ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.

СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ

Общая стратиграфическая шкала, известная под названиями «единая» «международная», «глобальная», «стандартная», «эталонная», «хроностратиграфическая», в своей принципиальной основе была принята на II сессии Международного геологического конгресса, состоявшейся в Болонье (Италия) в 1881г. С тех пор она не претерпела сколько-нибудь существенных изменений ни по своей форме, ни по своему содержанию. Все изменения и дополнения, которые были внесены в нее за истекший период, имеют частный характер и не нарушают общего принципа ее построения. И только на XXXI сессии МГК (Рио-де-Жанейро, 2000 г) в основу ее построения положен последовательный ряд договоренных фиксированных точек (ТГСГ или GSSP). Подробнее об этом в главе 7.

Стратиграфическая шкала отражает последовательность отложений расчленение их на отдельные стратиграфические единицы, выражает их временной объем и соподчиненность. Геохронологическая шкала показывает длительность и последовательность основных этапов развития земной коры и Земли. Обе эти шкалы свидетельствуют об общем ходе и результатах единого закономерного процесса формирования земной коры. Каждому стратиграфическому (хроностратиграфическому) подразделению соответствует геохронологическое, и, в свою очередь, любое геохронологическое подразделение должно быть хроностратиграфическим.

Шкала стратиграфическая — показывает последовательность и соподчиненность стратиграфических подразделений осадочных, вулканогенных и метаморфических образований, слагающих земную кору и отражающих пройденные Землей или участками земной коры этапы исторического развития. Существует общая шкала (объединяющая планетарные подразделения), а также региональные и местные схемы.

Общая стратиграфическая шкала — шкала, объединяющая все стратиграфические единицы, которые постоянно (т. е. в течение всех периодов) являются общими для всего земного шара или, по крайней мере, для большинства современных континентов.

Геохронологическая шкала — шкала относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней.

Геохронометрическая шкала — шкала абсолютного геологического времени — последовательный ряд датировок границ общих стратиграфических подразделений, выраженных в годах и вычисленных с помощью изотопно-гехронометрических (радиометрических) и других методов.

Принята следующая последовательность (иерархия) подразделений общей шкалы:

Рисунок 2,1

Стратиграфическая и геохронологическая шкала практически адекватны. Обычно их так и делают совмещенными, где обычный текст относится к стратиграфической шкале, а текст, даваемый в скобках, — к геохронологической.

Докембрий

Прошедшее десятилетие было самым активным периодом работы МКС по созданию МСШ докембрия и фанерозоя. Определение подразделений этих шкал осуществлялось на единых принципах: для докембрия был использован хронометрический подход, для фанерозоя — хроностратиграфический. Активно работали все подкомиссии по геологическим системам, был получен обширный региональный материал по детальной стратиграфии пограничных отложений смежных подразделений.

Трудности разработки хроностратиграфической шкалы докембрия связаны с относительно однообразной и обычно плохой сохранности ископаемой биотой, незначительным объемом осадочных пород, высокой степенью метаморфизма и тектонической нарушенности отложений. Все это обусловило отличный от фанерозоя подход к разработке глобальных подразделений, так как основным методом корреляции отложений является изотопное датирование по вулканическим и изверженным породам, присутствующим в докембрийских комплексах. Поэтому в 1990 г. МСГН ратифицировал рекомендации Международной подкомиссии по стратиграфии докембрия (МПД) относительно хронометрического определения подразделений архейского и протерозойского эонов. Было решено определить границы округленными значениями (в млн лет) или глобальными стандартными стратиграфическими возрастами (GSSA, ГССВ) и пользоваться этой шкалой, пока реальные породные комплексы и обусловливающие их события не будут распознаны и скоррелированы на основе специфических характеристик их геологической истории.

В шкале геологического времени докембрия выделены два эона — архейский с расчленением на четыре эры и протерозойский в составе трех эр: палеопротерозойской, мезопротерозойской и неопротерозойской, расчлененных на периоды приблизительно равной продолжительности. В номенклатуре периодов нашли отражение основные тектонические и седиментологические особенности, характерные для данных отрезков времени.

Хадей, гадей или катархей – нет пород, нет жизни. Известно мало.

Несмотря на то что самые древние эоархейские породы датированы 4 млрд лет, в МСШ-2004 докембрия появилось новое подразделение — хадей без определенного таксономического ранга (эон или эра). Оно охватывает период от 4,6 до 4,0 млрд лет, который предшествовал времени, зафиксированному первыми сохранившимися в ископаемой летописи породами. Название подразделения происходит от греческого слова «haides», что в переводе означает «преисподняя» или ад. Можно считать доказанным тот факт, что конденсация твердого материала, формирующего земные планеты Солнечной системы, произошла 4,567 млрд лет назад, и последующие аккреционные процессы продолжались приблизительно 30—100 млн лет. Первые детритовые цирконы из архейских пород Зап. Австралии свидетельствуют о присутствии воды на Земле и о формировании коры предположительно фельзитового состава на рубеже 4,4 млрд лет.

Архейская акротема.

Выделена в 1872 г. американским геологом Д. Дэна (D. Dana). Нижняя группа пород докембрия. Делится на местные стратиграфические единицы. Состоит из нижнего и верхнего эонов (иногда их называют катархей и собственно архей). Не все признают такое деление, т. к. отсутствуют достоверные факты, указывающие на наличие между зонами проявлений диастрофизма как основного критерия для расчленения нижнего докембрия. Первоначально к архею относили все докембрийские образования, в дальнейшем трактовался различно. В настоящее время под археем понимается только нижняя часть докембрия.

Протерозойская акротема. Выделена в 1887 г. по одним данным А. Седжвиком (Sedgwick), по другим — А. Эммонсом. Это верхняя группа докембрия, залегающая на архее. Начало протерозойского зона (2,5 млрд лет) приблизительно отвечает времени, когда гранитно-зеленокаменная кора была уже сформирована, а кислород, появившийся в результате жизнедеятельности цианобактерий, начал существенно менять атмосферу Земли и геохимические характеристики океана. К этому рубежу приурочена смена прокариот более сложными одноклеточными организмами— эукариотами.В осадочных породах, преимущественно в верхней части протерозоя, встречаются органические остатки — продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей (по другому — цианобактерии), в виде строматолитов и микрофитолитов, а также остатки микрофитофоссилий (акритархи и др.) Достоверные остатки животных организмов известны только в самых верхних отложениях протерозоя, они очень редки и представлены исключительно бесскелетными формами (черви, медузоидные, рангеиды и др.). Сейчас принято подразделять протерозой на четыре (МСШ – три) эонотемы: эо–, палео–, мезо–, неопротерозой нижний (геохронологическое подразделение — карелий) и верхний протерозой. В неопротерозое выделяют криогений и эдиакарий. Широко принято подразделение протерозоя на местные стратиграфические единимы (серии, свиты).

Эдиакарий, раньше назывался Вендская система. Выделена Б. С. Соколовым (1950). Название получила по древнему славянскому племени «венды», или «венеды». Это наиболее молодые отложения докембрия. Термин «венд» часто употребляется как синоним эдиакария.

На рубеже криогения и эдиакария появляется эдиакарский комплекс акантоморфной палинофлоры в ассоциации с красными водорослями и спиральными цианобактериями. К началу позднего эдиакария акантоморфная палинофлора исчезает, и биота характеризуется нитчатыми и кокоидными эукариотами и цианобактериями. К этому времени приурочено возникновение и глобальное распространение мягкотелых метазоа, которые представляют собой наиболее яркую доминанту позднеэдиакарского комплекса. Отмечалось, что характер и скорости диверсификации микроорганизмов и метазоа в конце протерозоя и начале кембрия могли быть обусловлены кульминацией различных физических, химических и геологических событий (изменения температур, химического состава морских бассейнов и главное, насыщение кислородом океанов). Его нижняя граница совпадает с концом оледенения и началом карбонатного осадконакопления и прослеживается глобально во многих морских разрезах по отчетливому негативному экскурсу изотопов углерода.

Фанерозойская эонотема. Совокупность палеозойской, мезозойской и кайнозойской эратем (групп). Ей соответствуют отложения, охарактеризованные органическими остатками.

Палеозойская эратема. Первая от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на шесть систем: кембрийскую, ордовикскую, силурийскую, девонскую, каменноугольную и пермскую.

Кембрийская система. Свое название получила по старому названию провинции Уэльс — Cambria.

В многом, ярусное расчленение кембрия было сделано по прекрасным материалам из Сибри. Но на протяжении последних лет американскими и китайскими геологами сибирские разрезы ставятся под сомнение, как не полные. Вопросы приоритета играют здесь определяющую роль. Однако, наши активно возят коллег на прекрасные разрезы в Среднюю Сибирь, где прекрасная обнаенность и есть все границы с фауной и пытаются отстоять свой приоритет. Видно (на рисунке), что наши ярусы ОСШ прекрасно сбиваются с ярусами МСШ.

Ордовикская система (соответственно в геохронологической шкале — ордовикский период). Свое название получила по древнему кельтскому племени — ордовики, — населявшем Уэльс во времена Римской империи. Она принята в качестве самостоятельной системы лишь в 1960г. на XXI сессии МГК; ранее во многих странах рассматривалась как нижний отдел силурийской системы.

С середины прошлого столетия мы использовали в качестве глобального стандарта британскую региональную шкалу. Из традиционных подразделений в МСШ-2008 сохранились только тремадокский и хирнантский ярусы, изменилась граница среднего и верхнего отделов. Глобальные стратотипы границ серий и ярусов расположены в Канаде, США, Швеции и Китае. Границы отделов и ярусов МСШ определены по первому появлению диагностичных видов граптолитов и конодонтов. На всех границах, кроме дапинской, биозональные маркеры увязаны между собой и с событийными уровнями по эветатическим колебаниям уровня моря. Временная шкала ордовикского периода в астрономическом исчислении основана на интеграции доступных изотопных датировок с данными по измерению продолжительности граптолитовых зон, вычисленными с помощью статистических методов. Применение новой ярусной шкалы в легендах карт ГГК-1000/3 в настоящее время приведет к серьезным изменениям, поэтому российский МСК решил пока не переходить на новое ярусное деление, но в будущем все равно придется перейти.

Силурийская система. Название получила по племени — силуры, когда-то населявшими Уэльс. Иногда силурийскую систему называли готландской, готландием.

Девонская система. Название получила по графству Девоншир в Англии.

Каменноугольная система. Названа так благодаря широкому развитию в ней залежей каменного угля.

Пермская система. Названа так по Пермской губернии (Россия). В Западной Европе верхний отдел пермской системы было принято называть «цехштейн (тюрингий)», а нижний — на «отэн (нижний лежень)» и «саксоний (верхний лежень)».

Проблемы сопоставления МСШ и ОСШ пермской системы связаны с тем, что америкосы продвигают свою схему, построенную на своих разрезах, а у нас этих пород нет, поэтому мы остаемся на своих «классических» разрезах и позициях.

Мезозойская эратема. Выделена Филлипсом в 1841г. Вторая от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на три системы: триасовую, юрскую и меловую.

Несмотря на то что в мезозое набор используемых стратиграфических методов шире, а возможности их интеграции выше, чем в палеозое, большая часть (19) неутвержденных границ ярусов МСШ приходится на мезозой, в том числе границы юрской и меловой систем. Трудности корреляции и выбора глобальных границ в значительной мере обусловлены широким развитием континентальных фаций и возрастающим провинциализмом фауны и флоры.

Триасовая система. Названа так по делению системы на три части. Подразделяется на три отдела. В литературе также широко распространено подразделение триасовой системы на три отдела для континентальных фаций Западной Европы, соответственно снизу вверх: «бун-тзандштейн», «мушелькальк» и «кейпер».

Юрская система. Свое название получила по Юрским горам в Швейцарии и Франции. Разделяется на три отдела: нижний (ранее именовавшийся лейас), средний (или доггер) и верхний (или мальм). В немецкой литературе ранее указанные отделы именовались по преобладающему цвету горных пород, т. е. черной, бурой и белой юрой. Стандартное расчленение юрской системы осуществляется по аммонитам. До последнего времени в СССР келловеискии ярус рассматривался в составе верхнего отдела. Только в 1989 г. отечественная шкала была приведена в соответствие с общей. Также следует отметить то обстоятельство, что волжский ярус выделялся только на территории быв шего СССР, но сейчас он переведен в ранг региояруса. В настоящее время во всем мире самый верхний ярус верхнего отдела юрской системы — титонский, названный так по имени мифологического персонажа Титона.

Меловая система. Названа так по широкому распространению в ней писчего мела. Разделяется на нижний и верхний отделы. Употребляются также надъярусные единицы, охватывающие несколько ярусов: сенон — в верхнем отделе и неоком — в нижнем. Нижний отдел состоит из шести ярусов. Берриасский ярус иногда рассматривался как нижний подъярус валанжинского яруса или нередко его отождествляли с верхневолжским подъярусом. Раньше верхний отдел состоял из семи ярусов, теперь датский ярус исключен из меловой и переведен в палеогеновую систему.

Кайнозойская эратема. Третья (верхняя) от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на три системы: палеогеновую, неогеновую и четвертичную. Раньше вместо палеогена-неогена выделялась третичная «система» (Arduino, 1760), названная так по порядковому положению в первоначальной стратиграфической схеме подразделения отложений земной коры.

Палеогеновая система. Выделена Науманном как первая снизу система кайнозойской эры, Подразделяется на три отдела: нижний — палеоцен, средний — эоцен и верхний — олигоцен.

В 1833 г. Ч. Лайель, производя расчленение третичных отложений, основывался на изменении процентного состава содержания в них современных форм моллюсков. К эоцену он отнес слои, содержащие 3 % ныне живущих видов, к миоцену — слои, охарактеризованные 17 %, и к плиоцену — 50—67 % современных форм.

Неогеновая система. Выделена Хорнсом как вторая снизу ситема кайнозойской эры. Делится на два отдела: нижний — миоцен и верхний — плиоцен.

Четвертичная система (квартер, антропогеновый период). Термины «отдел» и «ярус» для отложений четвертичной системы не применяются. Вместо этого употребляется термин «раздел» и «звено». Делится на два раздела: плейстоцен и голоцен.

Специфика четвертичной системы определяется широким развитием оледенений в средних и северных широтах. При этом уровнем нижней границы предложено считать основание гелазского яруса с возрастом 2,6 млн лет. Кроме того, период времени, равный 2,6 млн лет, отвечает эпохе существования рода Homo. В дискуссиях голоса разделились приблизительно поровну. Сторонники проведения границы в основании калабрийского яруса справедливо отстаивали решение 1983 г. о выборе этого уровня с возрастом 1,8 млн лет и стратотипа в Италии. Этой точки зрения всегда придерживались российские специалисты по четвертичной системе, что отражено во всех версиях ОСШ, опубликованных в стратиграфических кодексах. Гелазский ярус выделен позже, в 1996 г., и охватил хиатус между традиционной кровлей пьяченского яруса и стратотипическим уровнем подошвы калабрия. В то время ни МКС, ни МСГН не голосовали официально по проблеме определения и статуса квартера, но в 1998 г. основание плейстоцена на уровне 1,8 млн лет было вновь ратифицировано МСГН, посчитавшего причины переноса границы несостоятельными. Теперь эта дискуссия была вновь инициирована ИНКВА. По результатам голосования членов МКС в начале 2009 г. известно, что большинством голосов принята граница в подошве гелазского яруса.