Периодизация геологической истории Земли

Историческая геология восстанавливает геологическую историю Земли в хронологическом порядке начиная со времени образования древнейших горных пород и кончая современной эпохой. Это достигается при помощи биостратиграфических методов, позволяющих не только определить возраст и последовательность образования горных пород, но и установить периодичность геологических явлений и выделить этапы в длительной истории Земли. Основные подразделения международной стратиграфической шкалы, на базе которой в дальнейшем была создана геохронологическая шкала, были выделены в Европе к середине XIX в. Все они вначале устанавливались как региональные стратиграфические подразделения и, следовательно, отвечали естественным этапам развития конкретной территории.

Горные породы, входящие в каждое стратиграфическое подразделение, формировались в течение определенного этапа геологической истории Земли, и поэтому оно отражает эволюцию земной коры и органического мира за конкретный отрезок времени. Стратиграфические единицы применяются для обозначения комплексов горных пород, а соответствующие геохронологические единицы - для обозначения времени, в течение которого эти комплексы формировались (геохронологическая шкала).

Достаточно очевидно, что единицы времени имеют повсеместное значение, в то время как толщи горных пород в эти отрезки времени формировались не повсеместно. В одном месте они отлагались, а в другом происходил размыв, на одних участках существовали континентальные условия, а на других - морские. По мере расширения геологических исследований стало все труднее применять стратиграфические названия, имеющие европейское происхождение, для других континентов. Если наиболее крупные стратиграфические подразделения, группы и системы удавалось выделить практически повсеместно, то ярусы подчас было невозможно установить. Поэтому стали выделять местные стратиграфические единицы на основании совокупности литологических и палеонтологических данных. Эти региональные стратиграфические подразделения стали основой при составлении региональных геологических карт.

Стратиграфическая шкала -инструмент сравнения и определения стратиграфического положения интересующего геологического объекта. Это идеально полный разрез литосферы без пропусков и перекрытий, выраженный в стратиграфической последовательности рангово-соподчиненных стратонов, отражающих специфику данной шкалы.

В геологической практике обычно используется международная (или стандартная) стратиграфическая шкала (МСШ), эмпирически созданная и утвержденная 31 МГК в Рио-де-Жанейро в августе 2000г. для определения стратиграфического положения стратонов любых категорий и видов земной коры. Она состоит из эонотем, эратем, систем, отделов и ярусов (таблица).

Общая стратиграфическая шкала (ОСШ) - совокупность общих стратиграфических подразделений (в их полных объемах, без пропусков и перекрытий), расположенных в порядке их стратиграфической последовательности и таксономической подчиненности. Она служит для определения стратиграфического положения подразделений всех других категорий и видов (для территории России и СНГ).

В России на протяжении долгого времени использовались два типа стратиграфических подразделений: единицы международной геологической шкалы и местные стратиграфические подразделения, утверждаемые Межведомственным стратиграфическим комитетом (МСК). С течением времени выявилась недостаточность этих шкал, т. е. необходимость наведения порядка в установлении региональных и местных стратиграфических подразделений. С последней целью был создан первый Стратиграфический кодекс СССР, утвержденный и опубликованный МСК в 1977 г. В настоящее время действует Стратиграфический кодекс России, изданный в 1992г.

ОСШ составлена стратиграфическими подразделениями, традиционными для российской геологии. От МСШ она отличается наличием большего количества рангов (акротема, эонотема, эратема, система, отдел и ярус, хронозона или раздел, звено, ступень), а также составом стратонов некоторых ее частей - докембрия, кембрия, ордовика, карбона, перми (табл.5-7).

Эталоны стратиграфических подразделений

Ныне в России и в некоторых других странах, например США, действуют стратиграфические кодексы, выполнение требований которых обязательно при проведении геологических работ. Эти кодексы являются сводом основных правил и рекомендаций, определяющих содержание и применение стратиграфических понятий, терминов и названий.

В последнем Стратиграфическом кодексе (1992г.) предложена новая структура стратиграфической классификации (табл. 2.1). Вместо применявшихся ранее местных подразделений и единой стратиграфической шкалы кодексом предусмотрено существование трех равноправных самостоятельных шкал (общей, региональной и местной), представляющих основные стратиграфические подразделения. Кроме того, в кодексе предусматривается использование трех групп стратиграфических подразделений: основных, частных и вспомогательных.

Стратиграфические исследования проводят на конкретных разрезах осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород. C помощью различных методов выделяют конкретные стратиграфические подразделения, представляющие естественные геологические тела, выясняют их последовательность и взаимоотношения.

Разрез, на котором впервые выделено данное стратиграфическое подразделение, носит название стратотипа, а район, где он располагается, называется стратотипической местностью.

Основные стратиграфические подразделения. Общие стратиграфические категории представляют собой совокупности горных пород, естественное геологическое тело, время формирования которых соответствовало определенному этапу геологической истории Земли. Общие подразделения устанавливаются с помощью различных методов. Для докембрийских образований, в основном, используют радиогеохронологические методы, а для фанерозоя - палеонтологические.

Общим стратиграфическим подразделениям соответствуют геохронологические эквиваленты: Акротема – акрон (для докембрия) эонотема – эон эратема (группа) – эра система – период отдел – эпоха ярус – век зона (раздел Q) – фаза звено – пора cтупень (Q) – термохрон-криохрон

Практически все стратиграфические подразделения крупнее яруса имеют единые международные наименования.

Эонотема- это отложения, образовавшиеся в течение самой крупной геохронологический единицы - эона, длительностью во многие сотни миллионов и даже более миллиарда лет. Выделяют три эонотемы – архейскую, протерозойскую и фанерозойскую. Основным критерием разделения криптозоя и фанерозоя является присутствие только бесскелетных организмов в криптозое и появление большого разнообразия скелетных форм в фанерозое.

Эратема, или группа, составляет часть эонотемы и характеризует отложения, образовавшиеся в течение эры, продолжительностью в первые сотни миллионов лет (в фанерозое). Эратемы отражают крупные этапы развития Земли и органического мира. Границы между эратемами соответствуют переломным рубежам в истории развития органического мира. В фанерозое выделяют три эратемы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую.

Системасоставляет часть эратемы и характеризует отложения, образовавшиеся в течение периодадлительностьюв десятки миллионов лет. Системе свойственны типичные для нее семейства и роды фауны и флоры. В настоящее время принято выделять в фанерозое 12 систем. Для каждой системы на геологических картах приняты определенный: цвет, являющийся международным, и индекс, образован начальной буквой латинского названия системы.

Отдел- часть системы; он характеризует отложения, образовавшиеся в течение одной эпохи, длительность которой обычно составляет первые десятки миллионов лет. В палеонтологическом отношении отделам свойственны характерные роды или группы видов фауны и флоры. Названия отделов даны па положению их в системе: нижний, средний, верхний или только нижний и верхний; эпохи соответственно называют ранней, средней, поздней. Некоторые отделы имеют собственные названия.

Ярус- часть отдела. Ему отвечают отложения, образовавшиеся в течение векапродолжительностью в несколько миллионов лет. Для яруса характерен определенный комплекс ископаемых организмов с типичными родами и видами. Названия ярусов обычно происходят от названий областей, районов, рек, гор, населенных пунктов, где находятся стратотипические разрезы. Иногда выделяют подъярусы: нижний, средний и верхний. На геологической карте ярусы окрашиваются оттенками цвета системы, а индексы их образуют путем добавления к индексу отдела начальной буквы латинского названия яруса; Р_lа - артинский яpyc.

Зонаявляется частью яруса и охватывает отложения, образовавшиеся в течение одной фазыпорядка 1-3 млн. лет. Ее границы устанавливаются по определенному зональному комплексу видов ископаемых организмов. Название зоны дается по наиболее характерному виду зонального комплекса. Зона и фаза имеют название одного и того же вида-индекса. Например, зона или фаза Gnathodus texanus.

Звеновыделяется в составе четвертичной системы. В звено объединяют горные породы, сформированные во время одного цикла климатических изменений: похолодания (ледниковье) и потепления (межледниковье). Звено должно иметь свой стратотип и климатостратиграфическое или литолого-экологическое обоснование. Четвертичная система состоит из четырех звеньев: нижне-, средне-, верхнечетвертичного и современного. Их иногда называют нижним, средним и верхним плейстоценом и голоценом.

Региональные стратиграфические подразделения. В их состав входят горизонт и лона. Горизонт - основное региональное подразделение. Он прослеживается на всей площади региона и характеризуется определенным комплексом литологических и палеонтологических признаков. Горизонту присваивается название места, где располагается его стратотип. Геохронологическим эквивалентом служит время. Например, джапрыкский горизонт в нижнем карбоне, джапрыкское время.

Лона является частью горизонта и представляет собой провинциальную зону. Она устанавливается по комплексу фауны и флоры, характерному для данного региона, и отражает определенную фазу развития населявшего его органического мира данного региона. Гeoхpонологическим эквивалентом лоны является время.

Местные стратиграфические подразделения. Они представляют собой толщи пород, выделяемые по ряду признаков, в основном,- по литологическому или петрографическому составу. Эти подразделения должны иметь ясно выраженные границы и относительно широкое распространение.

Мeстныe стратиграфические подразделения - это реально существующие и картируемые тела. Их выделение не зависит оттого, как они сопоставляются с подразделениями общей шкалы, и они не заменяются этими подразделениями.

Комплекс- самое крупное местное стратиграфическое подразделение. Чаще всего оно применяется при расчленении докембрия. Комплекс имеет очень большую мощность, сложный состав горных пород, сформированный в течение какого-то крупного этапа развития. На границе комплексов часто наблюдаются крупные несогласия, скачки метаморфизма горных пород. Комплексу присваивается географическое название по характерному месту его развития; например, байкальский или беломорский комплекс.

Серияохватывает достаточно мощную и сложную по составу толщу горных пород и объединяет в своем составе несколько свит, для которых имеются какие-то общие признаки: сходные условия образования, преобладание определенных типов горных пород, близкая степень деформаций и метаморфизма и т. д. Серии часто разделяются стратиграфическими и угловыми несогласиями.

Свитапредставляет собой толщу пород, образованных в определенной физико-географической обстановке и занимающих установленное стратиграфическое положение в разрезе. Она может состоять из однородных пород, или из переслаивания нескольких определенных их типов. Главные особенности свиты – наличие устойчивых литологических признаков на всей площади ее распространения и четкая выраженность границ. Если остатки организмов не обнаружены, возраст свиты устанавливается косвенным путём, исходя из возраста подстилающих или перекрывающих толщ или путем сопоставления с разрезами соседних районов. Возрастной объем свиты может изменяться от места к месту. На геологической карте площадь развития свиты закрашивается оттенками цвета системы, к которой она относится по возрасту. Свое название свита получает по географическому местонахождению стратотипа. Например,: D₃op-ополдойская свита верхнего девона.

Стратиграфические подразделения частного обоснования включают категории биостратиграфических зон разных видов. Они имеют локальное распространение, и их выделение обосновывается только палеонтологически.

Биостратиграфическая зона представляет собой толщу горных пород, охарактеризованную комплексом органических остатков. Время ее образования определяется временем эволюции отдельных групп фауны или флоры либо сменой экологических ассоциаций. Биостратиграфическая зона имеет свой стратотип и разделяется на подзоны. Ее название образуется из названия одного или двух видов-индексов. Геохронологическим эквивалентом является то же название с добавлением слова «время».

Вспомогательные стратиграфические подразделения. Довольно часто геологи сталкиваются с необходимостью выделения различных вспомогательных стратиграфических единиц свободного пользования. Эти единицы не имеют строгого соподчинения, не являются обязательными, но в то же время они способствуют расчленению и сопоставлению ранее неизвестных отложений, в которых еще не обнаружены ископаемые остатки организмов, позволяющие установить основные или частные стратиграфические подразделения. Наиболее часто употребляются литостратиграфические и биостратиграфические вспомогательные подразделения.

В качестве литостратиграфических подразделений применяют следующие: толща, пачка, слой, залежь, маркирующий горизонт, линза и т. д. Название толщи может происходить от наименования горной породы либо от географического названия. Например: толща мергелей, толща известняков, толща красноцветов, чирмашская толща и т. д. Пачки обозначаются числами или буквами с названием горной породы в скобках. Например, пачка 1 (известняки), пачка 2 (мергели). Пачки, слои, маркирующие горизонты и другие литостратиграфические подразделения называются обычно по характерным породам, цвету, литологическим особенностям или по характерным органическим остаткам: кремнистая пачка, брахиоподовые слои

В качестве биоостратиграфических подразделений применяют слои с фауной (флорой). Эти отложения содержат свойственные им остатки организмов, отличающиеся от ниже и вышележащих. Они называются по наиболее характерным родам или видам фауны или флоры: слои с Siphonodella.

Геохронологическим эквивалентом вспомогательных стратиграфических подразделений является время. В этом случае выражаются следующим образом: «время образования... толщи».