— учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Геологические процессы происходят на протяжении многих тысячелетий. Выделение различных этапов и периодов в жизни Земли основано на последовательности накопления осадочных горных пород. Время, в которое накапливалась каждая из пяти групп пород, названо эрой . Последние три эры разделены на периоды, т.к. в отложениях этих времен лучше сохранились останки животных и растений. В эрах были эпохи активизации горообразовательных процессов - складчатости.

Геохронологическая таблица

Возраст горных пород

Различают относительный и абсолютный возраст горных пород . Относительный возраст легко устанавливается в случае горизонтального залегания пластов горных пород в пределах одного вскрытия. Абсолютный возраст пород определить достаточно сложно. Для этого пользуются методом радиоактивного распада ряда элементов, принцип которого не меняется под действием внешних условий и идет с постоянной скоростью. Этот метод внедрили в науку в начале XX века Пьер Кюри и Эрнест Резерфорд. В зависимости от конечных продуктов распада выделяют свинцовый, гелиевый, аргоновый, кальциевый, стронциевый и радиоуглеродный методы.

При изучении истории развития земной коры важно знать время образования горных пород и минералов, хронологическую последовательность геологических событий.

Источником информации о развитии Земли во времени прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями (см. рис. III .4 на с. 66).

Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и являетсяболее молодым . На этом простом рассуждении основывается понятиеотносительного возраста , которое легло в основуотносительной геохронологии .

Относительный возраст пород легко устанавливается в случае горизонтального залегания слоев. Например, в береговом обрыве сверху вниз легко различаются слои песка, глины и известняка. Наиболее древней породой здесь будет известняк, затем образовался слой глины и самым молодым является слой песка . Если поблизости в другом обнажении обнаруживается та же последовательность пород (снизу вверх: известняк, глина, песок), мы можем предположить, что одноименные слои одновозрастны .

Рис. III .3. Строение земной коры:

а - строение земной коры по К.Буллену;

б - строение земной коры в разных геологических районах и положение

отдельных сверхглубоких скважин (СГ-3 - Кольская, М - Мурунтаусская,

У- Уральская, К - Кубанская, Б-Р - Берта-Роджерс, I - скважины судна

“Гломар Челленджер”, II - глубокие скважины на шельфе);

1 - гидросфера, 2 - осадочный слой океанов, 3 - осадочный слой континентов, 4 - складчатые области фанерозоя, 5 - вулканогенные образования,

6 - кристаллические породы докембрия, 7 - базальтовый слой континентов,

8 - базальтовый слой океанов, 9 - верхняя мантия, 10 - глубинные разломы

Рис. III .4. Формы залегания осадочных образований

а - складчатые, б - разрывные

Однако сопоставление пород по составу эффективно только для увязки пород на небольших расстояниях. Многие породы, разные по возрасту, имеют сходный состав, и напротив, одновозрастные, но образовавшиеся в различных условиях породы будут отличаться по составу. Поэтому наиболее достоверно определение относительного возраста по остаткам растительных и животных организмов -окаменелостям , сохранившимся в породах. Отложения одного возраста, если они сформировались в сходных условиях, содержат сходные или одинаковые окаменелости. Это позволяет сопоставлять одновозрастные толщи, если они имеют разный состав и расположены в разных регионах Земли .

Самые длительные временные интервалы в относительной геохронологии - эоны; эоны делятся на эры, эры - на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века и т.д. За отрезок времени, равный эону, накопилась толща осадочных пород, соответствующая эонотеме, за эру - эратеме, за период - системе, за эпоху - отделу, за век - ярусу и т.д.

В отличие от относительной абсолютная геохронология призвана измерить геологическое время в астрономических единицах - годах. Существуют две группы методов определения абсолютного возраста: сезонно-климатические и радиологические. Сезонно-климатические методы применимы к породам, имеющим сезонную слоистость, и сводится к подсчету сезонных слоев.Радиологические (изотопные) методы основываются на определении возраста минералов по распаду радиоактивных изотопов, которые в малых количествах входят в кристаллическую решетку многих минералов. Так как процесс распада осуществляется с постоянной скоростью, результаты определений являются независимыми от тех или иных условий среды. Наиболее часто для абсолютных датировок используют 235 U , 40 K , 87 Rb , 147 Sm , 14 C . Кроме того, дополнительным методом геохронологического расчленения пород является изучение палеомагнетизма, на основе чего составлена палеомагнитная шкала времени. Изотопные и палеомагнитный методы особенно важны для определения возраста магматических и метаморфических пород.

Геологические источники информации

Геологическая информация предполагает:

1. Сведения о месторождениях полезных ископаемых;
2. Сведения об их запасах;
3. Сведения об условиях залегания и путях использования полезных ископаемых;
4. Первичный фактический материал – образцы проб керна;
5. Данные измерений над геологическими объектами;
6. Аналитические материалы в виде таблиц, графиков, карт, отчетов и др.
7. Затраты на геологическую разведку полезных ископаемых.

Одним из более доступных источников геологической информации является геологическая карта.

Определение 1

Геологическая карта – это графическое изображение геологического строения какого-либо участка земной коры или в целом земного шара с помощью специальных условных знаков.

На геологических картах показывается распространение выходов горных пород на земной поверхности, которые различаются возрастом, происхождением, составом и условиями залегания. Геологическая карта дает возможность делать вывод о формировании земной коры и закономерностях распространения полезных ископаемых на территории. Создать геологическую карту можно по результатам геологической съемки, практического опыта, теоретического обобщения научных геологических достижений.

1. Собственно геологические карты;
2. Карты четвертичных отложений;
3. Геоморфологические карты;
4. Карты полезных ископаемых;
5. Прогнозные карты.

Собственно геологические карты по содержанию относятся к стратиграфическим картам до четвертичных пород. Они не показывают континентальные отложения. Исключением может быть большая мощность отложений или неизвестность подстилающих пород. Специальные условные знаки этой карты показывают возраст, состав, происхождение горных пород, условия их залегания и характер границ между ними.

Карты четвертичных отложений . На них идет разделение четвертичных горных пород по генезису, возрасту и составу. Карты показывают границы стадий оледенения, морские трансгрессии и регрессии, границы распространения многолетнемерзлых горных пород.

Литологические карты показывают состав и условия залегания тех пород, которые на поверхности обнажены или скрыты под четвертичными отложениями.

Геоморфологические карты отображают основные типы рельефа и его отдельные элементы. При этом учитывается их возраст и происхождение.

Тектонические карты показывают время, условия образования и формы залегания основных структурных элементов земной коры;

Гидрогеологические карты дают информацию о водоносных горизонтах, условиях их залегания, распространения, состава, режима подземных вод.

Инженерно-геологические карты дают информацию о физико-механических свойствах горных пород и современных геодинамических явлениях.

Карты полезных ископаемых отражают все сведения о месторождениях полезных ископаемых.

Прогнозные карты информируют о закономерностях размещения известных месторождений полезных ископаемых и указывают перспективные площади разных видов минерального сырья.

В зависимости от масштаба карты бывают:

1. Обзорные карты с геологией больших территорий – государств, материков;
2. Карты мелкого масштаба – показывают геологическое строение крупных регионов или государств;
3. Карты среднего масштаба отражают черты геологии отдельных территорий, например, геология Урала, Кавказа и др.

Относительное летоисчисление

Геологические события в хронологической последовательности представлены в единой международной геохронологической шкале или таблице. Таблица показывает последовательную смену и продолжительность эр и периодов в развитии земной коры и природы.

Выделяют пять эр:

1. Архейская эра – $1800$ млн. лет. Время примитивных бактерий и водорослей;
2. Протерозойская эра – $2000$ млн. лет. Время появления первых многоклеточных;
3. Палеозойская эра – $330$ млн. лет.
4. Мезозойская эра – $165$ млн. лет;
5. Кайнозойская эра – $70$ млн. лет.

Определение 2

Геологическая эра – это этап развития земной коры, соответствующий длительному этапу развития земной коры и органического мира.

Начиная с палеозоя эры, делятся на более короткие временные отрезки, получившие название периодов. Периодов $12$. В последний ещё не закончившийся четвертичный период кайнозойской эры живет современный человек.

В палеозойской эре выделяют 6 периодов:

1. Кембрий – расцвет морских беспозвоночных;
2. Ордовик – появление первых беспозвоночных;
3. Силур – появление первых наземных растений;
4. Девон – появление земноводных и рыб;
5. Карбон – господство папоротников хвощей, расцвет земноводных;
6. Пермь – появление голосеменных растений.

Мезозой включает 3 периода:

1. Триас – расцвет голосеменных растений, появление первых млекопитающих;
2. Юра – появление примитивных птиц;
3. Мел – вымирание рептилий, развитие птиц и млекопитающих.

Кайнозой включает три периода:

1. Палеоген – появление цветковых;
2. Неоген – широкое распространение птиц, млекопитающих и цветковых растений;
3. Антропоген – появление человека.

Геологические события часто определяются отношением одних временных единиц к другим. Такое деление истории Земли получило название относительная геохронология . В основе относительной геохронологии лежит стратиграфический анализ, позволяющий сопоставить и проследить отдельные слои, сходные по составу породы – это литостратиграфия.

Определение 3

Литостратиграфия – это метод расчленения, выделения условных временных отрезков.

В $1669$ г. Николаусом Стено был установлен закон последовательности напластования. Ученый определил, что нижние пласты осадочных горных пород являются более древними, потому что образовались раньше вышележащих. Таким образом, уже в $XVII$ веке появилась возможность установления относительной последовательности образования слоев, а это значит и тех событий, которые были с ними связаны. В результате исчезновения группы слоёв последовательность напластований может быть нарушена – это есть стратиграфический перерыв и на разрезах он обозначается волнистой чертой. Принцип Стено важный, но, как считают специалисты, имеет ряд ограничений. Принцип подходит для тех территорий, у которых тектоническое состояние спокойное и осадочные образования залегают горизонтально. В этом случае слои, расположенные выше, будут моложе по сравнению с нижележащими слоями. Если же тектонические движения смяли горные породы в складки, и они перемешались, то принцип Стено не подходит – последовательность слоёв нарушается. Если такие случаи возникают, на помощь приходит палеонтология. В горных породах остаются остатки органической жизни, по которым палеонтологи дают своё заключение о возрасте породы. Они используют принцип эволюции органического мира – от простейших к более сложным формам. Этот палеонтологический метод определения относительного возраста и последовательности залегания горных пород в относительной геохронологии является основным.

Абсолютное летоисчисление

Определение 4

Когда возраст горных пород определяется в годах – это уже будет абсолютное летоисчисление.

Абсолютное летоисчисление имеет две группы методов:

1. Скорость осадконакопления или сезонно-климатический метод. Геологические и биологические процессы связаны с сезонными изменениями климата, например, деревья имеют годичные кольца, по количеству которых можно определить их возраст. О возрасте коралловой постройки по годичным слойкам роста. Кольца деревьев и кораллов в окаменевшем виде не повреждаются и доходят до внимания ученых. Обнаружить годичные кольца можно и в осадочных горных породах, которые отложились в поймах, дельтах рек, в озерных отложениях. В этих породах образуется два слоя – весенний песчаный слой и зимний глинистый слой. Зимой принос грубообломочного материала прекращается и оседает глинистая муть, поэтому ежегодно образуется два тонких слоя – песчаный и глинистый. Для точности абсолютного летоисчисления важно, чтобы осадконакопление шло непрерывно и ритмику процессов ничего не нарушало. Кроме всего, подсчет возраста имеет свои ограничения – это десятки тысяч лет, но не миллионы;
2. Второй метод – скорость радиоактивного распада элементов . Идея была высказана в $1902$ г П. Кюри на основании того, что кристаллическая решетка многих минералов включает в себя радиоактивные изотопы в малых количествах. Образование минерала сопровождается накоплением продуктов естественного распада изотопов. Распад изотопов происходит с постоянной скоростью и никакие факторы не могут её изменить. Первым опробованным методом был уран-свинцовый, затем появился свинцово-изотопный, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, самарий-неодимовый, радиоуглеродный метод. В верхних слоях атмосферы из азота образуется радиоуглерод, который распадается с периодом полураспада $5570$ лет. Используют метод для определения возраста древесины, древесного угля, торфа, углесодержащих организмов. На основании радиологических методов определена продолжительность всех геологических эр и периодов, время их начала и конца.

Важно знать время образования горных пород и , хронологическую последовательность геологических событий.

Источником информации о развитии Земли во времени прежде всего являются осадочные , которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями.

Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым. На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста, которое легло в основу относительной геохронологии.

Относительный возраст пород легко устанавливается в случае горизонтального залегания слоев. Например, в береговом обрыве сверху вниз легко различаются слои песка, глины и известняка. Наиболее древней породой здесь будет известняк, затем образовался слой глины и самым молодым является слой песка. Если поблизости в другом обнажении обнаруживается та же последовательность пород (снизу вверх: известняк, глина, песок), мы можем предположить, что одноименные слои одновозрастны.

Однако сопоставление пород по составу эффективно только для увязки пород на небольших расстояниях. Многие породы, разные по возрасту, имеют сходный состав, и напротив, одновозрастные, но образовавшиеся в различных условиях породы будут отличаться по составу. Поэтому наиболее достоверно определение относительного возраста по остаткам растительных и животных организмов — окаменелостям, сохранившимся в породах. Отложения одного возраста, если они сформировались в сходных условиях, содержат сходные или одинаковые окаменелости. Это позволяет сопоставлять одновозрастные толщи, если они имеют разный состав и расположены в разных регионах Земли.

Самые длительные временные интервалы в относительной геохронологии — эоны; эоны делятся на эры, эры — на периоды, периоды — на эпохи, эпохи — на века и т.д. За отрезок времени, равный эону, накопилась толща осадочных пород, соответствующая эонотеме, за эру — эратеме, за период — системе, за эпоху — отделу, за век — ярусу и т.д.

В отличие от относительной абсолютная геохронология призвана измерить геологическое время в астрономических единицах — годах. Существуют две группы методов определения абсолютного возраста: сезонно-климатические и радиологические. Сезонно-климатические методы применимы к породам, имеющим сезонную слоистость, и сводится к подсчету сезонных слоев. Радиологические (изотопные) методы основываются на определении возраста минералов по распаду радиоактивных изотопов, которые в малых количествах входят в кристаллическую решетку многих минералов. Так как процесс распада осуществляется с постоянной скоростью, результаты определений являются независимыми от тех или иных условий среды. Наиболее часто для абсолютных датировок используют 235 U, 40 K, 87 Rb, 147 Sm, 14 C. Кроме того, дополнительным методом геохронологического расчленения пород является изучение палеомагнетизма, на основе чего составлена палеомагнитная шкала времени. Изотопные и палеомагнитный методы особенно важны для определения возраста магматических и метаморфических пород.

С момента образования Земли - 4,6 млрд лет назад - облик её поверхности многократно менялся: материки и океаны приобретали разные размеры и очертания. Современное географическое положение материков и океанов, особенности их - это результат длительного .

Летоисчисление Земли

Люди измеряют время минутами, часами и годами. Но наша жизнь слишком коротка по сравнению со временем существования Земли. Протяжённость основных временных подразделений геологической истории Земли - эр - сотни миллионов и даже миллиарды лет. Внутри эр, начиная с палеозойской, выделяют меньшие отрезки времени - периоды.
О более древних эрах истории Земли известно меньше, чем о недавнем геологическом прошлом, поэтому они представлены более продолжительными отрезками времени.

В названиях эр отражены этапы развития жизни на Земле. Архей - время древнейшей жизни (от греч. «археос» - древнейший, архаичный), протерозой - время ранней жизни («протерос» - первичный), палеозой, мезозой и кайнозой - эры древней, средней и новой жизни.

Остатки живых организмов в виде окаменелостей содержатся в накопившихся за определённые промежутки времени осадочных горных породах. На основе знаний об эволюции живых организмов по их остаткам можно определить возраст горных пород.

Остатки живых организмов и историю жизни на Земле изучает биологическая наука - палеонтология.

Палеонтологические методы помогают определить возраст горных пород.

Формирование земной коры материков

Считается, что сначала на Земле образовалась древняя кора океанического типа. Позднее стала формироваться континентальная кора. По мере развития Земли происходило постепенное увеличение её площади. При сближении и столкновении древних возникали складчатые горы суши, а океаническая кора при этом превращалась в континентальную с её «гранитным» слоем.

Складчатые горы формировались во все эры, присоединяясь к более древним частям материков. Всё время формирования континентальной разделяют на циклы, называемые эпохами складчатости.

Образование платформ

Под действием внешних сил горы любой высоты выравнивались. На их месте возникали платформы с равнинным рельефом. Их основанием - фундаментом - служат разрушенные горы. Из-за медленных опусканий отдельные участки фундамента платформ затапливались морями. На их дне горизонтальными слоями накапливались новые горные породы - осадочный чехол. Части платформ с осадочным чехлом называются плитами, а без осадочного чехла - щитами. В областях древнейших складчатостей сформировались древние платформы, во всех остальных - молодые. Сейчас на Земле существует 11 крупных древних платформ.

Разломы земной коры и смещение её участков приводят к преобразованию платформенных равнин и формированию в их пределах глыбовых гор.

Горообразование

Древние и молодые платформы находятся вдали от границ современных . Поэтому они - устойчивые, спокойные участки земной коры, как правило, без землетрясений и . На границах же схождения литосферных плит образуются горы: складчатые в областях кайнозойской складчатости и глыбовые в областях всех более древних складчатостей. К глыбовым горам относятся Скандинавские горы, Урал, Куньлунь и Тянь-Шань в Евразии; Аппалачи в ; Большой Водораздельный хребет в Австралии. Образование гор связано с подвижками в земной коре, часто сопровождающимися и вулканизмом.

Современные материки и океаны

Современные материки до начала мезозойской эры были частями огромного материка - Пангеи. Она протягивалась в меридиональном направлении от полярных широт Северного полушария до Южного полюса.

Около 200 млн лет назад Пангея начала раскалываться и распалась сначала на два континента: Лавразию и Гондвану. Дальнейшие расколы разделили Лавразию на Северную Америку и , а Гондвану - на южные материки. Из-за расхождения литосферных плит материки отодвигались друг от друга и заняли в конце концов современное положение. Между материками расширялись впадины Атлантического, Индийского и .

Принадлежность южных материков к Гондване, а северных - к Лавразии отражается в строении земной коры, рельефе и некоторых других особенностях их природы.

Формирование рельефа Земли

Особенности рельефа Земли