25.08.2019 г. Главная arrow Учебные пособия arrow М.Ф.Иванова "Общая геология" arrow Геохронология
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Геохронология Печать E-mail
Автор Administrator   
16.09.2010 г.

Геохронология
Хронология геологических событий в истории Земли (время образования горных пород, время появления тех или иных организмов на Земле, время наступания или отступания моря, образования гор, оживления вулканической деятельности и т. п.), а также возраст земной коры и Земли как планеты интересуют человечество как из практических, так и теоретических соображений.
Для выражения времени в истории развития земной коры издавна используют два метода: метод абсолютной геохронологии и метод относительной геохронологии.
.

Абсолютная геохронология. Попытки решить указанные выше вопросы в абсолютном летоисчислении делались еще в отдаленные времена, но для решения их имелось очень мало фактического материала. Цифры, которыми (до начала XIX в.) оперировали исследователи различных стран для выражения, например, возраста земной коры резко отличались друг от друга. Но даже наиболее крупные из них не превышали нескольких тысяч, реже - нескольких десятков тысяч лет. Позже, при изучении остатков ископаемых животных и растений, содержащихся в слоях горных пород, обнаружилась мизерность этих цифр. Исследования, указывавшие на смену целого ряда поколений животного мира, подтвердили высказывания М. В. Ломоносова о том, что сроки, измеряемые даже многими сотнями тысяч лет, являются недостаточными для определения длительности жизни на нашей планете.
В XVIII и XIX вв. были сделаны попытки определения длительности некоторых совершавшихся на Земле геологических процессов, скорость течения которых считалась постоянной. Так, Э. Галлей и ряд других исследователей полагали, что первоначально вода океанов не содержала солей. Вода современных океанов обладает довольно высокой минерализацией (в среднем 35,5 г/л). Подсчитав то количество солей, которое вносится ежегодно реками, и зная общий объем воды в океане, они вычислили срок, в который мог осолониться океан до современного состояния. Однако этот способ исчисления не является достоверным, так как неизвестна исходная соленость воды в океане. Кроме того, он не учитывает физико-химические процессы, совершающиеся в океанических водах, приводящие за многие миллионы лет к накоплению мощных толщ горных пород, обогащенных морскими солями или нацело состоящих и» них. В последнее время многие геохимики считают, что океаническая вода образовалась при остывании магмы. Следовательно, вода океанов уже в момент их образования была минерализована. Поэтому цифра, полученная при таком простом арифметическом исчислении возраста Земли, не может считаться достоверной.
Метод определения абсолютного возраста небольших отрезков истории Земли разработан в связи с изучением водно-ледниковых отложений четвертичного периода. Среди последних встречаются так называемые ленточные глины. Это илистые осадки, отложившиеся в спокойных приледниковых озерах. Ленточность их обусловлена чередованием тонких (1,5-2,0 мм) лент, состоящих из пленочного слоя ила и более мощного слоя тонкого песка. Первые откладывались зимой и осенью, вторые - весной и летом. Каждая пара слоев представляет собой результат годичного накопления осадков в озере. Измерив толщину слоев и общую мощность отложений, можно установить срок, за который отложились эти осадки. В некоторых случаях получилась цифра в 15, в других - 200 тыс. лет.
Изучение геологами ленточных глин в дельтах рек и на дне озера Рагунда (Северная Швеция), где ленты продолжали осаждаться до 1794 г. (когда озеро было спущено), позволило выработанную геохронологическую шкалу увязать с нашим летоисчислением.
Для определения абсолютного возраста земной коры и отдельных отрезков ее жизни предлагалось изучение и ряда других геологических процессов, в частности, изучение мощности и скорости накопления морских осадков. Выяснив количество ежегодно выносимого реками обломочного материала, измерив площадь дна, где идет их накопление, и общую мощность осадков, можно определить возраст земной коры. Однако вследствие непрерывных движений последней процессы накопления морских осадков идут далеко не с постоянной скоростью как во времени, так и в пространстве. Иногда накопление отложений надолго прерывается и даже накопленные осадки на большую глубину размываются. Вследствие этого указанный метод, так же как и другие методы, основанные на учете течения геологических процессов, ненадежен и, если его и можно применять, то лишь для короткого отрезка жизни земной коры.
Определение абсолютного времени в геологии стало возможным в XX в. в связи с использованием для этих целей радиоактивных элементов. Исследователи минералов и горных пород получили возможность проникнуть в ранее недоступные области бесконечно малых количеств веществ (до 10-20 г) и бесконечно больших отрезков времени (миллиарды лет). Первые попытки определения абсолютного возраста минералов были сделаны канадским исследователем Б. Болтвудом в 1907 г. Мысль, что возраст горных пород можно выяснить при изучении радиоактивного распада урана, была высказана П. Кюри еще в 1902 г. Позже большая работа была проделана А. Холмсом, Г. Хевеши, Ф. Панетом, Г. Эльсвортом, Розёрфордом, Д. Джоли и др. Из советских ученых, внесших большой вклад в изучение абсолютного возраста, необходимо особо упомянуть В. Г. Хлопина, К. А. Ненадкевича, В. И. Вернадского, И. Е. Старика. Э. К. Герлинга, А. А. Полканова, А. П. Виноградова, С. И. Зыкова и многих других.
За последние три десятилетия радиоактивный метод был применен для определения возраста Земли, земной коры и отдельных отрезков времени ее развития. Использование этого метода основано на том, что ядра атомов некоторых неустойчивых элементов, в основном радия, урана, тория и ряда других, с постоянной, присущей каждому из них, скоростью, не зависящей от внешних условий, самопроизвольно распадаются, образуя атомные ядра устойчивых элементов. Конечными устойчивыми продуктами распада ядер атомов тория и урана являются радиогенный газ гелий (Не) и радиогенный металл свинец (Рb) с различным атомным весом., Длительность процесса полураспада исчисляется у большинства элементов десятками и сотнями миллионов лет (у тория длительность полураспада равна 1,4 х 107 лет, у урана - 7 х 108 лет, у углерода - 5568 лет).
По относительному содержанию в минерале или горной породе остатка радиоактивного элемента количеству появившихся устойчивых элементов и скорости распада в определенный отрезок времени с помощью соответствующих формул может быть вычислен возраст минерала. Зная условия образования минералов (пород), можно восстановить историю развития данного региона и определить возраст земной коры, так как все минералы и горные породы, слагающие земную кору, в том или ином количестве содержат уран и торий. Правда, концентрация последних в минералах и горных породах ничтожна (содержание урана выражается десятитысячными долями процента, а тория - тысячными долями процента), поэтому для изучения их продуктов распада применяются очень точные приборы. Наиболее богаты ураном кислые породы (пегматит, гранит), менее богаты - основные и еще меньше - ультраосновные. Осадочные породы занимают по содержанию урана промежуточное положение между кислыми и основными магматическими породами. Изучая минералы и горные породы с помощью свинцового или гелиевого методов, ученые пришли к выводу, что длительность существования Земли как планеты исчисляется 5-6 млрд. лет, возраст земной коры - 4,0-4,5 млрд. лет. Радиоактивным методом установлена также продолжительность отдельных периодов в развитии Земли.
Свинцовый метод дает хорошие результаты, если минерал содержит значительное количество урана (U235 или U238) или тория (Th232) и если возраст его 30-40 млн. лет и более. В последние годы для определения абсолютного возраста Земли, помимо свинцово-гелиевого метода, широко применяются калиево-аргоновый и рубидиево-стронциевый. Калиево-аргоновый метод основан на том, что изотоп калия с атомным весом 40 превращается в аргон с тем же атомным весом. Работами советского ученого Э.К.Герлинга установлена константа превращения К40 в Аг40. Метод этот имеет широкие перспективы, так как калий широко распространен и среди осадочных, и среди магматических и метаморфических пород, а аргон хорошо удерживается на месте своего образования. Рубидиево-стронциевый метод основан на том, что изотоп рубидия с атомным весом 87 превращается в стронций с тем же атомным весом. Срок полураспада 50 млрд. лет. Для определения возраста по этому методу берутся слюды и ряд других силикатов.
В последние годы был предложен также углеродный метод, основанный на радиоактивном распаде углерода с атомным весом 14 (его период полураспада 5568 лет). При жизни растений С14 накапливается в них (за счет поглощения его из атмосферы), а при отмирании он распадается. Соотношение различных изотопов углерода при жизни растений определенно, и изменение этих соотношений после отмирания их дает возможность определить время отложения пород, в которых захоронена древесина. Так, с помощью углеродного метода можно определить возраст речных отложений ныне существующих рек, время заложения археологических памятников с точностью 50-500 лет (точность радиоактивного метода ±1000000 лет).
По соотношению изотопов О16 и О18 в раковинах морских моллюсков, живших многие миллионы лет назад, ученые определяют ныне и изменения температуры воды по сезонам года.
Многочисленные, тщательно проверенные определения возраста различными методами позволили Комиссии по определению абсолютного возраста геологических формаций АН СССР создать геохронологическую шкалу времени (на апрель 1964 г.). Возраст древнейших пород Кольского полуострова, по определениям академика А. А. Полканова и профессора Э. К. Герлинга, 3,5 млрд. лет. Подобный же возраст определен в ряде точек Африки и Канады. В наше время абсолютный возраст пород определен (из-за сложности и дороговизны методов) лишь в нескольких сотнях точек земного шара, и еще далеко не всюду время образования горных пород, слагающих те или иные районы, поэтому удается выразить в цифрах; чаще определяется их относительный возраст, т. е. возраст по отношению к породам, расположенным выше и ниже того слоя, возраст пород которого нас интересует.
Относительная геохронология. Относительная геохронология удобна для практической работы и поэтому широко используется. Определить относительный возраст пород можно, например, по последовательности накопления слоев (стратиграфический метод), по сходству горных пород (петрографо-литологический), по органическим остаткам в горных породах (палеонтологический).
Сущность стратиграфического метода основана на изучении соотношения слоев между собой, т. е. на соотношении изучаемого слоя с подстилающими и перекрывающими слоями. Вышерасположенный слой при ненарушенном залегании будет отложен позже, чем нижерасположенный. Следовательно, нижерасположенный слой будет древнее перекрывающего его слоя.
Петрографо-литологический метод основан на изучении состава толщ и сравнении его с составом пород слоев, относительный возраст которых известен. Но этот метод, как в стратиграфический, надежен только в данном конкретном геологическом разрезе или в разрезах, близко расположенных, и только при ненарушенном и слабонарушенном залегании слоев. Относительный возраст магматических пород можно определить по соотношению с вмещающими их породами (породы, измененные по контакту, древнее, породы неизмененные - моложе).
Палеонтологический метод, особенно в сочетании со стратиграфическим, является более надежным в определении относительного возраста хронологических событий. История развития земной коры условно разбита на отдельные подразделения, которые характеризуются существованием определенных групп растительных и животных организмов. Изучение остатков животных и растений в виде окаменелостей, отпечатков, ядер (как внутренних, так и наружных, возникших вследствие заполнения пустот, оставшихся от разложившихся организмов) показало, что встречаемые в ископаемом состоянии формы постепенно сменяют друг друга во времени, причем в этой смене наблюдается определенный процесс прогрессивного развития организмов.
Изучением ископаемых форм растений и животных занимается палеонтология, что в переводе с греческого значит наука о древних существах.
Изучение палеонтологических остатков, сохранившихся в горных породах, дает возможность сравнивать горные породы и устанавливать их относительный возраст, так как в различных по возрасту породах заключены остатки различных по совершенности развития организмов: в наиболее древних слоях заключены и наиболее примитивные организмы, в новейших отложениях - более высокоразвитые.
Однако не все организмы позволяют определить более или менее точно относительный возраст породы. Некоторые виды организмов долговечны; они жили многие миллионы лет, существенно не изменяясь, и встречаются поэтому в различных по возрасту слоях горных пород. Другие классы организмов быстро совершенствовались, одни их роды и виды сменялись другими. Остатки их встречаются лишь в слоях, отложившихся в определенный отрезок времени. Такие ископаемые формы растений и животных называются руководящими. Породам определенного возраста свойствен определенный комплекс руководящих ископаемых, которые характеризуются недолговечностью (поэтому ограниченностью вертикального распространения) и широким горизонтальным распространением. Зная нахождение руководящих ископаемых в отдельных слоях горных пород в различных участках земной коры, можно составить для последней единую стратиграфическую шкалу, в которой все отложения показаны в определенной последовательности. В соответствии со стратиграфической шкалой в 1840 г. составлена геохронологическая шкала, показывающая отрезки времени, на которые делится история развития земной коры. Позднее шкала совершенствовалась.
Стратиграфическая и геохронологическая шкалы. Отложения, слагающие известную нам часть земной коры, в стратиграфической шкале подразделяются на пять групп: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Группы - это наиболее крупные стратиграфические подразделения толщ горных пород, слагающих земную кору, каждая из которых по времени формирования соответствует эре.
Самая древняя, охватывающая наиболее ранние стадии развития земной коры, - архейская эра. В эту эру на Земле еще не могли быть животные и растительные организмы. Начало ее не известно, а конец определяется ориентировочно - 2 млрд. 800 млн. лет до наших дней. Продолжительность ее не менее миллиарда лет. Отсутствие органических остатков в толщах архея исключает применение для расчленения этих толщ палеонтологических методов, а чрезвычайная метаморфизованность и перемятость пород исключает применение и других методов относительной геохронологии.
Протерозойская эра, начавшаяся 2 млрд. 800 млн. лет назад, длилась свыше 2 млрд. лет. В начале протерозоя появились простейшие, самые примитивные виды растительных организмов, от которых до нас дошли остатки водорослей. На наличие растительных остатков в толщах протерозоя указывают и косвенные данные - в гнейсах Мадагаскара, абсолютный возраст которых определен в 2,5 млрд. лет, обнаружено углисто-графитовое вещество, возникновение которого связано с накоплением в исходной породе органического вещества. Прослойки углистого вещества встречены и в других регионах в отложениях рифея найдены морские моллюски, губки и другие органические остатки, что указывает на существование животного мира, менее совершенного, может быть, еще в начале Pt.
Палеозойская эра продолжалась около 330 млн. лет. Растительный и животный мир в эту эру быстро развивался. Для нее характерны папоротникообразные растения (хвощи, папоротники, плауны), амфибии, пресмыкающиеся (в конце появились рептилии) и примитивные рыбы; в середине палеозоя появились насекомые. Широко развиты из беспозвоночных кораллы, плеченогие (продуктусы, спириферы).
Мезозойская эра продолжалась свыше 170 млн. лет. Животные и растения более высокоорганизованные, но все еще значительно отличающиеся от современных. В мезозое достигают расцвета пресмыкающиеся. Высота отдельных животных доходит до 5, а длина до 20 м. Появляются птицы и млекопитающие. Широко развиты аммониты и белемниты. В растительном мире появляются хвойные, саговые.
Кайнозойская, или неозойская, эра (эра новой жизни), сменившая мезозойскую 67 млн. лет назад, продолжается и в наши дни. Животные и растения становятся с начала ее и в последующие отрезки времени все более сходными с ныне существующими. Для нее характерно развитие млекопитающих, птиц, костных рыб, господство брюхоногих и пластинчато-жаберных моллюсков, расселение двудольных растений по всему земному шару. В эту эру развитие животного мира ознаменовалось появлением человекообразной обезьяны, а 2-3 млн. лет назад - появлением разумного существа - человека.
Эры делятся на более мелкие отрезки времени - на периоды (соответственно группы - на системы). Архейская и протерозойская эры имеют местные подразделения, международная шкала для них не выработана. Палеозойская эра разбивается на шесть периодов - кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский; мезозойская - на три: триасовый, юрский, меловой; кайнозойская - на три: палеогеновый, неогеновый, антропогеновый (четвертичный). В международной шкале кайнозойская эра делится на два периода: третичный и четвертичный. Из них первый объединяет палеогеновый и неогеновый, рассматриваемые в шкале СССР как самостоятельные.
Названия периодам палеозойской эры, кроме каменноугольного, даны по имени тех местностей, в которых впервые были описаны их осадки с характерными остатками организмов. Каменноугольный период назван так потому, что именно в это время впервые в истории Земли появилась богатая растительность, давшая начало каменноугольным месторождениям.
Триас - значит тройной. Отложения этого периода мезозоя по составу горных пород резко делятся на три различных отдела.
Название второго периода мезозоя происходит от Юрских гор в Восточной Франции, где соответствующие отложения были впервые описаны. Меловой период назван так потому, что именно в это время впервые в истории Земли накопились в больших количествах отложения чистого мела.
Название периодов неозойской эры установлено по характеру развития животного мира этой эры. В палеогеновом периоде (по-греч. палеос - древний, генос - род) мы встречаем остатки позвоночных млекопитающих, совершенно вымерших. Позвоночные неогена по своему развитию уже более или менее приближаются к современным млекопитающим (неос по-греч. значит новый). И, наконец, антропогеновый период характеризуется появлением человека (антропос по-греч. - человек). Периоды в свою очередь делятся на более мелкие подразделения (эпохи, века).
Та толща осадков, которая отложилась в течение определенной эпохи жизни Земли, получила название отдела.
Приведенные выше крупные возрастные и стратиграфические подразделения (эры - группы и периоды - системы) нередко обозначаются на разнообразной геологической графике и в текстах сокращенно, индексами - первыми буквами латинского названия данного подразделения. Более мелкие, чем период, стратиграфические единицы обозначаются при помощи цифр, пишущихся сбоку индекса соответствующего периода (системы). Так, индекс каменноугольной системы - С, индекс его нижнего отдела - Q. Если отдел делится далее на ярусы или свиты, последние обозначаются в нашем примере - Cl , Ci  и т. д., причем цифры соответствуют последовательности отложения толщи, т. е. С2 будет старше Су , но моложе Ci .

Все необходимые сведения по истории развития исследуемого района геолог получает путем тщательного изучения горных пород, слагающих данный район. Он составляет для всего района стратиграфическую колонку, в которой указываются возраст пород, их состав и свойства, мощность различных отложений, встреченные в них окаменелости и т. п. Пример сводной стратиграфической колонки дан в главе «Геологические карты и геологические разрезы». Анализируя стратиграфическую колонку, можно установить те геологические события, которые имели место в этом районе, во время их возникновения, т. е. воссоздать историю изменения физико-географической обстановки района

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100