Історико-геологічні дослідження з пізнання геологічної історії Землі (стр. 2 из 13)

Методи встановлення абсолютного та відносного віку гірських порід

гірський геохронологія карбон стратиграфія

Відносна геохронологія. Будь-яке геологічне дослідження завжди складається з визначення складу відкладів, послідовності їх утворення та віку. Все це потрібно для максимально ймовірної реконструкції історії геологічного розвитку та розпізнання порядку тих подій, що «записані» в гірських породах, які відбувались одночасно, або в різні часи, в останньому випадку одні раніше, інші пізніше. Термін стратиграфія дослівно опис верств – визначає одну з гілок геологічної науки, завдання якої полягає в розчленуванні товщ осадочних та вулканогенних порід на окремі верстви та їх пачки; опис решток фауни і флори, що містяться в них; визначення віку верств; співставлення виділених верств даного району з іншими; складання зведеного або узагальненого розрізу регіону та розробка стратиграфічної шкали не тільки для окремого регіону, але й для єдиної або міжнародної стратиграфічної шкали для всієї Землі. Щоб вирішити ці задачі необхідно визначити не тільки відносний вік порід, що складають товщі й пачки верств, але і їх «абсолютний» вік.

Просто перелічимо методи визначення абсолютного віку, які були спочатку досить обмежені та недосконалі.

1. Були спроби визначити вік океанів, які були спочатку їх утворення прісними, а сучасна солоність – результат принесення солі ріками з суходолу, річна кількість якої може бути оцінена.

2. За відомою швидкістю задкуючої ерозії Ніагарського водоспаду та довжини утвореного каньйону вираховується вік водоспаду.

3. За похованими пам’ятками культури в долині Нілу підраховують тривалість формування його дельти тощо.

4. Метод визначення віку за стрічковими глинами. За цим методом було обраховано, що льодовик залишив територію Ленінградської області 16,5 тис. р., а Скандинавію 8–9 тис. р. тому.

Методи ядерної геохронології

Експериментально доведено, що швидкість радіоактивного розпаду елементів постійна та не залежить від зовнішніх умов.

Провідні методи: свинцеві, K-Ar, Rb-Sr, Nd-Sm, вуглецевий тощо.

В свинцевих методах використовують мінерали: монацит, ортіт, уранініт, циркон, тощо. Визначення паралельно співвідношень Pb²⁰⁶U²³⁵; Pb²⁰⁸Ar⁴⁰ метод - 11% K⁴⁰ - Ar⁴⁰ + 89% Ca⁴⁰

Цей метод має широке застосування та дозволяє визначити вік осадочних порід за польовими шпатами, слюдами, амфіболами, піроксенами, глауконітом.

Застереження: нагрівання до 300 ^оС та високий тиск можуть спотворювати результати.

Rb-Sr метод Rb⁸⁷-Sr⁸⁷ через низьку швидкість розпаду використовують для визначення віку докембрійських порід.

Метод C¹⁴ придатний для порід, вік яких не більший 60 тис. років.

Недоліки методів: 1) точність методів до 3–5%, якщо середня тривалість ярусу в ордовіку 10 млн. років, то похибка методів ядерної геохронології 12–15 млн. років. Зрозуміло, що навіть ярусні підрозділи не можуть бути встановлені за цими методами.

2) висока вартість аналізів; 3) значні спотворення результатів через метаморфізм; 4) багато порід взагалі не мають радіоактивних мінералів.

Багаторічні дослідження та їх статистична обробка визначені за даними Джонса, Градштейна та Ога, та Одіна. В останній схемі Міжнародного союзу геологічних наук наведено дві колонки дат за Одіном та Міжнародної стратиграфічної комісії:

Архейський еон поділений на чотири ери, поділ на періоди відсутній: межа еоархею EA – 3600 млн. р.; палеоархей PA – 3200 млн. р. – мезоархей MA – 2800 млн. р. – неоархей NA – межа архею AR протерозою PR – 2500 млн. р.

Протерозойський еон поділена на три ери : палеопротерозой PP-1600 млн. р., мезопротерозой MP-1000 млн. р. – неопротерозой NP – 540 млн. р. та одинадцять періодів: сидерій PP₁ – 2300 млн. р. – ріацій PP₂ – 2050 млн. р. – орозій PP₃ – 1800 млн. р. статерій PP₄; – 1600 млн. р. – калиммій MP₁ – 1400 млн. р. – естазій MP₂ – 1200 млн. р. – стеній MP₃ – 1000 млн. р. – тоній NP₁ – 850 млн. р. – кріогенній NP₂ – 650 млн. р. – неопротерозой ІІІ NP₃ – 540 млн. р.

Фанерозой має більш дрібне розчленування на періоди, відділи, віки. Наводимо межі періодів за Одіном : O – 500, S – 435, D – 410, C – 355, P –295, T – 250, J – 203, K – 135, E – 65, N – 23,5, Q – 1,75

Головне завдання стратиграфії є розчленування осадових та вулканогенних товщ у відслоненнях та свердловинах на інтервали різними засобами та за різними ознаками. Намагаються виділити природні частини в розрізі таким чином, щоб їх могли впізнати інші дослідники. Виділені верстви об’єднують у пачки, товщі, світи; які в подальшому порівнюють з іншими в свердловинах, відслоненнях; визначають кореляційні рівні.

Непалеонтологічні методи.

1. Літологічний метод полягає в 1) виділення інтервалів за кольором, складом, текстурою, включеннями та іншими літологічними ознаками; 2) визначення в розрізі найбільш помітних відмінних від інших верств, пачок. Це так звані горизонти маркери. За допомогою яких 3) розрізи корелюють один з одні та будують зведені розрізи. Деякі маркери поширюються серед товщ різного складу; але буває, що та сама товща при простеженні на великі відстані може послідовно міняти свій вік. Так, заглиблення басейну веде до того, що мілководні відклади переміщуються за береговою лінією й стають відповідно все більш молодими. Зміна віку літологічних тіл у зв’язку з міграцією берегової лінії отримало назву «принципу М.О. Головкинського». За цим принципом, мають однаковий вік лише ті осадки, що відкладались вздовж існувавши для кожного часу зон седиментації, паралельних береговій лінії.

1а. До літологічних методів відносять мінералого-петрографічний, коли верстви та пачки порівнюють за мінералогічними асоціаціями, ступенями діагенезу та метаморфізму. Ці методи застосовують обмежено, на площах де діяли однакові процеси.

Геофізичні методи близькі до літологічного й базуються на порівнянні порід за їх фізичними властивостями. Вони застосовуються для кореляції розрізів поміж собою та опорним розрізом, вік якого визначений іншими методами.

Аналіз результатів каротажу має різновиди – ПС – потенціал власної поляризації; КС – опір порових вод та самої породи за їх різницею розрізняють уламкові, глинисті, карбонатні породи, рудні тіла, пласти насичені нафтою тощо. На діаграмах ПС – піски та пісковики визначаються мінімумами, а на КС – максимумами; б – гама каротаж – вимірює природне випромінювання та те, що виникає за штучного ініціювання. Підвищену радіоактивність мають бітумінозні породи. калійні солі; низьку – ангідрит, гіпс, доломіт, вапняки без домішок глини.

Застосовують також акустичний, термічний, механічний та інші види каротажу.

Палеомагнітний метод

а) «скаменілий» геомагнетизм при систематичних дослідженнях на великих площах дає інформацію про положення магнітного полюсу…

б) за геомагнітними інверсіями розробляють магнітостратиграфічну шкалу… Недолік – трудомістка робота, необхідно мати багато опорних розрізів.

Ритмостратиграфія полягає у вивченні у вивченні чергування різних порід у розрізах. Визначають набори чергування порід та їх межі. Ритмічність характерна для багатьох товщ тому аналіз ритмічності застосовують для їх розчленування й кореляції. Широко відомі річні ритми стрічкових глин антропогену та іншого віку. М.Б. Вассоєвич запропонував на побудованих ритмограмах виокремлювати аномальні ритми й за ними корелювати розрізи.

Потужність ритмів може бути різною. Виділяють ритми різних порядків. Деякі дослідники вважають, що найбільш великі ритми віддзеркалюють етапи розвитку Землі та є синхронними.

Кліматостратиграфія заснована на періодичних змінах клімату, та пов’язаних з ними змінах будови четвертинних відкладів. Найбільш яскраво вони проявлені в лесових розрізах де кліматичні зміни проявляються в появі горизонтів викопних ґрунтів, а похолодання призводить до відкладенні лесових товщ. Крім цих, яскравими відкладами є морени.

Палеозойська ера – ера стародавнього життя починає новий еон в історії Землі – фанерозой, який об’єднує палеозойську, мезозойську та кайнозойську ери. Вивчення фанерозойських відкладів, їх розчленування та зіставлення значно відрізняються від дослідження докембрійських відкладів широким застосуванням палеонтологічних методів – біостратиграфії та нового напрямку – екостратиграфії, який полягає у комплексному дослідженні групою спеціалістів палеонтологічного, літологічного, екологічного та палеогеографічного аналізів, що дозволяє синхронізувати комплекси різнофаціальних організмів.

Палеозойська ера – найтриваліша в межах фанерозою – 335 млн. років 570–235 млн. років.

На геологічних картах колишнього СРСР – прийнятий 3-х членний поділ палеозойської ери: нижній палеозой, середній палеозой та верхній палеозой. Існує двочленний варіант поділу, коли межа нижнього й верхнього палеозою проводять в крівлі силуру.

Методично є кілька варіантів розгляду історії розвитку Землі. Великими блоками, великими етапами, або малими етапами на всій земній кулі. Останній варіант прийнятий в книжці М. Клюшникова та М. Оніщенка а також підручнику Ленінградського гірничого інституту. Особливо вдалий та лаконічний підручник Миколи Володимировича Короновського та Олександри Федорівни Якушовоі «Основи геології». Багато цікавих відомостей зведено у двокнижжі С.А. Мороза, 1996 р. «Історія біосфери Землі».

Повернемося до конкретної історії Землі у фанерозої, яка відрізняється від більш довгої докембрійської історії.

Головна відміна не тільки бурхливий розвиток органічного життя, але й у відносно швидкій зміні структурного плану земної кори. За сучасними даними в фанерозої давні платформи не мали строго фіксованого положення. Концепція тектоніки літосферних плит передбачає їх пересування в просторі як за широтою так й за довготою, а також їх обертання. Між прадавніми плитами з корою континентального типу знаходились рухливі пояси, та3 за максимуму трансгресії, який прийшовся на другу половину кембрію – карбонатні, місцями – фосфорити.