8 Геохронология

1.

Геохронология

2. Геохронология

ГЕОХРОНОЛОГИЯ
Геохронология – последовательность геологических событий во времени, их
продолжительность и соподчиненность:
– относительная геохронология отражает естественные этапы в истории
развития Земли, основанная на принципе последовательности напластовывания
и использует метод биостратиграфических построений;
– абсолютная геохронология определяет возраст и длительность подразделений
геохронологической шкалы в промежутках времени, равных современному
астрономическому году (в астрономических единицах). Она основана на
изучении продуктов радиоактивного распада в минералах.
Стратиграфическое подразделение (единица) – совокупность горных пород,
составляющих определенное единство по комплексу признаков (особенностям
вещественного состава, органических остатков), который позволяет выделить ее
в разрезе и проследить по площади.
Закономерности развития и образования земной коры изучает историческая
геология. Возраст горных пород бывает абсолютным и относительным.

3. Геохронологическая шкала

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА
Неохрон (фанерозой)
Палеохрон
(криптозой)
Геохронологическая
(геоисторическая) шкала –
иерархическая система
геохронологических
подразделений,
эквивалентных единицам
общей стратиграфической
шкалы.
Эоны
(эонотемы)
Эра
(группа)
Период (система)
Типичные
организмы
Абс.
возраст,
млн. лет
Кайнозойск Четвертичный
ая Kz («эра (антропогенный) Q
новой
Третичный Tr
Неоген N
жизни»)
Палеоген P
Человек
1,5-2,0
Млекопитающиеся
, цветковые
растения
25-27
60-66
Мезозойска Меловой К
я
Юрский J
Mz
(«эра Триасовый T
сред-ней
жизни»)
Головоногие,
моллюски и
пресмыкающиеся
132-142
190-200
230-250
Пермский P
Палеозойск Каменноугольный C
ая Pz («эра Девонский D
древней
Силурийский S
жизни»)
Ордовикский O
Кембрийский Cm
Амфибии и
споровые
Рыбы, плеченогие
275-295
340-360
400-420
Первые
беспозвоночные
425-455
480-520
Более 570
Протерозой
ская PR
2500-2700
–
Архейская
(археозойск
ая) AR
Планетарная стадия Земли
Редкие остатки
примитивных
форм
До 4500
Свыше
4500

4.

5. Геохронологическая шкала

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА
Докембрий - древнейшие толщи земной
коры; подразделяют на архейскую и
протеразойскую акротемы.
В докембрии
зародилась жизнь, возникла кислородная
атмосфера, но отсутствовала скелетная
фауна.
О растительности раннего докембрия
свидетельствуют остатки водорослевых
построек (в виде строматолитов).
На уровне 2-2,5 млрд лет появляются следы
жизнедеятельности животных, а в позднем
докембрии - первые их
остатки.
С
отложениями
докембрия
связаны
богатейшие
месторождения
железных,
марганцевых и медных руд, золота, урана,
полиметаллов.

6. Stromatolites

STROMATOLITES
Photosynthetic Cells
Heterocyst – Nitrogen Fixation
Cyanobacteria
6

7. Геохронологическая шкала

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА
Палеозойская эра сложена осадочными
горными породами, в меньшей мере
метаморфическими и магматическими. В
осадочных
породах
палеозоя
сохранились довольно обильные
остатки органических форм: из растений,
главным образом, остатки водорослей,
папоротников, хвощей и плауновых; из
животных
наибольшего
расцвета
достигли трилобиты и брахиоподы. В
палеозойских породах находят останки
панцирных рыб,
амфибий и звероподобных рептилий.
Богатство органических остатков в
палеозойских отложениях позволило
выделить в ней шесть систем. В
кембрийской системе различают три
отдела- нижний, средний и верхний. В
ордовикской,
девонской
и
каменноугольной системах также
различают по три отдела, в силурийской
и пермской - по два.

8. Trilobites!

TRILOBITES!
8

9. Геохронологическая шкала

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА
Мезозойская эра представлена, главным
образом, осадочными горными породами.
Роль метаморфических горных пород здесь
еще меньше, чем в палеозое. В мезозойскую
эру достигли
расцвета рептилии (плавающие, летающие,
звероподобные), а в конце эры появились
первые млекопитающие (сумчатые).
В растительном мире господствовали
голосемянные (пальмы и хвойные),
вытеснившие на второй план тайнобрачные
растения. Из беспозвоночных животных для
мезозоя характерны моллюски, а среди нихбелемниты и особенно аммониты.
В составе мезозоя выделяют триасовую,
юрскую и меловую системы.
В свою очередь, в триасе и юре выделяют
по
три
отдела,
меловая
система
подразделяется на два отдела.

10. Геохронологическая шкала

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА
Кайнозойская эра сложена, в основном,
слабоизмененными осадочными породами,
которые в обилии содержат хорошо
сохранившиеся отпечатки и окаменелости
органических форм. В органическом мире
господствующее
положение
занимают
млекопитающие; животные и растения
близки к современным.
В начале
антропогена
появляются
первые
примитивные
люди.
В
составе
кайнозойской
группы
различают:
палеогеновую, неогеновую, четвертичную,
или антропогеновую, системы. В свою
очередь,
палеагеновые
отложения
подразделяются на нижне-, средне- и
верхнепалеогеновые.
Неогеновые
отложения подразделяются на нижне- и
верхненеогеновые.
Четвертичные
отложения подразделяются на четыре
звена (Q1 - Q1v). Кайнозойская эра
характеризуется
интенсивными
гораобразовательными
движениями
(альпийская складчатость), обусловившими
возникновение высочайших горных цепей
по периферии Тихого океана, на юге
Европы и в Азии.

11.

Понятие об абсолютном и относительном возрасте
горных пород
Абсолютный возраст горных пород или событий измеряется в годах.
Для оценки длительности геологического времени необходимо лишь
наличие какого-либо процесса, равномерно и непрерывно происходящего
во времени, обладающего достаточной продолжительностью и
оставляющего заметные следы в геологических образованиях.
Таким процессом явился самопроизвольный радиоактивный распад
некоторых химических элементов. В 1905 году Э. Резерфорд определил
возраст одного из минералов по количеству содержащихся в нем урана и
гелия не менее чем в 500 млн лет (в то время продолжительность
геологической истории оценивалась не более чем в 200 млн лет).
Американский исследователь Б. Болтвуд вскоре установил возраст
минералов из каменноугольных и девонских отложений в 340 и 370 млн
лет соответственно. Использовал он при этом соотношения свинца и
урана. Становление радиометрической хронологии связывают с именем
американского геолога Артура Холмса, который первым начал
систематически применять данные радиометрии для определения
возраста
минералов
и
определения
продолжительности
стратиграфических подразделений. В настоящее время чаще всего
используются следующие методы радиоизотопной хронометрии.

12.

Свинцово-урано-ториевый, основанный на следующих реакциях распада:
U238→Pb206+8He4, период полураспада 4,53*109 лет;
U235→Pb207+7He4, период полураспада 0,713*109 лет;
Th232→Pb208+6He4, период полураспада 13,89*109 лет;
Рубидий-стронциевый метод, основанный на превращении:
Rb87→Sr87+e, период полураспада 4,99*109 лет;
Калий-аргоновый метод, в основе которого лежат превращения
радиоактивного изотопа К40, 89 % атомов которого теряют нейтрон и
превращаются в Ca40, а 11 % атомов захватывают его и превращаются в Ar40
Радиоуглеродный метод, основанный на реакции превращения азота N14 в
верхних слоях атмосферы в результате бомбардировки нейтронами в
радиоактивный изотоп углерода С14 с периодом полураспада 5750 лет.
Абсолютная геохронология используется для оценки продолжительности
выделенных в стратиграфической шкале подразделений. Известны успехи
абсолютной геохронологии в геологии докембрия. Однако практическое
использование абсолютной хронологии широкого распространения не
получило. В силу малой точности определений (±5 % от возраста), они не
могут использоваться для анализа детальных стратиграфических разрезов.
Поэтому главным инструментом практического геологии остается шкала
относительной хронологии.

13. АБСОЛЮТНЫЙ возраст

АБСОЛЮТНЫЙ ВОЗРАСТ
Чем моложе определяемый
возраст минерала, тем
большее количество его
требуется для анализа, так как
не успевают накопиться
продукты распада.
Минимальное количество минерала, требуемое для
определения их возраста, г
Минерал
Уранит
Монацит
Циркон
Биотит
Примерно ожидаемый возраст,
млн. лет
200
1 000
2 000
0,5
0,2
0,1
1,0
0,4
0,2
5,0
2,0
1,0
20,0
15,0
10,0

14. ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ

При оценке относительного возраста различают более древние и более
молодые горные породы. Проще определять относительный возраст у
осадочных пород при ненарушенном их залегании (близко к горизонтальному
залеганию). При складчатом расположении – иногда невозможно.
Затруднительно и при наличии пород, слагающих участки, удаленные друг от
друга.

15.

В относительной хронологии оценивается последовательность отложения толщ
осадочных пород. Эта последовательность легко устанавливается для конкретного
наблюдаемого разреза, например, в береговых обрывах, на крутых склонах (рисунок
5.1).
Рисунок 5.1 – Соотношение стратиграфических колонок и профильных разрезов

16.

• Определение последовательности слоев осадочных пород
получило
название
стратиграфического
метода.
Его
применение осложняется невозможностью непосредственного
прослеживания слоев от одного разреза к другому.
Прослеживание слоев определенного состава показывает, что они
часто меняют толщину, состав и глубину залегания. Кроме того,
распространение отдельных слоев и толщ ограничивается
выклиниванием (исчезновением) (рисунок 5.2) и литологическим
замещением (рисунок 5.3).
Рисунок 5.2 – Выклинивание осадочной толщи
Рисунок 5.3 – Литологическое замещение песка глиной

17. Стратиграфический метод

СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД
Стратиграфический
метод
применяют
для
толщ
с
ненарушенным
горизонтальным
залеганием слоев (рис. 1). Этот
метод нельзя применить при
складчатом расположении слоев.
Считают, что нижележащие слои
являются более древними, чем
вышележащие. Молодым является
слой 3, а слои 1 и 2 более древние.
Рис. 1. Залегание слоев: а) – горизонтальное
залегание слоев; б) – в виде складок

18.

Значение палеонтологического метода при расчленении и корреляции
стратиграфических разрезов
Более надежные метод определения последовательности напластований
пород и их сопоставления (корреляции) был предложен английским
землемером и ирригатором В. Смитом в начале 19 века. По роду
деятельности он часто встречал в горных породах остатки древних
животных (окаменелости) и увлекся их коллекционированием.
Изучая слои пород, заключающие окаменелости, он пришел к
чрезвычайно важному выводу: «Все пласты последовательно осаждались
на дне моря, и каждый из них содержит в себе остатки организмов,
которые жили во время его образования; в каждом пласте наблюдаются
свои собственные окаменелости, и по ним в известных случаях можно
установить одновременность образования пород различных местностей.».
Свой вывод В Смит проверил на изучении осадочных толщ Англии от
каменноугольной до меловой систем включительно. Он первый установил
одновременность этих образований в различных частях Англии и произвел
их деление на отделы и ярусы, многие из которых используются до сих
пор. Таким образом, геология впервые получила метод, на котором
базируется вся современная стратиграфия.

19.

По этому методу критерием определения
возраста слоев являются содержащиеся в них
окаменелости.
Животные,
которые
характеризовались
широким
распространением на поверхности Земли и в
то же время быстро эволюционировали
(изменялись), называются руководящими,
они-то и служат указателями времени
образования того или иного пласта.
За две сотни лет изучения окаменелостей
составлена
шкала
их
непрерывной
последовательности
геохронологической
(временной) и стратиграфической. Найдя
окаменелости в каком-либо слое, их
сравнивают
со
шкалой
общей
геохронологической
последовательности.
Слои
с
одинаковыми
окаменелостями
считаются одновозрастными.
Общая геохронологическая шкала разбита на
самостоятельные
отрезки,
имеющие
собственные названия. Каждое подразделение
этой шкалы имеет стратиграфический аналог
– толщу пород, сформировавшихся за
соответствующий отрезок времени.
Самые крупные отрезки времени именуются
эонами, они подразделяются на эры, затем в
них последовательно выделяются периоды,
эпохи, века, хемеры.
Стратиграфические
соответственно
называются:
эонотема,
эратема,
система,отдел, ярус, зона.

20. Палеонтология

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
Палеонтология
–
наука,
устанавливающая
закономерность
развития жизни на Земле путем
изучения останков животных и
растительных
организмов
(окаменелости), имеющихся в толщах
осадочных пород. Время образования
той или иной породы соответствует
времени гибели организмов, останки
которых оказались захороненными
при накоплении осадков. Трилобиты,
папоротники, хвощи, лепидофиты,
археоцитат, эхиносферит, кальцеола,
кистеперые рыбы, каменный уголь
…).
При этом используют два метода:
стратиграфический
и
палеонтологический

21. Палеонтологический метод

ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД
Палеонтологический метод позволяет
определять возраст осадочных пород по
отношению друг к другу независимо от
характера залегания слоев и сопоставлять
возраст пород, залегающих на различных
участках. Каждому отрезку геологического
времени соответствует определенный
состав жизненных форм.
Все геологическое время разделили на
отрезки. Для слоев пород, которые
образовались в эти отрезки времени, были
предложены свои названия, что позволило
создать стратиграфическую шкалу (табл.).
Наиболее крупные промежутки времени –
эоны, а толщи пород, образовавшиеся за
это время – эонотемы. Каждый эон делят
на эры.
Каждая эра подразделяется на периоды,
периоды – на эпохи, группы – на системы и
т.д. Самый короткий отрезок – век.
Век – промежуток времени, в течение
которого отложилась толща горных пород,
образующих ярус. Продолжительность
века в палеозое ~ 10 млн. лет, в мезозое и
кайнозое ~ 5…6 млн. лет.
Стратиграфическая шкала
Геохронологическая
шкала времени
(геохронологически
е подразделения)
Стратиграфическая
шкала слоев пород*
(единицы общей
шкалы)
Эон
Эонотема
Эра
Эратотема (группа)
Период
Система
Эпоха
Отдел
Век
Ярус
Фаза (время)
Зона (хронозона)
Пора
Звено (для
четвертичной
системы)

22.

Эон (эонотема)
Эра (эратема)
Период (система)
Фанерозойский
Кайнозойская
Четвертичная
Неогеновая
Палеогеновая
Мезозойская
Меловая
Юрская
Триасовая
Палеозойская
Пермская
Каменноугольная
Девонская
Силурийская
Ордовикская
Кембрийская
Криптозойский
Протерозойская
Архейская
Таблица 5.1 - Названия главных подразделений (древние внизу) и их соподчиненнсть

23.

• Геологическая графика
Изучение геологических объектов больших размеров,
измеряемых километрами, десятками и сотнями
километров, привело к необходимости их
изображения. В геологии разработаны и успешно
применяются способы изображений различных
геологических объектов. Способы эти в той или иной
степени унифицированы, как будет показано ниже.
• Понятие о геологических картах
литологических колонках,
стратиграфических разрезах,
геологических профильных разрезах,
условных обозначениях к ним
Объектами изображения на указанных в заголовке
схемах и чертежах являются геологические тела –
некие объемы внутри земной коры, сложенные
горными породами и имеющие заметные границы с
соседствующими телами, например, слой, сплат,
лавовый поток, рудная жила.