Основы геохронологии. Методы определения возраста геологических объектов.

Стратиграфия.

ОПД.Ф.07.1

Геология

Им. Г.В. Плеханова

Кафедра геологии и разведки месторождений полезных ископаемых

Л.В. Кулачков

(II семестр, разделы 10 – 13)

Конспект лекций для студентов специальностей:

090600 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; 090800 – Бурение нефтяных и газовых скважин.

Направление подготовки дипломированного специалиста

650700 – «Нефтегазовое дело»

Санкт-Петербург

Раздел 10

Более 95% поверхности планеты покрыто чехлом осадочных пород. Их последовательное отложение обуславливает закономерную смену в разрезе более древних пород перекрывающими их относительно молодыми Стратиграфия – от латинского «stratio» - слой – занимается описанием этих слоёв в их исторической последовательности для практических целей. При этом возможно реконструировать геологическую среду момента отложения слоя, что называется использованием метода актуализма – познания минувшего по настоящему. Например, разрез, подстилаемый конгломератами, вверх по разрезу сменяемыми органогенными известняками расскажет о том, что на данной территории вначале располагалась прибрежная полоса моря, а затем произошло опускание и трансгрессия (наступление) моря и территория была морским мелководьем – зоной шельфа.

Открытым в таком случае оставался вопрос времени, когда происходили данные события. Не имея других возможностей, геологи использовали последовательность чередования слоёв для определения относительного возраста – то есть, использовали стратиграфический метод геохронологии. Была составлена шкала относительного возраста пород – стратиграфическая шкала. Термины, относящиеся к определённым пачкам пород в их исторической последовательности, были перенесены геологами на время и легли в основу относительной геохронологической шкалы. Например, толща пород, впервые детально изученная в Приуралье, залегающая на породах каменноугольной системы и перекрываемая породами триасовой системы, получила название пермской системы. Время, в течение которого шло накопление этой толщи стали именовать соответственно пермским периодом.

Наряду с этим, в хорошо изученных слоях удалось выделить остатки животных и растений, жившие в ограниченный период времени и затем, по законам эволюции органического мира, навсегда исчезнувшим. По находкам таких остатков ископаемой фауны и флоры - руководящим ископаемым - можно отнести горную породу, вместившую их, к определённой ступени стратиграфической шкалы, то есть использовать палеонтологический метод геохронологии. Наконец, на небольшом удалении пласты пород с однотипным чередованием одинаковых пород можно считать аналогами и распространять сведения о возрасте толщи, полученные в одном месте, на соседние участки. Такой метод принято именовать литологическим.

С открытием эффекта радиоактивности появилась возможность измерения абсолютного возраста горных пород и стратиграфическая шкала наполнилась цифрами возрастов выделенных геохронологических единиц в привычных нам единицах – годах. Методы абсолютной геохронологии основаны на постоянстве скорости радиоактивного превращения одних изотопов химических элементов в другие. Измерив количество исходного и конечного продуктов такого превращения можно расчитать сколь долго протекало превращение. Для измерения больших величин возраста минералов (а, следовательно, и пород в целом) чаще используют превращения ²³⁸U в ²⁰⁶Pb, ²³⁵U в ²⁰⁷Pb, ²³²Th в ²⁰⁸Pb, ⁸⁷Rb в ⁸⁷Sr, ⁴⁰K в ⁴⁰Ar и ⁴⁰Са, время реализации которых сопоставимо с глобальными геологическими процессами. Для относительно кратковременных процессов более точным оказался метод, основанный на распаде ¹⁴С до ¹²С, причём углерод для изучения может быть использован, например, из остатков ископаемой фауны или флоры или головешек костра древнего человека, что широко используется также археологами.