Раздел 10. Принципы стратиграфии
Содержание раздела 10: предмет и практическое значение стратиграфии. Принципы стратиграфии. Общие (планетарные) стратиграфические подразделения. Стратиграфический кодекс России. Правила установления местных и региональных стратиграфических подразделений.
Предмет и практическое значение стратиграфии.
Стратиграфия - геологическая дисциплина, изучающая временные и пространственные соотношения нормально пластующихся горных пород Земной коры - осадочных, вулканогенных и метаморфических. На основании выявленных соотношений делаются выводы о последовательности образования толщ горных пород.
Стратиграфия – в переводе с латинского «слоеописание». Стратиграфия является фундаментальным разделом геологии. Она дает возможность установить общие закономерности строения осадочной оболочки Земли и ее отдельных структур.
Геология смогла выделиться как наука с тех пор, как ученые стали рассматривать геологические процессы во временной последовательности. Этот временной подход дал возможность устанавливать этапы формирования геологических тел и влияния на них последующих геологических процессов.
Стратиграфические исследования включают в себя две основные операции – стратиграфическое расчленение и стратиграфическую параллелизацию (корреляцию) разрезов осадочных пород.
Стратиграфическое расчленение - выделение по определённым признакам в конкретном разрезе отдельных слоёв и толщ и выяснение последовательности их залегания.
Стратиграфическая параллелизация (корреляция) - сопоставление (увязка) и установление временных (возрастных) отношений частей разрезов, более или менее удаленных друг от друга. Возрастные соотношения между членами удаленных разрезов могут быть разными (раньше, позже, одного возраста). Конечной целью параллелизации является синхронизация, т.е. выявление геологических одновозрастных слоев и толщ в сопоставляемых разрезах.
Цели и задачи стратиграфии:
1. Расчленение разрезов и выделение стратиграфических подразделений с целью создания местных и региональных стратиграфических схем (шкал).
Решение этой задачи обеспечивает стратиграфической основой крупномасштабную геологическую съёмку, а также поиски и разведку месторождений полезных ископаемых.
2. Проведение межрегиональной корреляции стратиграфических подразделений различных рангов. Выполнение этой задачи обеспечивает стратиграфической основой составление геологических карт среднего и мелкого масштабов, палеогеографических и прогнозных карт нескольких регионов.
3. Создание общей (универсальной) стратиграфической и геохронологической шкалы, не имеющей временных пробелов, присущих всем региональным шкалам. Это направление стратиграфических исследований даёт основу для историко-геологических обобщений планетарного масштаба.
Принципы стратиграфии
К фундаментальным принципам относятся следующие:
Принцип уникальности стратонов (принцип Халфина - Степанова) об объективной реальности и не повторяемости стратиграфических подразделений – устанавливает, что стратоны являются результатом реальных геологических событий, объективно отражают суть этих событий и не повторяются во времени и пространстве. Стратиграфические подразделения должны выделяться не для формального удобства или условности. Они должны соответствовать реальным этапам истории развития Земли в целом или отдельных ее регионов. Таким образом, в стратиграфических шкалах должны отражаться реальные результаты геологических процессов прошлого. Стратиграфические подразделения неповторимы во времени, так как неповторимы в своем развитии те условия, в которых они формировались, и те признаки, по которым они выделены. В течение эволюции Земли необратимо менялись физико-географические условия, характер осадконакопления, органический мир.
Принцип Стенона - принцип последовательности образования геологических тел: при нормальном залегании вышележащий пласт моложе нижележащего. Принцип Стенона применяется при расчленении отложений в одном месте(в одном конкретном разрезе). Он обеспечивает выполнение первой задачи стратиграфии – расчленение разреза.
Принцип Гексли принцип использования идентичных (гомотаксальных) последовательностей признаков при стратиграфической корреляции удаленных друг от друга разрезов. Для этого устанавливаются идентичные последовательности сходных признаков, в том числе палеообстановок и событий прошлого. С помощью этого принципа можно учитывать возможность неодновременного существования близких фаун и флор на различных участках планеты или региона, но устанавливать синхронность отложений. Этот принцип устанавливает геохронологические отношения пространственно разобщенных стратонов и дает возможность их корреляции.
Принцип Мейена - принцип хронологической взаимозаменяемости признаков. Этот принцип позволяет заменять неустойчивые признаки, проявляющиеся в пласте от случая к случаю (например, находки фауны) на более выдержанные признаки, например литологические. Только с помощью взаимозаменяемости различных групп фаун, фаун и флор, палеонтологических и литологических, литологических и геофизических и других сочетаний признаков можно сопоставить образование любого генезиса и любых климатических поясов на любом удалении вплоть до планетарного масштаба.
Кроме того, существуют многочисленные принципы, посвященные динамическому и статистическому аспектам стратиграфии. К ним относятся: принцип необратимости геологической и биологической эволюции, принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи, принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений, принцип соотношения местных, региональных и планетарных стратиграфических подразделений, принцип актуализма, принцип биостратиграфического расчленения и корреляции. Ниже приведены некоторые из них.
Принцип Головкинского - принцип изменение возраста однородных геологических тел в связи с миграцией береговой линии;
Принцип актуализма – принцип применения геологических законов, наблюдаемых в настоящее время, к процессам прошлого.
Принцип Смита – принцип корреляции толщ по содержащимся в них органическим остаткам: одинаковые органические остатки указывают на одновозрастность образования содержащих их пород. Органический мир Земли непрерывно и необратимо изменяется и каждому отрезку геологического времени отвечают характерные только для него растения и животные. Т.о. одновозрастные отложения близкого временного происхождения содержат сходные комплексы органических остатков.
Планетарные (общие, международные) стратиграфические и геохронологические подразделения.
Стратиграфическое подразделение (стратон) – совокупность горных пород, составляющих определенное единство и имеющих признаки, позволяющие установить их пространственно-временные соотношения, т.е. последовательность формирования и положения в стратиграфическом разрезе. Каждому стратиграфическому подразделению соответствует эквивалентное ему геохронологическое подразделение.
Геохронологическое подразделение – интервал относительного геологического времени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения, включая время внутренних перерывов.
Таблица VIII
| Общие стратиграфические подразделения (стратоны) | Геохронологические подразделения | |
| 1. Акротема 2. Эонотема 3. Эратема 4. Система 5. Отдел 6. Ярус 7. Хронозона | Раздел 8. Звено 9. Ступень | 1. Акрон 2. Эон 3. Эра 4. Период 5. Эпоха 6. Век 7. Фаза 8. Пора 9.Термохрон-криохрон |
Последовательность геохронологических и стратиграфических единиц планетарной (общей, международной) шкалы от наиболее крупных к наиболее мелким: геохронологические– Акрон, Эон, Эра, Период, Эпоха, Век, Фаза; стратиграфические - Акротема, Эонотема, Эратема, Система, Отдел, Ярус, Зона (табл. VIII).
Раздел, звено, ступень используются для отложений четвертичной системы, возможно их применение для неогеновых отложений.
Сопоставление исследуемых толщ с подразделениями международной стратиграфической шкалы называется датировкой. Под датировкой осадочных образований понимается определение возраста слоев в единицах международной геохронологической шкалы, которое основано на выделении в разрезе подразделений международной стратиграфической шкалы. Датировка осадочных толщ биостратиграфическим путем состоит из двух операций: установление присутствия в разрезе какого-либо крупного подразделения международной стратиграфической шкалы, проведение границ, прослеживание и выделение более дробных стратиграфических подразделений – отделов, ярусов, зон. Процедура датировки состоит в сопоставлении фауны изучаемого разреза с фауной стратотипических разрезов (эталонныхразрезов, стратотипов).
Датирование стратиграфических подразделений может производиться в единицах относительной или абсолютной временной шкалы. Относительная шкала основана на специальных единицах и разрабатывается при помощи непалеонтологических и палеонтологических (биостратиграфических) методов стратиграфии. Под геологическим относительным возрастом понимается время какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого геологического события, определенное в принятых единицах международной шкалы.
Абсолютная шкала определяет возраст пород в абсолютных единицах (год, миллионы лет) и основана на определении времени распада радиоактивных элементов.
Первоначальная Международная Стратиграфическая Шкала (МСШ) была утверждена в 1900 г. на V сессии Международного Конгресса Геологов (МКГ) в Париже. В настоящее время используется следующая шкала Международных (планетарных) стратиграфических подразделений.
Примергеохронологических подразделений - Фанерозойский эон, Мезозойская эра, Меловой период, Позднемеловая эпоха, Коньякский век, Фаза Inoceramus involutus.
Примерстратиграфических подразделений - Фанерозойская эонотема, Мезозойская эратема, Меловая система, Верхний отдел, Коньякский ярус, Зона Inoceramus involutus.
Стратиграфический кодекс России. Правила установления местных и региональных стратиграфических подразделений
На территории России широко используются местные и региональные стратиграфические схемы. Описание правил установления и применения этих схем находятся в Стратиграфическом кодексе России. Стратиграфический кодекс – это свод основных правил, определяющих содержание и применение терминов и наименований, используемых в практике стратиграфических исследований, и процедуры установления стратиграфических подразделений. Он является основным документом, регламентирующим производство стратиграфических исследований в рамках всех геологических работ, выполняющихся на территории нашего государства. Назначением Стратиграфического кодекса является обеспечение: а) единообразия требований к установлению стратиграфических подразделений;
б) возможного единообразия и стабильности в применении стратиграфических терминов и наименований.
Правила Стратиграфического кодекса, сформулированные в виде статей, применяются ко всем стратиграфическим подразделениям, выделенным и выделяемым на территории страны. Выполнение требований Стратиграфического кодекса обязательно при проведении геологических работ всеми ведомствами на территории России.
Местные стратиграфические подразделения (МСП) являются реальными геологическими телами. Местные стратиграфические подразделения имеют комплексную характеристику, в которую, входят: особенности вещественного состава, палеонтологическая характеристика (при наличии окаменелостей), структура слоистого тела (характер перерывов), характер границ, географическое распространение.
Палеонтологическая характеристика местных подразделений является одним из признаков при установлении подразделения; она обеспечивает определение геологического возраста, сопоставление с другими местными подразделениями и выявление перерывов в отложениях.
Стратиграфические границы местных подразделений приурочены к: изменениями вещественного состава пород по разрезу, стратиграфическим перерывам и угловым несогласиям, смене ассоциаций остатков организмов, существенным изменениям различных геофизических параметров, если сведения о таковых имеются. Граница должна быть точно указана в стратотипе.
Таблица IX
| Основные стратиграфические подразделения | |||
| Общие | Региональные | Местные | |
| Акротема Эонотема Эратема Система Отдел Ярус Хронозона | Раздел Звено Ступень | Горизонт Слои с географическим названием | Комплекс Серия Свита Пачка |
Основные единицы местной стратиграфической шкалы: свита, серия, комплекс (таблица IX).
Свита объединяет одинаковые или близкие по литолого-фациальным особенностям одновозрастные отложения и имеет собственное название. Типовой разрез свиты называется стратотипом, его положение и характеристика указываются в стратиграфических справочниках. Свита является наиболее часто употребляемым подразделением из МСП. Она отражает определенный этап развития данной территории. Свое название свита получает по географическому местонахождению. Свиты являются основой для крупномасштабного картирования территории. Географическое распространение свиты ограничивается территорией, в пределах которой опознаются ее основные характерные признаки и прослеживаются нижняя и верхняя границы.
Серия объединяет залегающие одна на другой две (или более) свиты, характеризующиеся общими признаками, и получает свое название по какой-нибудь свите.
Комплекс представляет собой мощную и сложную по составу и структуре совокупность геологических образований, отвечающая крупному этапу в геологическом развитии территории. Комплекс часто отделяется от смежных по разрезу комплексов структурным или значительным стратиграфическим несогласием, а иногда и проявлением интрузивного магматизма. Может не иметь стратотипа. Он обычно объединяет две или несколько серий и также имеет собственное название.
Региональные стратиграфические подразделения (РСП) устанавливаются для геологического региона - крупного палеобассейна седиментации или палеобиогеографической области. Они представляют собой совокупность горных пород, сформировавшихся в определенные этапы геологической истории крупного участка земной коры и отражают особенности осадконакопления и последовательность смены комплексов фауны и флоры, существовавших на данном участке.
Основные единицы (РСП) – горизонт и лона (таблица IX).
Горизонт представляет собой совокупность одновозрастных свит. Он
объединяет по латерали фациально различные отложения, образованные в разных районах одного бассейна седиментации. Горизонт называется по имени одной из свит и наиболее часто употребляется среди РСП. Основным методом для установления горизонтов является анализ органических остатков.
Лона (провинциальная зона) устанавливается по палеонтологическому комплексу и называется по виду-индексу.
Региональные Стратиграфические Подразделения служат: 1) для корреляции местных стратиграфических шкал и являются основным картируемым стратоном при составлении мелкомасштабных геологических карт, 2) способствуют сопоставлению РСП с общей стратиграфической шкалой.
Почти для всех регионов России уже составлены Местные и Региональные стратиграфические схемы разных поколений, а также проведено их сопоставление с Международной стратиграфической шкалой.
Существуют обязательные для употребления Стратиграфические схемы для разных регионов и разных систем, изданные в разное время и отвечающие исследованиям разных поколений. Дело в том, что вследствие получения новых палеонтологических и планетарно-стратинрафических фактов, эти схемы, постоянно нуждаются в корреляционных уточнениях и изменениях. Последующие стратиграфические исследования позволяют детализировать и совершенствовать стратиграфические схемы, дающие основу для составления новых схем, последующих поколений.
Работы по усовершенствованию Местных и Региональных стратиграфических схем ведутся под руководством Стратиграфического Комитета РАН и Региональных стратиграфических комиссий
ВЫВОДЫ. Стратиграфия играет важнейшую роль при производстве любых геологических исследований, создающих базу для проведения работы по составлению геологических карт и поисков месторождений полезных ископаемых. Формирование любого месторождения произошло в результате действия комплекса геологических процессов, протекавших в определённое время и в определённом месте. Поэтому основами прогноза могут быть только объективные историко-геологические реконструкции, основанные на временной последовательности геологических процессов. Они должны опираться на стратиграфические данные, создающие хронологическую «канву», на которой основаны вся остальная геологическая информация.
Таким образом, стратиграфические работы являются важнейшим элементом всех региональных геологических исследований, в первую очередь – геологосъёмочных работ любых масштабов. Не случайно первой из основных глав всех производственных отчётов по геологической съёмке и геологическому доизучению, а также объяснительных записок к геологическим картам, является глава «Стратиграфия». Специалист, не знакомый с основами стратиграфии, с методикой стратиграфических исследований, не способен грамотно вести любые регионально-геологические исследования, не способен дать обоснованный минерогенический прогноз и определить направления ведения поисков минерального и углеводородного сырья.
Контрольные вопросы для раздела 10:
1. Какие объекты изучает стратиграфия и какие основные зал\дачи она решает?
2. На каких основных принцитах основаны стратиграфические исследования?
3. Перечислите Общие стратиграфические и геохронологические подразделения.
4. Что понимается под терминами свита и горизонт?
5. Зачем необходим Стратиграфический кодекс России?