Стратиграфия и геологическая корреляция

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Экономики, Управления и Природопользования

Кафедра географии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Стратиграфия и геологическая корреляция

Красноярск 2014г.

Содержание

Введение

1. История Геологии (Стратиграфии)

1.1 Период первоначального накопления геологических знаний (до середины XVIII в.)

1.2 Становление геологии, возникновение стратиграфии и ранний период её развития (вторая половина XVIII в.)

1.3 Возникновение и развитие биостратиграфии (первая половина XIX в. - додарвиновский период)

1.4 Развитие стратиграфии в период победы эволюционизма. Дарвиновский этап (вторая половина XIX в.)

1.5 Новейший этап развития стратиграфии (XX в.)

1.6 Координация стратиграфических исследований в России в настоящее время

2. Общая стратиграфия. Принципы стратиграфии

2.1 Цель и задачи стратиграфии

2.2 Основные принципы стратиграфии

2.2.1 Принцип последовательности образования геологических тел, или принцип суперпозиции (принцип Н. Стенона)

2.2.2 Принцип гомотаксальности (принцип В. Смита - Т. Гексли)

2.2.3 Принцип хронологической взаимозаменяемости признаков (С.В. Мейена)

2.2.4 Принцип объективной реальности и неповторимости

2.2.5 Принцип необратимости геологической и биологической эволюции (Ч. Дарвина)

2.2.6 Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи (Ч. Дарвина)

2.2.7 Принцип актуализма (Ч. Лайеля)

2.2.8 Принцип возрастной миграции граничных поверхностей супракрустальных геологических тел (закон Н. А. Головкинского - И. Вальтера)

2.2.9 Принцип условности (договоренности) (А.В. Попова)

2.2.10 Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В. Смита)

2.2.11 Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (А. Грессли)

2.2.12 Принцип палеонтологической сукцессии (Жиро Сулави -- В. Смита)

2.2.13 Принцип периодичности (ритмичности, цикличности и этапности) явлений и процессов

2.2.14 Другие принципы

3. Стратиграфические методы, их сущность

3.1 Геохронология и стратеграфия

3.2 Количественные методы в стратиграфии

4. Значение и возможность применения стратиграфии и стратиграфических методов в геологии

5. Событийная стратиграфия

6. Стратиграфический кодекс

Заключение

Список использованных источников

Приложение



Введение

К вопросу о возрасте Земли и о геологическом времени ученые подходили с разных позиций - от вычисления скорости осадконакопления до продолжительности жизни отдельных особей, видов, родов, сообществ, семейств и отрядов животного и растительного царств.

В настоящее время на основании определений возраста образования минералов, слагающих горные породы (абсолютный или изотопный возраст), установлено, что самые древние горные породы на Земле возникло около млрд. лет назад, а образования планеты Земля произошло 4,66 млрд. лет назад.

Раздел геологической науки, изучающий слои земной коры, их взаимное расположение и последовательность возникновения, называют «Стратиграфия»Название происходит от слов stratum (лат.) - настил, слой и grapho (греч.) - пишу - это основа геологии, её фундамент; по выражению академика Б. С. Соколова (1993), именно стратиграфия «…сделала геологию наукой исторической, т. е. наукой в строгом смысле» [3]. Со стратиграфической разработки начинается геологическое изучение любого региона. На стратиграфической основе проводится съемка, поиски и разведка полезных ископаемых, тектонические, и другие исследования. Без стратиграфической основы невозможно геологическое картирование. Стратиграфические знания вызывают большой познавательный интерес, имеют общетеоретическое и мировоззренческое значение.

Кроме того, наука стратиграфия выполняет функцию международного геологического языка, является средством общения геологов разных стран, поскольку основные геологические события имеют глобальное значение.

Стратиграфия одной из первых (после минералогии) выделилась в 17 веке из обширного и неопределенного познания «земной тверди», сделала геологию наукой исторической. Затем на ее основе возникли петрография, литология, тектоника, палеонтология и многие другие геологические дисциплины.

Стратиграфические исследования предваряют практически все операции геологических работ. При рассмотрении любого обнажения в нем определяются неоднородности, изучая которые вырабатывается общее представление о строении разреза.

При документации скважин, по керну или каротажным диаграммам устанавливается последовательность вскрытых горных пород.

При составлении геологической или любой другой специальной карты, разрабатывается ее легенда, т.е. те элементы - объединения горных пород, ландшафтные или геодинамические единицы, которые затем будут наноситься на план.

При проведении поисковых работ на многие виды полезных ископаемых первоначально определяются породные признаки вмещающих образований для того, чтобы затем установить размещение их в геологическом разрезе и проследить в пространстве.

Любой вид геологической деятельности начинается с расчленения исследуемого объекта, затем определяются сходные черты в его элементах и только после этих стратиграфических операций переходят к выявлению сути проблемы.

Существует несколько определений этой науки, близких по смыслу.

Однако основным объектом изучения стратиграфии является не вся земная кора, а только нормально пластующиеся толщи, геологические тела, сложенные осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами. При этом изучается не состав и свойства горных пород, что является предметом других наук (литология, петрография, геофизика), а пространственно-временные соотношения геологических тел; реконструируется система координации геологических событий в пространстве и времени.

Актуальность данной работы заключается в том, что наука Стратиграфия является фундаментом геологии и именно с данной науки начинается геологическое изучение любого региона, полезных ископаемых и других исследований. По итогам Стратиграфических исследований определяется пространственно-временные соотношения геологических тел.

Цель: Становление и анализ основных направлений в науке стратиграфии.

Задачи:

1. Изучить основные литературные источники о науке Стратиграфии;

2. Проанализировать историю развития науки;

3. Охарактеризовать основные прицепы и методы науки.



1. История Геологии (Стратиграфии)

По этому вопросу существует обширная литература: прежде всего - История геологии (1973), двухтомная монография Г. П. Леонова (1973), трехтомная монография К. В. Симакова (2004), глава 1 в учебнике Д. Л. Степанова и М. С. Месежникова (1979), а также монография С. И. Романовского (2005). Все историографы отмечают, что наука стратиграфия зародилась почти одновременно с геологией, и в её развитии выделяют пять этапов.

1.1 Предыстория стратиграфии - период первоначального накопления геологических знаний (до середины XVIII в.)

Это было время от «ничего» до сохранившихся высказываний отдельных мыслителей об органической природе окаменелостей и водном происхождении вмещающих осадков (Пифагор, Аристотель, Страбон, Авиценна, Бируни, Леонардо да Винчи, Декарт и др.). На протяжении этого длительного периода не было преемственности в передаче знаний и у каждого исследователя открытия рождались как бы с чистого листа.

Особенно продуктивным оказался XVIII в. Благодаря работам Н. Стенона.

Николаус Стенон (1638- 1687) - датский медик, занимался геологическими наблюдениями в окрестностях Тосканы в Северной Италии и в 1669 г. Опубликовал автореферат диссертации под названием «О твердом, естественно содержащемся в твердом». В ней он описал процесс образования осадочных слоёв и впервые разделил их на молодые, средние и древние. Последние могут быть приподняты выше и залегать наклонно.

Были сформулированы основные принципы стратиграфии:

1) последовательности напластования - каждый слой моложе подстилающего и древнее перекрывающего;

2) первичной горизонтальности слоёв;

3) первичной непрерывности слоёв, отложившихся в водной среде и исчезающих только в результате выклинивания по периферии бассейна.

Всё это явилось основанием считать Н. Стенона основоположником науки стратиграфии. Его работа впоследствии переиздавалась девять раз, в том числе в 1957 г. В СССР на русском языке [4].

1.2 Становление геологии, возникновение стратиграфии и ранний период её развития (вторая половина XVIII в.)

Этот период считают временем умозрительных работ без великих открытий.

Великий французский ученый Ж. Л. Бюффон (1707-1788) в 36-томной «Естественной истории» в томе 1 «Теория Земли» изложил свои представления о геологической истории Земли. По его расчетам и экспериментам возраст Земли составлял 75 000 лет. В её истории выделялось семь эпох, которые постепенно сменяли друг друга. Одним из первых Бюффон считал органические остатки показателем возраста вмещающих отложений [5].

Великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711-1765) известен в геологии двумя работами: 1) «О слоях земных», в которой описывалось происхождение слоев в результате осаждения в водных бассейнах, а также высказывалось утверждение о большой длительности геологического времени, намного превышающего историю человечества; 2) «Слово о рождении металлов от трясения Земли…» [6].

Г. Х. Фюксель (1722-1773) в 1762 г. Опубликовал работу «История Земли и моря, установленная по истории Тюрингских гор». В ней он впервые применил систему соподчинения стратиграфических единиц разного ранга (серии и статумены), которым соответствуют одноимённые хронологические единицы (секулы и луструмы). Такой подход к стратиграфическим подразделениям сохранился до настоящего времени. Под «серией» подразумевался комплекс отложений, возникших в одинаковых условиях. Выделенные им девять серий в триасе Тюрингии отличались не только литологическими особенностями, но и содержащимися в них органическими остатками. К работе была приложена впервые составленная геологическая карта [7].

А. Г. Вернер (1749-1817), профессор Фрейбургской горной академии, был чрезвычайно популярен у современников и является создателем научной школы нептунистов. Он считал, что большинство горных пород формировалось в результате осаждения в море. Также он выделял четыре группы пород: первозданные, переходные, флёцевые и намывные, формирование которых происходило в условиях смены эпох потопов и воздыманий, считал, что литологически сходные породы из разных разрезов являются одновозрастными.

Выделенным стратиграфическим подразделениям конкретного региона придавал универсальное значение, объясняя последовательность их напластования обусловленной общим изменением состава вод Мирового океана [8].

Дж. Геттон (1726-1797), английский натуралист, основатель школы плутонистов, считал ведущим породообразующим процессом магматический. Отмечал колоссальную продолжительность геологической истории Земли [9].

1.3 Возникновение и развитие биостратиграфии (первая половина XIX в. - додарвиновский период)

Если раньше стратиграфическое расчленение и корреляция разрезов производились по литологическим признакам, то на рубеже XVIII-XIX вв. начал использоваться палеонтологический метод. Его появление связывают с именами англичанина В. Смита и французского палеонтолога Ж. Кювье, хотя ранее об этом уже докладывал Ж. Л. Жиро-Сулави. В эти же годы появилась первая целостная теория эволюции Ж. Б. Ламарка (1744-1829).

Рисунок 1 - Геологическая шкала

Истолкование летописи ископаемых в рамках униформизма и эволюции привело к "геологической таблице времен с ее периодами и эрами длительностью в миллионы лет. В докембрийском периоде, предположительно длившемся миллиарды лет, если и есть ископаемые, то их очень мало [11]

Аббат Ж. Л. Жиро-Сулави (1750-1813) ещё в 1779 г. На заседании Королевской академии наук прочитал доклад «Естественная история Южной Франции». Слои известняков с фауной он стратифицировал на следующие эпохи:

1) царство моллюсков вымерших;

2) царство моллюсков вымерших и ныне живущих;

3) царство моллюсков ныне живущих;

4) царство растений и рыб, известных в наши дни;

5) окаменелые деревья, галечник, кости ископаемых животных [10].

В. Смит (1769-1839), английский инженер-изыскатель, обратил внимание на природную закономерность в расположении органических остатков среди определённых слоёв и в 1799 г.

Составил таблицу с фауной юры и нижнего мела. С ее публикации в 1815 г. Исчисляется выделение принципа биостратиграфического расчленения (слои, содержащие остатки сходных фаун и флор, являются одновозрастными), а также появление термина «стратиграфия» [11].

Французские исследователи палеонтолог Ж. Кювье (1769-1832) и геолог А. Броньяр (1770-1847) в те же годы использовали палеонтологический метод для расчленения осадочных отложений окрестностей Парижа, в ряде вопросов продвинувшись дальше В. Смита.

В частности они использовали палеонтологический метод не только для определения возраста, но и для объяснения фациальной и палеогеографической обстановки.

В противоположность катастрофизму Дж. Геттон и Дж. Плейфер выдвинули принцип униформизма, а несколько позднее Ч. Ляйель - принцип актуализма.

Появление палеонтологического метода вызвало бурный ростстратиграфических исследований, что привело к созданию общей стратиграфической шкалы фанерозоя на основе региональной стратиграфической схемы Западной Европы.

В короткое время, называемое «героической эпохой», были выделены все основные геологические системы:



Таблица 1 - Таблица, обозначающая временной период и год его открытия. А. д'Орбиньи (1802-1857), А. Оппель (1831-1865) [11].

Период	Год	Период	Год
юрский	1795	кембрийский	1836
меловой и каменноугольный	1822	палеозойский	1838
четвертичный	1829	девонская система	1839
третичный	1833	мезозойская и кайнозойская эратемы	1840
триасовый	1834	пермский	1841
силурийский	1835	ордовикский	1879

Таким образом, в додарвиновский период благодаря преимуществам палеонтологического метода были заложены основы хроностратиграфии и выделены геологические системы.

1.4 Развитие стратиграфии в период победы эволюционизма. Дарвиновский этап (вторая половина XIX в.)

В 1859 г. Появилась работа Ч. Дарвина «Происхождение видов», которая обозначила эпоху эволюционного учения в биологии и других науках о Земле. Выявление филогенеза отдельных групп организмов неизмеримо расширило возможности палеонтологического метода в стратиграфии [12]. Также большое значение имеет его учение о неполноте геологической летописи и едином центре возникновения видов.

Учение Дарвина получило развитие в работах многих известных палеонтологов:

Ф. Гильгендорфа, изучившего планорбисы миоцена Южной Германии,

М. Неймара, описавшего ряды палюдин неогена Славонии,

В. Ваагена, установившего эволюционные ряды юрских аммонитов.

В России последователями Дарвина были известные ученые-палеонтологи (В. О. Ковалевский, А. П. Карпинский, С. Н. Никитин, Ф. Н. Чернышов и др.)

К концу XIX в. Отчетливо определилась необходимость межгосударственной кооперации геологов для создания международной геологической шкалы.

1-я сессия Международного геологического конгресса (МГК) собралась в 1878 г. В Париже. Основным его решением было создание комиссии по унификации стратиграфической и геохронологической терминологии.

2-я сессия МГК (Болонья, 1881) утвердила рангово-соподчиненные подразделения: период - система, эпоха - отдел, век - ярус. (До конца XIX в. Состоялось восемь сессий МГК).

1.5 Новейший этап развития стратиграфии (XX в.)

Начало XX в. Ознаменовалось рядом крупных открытий в естествознании, которые нашли отражение и в стратиграфии.

Для разработки местных стратиграфических схем стал широко применяться литолого-стратиграфический метод, использующий последние достижения литологии, учения о фациях, геохимии и геофизики.

Получил дальнейшее развитие и применение в стратиграфии ритмостратиграфический метод расчленения и корреляции, основанный на изучении цикличности осадконакопления, тектонической и климатической.

Появились новые геофизические методы расчленения и корреляции, а также определения абсолютного возраста.

Биостратиграфический метод в ХХ в., несмотря на кризисные тенденции в эволюционном учении, продолжал совершенствоваться. В частности, палеонтология использовала достижения генетики. Совершенствуются методы и техника палеонтологических исследований. Применение оптической и электронной микроскопии позволило вовлечь в изучение новые группы микроорганизмов: наннопланктон, фораминиферы, конодонты и др.

Для стратиграфических целей стали изучать вулканические пеплы, появилась отрасль стратиграфии, называемая тефростратиграфия.

С выходом геологии в океан стратиграфия становится глобальной и очень детальной.

Усилились международные связи, что проявилось в создании Международной комиссии по стратиграфии, а также Международной программы геологической корреляции при ЮНЕСКО.

В 1978 г. В СССР был опубликован Международный стратиграфический справочник под редакцией Х. Д. Хедберга, а в 1994 г. Вышло в свет его второе издание под редакцией А. Сальвадора, которое в сокращенном варианте было переиздано на русском языке в 2002 г. [13].

В последние годы стало развиваться новое направление, называемое событийной стратиграфией, которое использует для корреляции кратковременные геологические явления или события, запечатленные в признаках горных пород.

Таким образом, в ХХ в. Стратиграфия обогатилась новыми методами исследований, стала более детальной и точной.

1.6 Координация стратиграфических исследований в России в настоящее время

Высшим органом, регламентирующим все стратиграфические работы в стране, является Межведомственный стратиграфический комитет (МСК), учрежденный в 1953 г.

В структуре МСК - бюро, комиссии по докембрию и отдельным системам фанерозоя, предметные комиссии, региональные межведомственные стратиграфические комиссии (РМСК).

Печатный орган - «Бюллетень РМСК». Состоит из бюро и нескольких рабочих групп, организованных по геологическим системам и методам исследования. Под эгидой МСК были опубликованы все основные стратиграфические труды, в том числе многотомный:

1) «Стратиграфический словарь СССР»;

2) Посистемный сериал «Стратиграфия СССР»;

3) Три издания Стратиграфического кодекса (1977, 1992, 2006);[14].

В системе Российской академии наук (РАН) функционирует комитет по изучению отдельных геологических периодов (Девонская комиссия, Палеогеновая комиссия и т. д.).

Основное периодическое издание - журнал «Стратиграфия. Геологическая корреляция», основателем и главным редактором которого был академик Борис Сергеевич Соколов [15].

МСК и комиссии РАН совместно с административными органами организуют проведение в стране международных и всероссийских научных мероприятий.



2. Общая стратиграфия. Принципы стратиграфии

Стратиграфия является самостоятельным фундаментальным разделом геологии.

Стратиграфия изучает последовательность образования нормально пластующихся толщ горных пород земной коры, особенности их состава, строения и первичные пространственные отношения друг к другу.

Непосредственным объектом стратиграфии являются: толщи слоистых осадочных, вулканогенных и метаморфические геологических тел, (поскольку в них хронологические соотношения выражены наиболее четко).

С помощью стратиграфии определяется также и относительный возраст интрузивных тел; по их соотношению со слоистыми толщами определяется возраст тектонических структур земной коры. Все это позволяет судить о строении и геологической истории земной коры и о периодизации геологических событий.

Следовательно, стратиграфия является фундаментом геологии, в том числе и исторической геологии. Без данных стратиграфии не обходится ни одна из областей теоретической и прикладной геологии.

Стратиграфия является основой любых региональных геологических исследований геологическое картирование, специальные палеогеографические, тектонические исследования при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых осадочного происхождения, при гидрогеологических, инженерно-геологических и других изысканиях.

2.1 Задачи стратиграфии

Основными задачами стратиграфии, определенными стратиграфическим кодексом являются:

· Расчленение разрезов и установление стратиграфических подразделений;

· Корреляция стратиграфических подразделений и разработка стратиграфических схем местного и регионального значения;

· Создание и уточнение общей стратиграфической шкалы с учетом периодизации истории земной коры в целом.

Перечень задач стратиграфии отражает стадии стратиграфических исследований.

· Начальным этапом любых стратиграфических исследований является описание разреза (керна скважины).

· Одновременно производится и первичное расчленение разреза на слои, комплексы слоев, которые характеризуются изменением определенных наблюдаемых признаков: перерывам, сменой литологического состава, сменой органических остатков. (Все эти признаки должна учитываться в комплексе, так как связаны общностью истории развитая района, или бассейна седиментации).

· Расчленение разрезов сопровождается выделением стратиграфических подразделений (Стратонов) местного значения [14].

«Местные стратиграфические подразделения»- это совокупность горных пород, выделяемых по стратиграфическому положению в местном разрезе на основании комплекса признаков, при учете фациально-литологических или петрографических особенностей, ясно ограниченные от смежных подразделений как по разрезу, так и по площади и обычно опознаваемые в поле».

· В процессе выделения геологических тел в разрезе (Стратонов) устанавливается порядок их расположения в разрезе «выше» или «ниже» и выделяется «нормальность» или «опрокинутость» разреза.

· Следующим этапом стратиграфических исследований является сопоставление отдельных частных разрезов и установление сводных стратиграфических схем района [14].



2.2 Основные принципы стратиграфии

1. Принцип последовательности образования геологических тел (принцип Стенона). Роль С.В. Мейена в развитии этого принципа [4].

2. Принцип гомотаксальности (Т. Гексли) и его частный случай- принцип относительнойодновозрастности геологических тел (В. Смита)

3. Принцип хронологической взаимозаменяемости признаков (С.В. Мейена) [16].

4. Принцип объективной реальности и неповторимости (уникальности) стратиграфических подразделений (Д.Л. Степанова и М.С. Месежникова).

Общегеологические принципы, используемые в стратиграфии:

5. Принцип необратимости геологической и биологической эволюции (Ч. Дарвина) [19].

6. Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи (Ч. Дарвина) [12].

7. Принцип актуализма (Ч. Лайеля) [20].

8. Принцип возрастной миграции геологических тел (Н.А. Головкинского) [21].

9. Принцип условности (договоренности) (А.В. Попова) [1].

10. Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В. Смита) [22,23].

11. Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (принцип А. Грессли - Э. Реневье) [18].

12. Принцип палеонтологической сукцессии (Жиро Сулави -- В. Смита) [22,24].

13. Принцип периодичности (ритмичности, цикличности и этапности) явлений и процессов [25,26].

14. Другие принципы [27].



2.2.1 Принцип последовательности образования геологических тел, или принцип суперпозиции (принцип Н. Стенона)

Этот принцип называют первой аксиомой стратиграфии (Л. Л. Халфин).

Он появился первоначально как закон слоеобразования в диссертации Н. Стенона в 1669 г. (Стенон, 1957): «При ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее покрывающего слоя… В то время, когда происходило образование данного слоя, все вещество, находившееся над ним, было жидким, и, следовательно, в то время, когда образовывался нижний слой, ни один из верхних слоев не существовал».

Н. Стенон подчеркивает важность знания генезиса: «При данном теле определенной формы, созданном согласно законам природы, в самом этом теле находим доказательства, раскрывающие место и способ его создания» [4].

При этом возможны следующие взаимоотношения тел (рис. 2).

Рисунок 2 - Примеры различных взаимоотношений геологических тел: 1 - горизонтальное налегание; 2 - прислонение (аллювиальный врез); 3 - выполнение эрозионной долины; 4 - облекание выступа (рифа). (Н. Стенон.) [4].

Теория Н. Стенона о том, что «если слой прослеживается в ряде разрезов, где он перекрывается более молодыми образованиями или подстилается более древними, сопоставляемые разрезы могут быть суммированы в одну стратиграфическую колонку путем наращивания любого из них вверх или вниз от указанного слоя согласно последовательности напластования» [4].

Так построены все сводные стратиграфические колонки и на их основе единая стратиграфическая шкала, т. к. на Земле нет региона, где были бы представлены в едином разрезе все геологические системы.

2.2.2 Принцип гомотаксальности (принцип В. Смита - Т. Гексли)

Название принципа происходит от слова «гомотаксис», которое обозначает сходство по определенным, прежде всего палеонтологическим, признакам отложений, занимающих одинаковое стратиграфическое положение в разрезах отдельных областей.

Рисунок 3 - Схема, иллюстрирующая некоторые взаимоотношения слоев в близко расположенных разрезах. В разрезах В и Г нарушена временная последовательность залегания слоев и имеет место стратиграфическое несогласие [17].

Он исходит из известного определения В. Смита (1817): «Сходные слои содержат сходные ископаемые» [4]. В качестве принципа стратиграфии этот тезис был предложен С. В. Мейеном (1974, с. 168) [16]: он «устанавливает хронологические отношения пространственно разобщенных последовательностей геологических тел», что необходимо для построения основы хроностратиграфической шкалы.

По Т. Гексли, «одна и та же область земной поверхности последовательно заселялась разнообразными представителями животного мира» [17].

В геологической истории эволюция различных гео-, био- и экосистем происходила метахронно, с наложением разнородных факторов, имеющих автономную продолжительность и сферы влияния. Принцип гомотаксальности предназначен для учета влияния этих факторов при геологической корреляции.

2.2.3 Принцип хронологической взаимозаменяемости признаков (С.В. Мейена)

Этот принцип изложен в монографии С. В. Мейена (1989) в главе «Каузальная стратиграфия. Геосистемы» (с. 38).

Каузальный (причинный) подход в стратификации геосистем подразумевает генетический подход, однако не обязательно с ним отождествляется. Имеется в виду реконструкция геосистем, в частности палеоэкосистем.

Принцип сформулирован так: «Хронологически тождественными или взаимозаменяемыми являются такие стратиграфические признаки, которые отражают следы одной и той же геосистемной перестройки» [16].

Пример: Изменение температуры или солености в Водном бассейне. Как следствие - Поступающий в систему извне сигнал отражается одновременно во всех признаках или элементах экосистемы.



2.2.4 Принцип объективной реальности и неповторимости

Этот принцип, касающийся стратиграфических подразделений, имеет и более общее значение как в геологии, так и в других науках о природе, указывая на уникальность и реальность природных объектов.

Первоначально Л. Л. Халфиным (1960) были выдвинуты два стратона:

· объективности общих стратиграфических подразделений,

· неповторимости подразделений региональных шкал как главных черт их обоснования.

Неповторимость стратонов во времени проистекает из неповторимости условий, в которых они формировались, и тех признаков, на основании которых они были выделены.

Д. Л. Степанов предлагает следующую формулировку принципа: «Стратиграфические подразделения (стратоны), представляя реальный результат геологических событий, объективно отражают суть этих событий и не повторяются в пространстве и времени» [18].

2.2.5 Принцип необратимости геологической и биологической эволюции (Ч. Дарвина)

Этот закон является производным от всеобщего закона развития - закона отрицания отрицания, по которому всякое развитие представляет собой цепь отрицаний, сохраняющих положительные элементы. Возникшие новые высшие формы являются предпосылкой для дальнейшего развития, что и определяет тенденцию поступательного восходящего движения - развития от простого к сложному.

Другая сторона закона отрицания отрицания заключается в том, что развитие - это не прямолинейный процесс, а сложное спиралеобразное движение с повторением на высших стадиях отдельных сторон низших. Отсюда происходит цикличность и повторяемость в развитии.

В самом общем виде принцип был сформулирован К. Марксом: «Ни в одной области не может происходить развитие, не отрицающее своих прежних форм существования» [19].

Рисунок 4 - Схема, показывающая закономерность и необратимость развития органического мира во времени. Расстояние между горизонтальными плоскостями - отрезки геологического времени; отдельные ветви «дерева» - группы организмов.

2.2.6 Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи (Ч. Дарвина)

Стратиграфическая летопись в виде толщ горных пород земной коры является неполной, так как более или менее значительная часть геологического времени в каждом конкретном разрезе не отражена в напластованиях и приходится на перерывы [12].



2.2.7 Принцип актуализма (Ч. Лайеля)

Актуализм - сравнительно-исторический метод 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.

Истоки принципа актуализма находят также в катастрофизме французских палеонтологов и геологов Ж. Кювье, А. Броньяра, и других.

С помощью природных катастроф объяснялось наблюдаемое противоречие между фактом смены фаун во времени и представлением о неизменности видов, введенным к этому времени в науку К. Линнеем.

Сейчас мы знаем об ограничениях принципа актуализма: без поправок он не распространяется на далекие геологические эпохи и тем более на докембрий, на еще слабо изученные процессы в глубинах Земли, на некоторые аспекты эволюции органического мира и т. д.

Наиболее применим этот принцип в области осадочной геологии, т. к. смена палеогеографических обстановок на земной поверхности происходила сравнительно медленно, да и вразнообразии современных условий можно найти аналоги многих древних обстановок [20].

2.2.8 Принцип возрастной миграции граничных поверхностей супракрустальных геологических тел (закон Н. А. Головкинского - И. Вальтера)

Этот принцип также относится к ряду литостратиграфических, или седиментологических, и был впервые сформулирован Н. А. Головкинским (1868), который на примере пермских отложений Волжско-Камского бассейна указывал на разновозрастность частей одного и того же слоя как результат слоеобразования в условиях перемещения береговой линии (рис. 5).



Рисунок 5 - Н. А. Головкинский и И. Вальтер. Гетерохронное слоеобразование при трансгрессии моря. [21]

Позднее, в 1893 г. К этому же выводу независимо пришел И. Вальтер, установивший закономерность в сочетании фаций, названную законом Вальтера: «Одна на другую первично могут быть наложены только те фации и фациальные площади, которые могут наблюдаться в настоящее время рядом одна с другой». [21]

2.2.9 Принцип условности (договоренности) (А.В. Попова)

Любая мерономическая процедура является одновременно и таксономической, так что мерономия представляет собой частный случай таксономии. С другой стороны, возможны такие ситуации, когда коррелируемые стратоны заведомо не могут рассматриваться как части одного геологического тела (существующего сейчас или существовавшего в прошлом).

Например, никто не рассматривает в качестве частей одного геологического тела динант Западной Европы и миссисиппий Северной Америки, которые, тем не менее, объединяются в единый стратон МСШ, именуемый нижним карбоном. Объединение в данном случае осуществляется на основании принципа Смита-Гексли, который апеллирует к идеальному сходству сопоставляемыхстратонов и ничего не говорит об их материальной связности. Таким образом, процедура стратиграфической корреляции может рассматриваться как мерономическая лишь в некоторых случаях, а как таксономическая - всегда.

2.2.10 Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В. Смита)

Как и метод биостратиграфического расчленения, принцип исходит из двух работ В. Смита:

«Слои, распознаваемые по органическим остаткам» и «Стратиграфическая система органических ископаемых».

Авторская формулировка принципа не отличается особой четкостью: «Сходные слои содержат сходные ископаемые» [22]. Поэтому другие авторы дают этому принципу более конкретные определения. Л. Л. Халфин (1960), называя его «принципом биостратиграфической параллелизации», приводит следующую формулировку: «Отложения, содержащие одинаковую фауну (флору), геологическиодновозрастны» [23].

Д. Л. Степанов и М. С. Месежников (1979) предлагает формулировку: «Отложения можно различать и сопоставлять по заключенным в них ископаемым» [18].

2.2.11 Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (А. Грессли)

Этот принцип имеет литостратиграфическое значение и появился с установлением понятия «фация» (facies - лицо, облик, вид), предложенного

А. Грессли в 1836 г. На примере юрских отложений Швейцарии он показал, что конкретные параметры осадка отражают условия их образования, которые изменяются как по латерали, так и в геологической истории. В одновозрастных, но разных фациях может быть разная фауна. Э. Реневье в 1884 г. Уточнил понятие фации, подчеркнув одновозрастность как необходимый элемент этого понятия.

Д. Л. Степанов и М. С. Месежников сформулировали принцип следующим образом: «Одновозрастные отложения претерпевают в горизонтальном направлении фациальные изменения, обуславливающие существенные различия их литологического состава и палеонтологической характеристики» [18].

Рисунок 6 - Фациальные изменения осадков по латерали (Степанов, Месежников 1979) [18]

2.2.12 Принцип палеонтологической сукцессии (Жиро Сулави -- В. Смита)

В тесной связи с выше рассмотренным принципом В. Смита находится иногда даже объединяемое с ним положение о различии комплексов ископаемых разновозрастных отложений, последовательно сменяющих друг друга. В какой-то мере это положение действительно отражено в приведенных высказываниях В. Смита о формировании Земли слой за слоем и соответственно о многократных актах творения животных и растений, объясняющих различие комплексов окаменелостей различных слоев [22].

«Залегание друг над другом различных известняковых толщ; их последовательное формирование под водами океана. Эпохи различных ископаемых соответствуют слоям, которые их содержат. Первый век: царство раковин (моллюсков,-- Д. С.), которые не живут сейчас.

Второй век: царство предыдущих раковин (моллюсков) и некоторых других с подобными ныне живущим формами.

Третий век: царство моллюсков, исключительно ныне живущих в наших морях.

Четвертый век: царство рыб и растений, известных ныне.

Пятый век: окаменелые деревья, гравий, кости ископаемых животных и пр.».

В заключение последующего рассмотрения палеонтологической характеристики первых трех из перечисленных «царств» говорится: «Мы видим теперь, что хронологический порядок этих трех различных царств согласуется с последовательностью залегания и сравнительным возрастом каждого слоя». (Эволюция) [22].

В качестве краткого определения сущности принципа палеонтологической сукцессии можно принять следующую формулировку, предложенную Дж. Энтони: ископаемые фауны и флоры следуют друг за другом в определенном, могущем быть выясненном порядке.

геология стратиграфия слоеобразование палеонтологический

2.2.13 Принцип периодичности (ритмичности, цикличности и этапности) явлений и процессов

Формулировка принципа следующая: геологическое развитие имеет особенности измерения, выражающиеся в этапах, циклах, ритмах.

Этот принцип исходит из свойства дискретности геологического времени и является продолжением принципа необратимости геологической эволюции. Поскольку он характеризует процесс развития во времени, его следует считать уже собственно стратиграфическим принципом.

Ритм - равномерное чередование каких-нибудь элементов, размеренность в развитии чего-нибудь» [25]. В геологической литературе под ритмичностью обычно понимается закономерное повторение в разрезе однотипно построенных комплексов осадочных пород. Раздел стратиграфии, изучающий ритмику природных процессов в целях расчленения и корреляции разрезов, называется ритмостратиграфией.

Цикл - совокупность явлений, процессов, составляющая кругооборот в течение известного промежутка времени» [25].

В геологии цикл не обязательно должен повторяться и приводить к исходному положению.

Цикличность - более общее и более широкое понятие, чем ритмичность. Геологический словарь (1973) приводит следующие примеры циклов: цикл вулканический, цикл геотектонический, цикл орогенический, цикл складчатости и т. д.

«Ритм» и «цикл» нельзя подчинять один другому, т. к. они выражают различную степень периодичности, обособленности процессов и имеют свои порядки измерения. Ритмы более обычны в геологических процессах, хотя в геологической практике более употребительны циклы.

Этап - это естественно обусловленная стадия в развитии. Этапность как выражение саморазвития более заметна у быстро развивающихся систем.

Поскольку скорость развития возрастает, длительность этапов со временем сокращается.

Этап является мерой прогрессивного развития и не всегда имеет точное временное выражение [26].

2.2.14 Другие принципы

В геологической литературе XIX и XX вв. можно встретить ряд других принципов или законов, которые к настоящему времени оказались или несостоятельными, или не имеющими особого значения.

Вместе с тем, установлены эмпирические закономерности, которые могут претендовать на роль законов или принципов. В их числе В. Т. Фролов (2004) упоминает:

1) зависимость эвстатических колебаний уровня Мирового океана от оледенений;

2) связь некоторых типов осадочной цикличности с астрономическими циклами;

3) механизм дельтовой, турбидитовой и речной седиментации;

4) формирование речных и других террас [27].

Этот ряд закономерностей безусловно может быть расширен за счет чисто геологических открытий последних десятилетий.



3. Стратиграфические методы, их сущность

Метод - система приемов и способов исследования в той или иной области. Методы вытекают из определенных принципов (законов), и границы между ними относительны. Методы, применяемые в стратиграфии, могут быть классифицированы на общенаучные и частнонаучные, т. е. геологические (стратиграфические)

1. Метод последовательности напластований. Стратиграфический метод использующий так называемый принцип (закон) Н. Стенона, сформулированный им еще в XVII в. (1669 г.). В каждом конкретном разрезе (обнажении) при ненарушенном залегании нижележащий слой древнее перекрывающего. Или, из двух контактирующих геологических тел моложе то, которое повлияло (оставило след) на другое.

2. Минералого-петрографический метод. При этом методе стараются расчленить пачки горных пород по их петрографическому составу, текстурным и структурным особенностям.

Рисунок 7 - Методы определения относительного возраста пород: 1-минералого-петрографический [4]

Широко используется при картировании «немых» (лишенных окаменелостей) толщ (метаморфических, вулканогенных и др.). Метод позволяет коррелировать только разрезы расположенные относительно близко, в пределах площади одного бассейна осадконакопления и не более [4].

3. Структурно-тектонический. В основу этого метода положена идея об одновременности тектонических движений на больших площадях. Осадочные серии, накопившиеся на дне моря, часто выводятся вертикальными тектоническими движениями на поверхность и частично успевают подвергнуться размыву, пока опять не скроются под водой при очередном погружении территории. Так возникают параллельные или стратиграфические несогласия. Если же во время континентального режима породы претерпевают еще и складчатые деформации, то тогда перекрывающие слои лягут с угловым несогласием на срезанные и смятые в складки нижележащие [2].

Рисунок 8 - Корреляция разрезов по структурно-тектоническим признакам



Например, на стратиграфических колонках рис. 3 хорошо читается, что после колебательных движений вертикального типа, когда были сформированы I-III структурные этажи, произошла складчатость, затем эта размытая поверхность складчатых комплексов пород вновь испытала погружение и на нее были отложены слои IV структурного этажа [2]

4. Палеомагнитный метод. Основан на том, что магнитное поле Земли геологического прошлого не оставалось постоянным, а постоянно меняло свои параметры (обращение полярности, местоположение полюсов и т. п.), и все эти изменения были зафиксированы в формирующихся в это время горных породах (осадочных, остывающих магматических) [2].

Рисунок 9 - Карта полосовых магнитных аномалий, симметричных относительно осей срединно-океанических хребтов.

(Стрелки указывают увеличение возраста пород.)



Например, по массовым наблюдениям, выполненным в разных частях Земли, удалось определить положение магнитного полюса в начале девона, который находился примерно на 28° с. ш. и 159° в. д., а в конце палеозоя -- на 45° с. ш. и 165° в. д. В течение геологической истории произошло множество инверсий -- смен направления магнитного поля Земли, фиксируемые в разрезах горных пород чередованием зон прямой (совпадающей с современным направлением) и обратной намагниченности. В связи с трудоемкостью метода (необходимо иметь сложные приборы, достоверные, заверенные абсолютными датировками разрезы пород всех возрастов) магнитохронологическая шкала пока разработана только для позднего кайнозоя, что было сделано по основным эффузивам и глубоководным океаническим осадкам.

5. Ритмостратиграфический. Ритмостратиграфический метод хорошо иллюстрируется рис. 3, из анализа литологических колонок которого видно, что в обоих регионах происходили синхронные вертикальные тектонические движения, в итоге приведшие к трансгрессии моря. Причем в регионе II море было более глубоким, но и в пределах него хорошо просматриваются колебательные ритмы осадконакопления. Типы циклитов и их масштаб. Причины образования цикличности разного порядка [2].

3.1 Геохронология и стратиграфия

Задачи геологической хронологии является установление возраста горных пород и геологических событий, расположение их в порядке последовательности образования и проявления.

Стратиграфия же рассматривает хронологическую последовательность слоев горных пород и их возраст. Объектами ее изучения являются толщи слоистых (осадочных и вулканогенных) горных пород -- конкретные стратиграфические разрезы -- последовательности осадочных горных пород.

Стратиграфия позволяет решать следующие задачи:

1. Расчленять осадочные и вулканогенные горные породы на отдельные слои, пачки на основе их состава и заключенных в них окаменелостей.

2. Устанавливать последовательность напластования -- составление местной стратиграфической колонки.

3. Сопоставлять (коррелировать) одновозрастные слои на больших площадях и составлять сводные региональные шкалы, а на основе последних вырабатывать стратиграфические шкалы для всего земного шара.

Необходимо различать геохронологическую и стратиграфическую шкалы. Подразделения времени в геохронологической шкале отвечают определенному рангу стратиграфических подразделений.

Геохронологическая шкала включает следующие подразделения времени: акрон, эон, эра, период, эпоха, век, фаза.

В общей стратиграфической шкале им соответствуют: акротема, эонотема, эратема, система, отдел, ярус, зона [14].

Таблица 2 - Стратиграфическая шкала земли

Эон (Эонотема)	Эра (Эратема)	Период (система)	Эпоха (отдел)	Начало, Лет назад	Основные события
Фанерозой	Кайнозой	Четвертичный (антропогенный)	Голоцен	11,7 тыс.	Конец Ледникового периода. Возникновение Цивилизаций.
			Плейстоцен	2,588 млн.	Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека.
		Неогеновый	Плиоцен	5,333 млн.
			Миоцен	23,03 млн.
		Палеогеновый	Олигоцен	33,9 млн.	Появление первых человекообразных обезьян
			Эоцен	56,0 млн.	Появление первых «современных» млекопитающих
			Палеоцен	66,0 млн.
	Мезозой	Меловой	145 млн.	Первые палеоценовые млекопитающие. Вымирание динозавров
		Юрский	201,3 млн.	Появление сумчатых млекопитающих и первых птиц. Расцвет динозавров
		Триасовый	252,17 млн.	Первые динозавры и яйцекладущие млекопитающие.
	Палеозой	Пермский	298,9 млн.	Вымерло около 98%всех существующих видов. Закончилось формирование Гондваны, и образовались Пангея Аппалачские горы. Океан Панталасса.
		Каменноугольный	358,9 млн.	Появление деревьев и пресмыкающихся.
		Девонский	419,2 млн.	Появление земноводных и споровых растений. Начало формирования Уральских гор.
		Силурийский	443,4 млн.	Ордовикско-силурийское вымирание. Выход жизни на сушу: скорпионы. Появление челюстноротых.
		Ордовикский	485,4 млн.	Ракоскорпионы, первые сосудистые растения.
		Кембрийский	541 млн.	Появление большого кол-ва новых групп организмов.
Докембрий	Протерозой	Неопротерозой	Эдиакарий	635 млн	Многоклеточные животные-вендобионты. Разделение Паннотии на континент Гондвана и мини-континент Балтики, Сибири, Лавразии.
			Криогений	850 млн	Одно из самых масштабных оледенений Земли. Начал формироваться скперконтинентПаннотия.
			Тоний	1,0 млрд	Начало распада суперконтинента Родиния.
		Мезопротерозой	Стений	1,2 млрд	Суперконтинент Родиния. СуперокеанМировия.
			Эктазий	1,4 млрд	Первые многоклеточные растения
			Калимий	1,6 млрд	Раскоп Колумбии.
		Палеопротерозой	Статерий	1,8 млрд	Сформировались ядерные живые организмы. Формируется суперконтинент Колумбия.
			Орозирий	2,05 млрд	Интенсивное газообразование. Вероятно атмосфера Земли стала окислительной (богатой кислородом)
			Риасий	2,3 млрд	Завершается гуронское оледенение. Появляются предпосылки появления ядра у организмов
			Сидерий	2,5 млрд	Пик проявления полосчатых железистых кварцитов. Кислородная катастрофа. Начало гуронского оледенения.
	Архей	Неоархей	2,8 млрд
		Мезоархей	3,2 млрд	Раскол Ваальбары
		Палеоархей	3,6 млрд	Завершение формирования твердого ядра Земли. Формирование первого суперконтинента Ваальбара
		Эоархей	4 млрд	Образование гидросферы. Появление примитивных одноклеточных организмов
	Катархей	4,6 млрд	Формирование Земли.

А. Н. Криштофович, Б. М. Келлер, Л. С. Либрович, В. В. Меннер [14].



В начале 19века. Возникла реальная возможность построения сводной геологической шкалы относительной хронологии. Ее относительность вытекает из того, что анализ и определение видовой или родовой принадлежности ископаемых остатков не могут точно указать время образования горных пород, их заключающих, и продолжительность существования самих организмов, но позволяют определить относительную древность, молодость или одновозрастность напластований относительно какого-то заранее взятого слоя и провести сопоставление. Менее полувека потребовалось для создания шкалы относительной геохронологии. Она выражает последовательность во времени тех или иных геологических событий в истории земной коры, которые оказались запечатленными в напластованиях осадочных горных пород.

На основании этапности развития органического мира и минерального состава вмещающих их осадочных образований в течение 19века. Были установлены все известные в настоящее время и широко применяемые стратиграфические единицы - эратема, система, отдел, ярус. Самая крупная стратиграфическая единица - эратема, в состав которой входит несколько систем.

В 1881--1900 гг.на II--VIII сессиях Международного геологического конгресса (МГК). были приняты иерархия и номенклатура большинства современных геохронологических подразделений. В последующем Международная геохронологическая шкала постоянно уточнялась.

Геохронологическая шкала создавалась для определения относительного геологического возраста пород. Абсолютный возраст, измеряемый в годах, имеет для геологов второстепенное значение.

Время существования Земли разделено на два главных интервала: фанерозой и докембрий (криптозой) по появлению в осадочных породах ископаемых остатков. Криптозой -- время скрытой жизни, в нём существовали только мягкотелые организмы, не оставляющие следов в осадочных породах. Фанерозой начался с появлением на границе эдиакария (венд) и кембрия множества видов моллюсков и других организмов, позволяющих палеонтологии расчленять толщи по находкам ископаемой флоры и фауны.

При составлении использованы:

1) Геохронологическая таблица ВСЕГЕИ - МГУ., 1984 г.,

2) Геологический словарь 1978 г.,

3) Стратиграфический кодекс МСК, 1992 г.,

4) Составители: А.И.Жамойда (МСК), О.А.Мазарович (МГУ), Р.И. Соколов (ВСЕГЕИ).

Практическое значение стратиграфии настолько велико, что прикладные аспекты здесь явно доминируют над теорией. Может быть, поэтому до сих пор не вполне ясно, что подразумевается под теорией стратиграфии. Хотя стратиграфы из поколения в поколение занимаются выяснением временных отношений слоев, едва ли можно считать само собой разумеющимся, что временные отношения более важны для классификации, чем, скажем, генетические или структурно-тектонические. Тем не менее, именно временные отношения лежат в основе общей стратиграфической классификации и общих геологических карт, тогда как другие отношения отражены лишь в классификациях (и картах) для некоторых специальных целей.

Общенаучные методы применяются в любой области познания. Это:

· Анализ - расчленение предмета на части с целью их самостоятельного изучения;

· Синтез - соединение ранее выделенных частей в единое целое.

· Абстрагирование - это особый прием мышления, заключающийся в отвлечении от ряда свойств и отношений изучаемого предмета или явления с одновременным выделением интересующих нас свойств или отношений.

· Обобщение - это такой метод мышления, когда устанавливаются общие свойства и признаки объектов.

Общенаучные методы применяются в любой области научного познания. Это

· Наблюдение -- целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу, выступающих основой для определенных теоретических обобщений.