Вопрос №29. Относительный возраст геологических событий и методы его определения. Основы стратиграфии: законы Стено

Во второй половине XVII века датский учёный Николай Стено провёл наблюдения смятых в сложные складки слоистых толщ в районе Флоренции. Выражаясь современным языком, Стено наблюдал складчатые толщи, относящиеся к трем разным структурным этажам:

- нижний этаж, сложенный очень интенсивно деформированными толщами;

- средний этаж, в котором толщи были смяты сильно, но существенно слабее, чем в нижнем этаже;

- верхний этаж со слабо проявленной складчатостью.

На основе своих наблюдений Стено пришёл к следующим выводам:

- каждый конкретный слой в каждой толще первоначально откладывался горизонтально;

- при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее перекрывающего;

- современное наклонное положение слоёв и все наблюдаемые в них разрывные деформации обусловлены более поздними тектоническими движениями;

- у каждого слоя есть кровля и подошва, и независимо от того, как сейчас залегают слои (нормально, субвертикально или перевёрнуто) кровля остаётся кровлей, а подошва – подошвой.

Идеи Стено не были восприняты его современниками, но получили широкое признание в XVIII веке и были названы законами Стено.

Стено также отметил, что породы нижнего этажа лишены окаменелостей, а среднего и верхнего, наоборот, содержат их в больших количествах. Стено назвал породы нижнего этажа первичными, среднего – вторичными и верхнего – третичными. Последний термин употребляется и в наше время.

Помимо законов Стено, при определении относительных возрастных соотношений различных пород важны ещё два принципа, сформулированные позже:

1) Принцип включений. Если в каком либо слое находится обломок какой-то другой породы, то эта порода древнее слоя. Также и в интрузивных породах и лавовых потоках любое включение (ксенолит) представлено более древней породой.

2) Принцип пересечения. Любое тело изверженных пород, пересекающее толщу слоёв, моложе этих слоёв.

Интересно отметить, что в кристаллографии также есть закон Стено – это закон постоянства углов в кристаллах, открытый этим же учёным.

Курс «ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ»

Тема «ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ И ОСНОВЫ СТРАТИГРАФИИ»

Вопрос №30. Особенности осадочных пород и методы их расчленения и корреляции. Законы Стено[смотри вопрос №29]. Литологический и палеонтологический метод, руководящие окаменелости. Фации осадочных пород[смотри вопрос №32].

Литологический и палеонтологический метод. При стратиграфических исследованиях осуществляется две последовательных операции:

- расчленение разреза на стратиграфические подразделения (слои, пачки);

- возрастная корреляция стратиграфических подразделений (зачастую выделенных в удалённых друг от друга районах).

Основными методами, расчленения разреза и последующей корреляции стратиграфических подразделений являются литологический и палеонтологический.

Литологический метод. Суть метода заключается в расчленении разреза на отдельные слои и пачки, отличающиеся по составу пород, особенностям их структуры и текстуры, окраске, наличию характерных и только им присущих минералов и т.д. – то есть по любым особенностям вещественного состава выделяемых подразделений. Стратиграфические подразделения, выделенные на основе литологического метода, называются литостратиграфическими.

Сопоставление отдельных разрезов с помощью литологического метода делается путём сравнения слоёв и пачек в соседних обнажениях. На небольших участках слои, выделенные на одном обнажении, прослеживают шаг за шагом к другим обнажениям, доказывая тем самым их одновозрастность. Иногда таким образом удаётся проследить отдельные слои и пачки на десятки и первые сотни километров.

Для стратиграфической корреляции особый интерес представляют так называемые маркирующие горизонты, выделяющиеся какими-либо легко различимыми особенностями (цвет, особенности состава, наличие каких-либо включений и т.д.). Это могут быть прослои туфов в глинистой толще, прослои известняка в терригенной толще и т.д. Маркирующие горизонты позволяют гораздо легче расчленять мощные толщи и прослеживать границы стратиграфических подразделений.

Как правило, литостратиграфические подразделения выделяются непосредственно во время работы на обнажениях. В случае если изучаемый разрез литологически однообразен, то для прослеживания одновозрастных горизонтов требуется очень кропотливое лабораторное изучение отобранных образцов (определение тонких особенностей минерального или химического состава и т.д.).

Литологический метод позволяет сопоставлять только разрезы, расположенные относительно близко, в пределах одного бассейна осадконакопления или лишь его отдельных участков, где выдержаны закономерности состава и строения толщ.

Палеонтологический метод. Суть метода заключается в расчленении разреза на отдельные слои и пачки, отличающиеся по составу заключённых в них ископаемых фауны и флоры. Одновозрастные слои содержат сходные ископаемые, при этом ископаемые следуют друг за другом в определённом порядке. Фаунистические и флористические комплексы никогда не повторяются в геологическом времени, так как исчезнувшие виды уже не появляются вновь, поэтому каждый конкретный такой комплекс служит надёжным признаком того, что отложения, в которых они содержатся, образовались в строго определённом интервале геологического времени. Стратиграфические подразделения, выделенные на основе палеонтологического метода, называются биостратиграфическими.

Литостратиграфические и биостратиграфические подразделения могут не совпадать, так как могут не совпадать время смены обстановок осадконакопления и время смены фаунистических комплексов. Более того, пограничные поверхности литологически однородных слоёв могут испытывать миграцию по возрасту (принцип Головкинского). Так, например, при медленной трансгрессии моря, слой мелководных осадков будет откладываться в разных частях слоя неодновременно.

Руководящие окаменелости. Руководящими окаменелостями называют остатки вымерших растений и животных, которые отвечают следующим требованиям:

- небольшое вертикальное распространение (по разрезу);

- широкое горизонтальное распространение (по площади);

- наличие в большом количестве;

- хорошая сохранность;

- характерные особенности, по которым их легко определять.

Из общего набора окаменелостей, встреченных в определённом слое разреза, выбирают один или несколько характерных для этого слоя, которые отвечают вышеназванным требованиям. Слои, содержащие полностью или частично совпадающие руководящие формы, считаются одновозрастными.

Метод руководящих окаменелостей был первым палеонтологическим методом, который нашёл широкое применение в стратиграфии. Его достоинством является относительная простота и оперативность, но более строгие стратиграфические выводы можно делать лишь с учётом данных обо всём комплексе сохранившихся в изучаемом слое окаменелостей, а не только о руководящих формах.

Курс «ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ»

Тема «ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ И ОСНОВЫ СТРАТИГРАФИИ»

Вопрос №31. Особенности осадочных пород и методы их расчленения и корреляции. Понятие стратиграфического разреза (колонки), согласное и несогласное залегание, перерывы в осадконакоплении, типы несогласий (параллельное и угловое).

Понятие стратиграфического разреза (колонки). Изучение взаимоотношений слоёв в конкретном обнажении позволяет расположить их в стратиграфической последовательности и составить стратиграфическую колонку. Она представляет собой чертёж, на котором в определённом выбранном масштабе показана последовательность слоёв и пачек горных пород в нормальном залегании (т.е. более древние слои внизу, более молодые – вверху). На стратиграфической колонке знаками или текстом показываются следующие сведения о каждом из стратиграфических подразделений: название (или индекс); возраст; мощность; литологическая и палеонтологическая характеристика (литологический состав часто показывают на чертеже различными видами крапа).

На стратиграфической колонке также показывается характер контактов между смежными стратиграфическими подразделениями. Согласные границы показываются тонкими прямыми линиями, несогласные – тонкими волнистыми линиями, тектонические границы показываются толстыми прямыми линиями.

Стратиграфическая колонка может быть составлена по результатам наблюдений на одном обнажении, а может и по результатам наблюдений на нескольких обнажениях. Такие колонки называются сводными, и в этих случаях производится корреляция слоёв, а затем наблюдения на одних обнажениях наращиваются вверх по разрезу наблюдениями на других обнажениях.

Возрастная последовательность слоёв в тех толщах, которые залегают горизонтально или слабонаклонно очевидна – более молодые слои лежат над более древними. При залеганиях близких к вертикальному или при очень интенсивной складчатости, для определения возрастной последовательности слоёв в конкретном обнажении требуется проводить специальные наблюдения. В некоторых случаях можно определить в конкретных слоях, какая поверхность являлась его подошвой, а какая – кровлей, и на этом основании определить возрастную последовательность во всём разрезе.

Согласное и несогласное залегание, перерывы в осадконакоплении, типы несогласий (параллельное и угловое). Если слои осадочных пород залегают в строгой стратиграфической последовательности (без возрастных перерывов), то такое залегание называется согласным. Границы слоёв при этом всегда параллельны или почти параллельны.

В случае если какие-то слои в разрезе отсутствуют, то залегание называют несогласным. Отсутствие каких-либо возрастных слоёв связано с перерывами в осадконакоплении, причиной которых чаще всего является подъём соответствующей территории. В толщах морских осадков перерывы в осадконакоплении чаще всего бывают связаны с подъемом и осушением дна, но иногда (значительно реже) – с усилением скорости придонных течений.

Перерывы в осадконакоплении, как правило, сопровождаются размывом верхней части ранее накопившихся осадков. Сколько осадков при этом было размыто, как правило, сказать невозможно. Также невозможно определить и точное время начала размыва.

В случае если соответствующий участок земной коры не испытал во время перерыва в осадконакоплении никаких наклонов и залегание старых слоёв осталось горизонтальным, то новые слои будут откладываться параллельно старым. Такое несогласие называется параллельным.

Если же в результате тектонических деформаций старые слои были смяты в складки или наклонены, то их залегание будет отличаться на какой-то угол от горизонтального залегания новых слоёв. Такое несогласие называется угловым.

Курс «ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ»

Тема «ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ И ОСНОВЫ СТРАТИГРАФИИ»