ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 232
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
29 ливать относительный возраст горных пород и определять условия формирования осадочной горной породы, содержащей эти органические остатки – в водной или воздушной среде, при каких температурах, на каких глубинах и т.д.
Вторым методом определения относительного возраста горных пород явля- ется стратиграфический метод. Стратиграфия – это наука о последовательности осадконакопления. Суть метода заключается в том, что при ненарушенном пер- вичном залегании горных пород нижележащие слои имеют более древний воз- раст, так как они образовались раньше, чем слои, залегающие выше. Таким образом, из двух толщ или слоев горных пород нижележащий имеет всегда более древний возраст, чем вышележащий. Этим методом относительный возраст гор- ных пород определяется в том случае, если два и более слоев горных пород зале- гают таким образом, что видно их взаимоотношение, например, в едином обнажении или на небольшом удалении один от другого, когда можно быть пол- ностью уверенным в их положении в разрезе. Для достаточно удаленных обнаже- ний он самостоятельно не работает, и в таких случаях необходимо применение палеонтологического метода, пригодного для сравнения пород из как угодно да- леко отстоящих друг от друга обнажений. Следует заметить, что и палеонтологи- ческий метод имеет недостатки, а именно: он не применим в тех случаях, когда горные породы не содержат руководящих органических остатков.
Комплексное использование палеонтологического и стратиграфического методов позволяет уверенно определять возраст горных пород и дает основу для создания геохронологической и стратиграфической шкал, в которых сведе- ны все основные возрастные комплексы горных пород в виде слоев (толщ), ле- жащих в естественной последовательности их образования. Это и есть геологическая летопись Земли.
Международная геохронологическая шкала впервые была принята на
Второй сессии Международного геологического Конгресса в 1881г. Эта шкала, являющаяся одновременно и стратиграфической, по мере получения новых геологических материалов постоянно пополняется и изменяется. Для обозначе- ния возраста в шкале применены геологические индексы – буквенные обозна- чения (латинские) и цветовые обозначения. Эти же принципы применяются на всех геологических документах: геологических картах, стратиграфических ко- лонках, разрезах и т.д.
Ниже приводится геохронологическая и стратиграфическая шкала по со- стоянию на октябрь 1993г. (табл. 1,2, авторы А.И. Жамойда, О.А. Мазарович,
Р.И. Соколов).
30
Но не всегда горные породы содержат органические остатки. В таких слу- чаях прибегают к другим методам определения относительного возраста, наиболее употребительными среди которых являются литологический и мине- ралогический.
Литологический метод заключается в сопоставлении разрезов соседних обнажений или скважин. Как правило, он используется при относительно не- больших расстояниях между точками наблюдения (обнажениями, горными вы- работками или скважинами). Если в двух или нескольких соседних скважинах наблюдается одинаковая последовательность напластования горных пород, то вполне вероятно, что они образованы в одно и то же геологическое время из одних и тех же источников. В случае отсутствия других данных – прежде всего палеонтологических, этот метод часто бывает единственным, дающим возмож- ность хоть как-то приблизительно определить возраст горных пород.
Минералогический метод также применяется в тех случаях, когда невоз- можно применить более точные методы – стратиграфический и палеонтологи- ческий. Он заключается в сопоставлении возраста горных пород по комплексам содержащихся в них минералов и специфическим особенностям этих минера- лов: форме кристаллов, микропримесям в минералах, их окраске и др.
Литологический и минералогический методы особенно часто применяют- ся при изучении так называемых «немых» отложений, лишенных органических остатков. Например, одним из таких конкретных случаев применения назван- ных методов является построение стратиграфической схемы для докембрий- ских, самых древних на Земле отложений. Помимо описанных выше методов для их стратификации применяется также геохимический метод: по сопостав- лению геохимических особенностей пород, отражающих особенности среды осадконакопления, проявления синхронного вулканизма и проч.
Кроме методов определения относительного возраста горных пород, су- ществуют изотопные методы определения так называемого «абсолютного» воз- раста, т.е. возраста горных пород, измеренного в единицах времени. Для геологических событий и образований такой единицей является миллион лет.
31
Табл. 1. Геохронологическая шкала фанерозоя
Эон
(эонотема
)
Эра
(эратема
)
Период
(система)
Эпоха (отдел)
Продолжитель- ность млн. лет
Окраска
Плейстоценовая, Q
2
Антропогеновый, Q
Эоплейстоценовая Q
1 1,6
Серо- желтая
Плиоценовая, N
2 3,5
Неогеновый, N
Миоценовая, N
1 19,5
Желтая
Олигоценовая, Р
3 13,4
Эоценовая, Р
2 16,9
Кайнозойская
, 65 млн лет
Палеогеновый, Р
Палеоценовая, Р
1 10,1
Желто- оранжевая
Поздняя, К
2 32,5
Меловой, К
Ранняя, К
1 46,5
Зеленая
Поздняя, J
3 19
Средняя,J
2 25
Юрский,
Ранняя,J
1 25
Голубая
Поздняя, Т
1 18
Средняя, Т
2 12
Мезозойская
, 183 млн
. лет
Триасовый, Т
Ранняя, Т
3 5
Фиолето- вая
Поздняя, Р
2 10
Пермский, Р
Ранняя, Р
1 28
Оранжево- коричневая
Поздняя, С
3 14
Средняя, С
2 20
Каменноугольный, С
Ранняя, С
1 40
Серая
Поздняя, D
3 14
Средняя, D
2 13
Девонский, D
Ранняя, D
1 21
Коричне- вая
Поздняя, S
2 13
Силурийский, S
Ранняя, S
1 17
Серо- зеленая
(светлая)
Поздняя,O
3 10
Средняя,O
2 30
Ордовикский, О
Ранняя, O
27
Оливково- зеленая
Поздняя, C
3 18
Средняя, C
2 17
ФАНЕРОЗОЙ
Палеозойская
, 322 млн
. лет
Кембрийский, С
Ранняя, C
1 30
Сине- зеленая
(темная)
32
Табл. 2. Геохронологическая шкала докембрия
Акротема
Эонотема
(эон)
Эратема
(эра)
Система
(период)
Отдел
(эпоха)
Верхний, V
2
(поздняя)
(650+20-570)
Верхний
(поздний) протерозой, PR
Венд, V
Нижний, V
1
(ранняя)
(650+20-620+20)
Верхний (поздний) рифей, R
3
(1000+50-650+20)
Средний рифей, R
2
(1350+20-1000+50)
(1080)
Рифей
, R
Нижний (ранний) рифей, R
1
(1650+50-1350+20)
Верхняя часть, PR
1
Верхний (поздний) карелий
(1900+50-1650+50)
Протерозой
, PR
Нижний (ранний) протерозой, PR
(карелий)
(2500+50-1900+50)
Нижняя часть, PR
1
Нижний (ранний) карелий
(2500+50-1900+50)
Верхний (поздний)
(3150+50-2500+50)
Архей
, А
R
Нижний (ранний)
(более 400)
Изотопные методы основаны на использовании радиоактивного распада некоторых химических элементов. Измерение возраста производится по содер- жанию продуктов радиоактивного распада в минералах или горных породах, времени полураспада и соотношению содержаний продуктов распада и оста- точных продуктов. Процесс распада химических элементов в природе происхо- дит с постоянной скоростью, и в результате этого появляются атомы устойчивых, уже не распадающихся далее элементов. Постепенно количество этих элементов увеличивается в минерале или горной породе пропорционально
33 геологическому возрасту изучаемого вещества. Обычно для определения воз- раста используются так называемые «долгоживущие» элементы, то есть эле- менты с большим периодом полураспада (уран, торий и др.).
Существует несколько методов определения изотопного возраста горных пород. Из них наиболее точным является свинцовый метод (свинцово-ураново- ториевый). В этом методе определение возраста осуществляется по отношени- ям содержаний изотопов свинца
208
PB/
204
Pb,
207
Pb/
204
Pb,
206
Pb/
204
Pb.
Стронциевый метод основан на особенностях радиоактивного распада рубидия и превращения его в изотоп стронция
87
Sr. При этом методе возможны значительные ошибки в определении возраста за счет привноса рубидия в ми- нералы из других источников, т.е. не за счет только радиоактивного распада.
Калий – аргоновый метод или просто аргоновый. Суть метода заключает- ся в накоплении радиогенного аргона в калиевых минералах. Метод является наиболее доступным и наиболее распространенным. Недостатком его являются весьма значительные ошибки, которые могут быть допущены, так как эти ми- нералы (калиевые полевые шпаты, слюды, глауконит и др.) могут легко терять радиогенный аргон. Вместе с тем возможен и привнос аргона в эти минералы. В результате не всегда могут быть объяснены получаемые при применении этого метода цифры возраста: наряду со значительным омоложением возможно и значительное удревнение возраста исследуемых горных пород. Доступность и относительная дешевизна исследований калий-аргоновым методом связаны как с широким распространением калиевых минералов, так и с возможностью оп- ределения возраста не только по мономинеральным пробам, но и по навескам горных пород, содержащих эти минералы.
Радиоуглеродный метод основан на определении количества нераспавше- гося изотопа
14
С. Этот метод применяется для определения возраста наиболее молодых геологических образований (кайнозойских), следов культуры древне- го человека, его орудий труда, охоты, предметов быта.
34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12
ЧАСТЬ 2. ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Экзогенные геологические процессы являются выражением атмосферных и гидросферных геологических процессов, то есть процессов, происходящих на поверхности Земли. Важность их объясняется, прежде всего, тем, что они яв- ляются главной причиной образования одной из трех важнейших групп горных пород – пород осадочных, образованных из первично накопленного осадка. Сам осадок в зависимости от способа его получения может быть обломочным (со- стоящим из обломков), хемогенным (образованным в качестве нерастворимого осадка при химическом взаимодействии различных веществ) или органогенным
(биогенным, образованным из остатков живых организмов или продуктов их жизнедеятельности). В случае одновременного накопления разных типов осад- ков образуются смешанные осадочные горные породы. С ними связано огром- ное количество разнообразных полезных ископаемых: газообразных, жидких и твердых.
Одной из важнейших особенностей экзогенных геологических процес- сов является стадийность их геологической деятельности, приводящей к обра- зованию горных пород. Начальной стадией такой деятельности является разрушительная, которая сменяется транспортировочной и завершается нако- пительной – аккумулятивной. Характеристика всех этих стадий для каждого экзогенного геологического процесса приводится в этом разделе работы.
Поскольку экзогенные геологические процессы являются выражением деятельности атмосферы и гидросферы, рассмотрим некоторые общие особен- ности этих наружных оболочек Земли.
2.1. АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ПРОЦЕССЫ
Атмосфера как непосредственная геологическая сила проявляется в про- цессах выветривания, ветровой и ледниковой деятельности. Она представляет собой газовую оболочку планеты, окружающую и вращающуюся вместе с ней как единое целое. Атмосфере принадлежит важнейшая роль в возникновении и развитии жизни на Земле.
Произошла атмосфера, вероятнее всего, из газов, выделенных литосферой после образования Земли. В процессе развития планеты состав атмосферы сильно изменялся в связи с уходом атмосферных газов в космическое про- странство, непрерывного выделения новых порций газов из литосферы, хими- ческого взаимодействия газов с литосферой, эволюцией жизни на земле и др. причинами. Огромное количество углекислого газа растворялось в водах морей
35 и океанов и осаждалось в виде карбонатных горных пород. Атмосферная угле- кислота используется постоянно в питании растениями, а выделяемый при этом кислород – в дыхании животными.
Современный состав атмосферного воздуха до высоты 100 км (%): кисло- род – 20,95; азот – 78,08; аргон – 0,93; углекислый газ – 0,03. Остальные газы составляют тысячные доли процента (водород, неон, гелий, водяные пары и прочие).
Одной из важнейших составных частей атмосферного воздуха для гео- логических процессов является пыль, которая благодаря очень мелким разме- рам частиц поднимается на большие высоты и может находиться там значительное время. Источниками атмосферной пыли могут быть мелкие час- тицы минералов и горных пород с поверхности Земли, водяные пары с водной поверхности планеты, вулканическая пыль, поднятая в воздух воздушными течениями, а также космические частицы.
В ходе эволюции Земли состав атмосферы постоянно изменялся. В древ- ние геологические эпохи, например, в докембрийское время в ее составе преоб- ладал углекислый газ, значительную роль играли химически активные хлор, фтор и др. газы. Близкой к такому составу является современная атмосфера та- ких планет Солнечной системы, как Марс и Венера. В процессе эволюции на- шей планеты осаждение в морях и океанах огромных количеств карбонатных горных пород – прежде всего известняков и доломитов, связывало углекислый газ атмосферы, а развитие жизни привело к выделению значительных коли- честв кислорода: от долей процента в докембрийское время до первых процен- тов в девонское и почти 21% в наше время. Появление жизни на земле, и особенно животного мира, привело к интенсивному накоплению кислорода в атмосфере в связи с поглощением растениями углекислого газа в процессе фо- тосинтеза и выделением кислорода. О составе древней атмосферы ученые судят по составу газов в виде мелких включений – пузырьков в древних осадочных горных породах, образованных в атмосфере и гидросфере. По этим включениям и было определено преобладание в догеологические эпохи развития Земли в со- ставе атмосферы аммиака и метана, которые при окислении привели к образо- ванию азота и углекислого газа, замененного в процессе дальнейшего развития жизни, в значительной мере кислородом.
Усиленное образование кислорода способствовало, кроме того, образо- ванию в атмосфере озонового слоя. Это произошло на высоте 1–30 км. Важ- ность этого процесса и самого озонового слоя заключается в том, что озон способен поглощать ультрафиолетовое излучение Солнца и передавать его на