1. Предмет и задачи исторической геологии. Её связь со смежными дисциплинами. Ее предмет
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
1. Предмет и задачи исторической геологии. Её связь со смежными дисциплинами. Ее предмет - геологическая история Земли, цель - выявление закономерностей развития Земли и земной коры со времени образования планеты до наших дней. Для достижения основной цели исторической геологии необходимо решение следующих задач: 1. Определение возраста горных пород. Без этого невозможно восстановление истории Земли. Породы, слагающие земную кору, образовались не сразу, а в определённой последовательности, причём в один и тот же отрезок времени на разных участках земной поверхности возникали неодинаковые по составу породы. Задача изучения состава, места и времени образования пластов горных пород, а также выявление их взаимоотношений и выполнение корреляции между собой (т.е. прослеживание одновозрастных слоёв на значительные расстояния) решается с помощью стратиграфии- науки о взаимоотношениях и последовательности образования горных пород. Стратиграфия использует ряд методов, важнейшим из которых является палеонтологический, основанный на эволюции органического мира. 2. Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлых эпох. К ним относятся рельеф, климат, распределение осадков на континентах и в морях, характер вулканической деятельности, выветривание, условия обитания организмов. Сама по себе сложная задача осложняется и тем, что осадки, характеризующие ту или иную среду, под воздействием эпигенетических процессов превращаются в породы, которые по составу могут сильно отличаться от исходных осадков. Особенно большие трудности связаны с реконструкциями по метаморфическим образованиям. Физико- географические условия прошлых эпох являются предметом науки палеогеографии, опирающейся на учение о фациях. 3. Восстановление истории вулканизма, плутонизма, метаморфизма. Исследования предполагают определение относительного и абсолютного возрастов вулканогенно- осадочных и магматических пород, а также установление первичной природы метаморфических образований. После этого выделяют области вулканической активности, выявляют состав пород и реконструируют условия вулканизма и плутонизма, определяют геохимические особенности мантийных потоков. Эта задача решается с помощью таких наук как геохимия и петрология. 4. Восстановление истории тектонических движений, возникновения и развития различных структур. Следы тектонических движений выражаются в виде перемещений материков, развития трансгрессий и регрессий, возникновения орогенных областей, нарушений первичного залегания слоёв (складки, разломы). Определением места, времени проявления тектонических движений, их характера, размаха, истории развития отдельных структур земной коры занимается региональная геотектоника, историей регионов и всей земной коры - историческая геотектоника. Тектонические движения часто сопровождаются магматизмом и метаморфизмом. 5. Установление строения и закономерностей развития земной коры. Эта наиболее общая задача решается с помощью многих отраслей геологических наук: региональная геология, геотектоника, геофизика, космическая геология, геодинамика, геохимия, петрология и другие. На документальном материале воссоздаются фрагменты эволюции земной коры и картины геологического прошлого. 2. Основные принципы исторической геологии Принципы исторической геологии, как и любой другой научной дисциплины, – это наиболее общие исходные положения и концепции, на которых базируются методы научных исследований. Принцип актуализма (принцип Ч. Лайеля). Сравнительно-исторический подход в геологии, согласно которому, изучая современные геологические процессы, можно судить об аналогичных процессах далекого прошлого. Применяется с учетом хода развития Земли и изменяющейся геологической обстановки. Принципы Н. Стенона сформулированы в 1669 г. датским естествоиспытателем Николаусом (Нильсом) Стеноном (Стено, Стенсеном): 1. слои Земли – результат осаждения в воде. 2. слой, содержащий обломки другого слоя, образовался после него. 3. при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее перекрывающего слоя (этот принцип наиболее широко известен в геологической литературе под названием закона последовательности напластования или закона Стенона). 4. слой, содержащий морские раковины или морскую соль, образовался в море. 5. слой должен иметь определенную протяженность, и его можно проследить поперек какой-либо долины. 6. слой отлагался вначале горизонтально; если он наклонен, это означает, что он испытал какой-либо переворот. Если другой слой залегает на наклонных слоях, то переворот произошел ранее отложения второго слоя. Закон Стенона, первоначально разработанный для слоистых осадочных отложений, может быть распространен и на последовательность образования геологических тел вообще, включая магматические (особенно эффузивные) и метаморфические породы. Он отражает общий ход поступательного (слой за слоем, порода за породой) развития земной коры и может быть представлен как принцип последовательности образования геологических тел. Принцип направленности и необратимости геологической эволюции (принцип Луи Долло). Развитие Земли и всех ее оболочек происходит поступательно посредством необратимых процессов, приводящих к усложнению их строения и структуры. Принцип цикличности геологических процессов (принцип Дж. Геттона). В развитии геологических процессов отмечается определенная повторяемость, или цикличность. Цикличность меньшего порядка выражена в колебаниях сейсмической активности, процессах образования угленосных, флишевых, молассовых, соленосных и других ритмично построенных толщ, сезонных колебаниях климата, образования ленточных глин и т. д. Принцип сохранения геологических процессов (принцип униформизма Дж. Геттона). Облик Земли постоянно меняется, причем не в результате катаклизмов, а постепенно. Все происходящие в природе процессы всегда были и остаются равномерными и устойчивыми. Принцип сохранения геологических процессов получил название униформизма. Принцип неполноты геологической летописи (принцип Ч. Дарвина). В горных породах запечатлена не вся история Земли, а лишь те ее интервалы, когда эти породы накапливались. Большая же часть геологического времени приходится на многочисленные перерывы, когда не только не происходило накопления осадков, но, что вполне вероятно, размывались ранее образовавшиеся толщи. Интервалы «утраченного времени» геологической истории фиксируются несогласиями в залегании пород. Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В. Смита). Отложения можно разделять на слои и сопоставлять друг с другом в удаленных разрезах (проводить корреляцию) по заключенным в них характерным органическим остаткам. Этот принцип основан на законе палеонтологической сукцессии. Принцип гомотаксальности (принцип Гексли – Мейена). Гомотаксальность – соответствие слоев в разных разрезах по признакам, одинаково упорядоченным в каждом разрезе. Данный принцип хронологической заменяемости отраженных в породе событий используется в тех случаях, когда необходимо сопоставить образования различного генезиса (например, морские и континентальные), расположенные на любом удалении друг от друга, вплоть до планетарного масштаба. Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (принцип Гресли – Реневье). На каждом этапе геологического развития на Земле, как и сегодня, одновременно отмечались различные фациальные условия, в которых обитали различные живые организмы, накапливались разные по составу и генезису отложения. Поэтому неодинаковые по составу породы и наличие в них непохожих друг на друга окаменелостей не всегда означает, что они были образованы в разное время. Принцип возрастной миграции граничащих поверхностей (принцип Головкинского – Вальтера). В основе принципа лежит положение о том, что границы литологически однородных слоев не являются одновозрастными. Согласно этому принципу, именуемому законом Головкинского – Вальтера, в непрерывном разрезе осадочных толщ друг за другом отлагаются осадки, которые могут образоваться рядом на поверхности суши или морского дна. Поэтому при трансгрессии или регрессии моря смена осадков по вертикали соответствует их горизонтальной зональности. Таким образом, в каждом осадочном слое уверенно можно считать одновозрастными лишь те осадки, которые простирались параллельно береговой линии древнего бассейна. 3.История формирования современных представлений о развитии Земли( основные этапы развития науки) 1.Стратиграфический этап. Палеонтологический метод исследования и шесть основных положений: Слои Земли - результат осаждения в воде Слой, заключающийся обломки другого слоя, образовался позднее его Всякий слой отложился позднее слоя, на котором залегает и ранее того, который его перекрывает Слой, содержащий морские раковины или морскую соль,образовался в море, если он содержит растения, то произошел от речного паводка Слой должен иметь неопределенную протяженность и его можно прослеживать поперек какой-либо долины. Слой отлагался вначале горизонтально. Если он наклонен, то испытал какой-либо изгиб. Если другой слой залегает на наклонных слоях, то их изгиб произошёл ранее отложения этого второго слоя. Таким образом слои рассматриваются осадочные породы как материал исторических построений. Установлено, что кроющий пласт моложе подстилающего, а последовательность залегания пластов осадочных пород в вертикальном разрезе отражает хронологическую последовательность их образования. Слои осадочных пород накапливаются в горизонтальном положении, а их наклонное или изогнутое залегание - это результат последующих нарушений. Следовательно, в этих постулатах заложены основные начала таких наук, как стратиграфия, тектоника,палеогеография. Геологические процессы разделены на внутренние и внешние, которые имеют ведущую роль в образовании гор и впадин. Благодаря палеонтологическому методу был большой скачок в развитии стратиграфии. Последовательность слоев зависит от остатков ископаемых организмов. Униформизм. Оно является решающей силой в преобразовании Земли. Униформизм предполагает единообразие: физических законов процесса(актуализм) скорости изменения (градуализм) условий (ненаправленность, динамический стационарный процесс) 2.Палеогеографический этап Большое значение для становления палеогеографии имело введенное понятие о фациях, сущность которого в том, породы одного того же возраста могут иметь разный состав, структуры и текстуры, отражающие условия их образования. Заложение основ палеогеографического направления в исторической геологии: введение понятия фация (А. Грессли); появление учения о фациях (Й. Вальтер); появление трудов Ч.Дарвина; выход в свет труда «Основы геологии» (Ч.Лайель); формулирование принципа актуализма (Ч.Лайель); систематизация в трехтомном труде «Лик Земли» (Э.Зюсс) собранных во многих частях земного шара сведений по стратиграфии, истории развития земной коры, деятельности геологических процессов; зарождение представления о геосинклиналях (Дж. Холл), введение термина «геосинклиналь» (Дж. Дана); заложение основ учения о платформах (А.П. Карпинский). На данном этапе развития исторической геологии господствовали эволюционное учение и контракционная гипотеза. 3. Тектонический этап (начало XX в. – 60-е годы XX в.) – обобщение тектонического материала, формулирование основных закономерностей геологического развития Земли: развитие учения о геосинклиналях и платформах, как основных структурных элементах земной коры (Э. Ог); формулирование представления о фазах складчатости (Штиле); открытие естественной радиоактивности; появление теории дрейфа континентов (гипотеза мобилизма) (А.Вегенер). 4.Современный этап анализ постоянно увеличивающихся геологических сведений, всесторонние историко-геологические исследования: прогресс абсолютной геохронологии; расшифровка докембрийской истории Земли; развитие геофизики, позволившей изучить внутреннее строение планеты; обнаружение системы срединно-океанических хребтов; открытие палеомагнетизма и инверсий магнитного поля Земли; формулирование новой системы взглядов на движение земной коры – глобальной тектоники или тектоники литосферных плит. На современном этапе историческая геология: активно использует методы не только относительной, но и абсолютной геохронологии; рассматривает всю историю земли (4,6 млрд. лет); использует данные по ее внутреннему строению; рассматривает историю и континентальной, и океанической земной коры; опирается на мобилизм; постоянно совершенствует новые методы изучения Земли (геохимические, геофизические и др.). №4. Геолого-стратиграфические методы определения относительного возраста горных пород Литологический метод – заключается в выделении пачек и слоев, более или менее однородных по вещественному составу, структурно-текстурным признакам, наличию включений, цвету, остаткам фауны и флоры. Далее в разрезах отмечаются маркирующие слои – те, которые наиболее заметны и отличны от других( ими могут быть пласты желваковых фосфоритов, прослои туфов или вулканитов, ракушники, угли). Делается это для того, чтобы можно было расчленять, сопоставлять разобщенные разрезы, прослеживать границы выделенных стратиграфических подразделений. У метода есть ограничения, например, на значительных расстояниях одна и та же литологическая толща может последовательно менять свой возраст, т.е. при углублении бассейна мелководные осадки будут перемещаться вслед за береговой линией, и становится моложе. Минералого-петрографический метод – пачки и слои сравниваются по минералогических ассоциациям, степени диагенеза, катагенеза, метаморфизма. Структурный метод – в основе этого метода лежит идея об одновозрастности тектонических движений на больших расстояниях. При формировании поверхностей несогласий – естественных рубежей, по которых расчленяются разрезы, - сопоставляют толщи, занимающие одинаковое положение по отношению к поверхностям несогласий, последние позволяют расчленить разрезы, толщи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласия, рассматриваются как одновозрастные. Но при этом имеется опасность сопоставления толщ, образовавшихся в разные этапы, по этой причине метод не используется для отдаленных друг от друга регионов. Также нередко используется ритмостратиграфический метод, он основан на той же идее одновременности тектонических движений, но различие в том, что данный метод применяется для выявления закономерностей чередования осадочных пород в разрезах, где часто наблюдается повторение определенной последовательности пород. Климатостратиграфический метод – предполагает использование детальных палеоклиматических реконструкций для стратиграфического расчленения и межрегиональной корреляции осадочных образований. Метод наиболее эффективен для плиоценовых и четвертичных отложений, хотя при этом может использоваться для более древних пород тех эпох и периодов, которые характеризовались быстрой сменой контрастных климатических условий. Методы событийной стратиграфии – основаны на выделении и прослеживании таких событийных отложений, как турбидиты(отл. плотностных потоков, в т. ч. суспензионных потоков), темпеститы(слои или линзы осад. п., образовавшиеся в результате штормовой деятельности), а также на восстановлении эрозионных и седиментационных событий. Метод изучения взаимоотношений с магматическими породами – позволяет выявить последовательность образования горных пород. При определении относительного возраста слоистых вулканических и вулканогенно-осадочных пород применяют общие принципы стратиграфического расчленения и корреляции, т.к. по характеру залегания они не отличаются от осадочных. Возраст вулканитов определяется исходя из возраста подстилающих и перекрывающих осадочных пород, содержащих ископаемые органические остатки. Для определения относительного возраста интрузивного тела необходимо исследовать участки, где его кровля перекрывается осадочными или вулканогенно-осадочными породами, возраст которых известен. №5. Геофизические методы определения относительного возраста горных пород Электрокаротаж – основан на измерении естественного электрического поля ПС(потенциал собственной поляризации) и кажущегося удельного сопротивления КС(сопротивление поровых вод и частично самой породы). Разница в значениях ПС и КС позволяет различать обломочные, глинистые и карбонатные породы, выделять рудные тела, пласты, насыщенные нефтью. Радиоактивный каротаж – состоит в измерении естественного излучения пород и излучения, возникающего при искусственном облучении. Существуют и другие виды каротажа(акустический, механический, термический). Сопоставляя различные его виды, можно установить литологический состав, мощность и последовательность залегания пластов пород и провести корреляцию с геологическими разрезами, вскрытыми в других скважинах. Палеомагнитный метод – основан на измерении естественной остаточной намагниченности горных пород, фиксирующей магнитное поле времени и места ее образования. Благодаря тому, что в истории Земли многократно происходили инверсии магнитного поля(когда северный магнитный полюс становился южным и наоборот), вследствие чего вектор первичной намагниченности длительное время сохраняется в горных породах, на основании чего можно сопоставлять отложения и устанавливать их возраст. Сейсмостратиграфический метод – основан на методах сейсморазведки, интерпретация сейсморазведочных данных позволяет выявлять вещественный состав пород, их контакты, последовательность пластов и пачек, геологический возраст. 6. Биостратиграфические методы определения относительного возраста горных пород. Базируются на широком использовании ископаемых органических остатков. Органический мир Земли непрерывно и необратимо изменялся, поэтому каждому отрезку геологического времени отвечают только для него характерные растения и животные. |