистыми отложениями), образованными за счёт приносимого в озеро талыми ледниковыми водами материала. Каждая пара таких слойков соответствует 1 году.

Изучение ритмичности ленточных глин позволяет не только определять абсолютный возраст, но и проводить корреляцию расположенных неподалёку друг от друга разрезов, сопоставляя мощности слоёв.

На сходном принципе основан и подсчёт годичных слоёв в осадках соляных озёр, где летом, за счёт повышения испарения, происходит активное осаждение солей.

К недостаткам сезонно-климатических методов следует отнести их неуниверсальность.

Периодизация геологической истории. Cтратиграфическая и геохронологическая шкалы

Оперируя категорией относительного времени необходимо иметь универсальную шкалу периодизации истории. Так, применительно к истории человечества, мы употребляем выражения «до нашей эры», «в эпоху Возрождения», «в XX веке» и т.п., относя какое-либо событие или предмет материальной культуры к определённому временному интервалу. Аналогичный подход принят и в геологии, для этих целей разработаны Международная геохронологическая шкала и Международная стратиграфическая шкала.

Основную информацию о геологической истории Земли несут слои горных пород, в которых, как на страницах каменной летописи, запечатлены происходившие на планете изменения и эволюция органического мира (последняя «запечатлена» в комплексах окаменелостей, содержащихся в разновозрастных слоях). Слои горных пород, занимающие определённое положение в общей последовательности напластований и выделяемые на основании присущих им особенностей (чаще - комплекса ископаемых), являются стратиграфическими подразделениями . Горные породы, слагающие стратиграфические подразделения, формировались на протяжении определённого интервала геологического времени, и, следовательно, отражают эволюцию земной коры и органического мира за этот промежуток времени.

– шкала, показывающая последовательность и соподчинённость стратиграфических подразделений, слагающих земную кору и отражающих пройденные землёй этапы исторического развития. Объектом стратиграфической шкалы являются слои горных пород. Основа современной стратиграфической шкалы была разработана ещё в первой половине XIX века и была принята в 1881 г. на II сессии Международного геологического конгресса в Болонье. Позднее стратиграфическая шкала была дополнена геохронологической шкалой.

Геохронологическая шкала – шкала относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчинённость основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней. Объектом геохронологической шкалы является геологическое время.

Шкала геологического времени (или геохронометрическая шкала) представляет собой последовательный ряд датировок нижних границ общих стратиграфических подразделений, выраженных в единицах времени (чаще в миллионах лет) и вычисленных с помощью методов абсолютного датирования.

Объектом геохронологической шалы служат геохронологические подразделения – интервалы геологического времени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения.

Всем стратиграфическим подразделениям соответствуют подразделения геохронологической шкалы.

При этом практически все стратиграфические подразделения ранга эонотема - система имеют единые общепринятые международные наименования.

Наиболее крупными стратиграфическими подразделениями являются акротемы и эонотемы. Архейскую и протерозойскую акротемы объединяют под названием «докембрий» (т. е. толщи пород, накопившиеся до кембрийского периода – первого периода фанерозоя) или «криптозой». Рубежом докембрия и фанерозоя служит появление в слоях горных пород остатков скелетных организмов. В докембрии органические остатки редки, поскольку мягкие ткани быстро разрушаются, не успев захорониться. Сам термин «криптозой» образовано при слиянии корней слов «криптос» - скрытый и «зоэ» - жизнь . При расчленении докембрийских толщ на дробные стратиграфические подразделения важнейшую роль имеют методы изотопной геохронологии, поскольку органические остатки редки или вообще отсутствуют, определяются с трудом и, главное, не подвержены быстрой эволюции (однотипные комплексы микрофауны остаются неизменными на протяжении огромных интервалов времени, что не позволяет расчленять толщи по этому признаку).

Эонотемы включают в свой состав эратемы. Эратема , или группа - отложени, образовавшиеся в течение эры ; продолжительность эр в фанерозое составляет первые сотни миллионов лет. Эратемы отражают крупные этапы развития Земли и органического мира. Границы между эратемами соответствуют переломным рубежам в истории развития органического мира. В фанерозое выделяют три эратемы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую.

Эратемы, в свою очередь, включают в свой состав системы. Система – это отложения, образовавшиеся в течение периода ; длительность периодов составляет десятки миллионов лет. Одна система от другой отличается комплексами фауны и флоры на уровне надсемейств, семейств и родов. В фанерозое выделяются 12 систем: кембрийская, ордовикская, силурийская, девонская, каменноугольная (карбоновая), пермская, триасовая, юрская, меловая, палеогеновая, неогеновая и четвертичная (антропогеновая). Названия большинства систем происходят от географических названий тех местностей, где они были впервые установлены. Для каждой системы на геологических картах приняты определенный цвет, являющийся международным, и индекс, образованный начальной буквой латинского названия системы.

Отдел - часть системы, соответствующая отложениям, образовавшимся в течение одной эпохи ; длительность эпох обычно составляет первые десятки миллионов лет. Отличия между отделами проявляются в различии фауны и флоры на уровне родов или групп. Названия отделов даны по положению их в системе: нижний, средний, верхний или только нижний и верхний; эпохи соответственно называют ранней, средней, поздней.

В составе отдела выделяются ярусы. Ярус - отложения, образовавшиеся в в течение века ; продолжительность веков составляет несколько миллионов лет.

Наряду с основными подразделениями стратиграфической и геохронологической шкал применяются региональные и местные подразделения.

К региональным стратиграфическим подразделениям относятся горизонт и лона.

Горизонт - основное региональное подразделение стратиграфической шкалы, объединяющее одновозрастные отложения, характеризующиеся определенным комплексом литологических и палеонтологических признаков. Горизонтам присваиваются географические названия, соответствующие местам, где они наиболее хорошо представлены и изучены. Геохронологическим эквивалентом служит время . Например, хапровский горизонт, распространённый на побережье Таганрогского залива Азовского моря, соответствует толще речных песков, сформировавшихся в конце неогенового периода. Стратотип (наиболее представительный разрез стратиграфического горизонта, являющийся его эталоном) этого горизонта расположен у ст. Хапры. Добавим, что термин «горизонт», употребляемый без географического названия, понимается как слой или пачка слоёв, выделяемых на основании каких-либо особенностей (палеонтологических или литологических), то есть является обозначением свободного пользования.

Лона является частью горизонта выделяемой по комплексу фауны и флоры, характерному для данного региона, и отражает определенную фазу развития органического мира данного региона. Название лоны даётся по виду-индексу. Геохронологическим эквивалентом лоны является время.

Местные стратиграфические подразделения представляют собой толщи пород, выделяемые по ряду признаков, в основном по литологическому или петрографическому составу.

Комплекс - самое крупное местное стратиграфическое подразделение. Комплекс имеет очень большую мощность, сложный состав горных пород, сформированных в течение какого-то крупного этапа развития территории. Комплексу присваивается географическое название по характерному месту его развития. Чаще всего комплексы выделяются при расчленении метаморфических толщ.

Серия охватывает достаточно мощную и сложную по составу толщу горных пород для которых имеются какие-то общие признаки: сходные условия образования, преобладание определенных типов горных пород, близкая степень деформаций и метаморфизма и т.д. Серии обычно соответствуют единому крупному циклу развития территории.

Основной единицей из местных стратиграфических подразделений представляет собой является свита. Свита представляет собой толщу пород, образованных в определенной физико-географической обстановке и занимающих установленное стратиграфическое положение в разрезе. Главные особенности свиты - наличие устойчивых литологических признаков на всей площади ее распространения и четкая выраженность границ. Свое название свита получает по географическому местонахождению стратотипа.

Границы местных стратиграфических подразделений часто не совпадают с границами подразделений единой стратиграфической шкалы.

В процессе работы геологом часто приходится использовать также вспомогательные стратиграфические подразделения - толща, пачка, слой, залежь, и т. д., называемые обычно по характерным породам, цвету, литологическим особенностям или по характерным органическим остаткам (толща известняков, слои с Matra fabriana и т.п.).

Планеты Земля. Чтобы узнать возраст горных пород, исполь-зуют их абсолютный и относительный возраст .

Абсолютный возраст горных пород определяется по способности не-которых радиоактивных элементов к саморазложению в природных условиях. Относительный возраст определяется по условиям залега-ния осадочных горных пород, особенностям их состава, встречающим-ся останкам живших в прошлые эпохи организмов . Понятно, что более глубокие слои отражают более древние геологические события.

Изученность возраста горных пород позволила составить геохронологическую таблицу (таблицу геологического летоисчисления).

В геологической истории выделяют крупные временные отрезки — эры и периоды .

В геологическом прошлом выделяется самая древняя архейская эра , за которой следуют протерозойская , палеозойская , мезозойская , кай-нозойская . Каждая эра делится на периоды. Самый ранний из них — докембрийский .

Обратите внимание на то, что геохронологическая таблица строится от древнейших этапов к современному и читать её нужно снизу вверх. Для каждой эры показываются соответствующий ей этап развития климата, живой природы, главнейшие геологические события и наибо-лее характерные полезные ископаемые.

На этой странице материал по темам: