1. Предмет и задачи исторической геологии. Её связь со смежными дисциплинами. Ее предмет

• Название: 1. Предмет и задачи исторической геологии. Её связь со смежными дисциплинами. Ее предмет
• Дата: 21.01.2022
• Размер: 1.25 Mb.
• Имя файла: Istorichka_otvety.docx
• Тип: Закон; #338274
• страница: 2 из 8

Метод руководящих ископаемых является первым палеонтологическим методом, введённым в стратиграфию на рубеже XVIII и XIX веков. Его сущность состоит в том, что одновозрастными считаются отложения с одинаковыми руководящими формами. Сыграл выдающуюся роль в выделении систем и ярусов на всех континентах. Руководящими счи-таются органические остатки, имеющие широкое горизонтальное и узкое вертикальное распространение, т. е. существовали короткий промежуток времени, но успели расселиться на значительной территории и в большом количестве. Они должны встречаться часто и быть легко распознаваемыми. Из общего количества окаменелостей, встреченных в определённом слое разреза, выбирают один, два или три характерных для этого слоя видов, отвечающих указанным требованиям. Эти виды и будут руководящими, а слои, их содержащие – одновозрастными. Так, например, аммонит Cadoceras elatmae характерен для келловейского яруса юрской системы, Cardioceras cordatum – для оксфордского яруса верхней юры, трилобит Obolus apolines Eichwald – для тремадокского яруса ордовика.

Однако метод имеет ограничения, которые были замечены ещё в позапрошлом веке. Один руководящий вид может занимать в разных районах разное стратиграфическое положение, и в таких случаях разновозрастные отложения могут быть приняты за одновозрастные.

При использовании метода надо учитывать явление реккуренции, т.е. присутствие одних и тех же форм и даже комплексов в различных стратиграфических горизонтах. Оно связано с миграцией организмов из районов первоначального обитания в связи изменив- шимися условиями (неблагоприятными) и возвращением этих форм через какое-то время на старые места, где снова возникли благоприятные возможности для жизни.
Метод комплексного анализа заключается в выяснении распределения всех палеонтологических форм в разрезах, установлении смены комплексов и прослеживании их от разреза к разрезу. При анализе форм могут быть выделены:

1.Формы, встречающиеся только в данном слое, обычно немногочисленные. Они являются руководящими и имеют наибольшее стратиграфическое значение.

2.Формы, появляющиеся в подстилающем и исчезающие в перекрывающем слоях. В изучаемом слое они встречаются в большом количестве. Время их расцвета совпадает с временем формирования данного слоя. Такие формы называют характерными или контролирующими. По ним проводится верхняя граница слоя.

3.Формы, впервые появившиеся в данном слое и переходящие выше. По ним проводится нижняя граница стратиграфического подразделения.

4.Формы, доживающие и заканчивающие своё существование в данном слое. Они наиболее многочисленны у нижней границы слоя.

5.Формы транзитные, с широким вертикальным распространением, но не имеющие значения для стратиграфии данного слоя.

Метод наиболее достоверный, так как каждое стратиграфическое подразделение содержит только ему свойственный комплекс форм, позволяющих надежнее, чем по отдельным формам, определять возраст и устанавливать границы этого слоя.

Эволюционный (филогенетический) метод заключается в выяснении смены род-ственных организмов во времени. Основоположником метода является русский учёный В.О. Ковалевский. В процессе развития органического мира происходит усложнение форм и совершенствование их организации. Поэтому потомки обычно устроены более прогрессивно, чем предки, и остатки последних должны встречаться в молодых отложениях. Филогенез – это изучение родословной организмов. Чтобы применить метод, надо выяснить филогенез конкретной родственной группы, т.е. когда появились данные организмы, сколько времени существовали, кто и какие были их предки, кто стали потомками, и как они в свою очередь развивались.

При установлении родственных связей пользуются сравнительно-анатомическим и сравнительно-эмбриологическим методами. Сравнительно-эмбриологический анализ можно применять к тем группам вымерших организмов, у которых сохраняются начальные стадии развития (аммониты, брахиоподы, фораминиферы, кораллы). Разработав филогенез какой-либо группы организмов, можно расчленить отложения по уровню развития заключённых в них форм. Особое внимание при этом следует обратить на момент появления новых видов, что позволит проводить границы выделяемых стратиграфических подразделений. Особенно важен метод при сопоставлении удалённых разрезов. Если в них не окажется общих форм, то корреляция может быть проведена по уровню развития родственных групп организмов.

Количественные методы корреляции основаны на применении математического аппарата при анализе палеонтологических комплексов и проведении стратиграфического расчленения и корреляции. Впервые применив один из этих методов, Ч. Лайель на основании процентного содержания современных моллюсков в третичных отложениях Западной Европы выделил эоцен, миоцен и плиоцен. Определение относительного возраста по этим методам основывается на сравнении общих видов изучаемого и эталонного разрезов. Например, в исследуемом слое присутствуют 10% окаменелостей слоя «а», 60 – слоя «б», 5 – такового «в» и 25 – «г». По наибольшему содержанию общих видов изучаемый слой сопоставляется со слоем «б» и они считаются одновозрастными. Слои и пачки сравниваются друг с другом на основании специально разработанных коэффициентов. Однако метод считается формальным, и его применение не раз приводило к ошибкам в стратиграфии. Его надо использовать только вместе с другими биостратиграфическими методами, так как часто одновозрастные, но разнофациальные отложения имеют мало общих форм.
7. Определение относительного возраста горных пород методами событийной стратиграфии (магнитостратиграфия, климатостратиграфия, секвенсная стратиграфия, экостратиграфия).

Климатостратиграфический метод.

Под климатостратиграфией понимается использование детальных палеоклиматических реконструкций для стратиграфического расчленения и межрегиональной корреляции осадочных образований. Климатостратиграфический анализ существенно увеличивает дробность стратиграфического расчленения осадочных толщ и помогает более надежно коррелировать выделяемые подразделения. Наиболее эффективны методы климатостратиграфии для подразделения и корреляции плиоценовых и четвертичных отложений. Однако ввиду того что в геологической истории климатические условия часто были неустойчивыми и довольно быстро менялись, этот метод может с успехом применяться и для расчленения более древних отложений, особенно тех эпох и периодов, которые характеризовались быстрой сменой контрастных климатических условий.

Исходным в климатостратиграфии является понятие о климатическом цикле. Каждый цикл характеризуется определенным, свойственным ему распределением тепла и влаги и ландшафтных условий, которые отражаются на составе органического мира, особенностях денудации и аккумуляции осадков.

Экостратиграфический метод.

Взаимодействие геологических процессов порождает глобальные события, которые запечатлеваются геологической летописью. Следы этих глобальных геологических событий, например массовые вымирания, трансгрессии и регрессии, изменение атмосферы, выделяемые в разных регионах, являются реальной основой глобальной стратиграфической упорядоченности. Глобальные события позволяют увязать бесчисленные локальные схемы, образующие в то же время основу международной стратиграфической шкалы. Этими соображениями руководствуется экологическая стратиграфия, или экостратиграфия, т.е. стратиграфия, основанная на принципах взаимодействия органического мира и среды.

Магнитостратиграфия — наука, изучающая расчленение отложений горных пород на основе их прямой или обращенной намагниченности.

В 1906 году французский геофизик Бернар Брюн (Брюнес) в процессе изучения магнитных свойств неогеновых лав около Клермон-Ферранa в Центральном массиве Франции, обнаружил намагниченность, противоположную по направлению современной геомагнитному полю, то есть Северный и Южный магнитные полюса как бы поменялись местами. Наличие обратной намагниченности вызвано не необычными геологическими условиями в момент образования породы, а является результатом инверсии магнитного поля Земли. Это важнейшее открытие в палеомагнитологии создало новую науку — магнитостратиграфию.

Секвенсная стратиграфия

Секвенсная стратиграфия основана на положениях стратиграфии и литологии. суть заключается в обнаружении и расшифровки седиментационной структуры элементарной ячейки надпородного уровня осадочных систем- секвенса.
8. Методы определения изотопного возраста горных пород. Геохронометрическая шкала.
Суть методов заключается в определении количества дочернего изотопа, образовавшегося вследствие радиоактивного распада материнского элемента. Зная скорость этого процесса, можно оценить возраст минерала или породы.

1) Урано-ториево-свинцовый базируется на процессах радиоактивного распада изотопов урана и тория на изотопы свинца в радиоактивном минерале, содержащем более 1% урана или тория: уранините, монаците, ортите, цирконе.

2) Калий-аргоновый метод основан на том, что в процессе самопроизвольного распада радиоактивного изотопа калия 11% переходит в аргон, а остальные 89 – в изотоп кальция. Период полураспада калия и переход его в аргон составляет 1300 млн лет, что идеально для определения дробных подразделений стратиграфической шкалы во всех интервалах геологического времени.

3) Рубидий-стронциевый метод основан на распаде рубидия и превращении его в стронций путем бетараспада. Он применяется для определения возраста докембрийских пород из-за очень большого периода полураспада рубидия (47 млрд лет).

4) Самарий-неодимовый метод базируется на очень медленном распаде изотопа самария, который встречается в смеси со стабильными изотопами с периодом полураспада 153 млрд лет.

5) Радиоуглеродный метод основан на изучении радиоактивного изотопа углерода, который образуется в атмосфере при реакции космических частиц с изотопом азота, а затем усваивается тканями растений.

6) Метод треков осколочного деления базируется на том, что во всех минералах, содержащих уран, возникают структурные элементы, фиксирующие пробег осколков от спонтанного деления урана. Они видны в виде треков при увеличении под микроскопом. Обычно подсчитывается плотность этих треков, то есть число их на единицу поверхности. Чем больше возраст минерала, тем больше плотность треков при прочих равных условиях.

9. Периодизация истории Земли. Международная стратиграфическая шкала.

По современным представлениям, Земля, как и остальные планеты Солнечной системы, образовалась около 4,6–5 млрд. лет назад из допланетного холодного газопылевого облака, вращающегося по определенной орбите. О первом миллиарде лет жизни нашей планеты почти полностью отсутствуют какие-либо фактические данные. Предполагается, что она в то время была довольно однородной по составу и относительно холодной. Ее ландшафт был подобен ландшафту современной Луны. В первые 500 млн. лет существования Земли никакой атмосферы еще не было. По земной поверхности гулял солнечный ветер, т. е. распространялись потоки заряженных частиц. Так называемый догеологический этап развития Земли завершился в тот момент, когда произошло перераспределение масс вещества в теле планеты с образованием ядра. Этот процесс сопровождался бурным выделением тепла. Благодаря мощным конвективным потокам была взломана и переработана верхняя (холодная) оболочка Земли. Это, по-видимому, случилось около 4 млрд. лет назад. Само собой разумеется, что разделение истории Земли на догеологический и геологический этапы довольно условно.

Основными критериями для периодизации геологической истории Земли являются процессы и события, приведшие к качественным изменениям состава и структуры географической оболочки, которую составляют литосфера, биосфера, гидросфера и атмосфера. Примерами таких знаменательных событий служат не только возникновение атмосферы, гидросферы и биосферы, но и главным образом преобразования, отразившиеся на внешнем облике нашей планеты, — интенсивное проявление магматизма, горизонтальных и вертикальных движений земной коры, а также возникновение и расселение организмов и т. д.

Накопление результатов исследований о возрасте различных изверженных пород позволило не только определить продолжительность геологических периодов, установленных методом относительной геохронологии, но и выделить наиболее древние горные породы Земли. В истории Земли существовали эпохи усиленного магматизма. Эти эпохи характеризовались высокой степенью тектонической активности, т. е. одновременно с излияниями лавы и внедрением магмы происходили значительные вертикальные и горизонтальные движения земной коры. Данные о возрасте изверженных пород дают возможность установить существование сравнительно продолжительных эпох повышенной магматической и тектонической активности и длительных периодов относительного покоя. Это, в свою очередь, позволяет провести естественную периодизацию истории Земли по степени тектонической и магматической интенсивности.


10. Галактическая хронологическая шкала

Шкала, в основу которой положены циклические события галактического масшта-ба, такие, как галактический год, то есть время одного оборота нашей Галактики вокруг своей оси. Период обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики, то есть галактический год, равен 212 млн. лет (по П. П Паренаго (русский ученый)). Ю.А.Заколдаев оценивал галактический год в 217 млн. лет, Н.А.Ясаманов - в 215 млн. лет.

В каждом галактическом году выделяются четыре периода продолжительностью 30, 50, 85 и 50 млн. лет, названные по временам обычного года соответственно "зима" (пе-ригалактий), "весна" (постперигалактий), "лето" (апогалактий) и "осень" (постапогалак-тий).

Горные породы, сформировавшиеся в течение галагода (галактического года) пред-лагается именовать галактонами, в отличие от стратонов.

Предгеологическое время начинается с галактическо¬го года - иллия (5085-4870 млн. лет). Второй предгеологический галактический год (4870-4655 млн. лет) называет-ся метеоритий, поскольку это было время формирования вещества Земли, о котором мы можем судить по составу метеоритов.

Первый галактический год прискойского зона - аккреции (4655-4440 млн. лет) - время аккреции, "слипания" планетезималей. Селений (4440-4225 млн. лет) - лунная ста-дия развития Земли, реголитий (4225-4010 млн. лет) отмечается следами крупной бомбар-дировки Земли и других пла¬нет в апогалактий ("летом"), излиянием "морских" базальтов на Луне в перигелии, формировани¬ем фрагментов "кислой" лунной коры, состоящей из реголита, "осенью"; бомбардий (4010-3795 млн. лет) - время интенсивной метеоритной бомбардировки Земли. Следствием катастрофи¬ческих событий явилось дробление тонкой новообразованной гетерогенной коры и образование будущих зеленокаменных поясов.

Начало архея (граница между прискоем и археем) устанавливается на рубеже 3795 млн. лет. Архей делится на три эры, подобно протерозою и фанерозою, и включает шесть галагодов (ГГ). В собственных названиях архейских галагодов отражены: 1) древнейшие камни (литозий, 3795-3589 млн. лет); 2) первые мощные проявления высокомагнезиаль-ных пород (магнезии, 3580-3365 млн. лет); 3) интенсивное развитие гнейсовых комплек-сов, в том числе серогнейсовых (гней-guu, 3365-3150 млн. лет); 4) образование на всех континентах зеленокаменных поясов (хлоропетрий, 3150-2935 млн. лет); 5) первые об-ширные осадочные бассейны (хабузий, 2935-2720 млн. лет); 6) кратонизация архейской коры (кратоний, 2720-2505 млн. лет).

Граница между археем и протерозоем проводится на уровне 2505 млн. лет. Проте-розойский эон включает девять ГГ, названия которых были предложены ранее Междуна-родной подкомисси¬ей по стратиграфии докембрия.

1. Сйдерий (2505-2290 млн. лёт) - характеризуется, по Е.Е.Милановскому, заложе-нием в апогалактии палеорифтовых зон в коре гетерогенных протоплатформ в виде ли-нейных грабенообразных прогибов.

2. Рясий (2290-2075 млн. лет) - время широкого развития эвапоритизации и доло-митообразования. Он характеризуется формированием карбонатных платформ (экспансия строматолитообразователей) на планете. Это переходный период, когда строматолиты - главная группа биоты до¬кембрия - характеризуют минимум свободной энергии, т.е. наи-более стабильные тектонические условия формирования или состояния бассейнов.

3. Орозирий (2075-1860 млн. лет). Толеитовый магматизм сопровождается актив-ным газовы¬мделением и рудообразованием (древнейшие "чёрные курильщики"). Рубеж 1950 млн. лет характеризуется становлением глобальной системы коллизионных орогенов и образованием раннепротерозойского суперконтинента Пангеи-1.

4. Статерий (1860-1645 млн. лет) - в апогалактии характеризуется мощными тек-тоно-магматическими событиями с образованием континентальных рифтов, внедрением расплавов различно¬го состава и метаморфизмом.

5. Калиммий (1645-1430 млн. лет) - это эпоха глобального расширения земной коры с формированием огромных геосинклинальных поясов - Циркум-Тихоокеанский и др., а в плане магма¬тизма - время внедрения на ряде континентов габброанортозитовых массивов.

6. Эктазий (1430-1215 млн. лет). Главный импульс магматизма приходится на апо-галактии. Тогда же на Урале формируется вулканогенно-осадочная толща мощностью 2-2,5 км, залегающая в основании стратотипа рифея.

7. Стений (1215-1000 млн. лет) - характеризуется байкальской складчатостью.

8. Тоний (1000-785 млн. лет) - в апогалактии определяется раскрытием Палеоазиат-ского океана и Палеопацифики (соответственно 923±72 млн. лет и 800-750 млн. лет).

9. Криогений (785-570 млн. лет). В венде в пределах Палеоазиатского океана, кото-рый существовал на месте Центрально-Азиатского складчатого пояса, господствовал пас-сивный режим. В фанерозое выделяются три галактических года.

1. Фосфапгий (570-355 млн. лет) - название связано с широким накоплением фос-фатов, обусловивших появление скелетных животных, или с так называемой "скелетной революцией". Сезоны фосфатия по продолжительности сопоставимы с границами перио-дов (кембрия, ордовика, си¬лура и девона).

2. Фитпоний (355-140 млн. лет) (карбон, пермь, триас, юра) - получил название по бурному расцвету растительного мира ("растительная революция").

3. Ноэтпий (140 млн. лет - настоящее время) - последний, 22-й, галактический год. Названием он обязан появлению цепочки в биосфере: приматы - мозг - ноосфера - сфера информации (?).

В хронометрических шкалах главные рубежи приурочиваются к круглым цифрам геологичеекого времени, обычно кратным 100 или 50. В галактических шкалах как разно-видностях хроно¬метрической шкалы рубежи определяются продолжительностью галакти-ческого года.

11. Методы восстановления физико-географических условий формирования горных пород. Фациальный анализ.

Одной из важнейших задач исторической геологии является воссоздание физико- географических обстановок прошлого Земли, их эволюцию во времени. Этим занимается палеогеография, а её основным методом является фациальный анализ – восстановление древних обстановок по породам и содержащимся в них окаменелостям. Поэтому он слагается из двух частей – литологического и биономического.

Палеогеография – это наука о географической оболочке Земли, её состоянии и развитии в геологическом прошлом. В процессе палеогеографических исследований реконструируется состав атмосферы, гидросферы, верхней части литосферы и биосферы, выявляются масштабность и интенсивность палеогеологических процессов, динамика воздушной и водной сред, восстанавливаются ландшафтные обстановки прошлого, реконструируется климатическая зональность и дается характеристика климата.

Термин фация в 1838 году ввёл швейцарский геолог А. Грессли. По нему фация есть часть слоя одновозрастных пород, отличающаяся от других частей этого слоя своими литологическими и палеонтологическими признаками. Термин фация трактуется неоднозначно. Его следует понимать так, как он введён Грессли, т.е. это понятие включает и породы, и условия их образования для одновозрастного пласта. В русскую литературу этот термин ввел Н.А. Головкинский в 1869 г. Генетический тип (комплекс отложений, образованных в определенных физико-географических условиях), в отличие от фации, не имеет стратиграфического содержания.

Палеогеографические реконструкции базируются на принципе актуализма, а именно на сравнении современных и прошлых геологических процессов и явлений. Однако это совсем не означает, что в прошлом были те же процессы, что и сейчас. Просто концепция актуализма позволяет высказать предположение об обстановках прошлого, и она единственный способ для этого.

Для того чтобы применять метод актуализма или сравнительно-литологический, надо знать особенности современного осадконакопления и обстановки, в которых образуются осадки, поскольку горные породы являются ископаемыми их аналогами. Выделяется три типа обстановок со своими особенностями осадконакопления: континентальные, морские и переходные. Для первых характерны субаэральные (в воздушной среде), субаквальные (подводные) фации. В воздушной среде идет преимущественно мобилизация вещества и его размыв, хотя существует и накопление (элювий, пролювий, морена, колювий). В водной среде континентальных обстановок происходит преимущественно осаждение материала.
12. Методы восстановление физико-географических условий формирования горных пород. Биофациальный анализ

Биофациальный анализ - основой для его проведения служат ископаемые организмы и следы их жизнедеятельности. Основными условиями обитания организмов в море являются: 1-соленость, 2-температура, 3-свет, 4-газовый режим, 5-глубина, 6-движение воды или гидродинамика, 7-состав грунта. Каждый из этих факторов отражается: в морфологии организма (т.е. размерах раковины, её скульптуре, толщине и т.п.), в многообразии видов, влияет на расселение организмов по площади водоёма.

Поэтому в биофациальном анализе мы по облику ископаемых остатков можем с определенной степенью достоверности определить многие из перечисленных условий обитания, а значит и палеогеографические условия на определенный период времени.

Биофациальный анализ начинают с определения характера захоронения ископаемых остатков. Они бывают двух типов:

1. Ископаемый биоценоз - захоронение на месте обитания самих организмов.

2. Танатоценоз - место захоронения удалено от места обитания.

Тип захоронения определяется по сохранности органических остатков, их ориентировке, сортировке и видовому комплексу. Признаками танатоценоза при переносе являются: разрушение скелетных элементов, сортировка особей по размеру и весу, ориентировка скелетных элементов- по течению и т.п. При танатоценозе в одном месте могут находиться виды, обитающие в разных фациальных условиях (так вместе с остатками бентоса могут находиться наземные растения или нектонные).

Наиболее важен для биофациального анализа - ископаемый биоценоз, по которому восстанавливают условия обитания. Тогда как по танатоценозу - обстановку захоронения.

Как в палеонтологии, руководящие ископаемые - это организмы, жившие в узком временном интервале, так в биофациальном анализе важная роль принадлежит организмам - индикаторам среды обитания или древних климатов. К таким организмам относятся те, существование которых обусловлено каким-то определенным требованием (например, только нормальной соленостью воды, температурным интервалом и т.д.).
13. Методы восстановления физико-географических условий формирования горных пород. Литофациальный анализ.

Позволяет восстановить палеогеографическую обстановку путём исследования осадочных горных пород в целом и отдельных их частей. Он заключается в изучении структурно-текстурных и минералогических особенностей горных пород. При этом производится ряд операций.