Возраст и характер залегания чего можно определить по геологической карте

Геологическое летоисчисление и геологическая карта России

Работа с геологической картой

С помощью геологической карты можно определить возраст горных пород и характер их залегания на разных территориях. Возраст горных пород можно установить по легенде карты. Для представления характера залегания пород нужно знать ряд признаков, которые легко обнаруживаются на геологической карте. Признаки горизонтального залегания слоёв можно сформулировать так: одновозрастные горные породы изображены на геологической карте крупными пятнами различных очертаний. Такое залегание слоёв горных пород характерно для равнин.

Признаками складчатого залегания слоёв являются узкие, идущие в определённом направлении полосы, образованные слоями горных пород разного возраста. Разрушение складок силами выветривания приводит к тому, что на поверхности Земли оказываются очень древние горные породы. Причём часто в центре этих полос залегают более древние породы, а чем ближе к их краям, тем они моложе.

Это немного напоминает рисунок годовых колец на срезе дерева: внешние кольца моложе, центральные — самые старые.

Геологические карты — важный инструмент в руках геологов, географов, гидрологов, строителей. Они позволяют выявлять типы земной коры, различающиеся по геологическому строению и характеру движений. В частности, они устанавливают принадлежность территорий к платформам и складчатым поясам планеты.

1. Природные условия разных геологических периодов способствовали накоплению определённых, характерных для этого времени, полезных ископаемых.

2. Геологическая карта показывает возраст горных пород, слагающих поверхность Земли.

3. По геологической карте можно определить характер залегания слоёв горных пород.

1. Что показано на геологических картах?

2. Какие сведения можно получить из геохронологической таблицы?

3. В каком геологическом периоде мы живём?

А теперь более сложные вопросы

1. Назовите основные эры и периоды геологической истории Земли.

2. Породы какого возраста слагают Восточно-Европейскую равнину?

3. С помощью геологической карты расскажите о том, горными породами какого возраста сложены Уральские горы.

Поработаем с картой

Найдите на геологической карте горные системы Кавказа и Верхоянского хребта.

Источник

Что такое геологическая карта

К.С. ЛАЗАРЕВИЧ

Основная трудность

Растительность, использование земель, экономические районы можно считать двумерными: достаточно двух координат, чтобы определить местоположение точки, которую мы можем потом охарактеризовать как принадлежащую к тому или иному растительному сообществу, типу использования земель или экономическому району. Мне возразят: разве рельеф (третья координата) не влияет на все эти характеристики? Влияет, и это проявляется на многих специальных картах. Но определенное сочетание широты и долготы всегда характеризует одну и только одну точку земной поверхности, а все упомянутые характеристики только к поверхности и относятся.
Геологическое же строение трехмерно. Под одной и той же точкой на разных глубинах лежат породы разного состава, разного возраста, содержащие разные полезные компоненты. Сделать вместо карты макет с набором съемных слоев, конечно, можно, но сложность работы едва ли окупится практической пользой; нужно искать другие виды моделей, которые можно начертить на бумаге, потом размножить в нужном количестве экземпляров.

Горные породы

Рис. 1.
Два варианта взаимоотношения
между слоями при одной и той же
рисовке карты горных пород

Земная кора состоит из горных пород. Это утверждение сразу вызывает вопросы. Почему они горные? А чем сложены равнины? Определение «горные» в этом термине есть, пожалуй, только в русском языке. По-английски горная порода обозначается словом rock, по-французски roche — в обоих случаях точным переводом будет скала, утес; по-немецки — Gestein, собирательное от Stein — камень. Происхождение определения, содержащегося в русском термине, связано с тем, что добыча полезных ископаемых и вообще познание недр начинались для человека именно в горах. Поэтому и проходка шурфов, шахт, штолен, выемок для дорог, рытье котлованов, карьеров называются горными работами, даже если производятся на равнине. Соответствующие названия носят учебные заведения, готовящие геологов и специалистов по разработке полезных ископаемых, — таковы, например, Горная академия во Фрайберге (Германия), где учился М.В. Ломоносов; Горный институт в Петербурге — одно из старейших высших учебных заведений России.
Горные породы (нередко говорят просто «породы») различаются по составу, по происхождению, по возрасту. Они залегают с поверхности или на глубине, под породами другого состава, происхождения и возраста. Какие породы изображать на карте?
В какой-то мере парадоксально, что наиболее плодотворной оказывается первая, самая простая мысль, которая приходит в голову: нанести на карту горные породы,
Первоначально наносили на карту состав пород:
здесь залегают на поверхности известняки, здесь — глины, здесь — граниты. Но взаимоотношение между породами такие карты отражали плохо. Если, например, на западной половине карты обозначены известняки, а на восточной — глины, то и известняки могут лежать на глинах, и наоборот (рис. 1).
Поэтому решили основное внимание обратить на самую, казалось бы, абстрактную, наименее нужную для практики характеристику пород — их возраст.

Возраст горных пород

В геологии различают абсолютный и относительный возраст. Абсолютный возраст измеряется в общепринятых единицах времени: порода образовалась столько-то лет назад. Обычно речь идет не о годах, а о тысячах, миллионах и даже миллиардах лет, но это дела не меняет.
Относительный же возраст определяет время по принципу древне’е—моложе: такое-то событие произошло раньше, такое-то позже. Если один слой лежит на другом, то верхний моложе нижнего; это утверждение может оказаться несправедливым только в случае опрокинутого залегания, которое встречается не так уж часто. Когда на какой-то площади можно проследить несколько слоев, то редко бывает, чтобы можно было увидеть их сразу в одном месте. Но в одном месте мы видим слой Е, лежащий на D, в другом С под D, в третьем последовательно лежащие (снизу вверх) А, В и С. В результате, если залегание слоев спокойное, без резких нарушений, то есть без подозрений, что существует опрокинутое залегание, выстраивается последовательность от более древних к более молодым: А, В, С, D, Е.
Но мы выделяли слои, руководствуясь составом пород, исходя из того, что в какой-то промежуток времени образовывались определенные породы. Для небольшой площади это обычно (не всегда, впрочем) справедливо. Но чтобы одинаковые породы одновременно образовались в очень отдаленных местах — это скорее исключение, чем правило.

Геохронологическая шкала

Рис. 2.
Установление возрастных взаимоотношений
слоев в разных местах (по Дж.А. Эйби)

Сопоставить же отдаленные участки можно на основании общей схемы развития жизни на Земле, разработанной совместно геологами и биологами. Развитие органического мира шло от более простых видов к более сложным. Удалось установить, в какой последовательности существовали виды животных и растений, остатки которых мы находим в горных породах. Только не надо думать, что геологи обязательно ищут кости динозавров: такая находка — случай исключительный, почти ЧП. Обычно в породе находят ракушки, иногда и вообще такие остатки, которые видны только под микроскопом. Особенно важны виды организмов, которые были очень широко распространены по площади, но существовали сравнительно недолго. Их называют руководящими ископаемыми; находки остатков таких организмов в весьма отдаленных точках Земли позволяют уверенно сопоставить возраст слоев независимо от того, какими породами они сложены (рис. 2). Утверждение, что породы, содержащие одинаковые органические остатки, одновозрастны, базируется на отнюдь не бесспорном допущении: широкое распространение какого-то вида было одновременным на всей Земле. Практика, однако, показала, что в масштабах геологического летосчисления неодновременностью распространения вида в разных местах можно пренебречь.
И вот по наличию в горных породах остатков тех или иных животных и растений стали выделять самые большие толщи слоев земной коры — группы, в их пределах — толщи поменьше, системы, потом еще мельче — отделы, ярусы, подъярусы, свиты, слои, зоны. Отрезок времени, соответствующий образованию группы, носит название эра, образованию системы — период.
Вопрос о том, каков абсолютный возраст пород той или иной системы, долго оставался нерешенным. Еще в начале ХХ в. высказывались мнения, что вся геологическая история Земли занимает от 20 до 100 миллионов лет.
И только с открытием радиоактивного распада установили, что возраст Земли не менее четырех с половиной миллиардов лет.
Определять абсолютный возраст пород научились, но дело это очень сложное, трудоемкое, требующее дорогостоящего оборудования и исключительной тщательности в отборе образцов, поэтому относительная геохронология — деление истории Земли на эры, периоды, эпохи и т. д — сохраняет значение. Опытный геолог, найдя в породе ракушку, может сразу назвать возраст породы.
В магматических породах органических остатков нет; в метаморфических, даже если они образовались из осадочных, тоже есть далеко не всегда — метаморфизм мог их уничтожить. И здесь абсолютный возраст выходит на первый план, приходится производить сложные анализы.

Принципы карты

На геологической карте изображается возраст пород, выходящих на поверхность. Этому показателю обычно отводится самое выразительное средство картографического изображения — цвет. Вместе с цветовыми обозначениями наносят буквенные индексы.
Не нужно считать, что меловые отложения — это горная порода мел, а каменноугольные — каменный уголь. Просто названия некоторых периодов были даны по распространенным породам этого возраста. Так, меловые скалы Дувра — это действительно выходы пород мелового возраста; угли Донбасса отложились в каменноугольном периоде. Но в Подмосковье отложения каменноугольного возраста представлены известняками, а мелового — песками.

Цветовые обозначения на геологической карте

Более дробные возрастные подразделения в пределах каждого из названных закрашиваются тем темнее, чем они древнее; так, верхнемеловые отложения обозначаются светло-зеленым цветом, нижнемеловые — тоже зеленым, но темнее.
Однако не так часто лежат на поверхности породы, которые могут создать на карте пеструю гамму всех перечисленных в таблице цветов; в большинстве случаев те породы, по которым мы ходим, молодые, они отложились совсем недавно. Скажем, вся северная часть Европейской России покрыта ледниковыми отложениями четвертичного периода; южнее распространены покровные суглинки, тоже совсем молодые (правда, как они образовались, никто путем не знает, так обычно и пишут на карте — prQ, четвертичные проблематичного происхождения); на этих суглинках развиваются прекрасные черноземы, но это не делает геологическую карту разнообразнее. Итак, почти вся карта будет окрашена в однообразный желтовато-серый цвет четвертичных отложений?
Чтобы избежать этого, установили правило: четвертичные отложения мысленно снимаются с карты. Иначе говоря, изображается возраст пород, которые выходят не на поверхность, а под четвертичные отложения. Если же на геологической карте есть желтовато-серое пятно четвертичных отложений, оно обозначает то же, что белое пятно на карте географической: не знаем, что здесь. Четвертичные — да, есть, а что под ними.
Выпадают из общего принципа магматические породы. Цветом обозначается состав магматических пород, а возраст показывают буквенными индексами. Цвета здесь красные, оранжевые, зеленые, фиолетовые, причем яркие, в отличие от слегка приглушенных тонов осадочных пород.

Что можно прочесть на геологической карте

Рис. 3.
Варианты залегания слоев
при одной и той же рисовке
геологической карты

К геологической карте среднего или крупного масштаба, изображающей небольшую площадь, прикладывают стратиграфическую колонку — чертеж, на котором изображены в масштабе мощности (толщина слоев) пород разных возрастов, показано, какие горные породы каждому возрасту соответствуют. Увидев на карте серый цвет каменноугольных отложений и посмотрев на колонку, мы узнаем, что в этом месте под четвертичными отложениями или прямо на поверхности залегают известняки, наибольшая мощность которых 70 м. Кроме того, взаимоотношение слоев бывает хорошо видно на геологических профилях, представляющих собой сечение территории вертикальными плоскостями в разных направлениях; такие профили — также непременный атрибут геологической карты.
Приложить колонку к карте большой территории, например России, нельзя: слишком различными могут оказаться и состав, и мощности отложений одного и того же возраста в разных местах. Но профили строить можно, и это очень рекомендуется.
Рассмотрим некоторую условную геологическую карту (рис. 3). Видим сплошное зеленое поле меловых отложений, а посередине — синее пятно юрских, то есть более древних. Объяснить это можно либо тем, что слои горизонтальны и юрские породы выходят в понижении (а); либо тем, что поверхность горизонтальна, но слои выпуклые (б). Какой из этих случаев вероятнее? Прежде всего, очевидно, что изображена не горная страна, а равнина — большое поле одновозрастных отложений, мягкая рисовка геологических границ. На равнинах редко можно встретить возвышенности, которые не были бы связаны с движениями земной коры. Многие пытаются объяснить наличие Валдайской, Смоленско-Московской возвышенностей деятельностью ледника. Но, как говорил один мудрый географ (кажется, А.С. Барков), все возвышенности Русской равнины тектонические и лишь припудрены четвертичными отложениями. Поэтому вероятнее вариант б; и даже, более того, вариант в: юрские отложения, выступающие из-под меловых, образуют возвышенность — иначе трудно объяснить, почему оказались снесенными меловые отложения.
Большие толщи пород на обширной площади образуются только в море, обычно не особенно глубоководном.
На континенте картина всегда более пестрая, рисунок мелкий.
Сравните на геологической карте России в школьном атласе Русскую и Западно-Сибирскую равнины (рис. 4). Практически все породы, изображенные здесь, отложены морем. На Западно-Сибирской равнине почти сплошное поле палеогена; это значит, что в палеогеновом периоде здесь было море, Западно-Сибирская плита была опущена. Карта Русской равнины выглядит куда разнообразнее. На фоне пермских отложений, занимающих чуть не всю северо-восточную половину Европейской России (потому они и называются пермскими), мы видим пятно триаса, на нем юра и кое-где мел. Это явно понижение, заполненное (выполненное, как говорят геологи) более молодыми отложениями. Действительно, здесь расположена Московская синеклиза — обширное пологое понижение фундамента Русской платформы. На крайнем северо-востоке платформы такая же синеклиза с юрскими и меловыми отложениями — Печорская. А отделена она от Московской коричневой полосой, идущей с северо-запада на юго-восток, — это выходят на Тиманском кряже более древние девонские отложения, и даже кое-где выскакивают на поверхность перемятые в складки породы протерозоя — в атласе они обозначены как РС — докембрий, то есть не разделены на архей и протерозой. На северо-западе поле докембрия обширно — это Балтийский щит — на нем располагаются Карелия, Кольский полуостров, а также Финляндия и почти вся Швеция, но на территорию за пределами России на картографической фабрике, видимо, хватило только серой краски (и повисла в воздухе бедная Калининградская область).
На юге Сибири большие поля докембрия, здесь Алданский щит, Становое нагорье сложены древнейшими породами; на севере Среднесибирского плоскогорья докембрий выходит на Анабарском щите. На Дальнем Востоке много мезозойских пород — триасовых, юрских, меловых. Именно в мезозойскую эпоху складчатости образовалось здесь большинство гор.

Геологические карты разных масштабов

Рис. 4.
Фрагмент геологической карты России
из школьного атласа

Когда мы составляем карту на основе другой карты, выполненной в более крупном масштабе, мы не просто уменьшаем ее. Изменяются и условные обозначения, и рисовка контуров. Приходится отбирать показываемые объекты. Так, на топографической карте масштаба 1 : 100 000 можно показать все населенные пункты, а на карте масштаба 1 : 5 000 000 в густозаселенных районах не удастся показать даже все города. Происходит генерализация карты.
Пример генерализации геологической карты показан на рис. 5. При уменьшении масштаба уменьшается дробность подразделений геохронологической шкалы: на среднемасштабной карте (а) выделены нижний, средний и верхний отделы юрской системы, верхний и нижний отделы меловой системы; на мелкомасштабной карте (б) — только юрская и меловая системы без выделения отделов. Упрощена рисовка контуров (особенно это видно на участке, помеченном цифрой 1). Несколько мелких контуров объединены (2). Контуром 3 можно вообще пренебречь, он невелик. Но зато контур 4 снимать с карты нельзя, его, наоборот, нужно преувеличить, чтобы он не пропал в мелком масштабе: он показывает, что юрские породы залегают здесь неглубоко и даже — вот видите! — вышли на поверхность.

Геологические карты в школьных атласах

Школьный курс географии не дает достаточных сведений для того, чтобы ученики могли грамотно работать с геологической картой. Даже если, как ни наивно это предполагать, все прочтут эту статью, все равно этого будет очень мало — работа с картами этого типа дается лишь в результате длительной практики. Поэтому в отличие от большинства других карт геологические карты в атласах для школы продолжают оставаться инородным телом. Климат объясняется, растительность объясняется, сельское хозяйство и экономические районы — тоже.

Рис. 5.
Генерализация геологической карты:
а — фрагмент среднемасштабной карты;
б — тот же фрагмент, переведенный в мелкий масштаб

И более или менее понятно, как все это изображено. Принципы же составления геологических карт остаются неясными, а следовательно, неясно, на что они нужны.
В легендах карт неожиданно выскакивают какие-то интрузивные породы, какой-то кайнозой нерасчлененный, но что это — для большинства непонятно (по секрету могу сказать, что интрузивные породы — это породы, образовавшиеся при застывании магмы, которая внедрилась в земную кору, но на поверхность не вылилась; а кайнозой нерасчлененный — породы, отложившиеся в кайнозойскую эру, но в каком ее периоде, мы не знаем). Нужно приводить в соответствие программу и содержание атласов. Либо учить школьников работе с геологическими картами, либо эти карты в атласах не помещать. Боюсь, что второй вариант более реален, тем более что далеко не все учителя сумеют осуществить первый.

Источник

Возраст горных пород

Способы определения возраста горных пород

В настоящее время возраст горных пород определяют тремя методами: стратиграфическим, палеонтологическим и абсолютным.

Стратиграфический (лат. «стратум» — слой, «графос» — описание) метод. Это относительный метод, суть которого заключается в том, что относительный возраст горных пород определяют по тому месту, где залегает тот или иной пласт или слой в земной коре, есть в геологическом разрезе. Действительно, и горная порода, которая залегает внизу образовалась раньше, чем та, что залегает наверху.

Но при тектонических процессах, когда земная кора приходит в движение, определить относительный возраст горных пород невозможно.

Например, в Кузбассе некоторые пласты осадочных пород залегают под углом 89 — 90 °. Таким образом, стратиграфический метод применяется только для осадочных горных пород при их спокойном залегании. Вычислить абсолютный возраст горных пород этим методом невозможно, поскольку скорость накопления осадков в земной коре очень неодинакова.

Палеонтологический (греч. «палайос» — древний, «отоси» — существо, «логос» — учение) метод. Суть этого метода заключается в том, что возраст горных пород определяется по остаткам в них вымерших организмов — растений и животных.

Основателями этого метода были английский инженер-Гидростроитель В. Смит и французский ученый Ж. Кювье.

При раскопках в пластах горных пород встречаются остатки организмов разной степени совершенства. Чем совершеннее остатки организмов, тем моложе горная порода. Например, и порода, где обнаружили кости млекопитающих, значительно моложе той, где нашли остатки динозавров.

Конечно, этот метод тоже является относительным, но более совершенным, потому что не зависит уже от условий залегания горных пород.

Абсолютный метод. Является наиболее точным и позволяет определить возраст горных пород в годах. Начал применяться после открытия в 1396 г.

Анри Беккерель явления радиоактивности. Установлено, что во время радиоактивного распада одни элементы превращаются в другие более устойчивы, а период их распада вообще не зависит ни от внутренних, ни от внешних обстоятельств (температуры, давления, влажности и т.д.). Зная соотношение количества материнского элемента остался в породе, и продукта конечного распада, срок его преобразования, можно определить абсолютный возраст горных пород.

Так, и 0 г 238U за I млрд. лет превращается в 0,116 г 206Рb. Остаток 238U — 0,865 г. Остальная масса расходуется на излучение. Значение периодов полураспада приведены в табл. 4.1.

Урано-свинцовый, торий-свинцовый методы применяются для определения возраста древних магматических и метаморфических горных пород, получивших название старожилов.

Этими методами были определены, что возраст известных на Земле пород — старожилов составляет 3,8 млрд. лет (Южная Америка). Это меньше некие метеоритов (4,7 млрд. лет) и некоторых пород Луны (до 4,7 млрд. лет). Согласно возраст солнечной системы оценивается величиной в 5 млрд.лет.

Понятия об относительном и абсолютном возрасте горных пород. Характеристика методов определения абсолютного геологического возраста пород.

Развитие животного и растительного мира, особенности формирования горных пород в различных геологических эрах.

Основными геологическими графическими документами являются геологическая карта, геологические разрезы и стратиграфические колонки.

Геологическая карта представляет собой изображение на топографической основе границ распространения горных пород на поверхности Земли, разделенных по возрасту и составу.

Геологические карты дают возможность получить представление о составе и формах залегания пород любого участка земной коры. На геологических картах возраст горных пород указывается цветом и индексами соответствующих стратиграфических подразделений.

Магматические интрузивные горные породы на картах показываются ярким цветом.

Геологический разрез— это графическое изображение на вертикальной плоскости пород различного состава и возраста, формы геологических тел, их мощности и характера нарушений.

Геологический разрез дополняет и уточняет геологическую карту, давая наглядное представление об изменении геологического строения с глубиной.

Вертикальный и горизонтальный масштабы геологических разрезов, по возможности, должны быть одинаковы. При необходимости показать структуру маломощных пластов возможно использование разных масштабов (вертикального и горизонтального), но при этом будет происходить искажение условий залегания (при наклонном и складчатом залегании пластов) и рельефа поверхности.

Сводные стратиграфические колонкипредставляют собой графический перечень всех отложений, слагающих участок земной коры, как обнажающихся на поверхности Земли, так и вскрытых скважинами и горными выработками.

Стратиграфическая колонка (рис.1) вычерчивается в виде вертикального столбца, в котором каждая стратиграфическая единица, выделяемая в числе геологических образований данного участка, при согласном залегании отделяется от соседней прямой горизонтальной линией; при несогласном, т.е.

когда наблюдается перерыв в осадконакоплении, — волнистой линией.

Литологический состав горных пород в стратиграфической колонке показывается штриховыми условными обозначениями. Колонка строится в масштабе карты.

При очень большой мощности отдельных стратиграфических подразделений в них допускается пропуск (“разрыв”) внутри однородных слоев (рис.1 — триасовая система, верхний отдел).

Рис.1.Пример стратиграфической колонки.

Обычная первичная форма залегания осадочных горных пород — горизонтально лежащий слой (пласт).

Под слоем (пластом) понимается образование какой-либо осадочной породы (тела), имеющей значительную горизонтальную протяженность, ограниченную примерно параллельными плоскостями напластования, и относительно малые вертикальные размеры.

При рассмотрении слоя как структурного элемента осадочных толщ выделяют подошву (почву) и кровлю слоя, а также его мощность. Кровля слоя является “поверхностью” напластования или ложем для вышележащего слоя.

При горизонтальном залегании слоев различного возраста и литологического состава рисунок геологической карты зависит от расчлененности рельефа и мощности слоев, образующих соответствующий участок земной коры.

Границы (контакты) пластов следуют изгибам рельефа, так как в силу горизонтального залегания подошва и кровля каждого пласта имеют определенную и постоянную высотную отметку.

Ширина выхода (видимая мощность) одного и того же пласта, слоя зависит от крутизны рельефа, и чем положе рельеф, тем шире полоса выхода.

Признак горизонтального залегания — постоянство отметок поверхностей разделов геологических тел и подобие геологических границ горизонталям рельефа поверхности.

Контрольные вопросы

Перечислите основные геологические графические документы.

2. Что такое геологический разрез?

3. Каким образом на геологических картах указывается возраст пород?

4. Что называется пластом?

5. Что является признаком горизонтального залегания пород на геологической карте?

Возраст горных пород, геохронология

Изучением продолжительности и последовательности геологических событий занимается геохронология. Она в свою очередь подразделяется: на абсолютную и относительную.

Абсолютная геохронология устанавливает время возникновения горных пород и др.

геологических явлений в астрономических единицах (годах).

Методы определения абсолютного возраста.

1. Метод ленточных глин — основан на явлении изменения состава осадков, которые отлагаются в спокойном водном бассейне при сезонном изменении климата.

За 1 год образуется 2 слоя. В осенне-зимний сезон отлагается слой глинистых пород, а в весенне-летний образуется слой песчаных пород. Зная количество таких пар слоев, можно определить — сколько лет формировалась вся толща.

2.Методы ядерной геохронологии.

Эти методы опираются на явление радиоактивного распада элементов.

Скорость этого распада постоянна и не зависит от каких-либо условий, происходящих на Земле. При радиоактивном распаде происходит изменение массы радиоактивных изотопов и накопление продуктов распада — радиогенных стабильных изотопов. Зная период полураспада радиоактивного изотопа, можно определить возраст минерала его содержащего.

Для этого нужно определить соотношение между содержанием радиоактивного вещества и продукта его распада в минерале.

В ядерной геохронологии основными являются:

Свинцовый метод — используется процесс распада 235U, 238U, 232Th на изотопы 207Pb и 206Pb, 208Pb.

Используются минералы: монацит, ортит, циркон и уранинит. Период полураспада

Калий-аргоновый — при распаде К изотопы 40К (11%) переходят в аргон 40Ar, а остальные в изотоп 40Ca. Поскольку К присутствует в породообразующих минералах (полевые шпаты, слюды, пироксены и амфиболы), метод широко применяется. Период полураспада

Рубидий-стронциевый — используется изотоп рубидия 87Rb с образованием изотопа стронция 87Sr (используемые минералы — слюды содержащие рубидий). Из-за большого периода полураспада (49.9 млрд.лет) применяется для наиболее древних пород земной коры.

Радиоуглеродный — применяется в археологии, антропологии и наиболее молодых отложений Земной коры. Радиоактивный изотоп углерода 14С образуется при реакции космических частиц с азотом 14N и накапливается в растениях. После их гибели происходит распад углерода 14С, и по скорости распада определяют время гибели организмов и возраст вмещающих пород (период полураспада 5.7тыс.лет).

Относительная геохронология определяет возраст пород и последовательность их образования стратиграфическими методами, а раздел геологии, изучающий взаимоотношения горных пород во времени и пространстве называется стратиграфией.

Методы относительной геохронологии подразделяются на палеонтологические и непалентологические.

Палеонтологические методы (биостратиграфия): в основе метода-определения видового состава ископаемых остатков древних организмов и представления об эволюционном развитии органического мира, согласно которого в древних отложениях находятся остатки простых организмов, а в более молодых — организмы сложного строения.

Эта особенность используется для определения возраста пород.

Не палеонтологические методы подразделяются на: литологические, структурно-тектонические и геофизические.

Литологические методы разделения толщ опираются на различия отдельных слоев, составляющих изучаемую толщу по цвету, вещественному составу (минералого-петрографическому), текстурным особенностям.

Структурно-тектонический метод — в его основе лежит представление о существования перерывов в осадконакоплении на крупных участках земной коры.

Перерывы в осадконакоплении наступают тогда, когда участок морского бассейна, где накапливалась осадочная толща, становится приподнятым и на этот период здесь прекращается формирование осадков.

В последующее геологическое время данный участок может вновь начать погружение, снова стать морским бассейном, в котором происходит накопление новых осадочных толщ. Граница между толщами представляет собой поверхность несогласия.

По таким поверхностям проводят расчленение осадочной толщи на пачки и сопоставляют их в соседних разрезах. Толщи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласия рассматриваются как одновозрастные. В отличие от литологического метода структурно-тектонический метод используется для сопоставления крупных стратиграфических подразделений в толщах.

Геофизические методы основаны на сравнении пород по физическим свойствам.

По своей геологической сущности геофизические методы близки минералого-петрографическому методу, поскольку и в этом случае выделяются отдельные горизонты, сопоставляются их физические параметры и по ним проводится корреляция разрезов. Геофизические методы не носят самостоятельного характера, а применяются в комплексе с другими методами.

Рассмотренные методы абсолютной и относительной геохронологии позволили определить возраст и последовательность образования горных пород, а также установить периодичность геологических явлений и выделить этапы в длительной истории Земли.

В каждый этап последовательно накапливались толщи пород, и это накопление происходило в определенный промежуток времени. Поэтому всякая геохронологическая классификация содержит двойную информацию и объединяет две шкалы — стратиграфическую и геохронологическую. Стратиграфическая шкала отражает последовательность накопления толщ, а геохронологическая шкала — соответствующий этому процессу период времени.

На основе большого количества данных по различным регионам и континентам была создана общая для земной коры Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений и эволюцию органического мира.

В стратиграфии подразделения рассматриваются от крупных к мелким:

Им соответствуют: эон — эра — период — эпоха – век.

Такими индексами удобно пользоваться при составлении геологической карты или геологического разреза.

Геологическая карта отражает распространение горных пород и их возраст на поверхности Земли. Поэтому она составляется на топооснове различного масштаба.

Геологические разрезы показывают распространение горных пород от поверхности Земли до определенных глубин, спроектированных на вертикальную плоскость. В зависимости от поставленных геологических задач, разрезы также составляются в различном масштабе.

Таблица 1. Геохронологическая таблица.

Четвертичный QГолоцен Позднечетвертичный Среднечетвертичный РаннечетвертичныйQIV QIII QII QIНеогеновый NВерхненеогеновый РанненеогеновыйN2 N1Палеогеновый (Pg) PПозднепалеогеновый Среднепалеогеновый Раннепалеогеновый(Pg3) P3 (Pg2) P2 (Pg1) P1Мезозойская Mz 173 млн.

Меловой (Cr) KВерхнемеловой Раннемеловой(Cr2) K2 (Cr1) K1Юрский JПозднеюрский Среднеюрский РаннеюрскийJ3 J2 J1Триасовый TПозднетриасовый Среднетриасовый РаннетриасовыйT3 T2 T1Палеозойская Pz 330 млн.

Пермский PВерхнепермский РаннепермскийP2 P1Каменноугольный CПозднекаменноугольный Среднекаменноугольный РаннекаменноугольныйC3 C2 C1Девонский DПозднедевонский Среднедевонский РаннедевонскийD3 D2 D1Силурийский SСреднесилурийский РаннесилурийскийS2 S1Ордовикский OПозднеордовикский Среднеордовикский РаннеордовикскийO3 O2 O1Кембрийский (Cm) єПозднекембрийский Среднекембрийский Раннекембрийский(Cm3) є3 (Cm2) є2 (Cm1) є1КриптозойПротерозойская-PR >2100 млн.

Венд РифейPR3 PR2 PR1

Возраст горных пород и методы его определения

Историю и общие закономерности развития и образования земной коры изучает историческая геология.

Хронология геологических событий в истории Земли, а также возраст земной коры и Земли как планеты интересуют человечество. как из практических, так и теоретических соображений. В настоящее время в истории формирования и развития Земли выделяют два крупных этапа – догеологический и геологический.

Первый этап охватывает длительный промежуток времени – с момента возникновения Земли как планеты (около 6,5–7 млрд. лет назад) и до того времени, когда начали формироваться оболочки Земли (атмосфера, гидросфера, земная кора), т.е. около. 4,5–5 млрд.лет тому назад.

История догеологического этапа не может быть восстановлена геологическими методами, и все представления о нем базируются на общих представлениях о развитии Земли как космического тела. Догеологический этап называют также космическим или планетарным.

Геологический этапначинается с момента появления земной коры, т. е. с того времени, от которого сохранились наиболее древние геологические документы – минералы и горные породы.

Однако известные нам древние минералы и горные породы тоже образовались из каких-то ранее существовавших пород, но по тем или иным причинам не сохранившихся. В связи с этим начало геологического этапа в истории Земли представляет собой только условный момент.

Для выражения времени в истории развития Земли за геологический этап пользуются абсолютной геохронологией и относительной геохронологией.

Абсолютный возраст – это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах.

Определение абсолютного времени в геологии стало возможным в XX в.в связи с появлением возможности использования для этих целей радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах и минералах.

Радиологический методоснован на том, что ядра атомов некоторых неустойчивых (радиоактивных) элементов с постоянной, присущей каждому из них скоростью, не зависящей от внешних условий, самопроизвольно распадаются, образуя устойчивые химические элементы. Например, конечными устойчивыми продуктами распада ядер атомов урана (U238, U235), тория (Th232) являются радиогенный газ гелий (Не4) и радиогенный металл свинец (Рb).

Для каждого радиоактивного элемента характерен свой период полураспада, т. е. свой промежуток времени, в течение которого то или иное количество радиоактивного вещества уменьшается наполовину.

Длительность процесса полураспада исчисляется у большинства элементов десятками и сотнями миллионов лет (у тория длительность полураспада равна 1,4∙1010 лет, у урана – 7,0∙108 лет и т.п.).

Учитывая относительное содержание в минерале или горной породе остатка радиоактивного элемента, количество появившихся устойчивых элементов и скорость полураспада радиоактивного элемента, можно вычислить абсолютный возраст минерала.

Радиологический метод исследования дал возможность выразить в годах продолжительность определенных отрезков времени в истории земной коры.

Абсолютная шкала времени привязана к ранее созданной относительной геохронологической шкале.

Относительный возрастпозволяет определять возраст пород относительно друг друга, т.е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе.

Для установления относительного возраста используют два метода, с помощью которых разработана относительная геохронологическая шкала, – стратиграфический и палеонтологический.

Стратиграфический метод основан на изучении положения слоев горных пород в земной коре.

Слои, которые по своему пространственному положению залегают выше рассматриваемых, считаются по времени образования более молодыми, чем подстилающие породы. Стратиграфический методприменяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев.

Из рис. 17авидно, что самым молодым является верхний слой 3, самым древним – нижний 1.

Этот метод не используют при залегании слоев в виде складок.

На рис. 17б показан выход на склон рельефа слоев, смятых в складки. Видно, что более древние слои 1 и 2 лежат на более молодом слое 3.

Палеонтологический методоснован на изучении ископаемых остатков вымерших организмов.

Установлено, например, что в разновозрастных слоях осадочных пород встречаются разные комплексы остатков организмов, характеризующие развитие флоры и фауны в ту или иную геологическую эпоху. Сопоставление этих остатков и позволяет судить об относительном возрасте горных пород. Этот метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках.

Изучение окаменелостей, отпечатков (внутренних и наружных), ядер (возникли вследствие заполнения пустот, оставшихся от разложившихся организмов) показало, что встречаемые в ископаемом состоянии формы постепенно сменяются во времени, причем в этой смене наблюдается определенный процесс прогрессивного развития организмов, начиная с самых низших форм и до наиболее организованных групп.

При этом некоторые группы низших животных и растений встречаются с момента зарождения жизни на Земле до настоящего времени, тогда как высшие формы появились и стали преобладать только в новейшее время.

Однако не все организмы позволяют определить более или менее точно относительный возраст породы. Некоторые виды животных и растений жили многие миллионы лет, существенно не изменялись и поэтому встречаются в различных по возрасту слоях горных пород.

Для определения относительного возраста пород используются такие ископаемые формы растений и животных, которые встречаются лишь в слоях, отложившихся в определенный отрезок времени. Они называются руководящими.

Источник