Методы относительной геохронологии. (методы стратиграфии)

Делятся на палеонтологические(позволяют расчленять ГП на основе содержащихся в них органических остатков) и не палеонтологические (опираются на исследование вещественного состава, облика, физических и химических свойств ГП).

1)Не палеонтологические: Литологические, структурные, геофизические, геохимические, событийные.

а) Литологические методы.

Состоят из расчленения и корреляции разрезов на основании литологических особенностей ГП, слагающих этот разрез.

Слоистость–свойство осадочных и вуканогенноосадочных ГП разделяться на слои. Слой–осадочное тело, осаждение которого происходит в неизменных физических условиях (определение с точки зрения процесса). Слой–объём ГП, имеющий общие черты строения, латеральное распределение которого значительно превышает мощность. От соседних слоёв отделяется плоскостями (поверхностями) напластования. Визуальное выделение слоёв возможно благодаря структурным изменениям. Поверхность напластования отвечает времени не накопления осадка, изменению физических условий поверхности накопления, поверхности эрозии. Выделение слоёв основано на выделение поверхностей напластовании. Þ Слоистость говорит о резкой неоднородности физических свойств. Геометрия слоя зависит от расположения граничных поверхностей и поверхностей напластования. Они могут быть ровными, неровными, волнистыми, изогнутыми. Мощность слоя меняется от мм до м, обычно десятки см (соотношение мощности и простирания: более 1:1000–слой, от 1:1000 до 1:100–линзующийся слой, менее 1:100–линза). Выклинивание слоёв может происходить из-за: пересечения и слияния плоскостей напластования, постоянного изменения состава породы (граница сливается, не возможно выделить поверхность напластования), срезания слоя поверхностью эрозии или несогласия. Состав и структура слоя могут быть однородными, разнородными, постепенноизменяющимся. Гетерогенные и постепенноизменяющиеся слои могут быть сложены слойками, которые могут быть параллельны (непараллельными) поверхности напластования (флиш). Слой состоит из слойков, которые могут быть || напластованию, либо не ||. Для слойка характерна внутренняя однородность, но меньшее распределение по площади, чем у слоя. Мощность слойков от мм до см. Образование слойков связанно с гравитационной дифференциацией вещества (флиш), с миграцией ряби (косая слоистость). Отдельность–трещины, возникающие при поверхностном выветривании ГП.

Литостратиграфический метод: расчленение на отдельные слои, серии, группы и комбинации слоёв. Пачка–литостратиграфическое подразделение. Слои и пачки выделяют по легко узнаваем признакам (цвет, минеральные состав, гранулометрический состав, по соотношению обломков и цемента, по окатанности и сортировке пород, пористости, характеру отдельности, фигурам выветривания, наличию включений, органическим остаткам). Пачки могут быть однородными и не однородными (два и более слоёв). Мощность почек до сотен метров, зависит от задачи исследования. Границы пачек выражены резко, образуются при резкой смене физических условий и при наличии перерывов. Граница может быть согласная и несогласная. Несогласное залегание–среди параллельно ежащих слоёв отсутствуют интервалы разреза. Различают три типа несогласий: 1) параллельное или стратиграфическое (поверхность перерыва может быть резкая, скрытая), 2)угловое–поверхность перерыва разделяет серии не параллельно залегающих пластов (структурное, азимутальное, географическое), 3) несогласное прилегание. Переходы могут быть постепенными.

Литостратиграфический метод самый доступный, распространенный, дешевый. Он решает первую задачу стратиграфии. При решении второй–возможности метода ограничены. Маркирующие горизонты–пласты, резко отличные от слоёв, слагающих разрез. Литостр–ий метод был разработан Вагнером.

Циклостратиграфический метод. Основан на том, что во многих разрезах наблюдается повторяемость одних и тех же пород. Ритм–имеет малую мощность. Цикл–последовательность повторения, имеет большую мощность. Мощность циклично построенных толщ до 1 км. Каждый ритм резко отличается от соседнего по набору пород, по соотношению мощностей внутри цикла и по общей мощности. Ритмы и циклы можно сопоставлять в отдельных разрезах. Причины ритмичности (стратиграфия не изучает):1) смены времён года, 2) в аллювиальных отложениях–изменение положения речных русел в пределах пояса миандрирования, 3) изменение климата, ритмичность связана с изменением параметров ЗК (изменение угла наклона, эксцентриситета).

б) Структурные или общегеологические методы.

Метод выделения структурных этажей: Основа: идея об одновременном проявлении тектонических движений и деформаций в пределах одного региона. Слоистые осадочные ГП могут оказаться в зоне деформации, они сминаются в складки, образуют разломы. После деформации породы под действием ветра могут эродировать, на поверхности начнётся новое осадконакопление, которое затем может снова деформироваться. Поверхности, разделяющие эти комплексы называются поверхностями несогласия. несогласия. По ним выделяются структурные этажи. Метод применяется для метаморфизованных пород докембрия. Несогласия могут проявляться не одновременно, поэтому метод не точный.

Метод определения относительного возраста магматических ГП:

Батолит внедрился после образования 4 слоя, силл после образования 3, можем определить нижний предел. Если интрузия эродирована, то говорим, что интрузия образовалась до накопления слоя, перекрывающего поверхность эрозии.

в) Геофизические методы.

–Каротажные методы: Применяются там, где есть скважины. Из них извлекается столбик породы–керн (экономически не выгодно, а более дешевые методы не дают керна). По скважине измеряются значения физических свойств пород, слагающих стенки скважин, делается при помощи зонда. Виды каротажа:1) электрокаротаж (измеряются естественные потенциалы, кажущееся сопротивление, применяется чаще всего). 2)гамма–каротаж 3)акустический каротаж. Результатом является некая диаграмма, по одной оси которой откладывается глубина, а по другой, изменяющийся параметр. Сопоставление каротажных диаграмм па разным скважинам позволяет строить разрез. В районе исследования берётся одна параметрическая скважина с извлечением керна, который изучается. -1Присущи все недостатки литологического метода. 2Некоторые пики и аномалии на диаграмме возникают в результате разбуривания инородных предметов. Границы изменения физических свойств проводят посередине между максимумом и минимумом. Из этого следует, что корреляционные возможности зависят от расстояния между скважинами и сложности геологического строения. Чем больше расстояние между исследуемыми скважинами, тем менее точная корелляция. Метод работает при изучении структур второго и третьего порядка. Не применим в складчатых областях.

–Сейсмостратиграфические методы: Сейсмостратиграфия прослеживание и регистрация отражающих поверхностей внутри толщи осадочных пород по профилю. Основы заложены во время второй мировой войны. Основаны на отражении сигнала. Волны, достигнув границы раздела частично отражаются. Сведений о породах не получаем. Воссоздается временной профиль, а на его основании строится геологический разрез. Применяется при изучении морских и платформенных отложений. Сейсмограмма решает обе задачи стратиграфии: даёт расчленение разреза и корреляцию разреза по профилю. Сейсмостратиграфия позволяет рисовать форму погребённого рельефа, определять положение рифтовых зон, синклинальных, антиклинальных и моноклинальных областей, выявлять зоны разломов. Область применения ограничена сложными геологическими структурам. Позволяет определять внутренние поверхности несогласия. Недостатки: дорогостоящий, даёт ошибку в определении границ залегания пластов от 5 до 25 метров.

–Магнитостратиграфия (палеомагнитный метод): Основан на способности ГП сохранять магнитные свойства, приобретённые в геомагнитном поле, существовавшем во время их образования. Характеризуются вектором и интенсивностью остаточной намагниченности. Магнитные минералы намагничиваются при температуре Кюри. Магнитное поле Земли меняет свой знак–инверсии магнитного поля. Полярность, существующая в наше время–нормальная или прямая полярность (N). После инверсии–обратная полярность. Инверсии являются физической основой магнитостратиграфии, так как смена знака даёт основание для расчленения ГП. Смена знака не ритмична, выделяют интервалы смешанной полярности (смена N и R происходит быстро). Такое расчленение решает первую задачу стратиграфии, а сопоставление вторую Инверсии регистрируются одновременно всеми осадочными породами. Время от 1 до 5000 лет, это даёт возможность для расчёта ошибки. Метод хорош для корреляции. Позволяет сравнивать векторы остаточной намагниченности в породах на разных континентах, следовательно можно реконструировать положение материков в геологическом прошлом. Недостатки: 1. Не полевой метод, длительная диагностика образцов. 2. Исследование палеомагнитных свойств не всегда даёт результаты, существуют явления перемагничевания (встречается при термальном метаморфизме, когда минерал доходит до температуры Кюри; химические превращения: магнетит может перейти в гематит). 3. Инверсии магнитного поля не имеют индивидуальности, как следствие, нужна точная привязка образцов. Метод позволяет коррелировать морские и континентальные отложения. Шкала инверсий существует только до мелового периода.

-геохимические методы (хемостратиграфия).

Основаны на изучении распространения и миграции изотопов в осадочных ГП. Анализ распространения элементов в магматических и метаморфических ГП позволяет: определить первичную породу, первичное место образования, направление и угол оси субдукции. В стратиграфии геохимия используется слабо: ее цель выявление и прослеживание реперных уровней, из которых нельзя составить связанную региональную или глобальную стратиграфическую шкалу, то есть нельзя решить первую задачу. Методы применяются при расчленение мощных однородных толщ. Широко используется кислород–изотопный метод (О¹⁶,О¹⁷,О¹⁸). Метод используется для исследования континентального климата по морским осадкам. В первую очередь при испарении из мирового океана выносится О¹⁶. Но если круговорот воды не разомкнут, то соотношение изотопов остается постоянным, обогащается О^18. Если не замкнутый, то О¹⁶ уходит, происходит рост ледяных шапок на поверхности континента. Следовательно, зная соотношение легкого и тяжелого изотопов кислорода в воде, можно сделать выводы о времени роста и таяния ледяных шапок. Это соотношение фиксируется в известковых раковинах, т.к. в раковинах на 3% больше изотопов, чем в воде. Это дает основание для расчленения разрезов содержащих раковины фораминифер. Недостаток: очень трудоемкий (большое кол-во лаб. работ и изучаем. литературы), не полевой, необходимо много времени и аналитических работ.

- Событийная стратиграфия.

Комплексный метод, использует палеонтологические и не палеонтологические методы. Основан на внезапных и коротковременных событиях, документированных в осадочных последовательностях по различным характеристикам. Само событие: коротковременное, часто катастрофическое, прекращение непрерывности процесса, временной интервал которого значительно короче предыдущего и последующего периода стабильного развития или медленных изменений литосферы и гидросферы. Событие представляет собой изменение вещественного, сидементологического, палеонтологического, биохимического состава или каких либо других характеристик ГП.

Основной целью событийной стратиграфии является создание событийной стратиграфической шкалы регионального и глобального масштаба. В них отдельные события служат реперами геологической истории. Метод предполагает комплексный анализ всех возможных изменений литологических и геологических параметров осадочных ГП. В рамках событийного направления стратиграфии развиваются: экостратиграфия (изучает следы изменений ископаемых экособществ и палеоэкоситем в стратиграфических целях; от архея до четвертички), климатостратиграфия (изучает рубежи изменения климата прошлого, имея конечной целью расчленение разреза; от позднего неогена до голоцена), секвентная стратиграфия (изучает следы колебания уровня моря, на основании исследования внешней формы и внутреннего строения осадочных тел, сформированных на шельфе, тем самым позволяет сопоставлять морские отложения разных континентов), собственно событийная стратиграфия (занимается выявлением остальных событий). Эти направления достаточно молодые (с 70-х гг 20 века).

События:

–региональные–отражают события, происходящие в определённом регионе (отдельный бассейн осадконакопления). Среди них выделяют: геологические, литологические и глобальные. Геологические в свою очередь делятся на кратко- и долговременные. Кратковременные геологические события–образование пепловых слоёв, образование штормовых слоёв темплеститов, образование цунамитов, инуидитов (наводнение), тейдалитов (прилив), чёрносланцевой сегментации, образование тектитов. Долговременные геологические события–трансгрессии, регрессии, опреснение, осолонение, изменение фациального режима. Биологические события регионального масштаба–смещение и смена экологических ассоциаций, вымирание, снижение таксономического разнообразия фауны, появление биогенных пластов. Глобальная стратиграфическая шкала основана на изучении тектонических и фациальных перестроек в истории Земли, связанных с резкими перестройками в биосфере. Происходит изменение течений, характера стратификации вод, изменение уровня океана.

Методы событийной стратиграфии полевые.

2) Палеонтологические методы определения относительного возраста (биостратиграфия).

Биостратиграфия– практическая дисциплина, относится к геологическим, целью которой является изучение первичных взаимоотношений геологических тел. Основана на способности организмов развиваться быстрее, чем материя, не повторяться и совершенствоваться. Эти методы начали применять Кювье, Смит, Броньер в 18–19 веке. Палеонтология–наука об органическом мире прошлого. Отличается от стратиграфии тем, что стратиграфия изучает остатки для расчленения толщ на основании анализа распределения организмов, следов жизнедеятельности. Объекты: скелеты, ядра и отпечатки, углифицированные, фосфатизирорванные, окремнённые ткани животных, капролиты, следы рытья и ползанья.

От литостратиграфических подразделений биостратоны отличаются разнообразием. Породы могут быть целиком сложены организмами –границы био- и литостратиграфических подразделений в этом случае совпадают. В большинстве случаев биостратиграфическая часть составляет лишь небольшую долю объема породы. Основная ошибка–выделять биостратон по одной находке. Биостратон выделяют по двум крайним находкам. Граница- точка, линия или плоскость, которая является внешней для самых крайних остатков, найденных в горизонте. Проводится по верхнему краю органического остатка. Границы био– и литостратиграфических подразделений могут не совпадать. Выделение биостратона требует значительного времени, к тому же выделив биостратон решаем только первую задачу. Окончательное выделение биостратона происходит после изучения нескольких разрезов. Они могут замещаться и выклиниваться, границы могут быть изохронными.

Организмы делятся: 1. при глобальной корреляции –архисратиграфические группы, позволяют проводить планетарные корреляции. 2. при региональной корреляции–парастратиграфические группы, позволяют проводит местные корреляции. Трилобиты для разных периодов могут быть и первым и вторым. Для морских отложений ордовика и силура глобальные корреляции позволяли производить граптолиты и канодонты, в девон и карбоне–аммоноидеи, в кайнозое–двустворки, гастроподы. Для континентальных отложений: поздний палеозой–плауновидные. Для фанерозоя кораллы и мшанки имеют региональное значение. Граптолиты–региональная корреляция позднего кембрия, девона, карбона и перми, трилобиты–поздний ордовик, силур, гастроподы–с позднего кембрия по мел, трилобиты раннего ордовика и раннего девона позволяли производить корреляции разрезов на местном уровне. Возможности отдельных групп опред. для стратиграфии рядом факторов: особенности строения, образ жизни, темпы эволюции, Количественная характеристика, специфика захоронения. Биостратиграфические методы наиболее успешны из всех вышерассмотренных.

–Метод расчленения разрезов на биостратигрфичесике зоны (решает первую задачу стратиграфии). Основным биостратоном является зона. Зона–слои, содержащие зональный комплекс или таксон. Изучают распределение остатков по разрезу. Выделяют сходные слои, биостратигр. Зоны. Граница проводится по смене фауны. Разрез изучается с каким–то определённым шагом. Определяются интервалы разрезов в которых есть сходные таксоны (могут быть учтены количественные показатели).

Виды зон(максимально-102 зоны): 1. Зона распространения таксона–имеет разный объём в разных местах. 2. Зона совместного распространения–два таксона существуют вместе, влияет скорость распространения вида. 3. Акме–зона или эпиболь–зона расцвета, резкой вспышки численности. (диохронность границ). 4. Интервал зона–один таксон появляется и во время его существования появляется второй. 5. Комплексная зона–характеризуется отличным от других зон комплексом организмов. 6. Филозона–эволюционная зона–слои или интервал разреза, в котором распространение таксона представлено отрезком филогинетической линии. Местная стратиграфии корреляция- установление в серии разрезов одних и тех же или замещ. друг друга в пространстве биостратонов. Зона называются бинарными названиями.Таким образом решается вторая задача стратиграфии.

-Метод руководящих ископаемых: руководящие формы называют такие организмы, которые отвечают следующим требованиям–существовали в короткий отрезок времени, расселялись на огромной территории, встречены в отложениях в больших количествах, легки в диагностике, т.е. это формы широкого горизонтального распространения и узкого вертикального. Одинаковые остатки имеют одинаковый возраст на всей территории их распространения. Руководящими формами могут быть как отдельные виды, так и таксоны более высоких рангов. Руководящие ископаемые выделяются только после изучения ряда разрезов. Метод используется для глубинных исследований.

Минусы: 1. Зоны биостратиграфии не одновозрастны (диохронны). В разных регионах одни и те же ископаемые встречаются в разных стратиграфических уровнях. 2. Руководящее ископаемое для одного региона может отсутствовать в другом регионе. Из этого следует, что метод нельзя использовать для глобальных целей. 3. Сложность определения палеонтологических объектов. 4. В разрезе могут быть большие интервалы с отсутствием руководящих форм, что не даст возможности корреляции.

–Метод органических комплексов. В отличие от предыдущего использует все ископаемые, содержащиеся в слоях. Выбирают уровни первого появления одной и других групп–уровень массового распространения. Это позволяет разбить весь разрез на зоны, что является значительным плюсом. Минусы: 1. Трудоёмкость. 2. Требует узких специалистов.

–Филогинетический или эволюционный метод. Позволяет проводить корреляции удалённых друг от друга разрезов. Корреляция проводится по общему уровню эволюции какой–то группы фауны. Требует большой информации о существовании группы в разных регионах. Родственные связи изображаются в виде схемы филогенетических отношений. Основание: одинаковые морфологические признаки у разных потомков будут проявляться одновременно. Этим методом часто пользуются при изучении позвоночных.

Минусы: 1. Приблизительные результаты из-за неполноты геологической летописи и существования параллельных ветвей развития. 2. Сомнительность филогинетических отношений. 3. Субъективность построений. Используется в основном для континентальных отложений

–Палеоэкологический метод. Используется при изучении толщ сильноизменчивых отложений, принадлежащих к одному бассейну. Встречаются толщи в которых происходит частая смена фаций и осадков по простиранию, многократное повторение. Одновозрастная фауна сильно отличается друг от друга и их не сопоставить. Изучается большое количество разрезов, проводится тщательное наблюдение над таксономическим составом фауны, над её реакцией на изменение внешних условий. Выделяются экологические ряды просматривается изменение параметров (например солёности). Находятся границы экологических скачков, на профиле экологические ряды отделяются скачками.

Минусы: 1. Метод может применяться только для территории одного бассейна. 2. Трудоёмкость.

–Количественные методы корреляции. Мало используется при изучении макрофауны. Используют в дополнение к другим методам. Исп. для микрофитофауны, фораминифер. Делают выводы об условиях на момент отложения. Минусы: 1. Не точен.