Споры и пыльца хорошо сохраняются в ископаемом состоянии благодаря своей очень прочной оболочке. Они легко разносятся ветром и текучими водами на большие расстояния и встречаются в самых разнообразных отложениях. Особенно много спор и пыльцы в континентальных отложениях, но широко распространены они и в прибрежно-морских осадках, куда заносятся с суши. Поэтому спорово-пыльцевой анализ служит не только для определения возраста континентальных отложений, но и для сопоставления одновозрастных слоев, образовавшихся на суше и в прибрежных морских условиях. Споры и пыльца имеют микроскопические размеры, методика их изучения близка к микропалеонтологическому методу.
3. Непалеонтологические методы
Эти методы определения относительного возраста применяют в тех случаях, когда слои горных пород не содержат окаменелостей. Кроме того, их используют как вспомогательные параллельно с палеонтологическими. Наиболее важными из непалеонтологических методов являются стратиграфический, минералого-петрографический, тектонический и геофизические. К сожалению, ни один из них не является универсальным.
Стратиграфический метод. Этот метод применяли задолго до возникновения исторической геологии как науки. Относительный возраст определяют по последовательности слоев в конкретном обнажении по принципу: слой, находящийся внизу, древнее слоя, залегающего над ним. Этот метод очень прост в употреблении и безошибочно приемлем в областях с горизонтально залегающими или слабо наклонными слоями. Но в районах, где породы смяты в сложные складки, стратиграфический метод надо применять с "большой осторожностью, так как слои в этих складках нередко перевернуты и более молодые породы лежат под более древними. Для того чтобы избежать ошибки, необходимо установить, как залегают слои, где находится их кровля и подошва. Выяснив все это, геолог составляет стратиграфическую колонку, на которой показаны правильная последовательность слоев, их состав и мощность.
Минералого-петрографический метод. Этот метод использовался для составления геологических карт задолго до введения палеонтологического метода. Он основан на изучении минерального и петрографического состава пород, структурных и текстурных особенностей пород. Принцип, положенный в его основу, очень прост: слои с одинаковой или близкой минералого-петрографической характеристикой считаются одновозрастными.
Этот метод можно безошибочно применять на небольших площадях, где одновозрастные породы обычно имеют один и тот же состав. Но на больших расстояниях его применять нельзя из-за того, что одновозрастные слои зачастую быстро меняют свой петрографический состав, так как они формировались в различных условиях. И наоборот, разновозрастные слои, формировавшиеся в одинаковых или близких условиях, часто имеют близкий петрографический состав.
Минералого-петрографический метод широко используется в настоящее время совместно со стратиграфическим в областях развития метаморфических и магматических горных пород или в районах распространения осадочных пород, не содержащих органических остатков, т. е. в тех случаях, когда нельзя применить палеонтологические методы.
Тектонический метод основан на идее об одновременности проявления тектонических движений на значительных площадях поверхности Земли. Применяя этот метод, геологи устанавливают между слоями осадочных и метаморфических пород перерывы и несогласия, вызванные тектоническими движениями, и прослеживают их на расстоянии. Слои, заключенные между двумя поверхностями несогласий, рассматриваются как одновозрастные. Тектонический метод используется в настоящее время совместно с минералого-петрографический и стратиграфическим для расчленения древних, докембрийских и более молодых пород, не содержащих окаменел остей. При этом следует всегда учитывать, что тектонические движения на больших территориях проявляются неодновременно и с разной скоростью. Поэтому тектонический метод приносит эффективные результаты на небольших площадях.
Геофизические методы основаны на изучении отдельных физических свойств горных пород. Их стали употреблять в стратиграфии совсем недавно, методика их применения все время совершенствуется. Основным из геофизических методов является электрокаротажный. Этот метод широко употребляют в нефтяной геологии. Принцип его достаточно прост, в его основе лежит измерение удельного электрического сопротивления слоев горных пород.
В скважину опускают специальный снаряд — зонд, соединенный электропроводами с самопишущим прибором. По мере опускания зонда в скважину на бумажной ленте самописец вырисовывает кривую — диаграмму изменения удельного сопротивления. Каждый слой имеет определенное сопротивление, и по каротажной диаграмме весь разрез скважины легко расчленяется на отдельные слои. Эти слои затем прослеживают в соседних скважинах по составленным для них каротажным диаграммам. Электрокаротажный метод позволяет расчленить разрез на отдельные слои и проследить их по площади.
4. Определение относительного возраста магматических пород
Все магматические породы по условиям их образования делятся на интрузивные (внедрившиеся) и эффузивные (излившиеся). Как первые, так и вторые не содержат органических остатков. Поэтому их относительный возраст можно определить только косвенным путем, учитывая взаимоотношение с осадочными породами, содержащими окаменелости. Рассмотрим это на примере.
На геологическом разрезе присутствуют осадочные и магматические породы. Возраст осадочных пород известен, он установлен по окаменелостям. Интрузивные породы — граниты и диориты, внедрившиеся в толщу осадочных пород, имеют различный возраст. Граниты древнее, они прорывают отложения силура и перекрыты породами девона. Их внедрение произошло между силуром и девоном. Внедрение диоритов совершилось позже — на границе девона и карбона. Возраст базальтов — эффузивных пород — устанавливается стратиграфическим методом. Их излияние произошло на границе карбона и перми, так как в разрезе они залегают между породами этого возраста.
Последовательность образования жильных пород устанавливается по взаимоотношению жил между собой: раньше возникли те жилы, которые пересекаются последующими.
5. Периодизация истории Земли
При помощи некоторых из разобранных ранее методов определения относительного возраста уже к середине прошлого столетия геологи расчленили всю толщу земной коры на крупные стратиграфические подразделения — группы и системы. В дальнейшем стали выделяться более дробные стратиграфические подразделения: отделы, ярусы и зоны.
Каждое стратиграфическое подразделение формировалось в течение определенного этапа в истории Земли, оно отражает эволюцию земной коры и органического мира за определенный промежуток времени. Поэтому между стратиграфическими и геохронологическими подразделениями существует тесная связь. Стратиграфические подразделения применяют для обозначения комплексов слоев горных пород, а соответствующие им геохронологические подразделения — для обозначения времени, в течение которого эти комплексы слоев накопились.
Для того чтобы избежать путаницы в наименованиях, еще в 1900 г. на сессии Геологического конгресса в Париже были утверждены единые для всех стран названия стратиграфических и геохронологических единиц. Ниже приводятся названия и соотношение этих единиц.
| Стратиграфические подразделения | Геохронологические подразделения |
| ГруппаСистемаОтделЯрусЗона | ЭраПереходЭпохаВекВремя (фаза) |
Употребляемая в исторической геологии система двух шкал с одинаковыми названиями подразделений (например, палеозойская группа — палеозойская эра, пермская система — пермский период, московский ярус — московский век) принята не случайно. Дело в том, что о геохронологических единицах — единицах времени — можно говорить повсеместно. Но слои горных пород могли в одном месте накапливаться, а в другом месте, наоборот, происходило разрушение ранее образовавшихся слоев. Например, в Москве и ее окрестностях на известняках карбона сразу залегают юрские глины. В разрезе отсутствуют отложения перми и триаса, так как в пермском и триасовом периодах в окрестностях Москвы осадкообразования не было. Таким образом, для окрестностей Москвы мы можем говорить только о геологическом времени — о пермском и триасовом периодах, в течение которых осадконакопления не происходило. Об отложениях пермской и триасовой систем мы ничего говорить не можем, так как в окрестностях Москвы их нет.
Говоря об относительном времени, мы употребляем геохронологические названия, говоря об отложениях — стратиграфические. Каждому геохронологическому подразделению соответствует эквивалентное ему стратиграфическое.
В своей практической работе геологи используют два типа стратиграфических подразделений: указанные выше единицы единой стратиграфической шкалы, являющиеся основными, и местные стратиграфические подразделения. Последние выделяются геологами в тех случаях, когда по тем или иным причинам нельзя использовать единицы единой стратиграфической шкалы.
Подразделения единой стратиграфической шкалы. Эти подразделения геологи устанавливают в естественных и искусственных обнажениях, чтобы затем проследить их на местности и нанести на геологическую карту. Они имеют международные наименования, утвержденные Геологическим конгрессом. Особенно это касается крупных стратиграфических единиц, как группа, система и отдел. Чем крупнее стратиграфическая единица, тем легче ее проследить на больших расстояниях.