МЕТОДИ ЗА ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ НА ГЕОЛОЖКИЯТ ЛЕТОПИС
Фациес (Gressly, A., 1938) – Облик на дадена част от стратиграфски хоризонт, отличаваща се от съседните му части поради вещественият си състав или характера на присъстващият в него фосилен комплекс. Скален фациес (Reading, 1996) – скално тяло със специфична характеристика (базирана на обективни наблюдения или измервания), отразяваща конкретни условия на образуване – процес, среда или обстановка . Той може да се подели на субфациеси или да се обедини във фациална асоциация. Съвременни направления Група на “Shell” Shell (Allen, Bouma, Collinson, Middelton, Reading, Ginsburg, Fisher); “Gulf Coast” Coast група (Brown, Fraizer, Galloway, McGowen); Група на “ Еxxon” xxon (Sloss, Haq, Mitchum, Possamentier, Sangree, Vail, vanWagoner). Фациални взаимоотношения Фациални асоциации (Miall, 1985; Mutti and Normark, 1987) Фациални последователности – Walter-Middleton – постепенен, рязък и ерозионен фациален контакт.
(по Леонов, 1974 (ХХ-5))
(по Леонов, 1974 (ХХ-5))
Йерархична схема на флувиалните литофациалните единици (по Miall, 1988).
Класификация на фациесите Според възрастта : съвременни; изкопаеми (древни); Според седиментационната обстановка: континентални прибрежни морски глациални Според рангът: Фациес – скална единица, продукт от конкретен седиментационен процес, явление или обстановка; Сервия – коплекс от фациеси, продукт от процеси, протичащи на ограничена площ Нимия – комплекс от сервии, продукт от процеси, протичащи в обширна област Формация – естествена и закономерна скална асоциация, образувана на определен стадий от основна структурна единица на земната кора
Класификация на фациесите Според природата но дефиниращите ги белези:
лито- и био-фациеси червеноцветен фациеси каротажни фациси сеизмични фациеси микрофациес
турбидитен фациес руслови еолови
флувиални фациеси евапоритни фациеси трансгресивен фациес
епиконтинентални фациеси платформен фациес флишки фациес пост-орогенен фациес
Фактори, контролиращи седиментонатрупването Генериране на седименти: ерозионна продуктивност - интра- и екстрабасейнови източници на седиментен материал хемо- и био-продуктивнаст климат Генериране на акомудационно пространство: тектонски движения – епирогенни и орогенни еустазия Натрупване на седименти: скорост на седиментация “нормална” и катастрофична седиментация авто- и алоцикличен контрол на седиментацията вулканска активност потенциал за съхраняване на седиментите приработка на седиментите
Анализ на направленията на палеотранспорт Според методите на диагностициране Посредством измерване на текстурни белези, индикатори на локалната и/или регионалната посока на палеотранспорт Коса слоестост Праволинейна отделност Рипъл марки Геометрия на ерозионни форми Следи от удари, влачене, търкаляне на предмети Каротажна инклинометрия Посредством геометрията на седиментните тела (в разкрития или по сеизмични данни) Покровна Клиноформи Рифоподобна
Каротажна инклинометрия
Анализ на направленията на палеотранспорт Според методите на обработка и анализ Дисперсионнен анализ Диференциален анализ
Методи за представяне Диаграми Карти
N
4
N
2
N
50%
25%
10%
10%
4
50% 25 %
10%
10%
5
N
N
50 %
5
5 0%
25%
2 5%
10%
10%
2
50%
25%
N
50 % 2 5%
N
18
N
8
N
3
50%
50%
25%
25%
10%
10%
50% 25%
N
50%
8
10%
25%
2
N
10%
17
50% 25%
N
N
50%
50%
25%
25%
10%
10 %
7
3
19 19
N
N
50%
10%
7
5 0%
25%
2 5%
1 0%
1 0%
19
N
16
50% 25%
N
6
10 %
N
5 0%
50%
25%
25%
10%
10%
6 4
15
8
22 21
N
20
5
N
N
50%
50%
2 5%
25%
10%
10%
7 23
6
20
5 0% 25% 10%
24
N
24
50%
32
25% 10%
N
26
28
N
50%
25 %
1 0%
10%
33
18
12
27
N
26
50%
25%
17
N
14
N
50%
50%
25%
25%
10%
10%
14
10
31 30 29
N 50%
16
11
33
10 %
21
14 15
12
26
25%
N 50% 25% 10%
50% 25% 10%
N
22
50% 2 5%
N
10%
32
23
N
50%
50%
25%
25%
10%
1 0%
N
11
N
50%
32
11
50%
25%
25%
1 0%
10%
N 5 0% 25%
N
10%
31
30
29
N
50%
50%
25%
25%
10 %
10%
N
N
5 0%
50%
25%
25%
10%
10%
10 31
N
30 28
N
50%
50%
2 5%
25%
10%
10%
N 50 %
N
25% 10%
27
50%
N 50%
25%
25%
10%
10%
27
28
N
N
50%
50%
25 %
25%
10%
10%
10
15
(a)
(b) (a)
(b)
(b) (a)
(c) (b)
(d) (c)
(d)
(d) (c)
(e) (d)
(f) (e)
(f)
(f) (e)
(f)
Седиментна геометрия Според методите на диагностициране в 2-D и 3-D разкрития комбиниране на данните от 2-D разкрития с данните за направлението на палеотранспорт сеизмопрофилиране каротажни методи
Tабл. -1 Класификация на флувиалните литофациеси (по Miall, 1996 – Table 4.1). Литофациален код
Литофациес
Седиментни текстури
Интерпретация
Gm
Масивни гравелити
Слабоизразена градационна слоестост
Калнокаменни (високовискозни ) потоци
Gtr
Гравелит, стратифициран
Мулдовидна коса слоестост
Запълване на нискорангови канали
Gp
Гравелит, стратифициран
Планарна коса слоестст
Напречни валове. Делтоподобни нараствания около по-стари форми.
Str
Пясъчник, фино до грубозърнест (съдържащ гравий)
Единични или съставни мулдовидни косослоести серии
Сърповидни и езиковидни (3 D) валове
Единични или съставни мулдовидни косослоести серии
Напречни и надлъжни (2D) валове
Ребра
Ребра (долен потоков режим)
Хоризонтална слоестост
Плоско дъно (критична стойност на потока)
Нискоъгълна (<100) коса слоестст
Запълване на ерозионни форми или антидюни
Плитки ерозионни ями
Запълване на ерозионни форми
Sp Sr
Пясъчник, фино до грубозърнест
Sh Sl
Пясъчник, фино до грубозърнест (съдържащ гравий)
Ss Sm
Пясъчник, фино до грубозърнест
Масивна
Ефемерални потоци
Fl
Пясъчник, алевролит, аргилит
Фина ламинация, ребра
Седиментация в заливнататерасова и старици
Масивна, пукнатини на изсъхване
Седиментация в заливнататерасова, старици или драперии
Fm Алевролити и хипоскали Fr P
Карбонатни палеопочви
Масивна, следи от корени, биотурбации Педогенни белези
Почви с хемогенни отложения
lithofacial unit number
9 8 /2 4
55
1 1 0 /1 4 c rb 1 1 4 /2 0
5 4
OF
c rb dol
50
do l dol dol
4
c rb
45
c rb
go t
CS
4
c rb
OF
40
8 5 /1 6 9 5 /1 0
3
1 0 /1 0 6 2 /1 4
r 9 6 /2 0
5
35
1 0 0 /2 4
3
d o l,c r b
30
4
A ( .4 )
7 8 /2 6
MC-2/2
1 0 0 /2 4
1 0 8 /1 6
25 4 5 /2 5
CH 5
c rb
OF
c rb 8 0 /2 4
20
d o l 1 2 6 /3 4
CS
1 5 2 /3 2
c rb -d o l dol
do l
OF 15
4
A (. 2 5 )
4
A (. 1 )
1 3 0 /3 6
CS
3.0 10
1 1 1 /2 0
4
2.0
A ( .1 5 )
1 0 0 /1 6
SB
1.0
1 2 6 /2 1
0m 0
50
10 0 1 50 2 00 cm
s e t s iz e
g
vc
c
m
f
vf
s
a
g
vc
c
m
f
vf
s
a
Table. -3 Architectural elements in fluvial deposits (after Miall, 1996 â&#x20AC;&#x201C; Table 4.3). Symbol
Principal facies assemblage
Geometry and relationships
Channels
CH
Any combination
Finger, lens or sheet; concave-up erosional base; scale and shape highly variable; internal concaveup 3-rd order erosion surface common
Sandy bedforms
SB
Str, Sp, Sh, Sl, Sr, Se, Ss
Lens, sheet, blanket, wedge, occur as channel fills, crevasse splays, minor bars
Downstream-accretion macroform
DA
Str, Sp, Sh, Sl, Sr, Se, Ss
Lens resting on flat or channeled base, with convex-up 3-rd order internal erosion surface and upper 4-th bounding surface
Lateral-accretion macroform
LA
Str, Sp, Sh, Sl, Se, Ss less commonly Gm, Gtr, Gp
Wedge, sheet, lobe; characterized by internal lateral-accretion 3-rd order surfaces
Laminated sand sheet
LS
Sh, Sl, minor Sp, Sr
Overbank fines
OF
Fm, Fl
Element
Sheet, blanket Thin to thick blankets; commonly interbedded with SB; may fills abandoned channels
(b)
Vegetation
4
CS
1 1 0 /2 2 3 2 4 /2 0
4
Fl
OF
5 Str-Sr
Sl Str
4
SB
1 0 /1 0
OF
CS 4
Fl-Fm
Fl-Fm
Str
2 0 /8
Fsc
OF 3 OF
CS
4
OF
8 5 /1 6
3 3 0 /1 8
Str
3
3
5 3
SB OF Vegetation
5
CS CH 4
5
CH(4)
Bbr
4
5
Str,P
P
(b)
3 3 Str,Sp
Str-Sp
4 Sr
4
5 CH(4)
OF CS
P
Str,P
Sl /Fl,P
4 5
CH(4)
CH(5)
Sl
5 Bbr
SB
Sp
4 CS
OF
6
CS OF CS Str,Sr
Sl
Форми на проява на палеопочвени литофациеси: а-d – примери от долнотриаската серия в България; А-С на примера на Стария червен п-к (девон) от Уелс (по J. R. L. Allen, 1974)
(по Ahlbrandt et al., (1978) и Ekdale et al., (1984)).
T u rke y
T u rke y
G re e c e
G re e c e
Площно разпространение на литофациес P (палеопочви) във флувиални мезоцикли (на примера долнотриаската серия в СЗ България) (à)
(b) (à)
(b)
N
N
R o m a n ia
R o m a n ia
Va rn a
Va rn a S o fia
S o fia
B u rg a s
B u rg a s P lo v d iv
P lo v d iv
T u rke y
T u rkey G re e c e
G re e c e
à)
(à) (b)
(b) (c)
(d) (c)
(d)
c)
(c) (d)
(e) (d)
(f) (e)
(f)
Литература: Воронин, Ю. А., Э. А. Еганов, 1972. Фации и формации. Парагенезис. – Наука, Новосибирск: 119 с.(Фации и формации, 8-59 с.) Дюфур, М. С., 1981. Методологические и теоретические основы фациального и формационного анализа. – Изд. Ленинград. У-та, Л.: 157 с. Леонов, Г. П., 1974. Основы стратиграфии. – Изд. Моск. У-та, т.2: 486 с. (Глава ХХІ: Основные направления в развитии представлений о фациях – 363-395 с., Глава ХХІІ: Фации и фациальный анализ в стратиграфии – 396-444с.) Galloway, W. E., D. K. Hobday, 1983., Terrigenous Clastic Depositional Systems. – Springer: 423 pp, (Chapter 2 Approaches to Genetic Stratigraphic Analysis, 3-24 p) Miall, A. D., 1990. Principles of Sedimentary Basin Analysis. – Springer: 668 pp., (Chapter 4 - Facies Analysis, 149-264 p) Nichols, G., 1999. Sedimentology and Stratigraphy . – Blackwell: 535 pp, (Chapter 5 - Environments and facies) Walker, R. G., N. P. James, 1992. Facies Models. Response to Sea Lavel Change. – Geol. Assoc. of Canada: 454 pp., (Chapter 1 – Facies, facies models and modern stratigraphic concepts, 1-14 p.); Chapter 3 – Subsurface facies analysis, 27-46 p.)
Reading, H. G. (ed.), 1978. Sedimentary Environments and Facies. – Blackwell: 557 pp., (Chapter 2 – Facies, 414 p). Reading, H. G. (ed.), 1996. Sedimentary Environments: Processes, Facies and Sratigraphy. – Blackwell, 688 pp., (Chapter 2 – Control on the sedimentary rock record, 5-36 p.)
ИСТОРИЧНА ГЕОЛОГИЯ
ВЪЗНИКВАНЕ •
Историчната геология възниква като обединяваща всички геоложки направления наука още по времето на Чарлз Лайъл през 19-ти век. Тя включва в себе си всички геоложки познания, разгледани в контекста на историята на планетата Земя. Като историческа наука, Историчната геология разглежда въпроса за времето в геологията и историческите процеси като първостепенен.
•
Като цяло геологията е наука за земната кора, с две основни направления: геохимично (веществено-геоложко) - изучаващо веществения състав на земната кора геоложко (историко-геоложко) - занимаващо се със строежа и историята на развитие на земната кора.
•
Геохимичното направление е свързано с минералогията и петрологията, предмет на които са преди всичко химичният и минерален състав на земната кора.
•
Историко-геоложкото направление се реализира най-вече в областта на регионалната геология. То изучава геоложкия строеж и историята на развитие на отделни участъци от земната кора, където геоложките събития са запечатани под формата на последователно образувани геоложки единици и граници.
•
Установяването на последователността на геоложките събития във времето, наречено естествена периодизация, се използва за отделянето на различни етапи в историческото развитие на Земята. От една страна това са подразделенията на геоложкото време (ери, периоди, епохи), изведени въз основа на еволюцията на организмовия свят и от друга – тектонските нагъвателни цикли, отразяващи еволюцията на земната кора.
ВРЪЗКИ С ДРУГИТЕ НАУКИ •
Петрологията и Седиментологията се занимават предимно с минералния и химичен състав на седиментните скали, с техния произход, скалообразуващи компоненти, структури, текстури и класификация. Познаването на състава на скалите и процесите на скалообразуване стоят в основата на интерпретацията на геоложката история на Земята.
•
Геотектониката разглежда процесите, свързани с формирането и еволюцията на земната кора, които стоят в основата на земната история. Те предопределят историкогеоложките процеси.
•
Палеонтологията като наука за развитието и разнообразието на организмовия свят, стои в основата на Историчната геология.
•
Стратиграфията от своя страна използва всички тези познания като основа за изучаване на пространствено-времевите взаимоотношения на скалните тела в земната кора и възможностите за датирането и съпоставянето им в различни райони на света. Историчната геология и стратиграфията са тясно свързани помежду си и се подчиняват на общи принципи и правила, като например принципа на първичната утаечна форма на седиментните скали, принципа на суперпозицията, принципа на първичното хоризонтално положение на пластовете и т. н.
•
У нас Стратиграфията доскоро се идентифицираше с описателната част на Историчната геология, но последната се занимава с много по-широк кръг от въпроси, като например геотектоника и магматизъм, които не влизат в предмета на стратиграфията. В този смисъл стратиграфското изследване се явява част от историко-геоложкото, свързана с осъществяването на естествената периодизация на скалите.
•
Биостратиграфията, известна още като палеонтоложки метод в стратиграфията, е свързващото звено между палеонтологията и стратиграфията. Тя включва подялбата и корелацията на скалите по тяхното фосилно съдържание и стои в основата на естествената периодизация и установяването на основните периоди от развитието на Земята.
ИСТОРИЧНА ГЕОЛОГИЯ ГЕОТЕКТОНИКА
СТРАТИГРАФИЯ ХРОНОСТРАТИГРАФИЯ
ПЕТРОЛОГИЯ
БИОСТРАТИГРАФИЯ СЕДИМЕНТОЛОГИЯ
СТРУКТУРНА ГЕОЛОГИЯ
ПАЛЕОНТОЛОГИЯ ЦИКЛОСТРАТИГРАФИЯ МАГНИТОСТРАТИГРАФИЯ СЕКВЕНТНА СТРАТИГРАФИЯ СЪБИТИЙНА СТРАТИГРАФИЯ
ГЕОФИЗИКА
ПОДЯЛБА НА ПЕРМСКАТА СИСТЕМА
Русия ЕТАЖ
Зап. Европа
САЩ
ПОДСЕРИЯ Пфалцка фаза
Татарски
Горна
Очоа
Казански
Средна
Гваделупа
Уфимски
Долна
Кунгурски Артински Сакмарски Аселски
Саалска фаза
Горна Саксоний
Леонард
Долна Отен
Вулфкеми
ПРИНЦИПИ НА ИСТОРИЧНАТА ГЕОЛОГИЯ
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
Принцип на първичната утаечна форма на седиментните скали Принцип на първичното хоризонтално положение на пластовете Принцип на суперпозицията Принцип на първичната непрекъснатост на пластовете Принцип на фациалното разнообразие на едновъзрастните скали Принцип на възрастовата миграция на литостратиграфските граници Принцип на актуализма Принцип на катастрофизма Принцип на непълнотата на геоложкия летопис Принцип на необратимостта на неорганичната еволюция Принцип на палеонтоложката последователност Принцип на палеонтоложката идентификация Принцип на включенията Принцип на секущите взаимоотношения
1. Принцип на първичната утаечна форма на седиментните скали (първи принцип на Стено): •
“Земните пластове се дължат на утайки от флуид” (Steno, 1669). Според думите на Стено материалите, изграждащи скалните пластове, са отложени първоначално като утайки и могат да съдържат фосили - останки от древни организми, погребани заедно с утайките: "Ако в даден пласт открием морска сол, останки от морски животни, дървения от кораби и субстанция, подобна на тази от морското дъно, няма съмнение, че морето някога е било на това място, както и да се е отзовало тук, дали чрез заливане от самото него или чрез придвижване на планинине" (Steno, 1669).
•
Допускането, че пластовите скали, изграждащи съвременните планински вериги, са образувани на морското дъно е направено още от Леонардо да Винчи (1452-1519), който така обяснил необичайното присъствие в тях на черупки от морски организми: "И сега тези пластове са толкова високо, че са се превърнали в хълмове или високи планини, и реките, които отмиват склоновете на тези планини, разкриват черупчестите пластове, така че земната повърхност непрекъснато нараства, докато противоположните сили дълбаят към центъра на земята, а древните морски дъна се превръщат в планини" (da Vinci, Note-books).
•
Два века по-късно датският естествоизпитател Нилс Стенсен, известен още под името Николаус Стено (1638-1686), доразвил идеите на да Винчи и положил основите на стратиграфията. В научната си теза “За твърдото, естествено съдържащо се в твърдото” (Steno, 1669), посветена на геологията на провинция Тоскана, той обявил, че не всички скали са образувани по едно и също време и обяснил слоестостта на някои от тях с утаяването им на морското дъно. Днес това, че седиментните скали първоначално се намират във флуидално състояние е азбучна истина и от този принцип се ръководят в своята работа както стратиграфите, така и седиментолозите, тектониците, петролозите и всички други геолози.
2. Принцип на първичното хоризонтално положение на пластовете (втори принцип на Стено): •
•
•
"Що се касае до формата няма съмнение, че по времето когато се е образувал даден пласт, неговата долна повърхност, както и страничните му повърхности, са повтаряли повърхността на долната и страничните субстанции, но горната повърхност е била успоредна на хоризонта, доколкото е възможно; следователно всички пластове, с изключение на най-долния, са ограничени от две повърхности, паралелни на хоризонта. Оттук следва, че пластовете, независимо дали (сега) са перпендикулярни или наклонени спрямо хоризонта, някога са били успоредни на хоризонта (Steno, 1669). Стено е приемал, че повърхността, върху която се отлагат седиментните утайки изграждащи следващия пласт, е консолидирана: "По времето когато се е образувал някой от горните пластове, долният пласт вече е бил консолидиран" (Steno, 1669). Той приема тази повърхност за хоризонтална, тъй като това е единствената предпоставка утайките да останат на мястото си до тяхното уплътняване. В противен случай те биха се придвижвали по посока на наклона до момента в който подстилащата повърхност наистина стане хоризонтална. Тази подробност от схващането на Стено е убягнала от вниманието на неговите тълкуватели, но заключението му е от фундаментален характер и вече повече от три века не буди никакво съмнение. Днес е известно, че голяма част от натрупаните върху наклонени повърхности утайки се ретранспортират във флуидално състояние под действието на собственото си тегло докато заемат хоризонтално положение. Разбира се, както отбелязва и Стено, новообразуваните пластове повтарят подстилащия ги релеф и, предвид малката им дебелина, несъизмерима с площта на тяхното разпространение, те не биха могли да бъдат хоризонтални в буквалния смисъл на думата. Независимо от това, твърдението е логично и не е чудно, че винаги се е възприемало (понякога дори и в буквалния смисъл) от всички геолози по света. Друг е въпросът, че съществуват и първично наклонени пластове, които се образуват при определени условия. Следователно този принцип, както и повечето стратиграфски принципи, няма и не може да има всеобщо значение. Независимо от това той си остава един от основните постулати в стратиграфията.
3. Принцип на суперпозицията (трети принцип на Стено): • “По времето, когато се е образувал даден пласт, цялото вещество над него е било течно и, следователно, когато се е образувал най-долният пласт, нито един от по-горните не е съществувал” (Steno, 1669). • Това е най-фундаменталният принцип в стратиграфията, който е известен още като принцип за последователността в образуването на геоложките тела. Той не подлежи на никакво съмнение и от него едва ли може да има някакво изключение, тъй като се базира на логическата последователност на събитията във времето. Практическото му приложение се затруднява само при изведени от първичното им хоризонтално положение пластове.
4. Принцип на първичната непрекъснатост на пластовете (четвърти принцип на Стено): • “По времето, когато се е образувал даден пласт, той или е бил заобиколен отстрани от друго твърдо вещество, или е покривал цялата сферична повърхност на Земята” (Steno, 1669). • • Този принцип разглежда непрекъснатостта на пластовете от позицията на тяхната площна издържаност. Според Стено пластовете могат да завършват латерално в консолидирани тела от по-стари скали, като очевидно това се отнася за естествения им завършек в зоните на прекратяване на седиментацията в периферията на водните басейни. От думите му обаче личи, че той е вярвал и в тяхното глобално разпространение - убеждение, което заляга по-късно в основата на нептунистичната теория на Вернер.
5. Принцип на фациалното разнообразие на едновъзрастните скали (принцип на Гресли): •
“Така аз дойдох до извода, че във всички отложения, в хоризонтално направление могат да се разпознаят различни, добре характеризирани разновидности, притежаващи устойчиви особености в петрографския състав, а така също и в целия фосилен комплекс” (Gressly, 1838, в Dunbar & Rodgers, 1957).
•
От думите на Гресли следва, че този принцип важи само за едновъзрастни отложения и има два аспекта: 1) хетерогенност в петрографския състав 2) хетерогенност в палеонтоложкото съдържание.
• • •
Той опровергава схващанията на Вернер за глобалното разпространение на еднородните седиментни формации и въвежда понятието “фациес” за означаване на различния облик на скалите в хоризонтално направление. По-късно във връзка с двата оригинални аспекта на термина, в американската литература се въвеждат понятията “литофациес” - за означаване на литоложките модификации на едновъзръстните стратиграфски хоризонти и “биофациес” - за означаване на различията в палеонтоложкото им съдържание.
6. Принцип на възрастовата миграция на литостратиграфските граници (принцип на Головкинский): •
“Хронологическите хоризонти косвено пресичат всички останали” (Головкинский, 1868).
•
Този принцип важи преди всичко за литостратиграфските (петроложките) граници, но освен тях в оригиналната си трактовка Головкинский включва в категорията “всички останали” и палеонтоложките. Тази идея допълва принципа на фациалното разнообразие и може да се разглежда като продължение на разсъжденията на Гресли с тази разлика, че тя се отнася не до различията между едновъзрастните фациеси, а до “косвеното” положение на техните граници спрямо хроноложките граници. Трансгресията на тези граници в пространството и във времето е свързана с миграцията на седиментационните обстановки.
•
7. Принцип на актуализма (принцип на Фюксел) •
“Начинът, по който и сега природата все още действа и създава тела, трябва да се приеме за правило в нашите обяснения; друго ние не знаем” (Fuchsel, 1761, с. 82, в Dunbar & Rodgers, 1957).
•
По-късно Джеймс Хътън изказал мисълта, че "the past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now“ - миналата история на Земята може да се обясни с това, което се случва сега.
• •
•
Смисълът на този принцип се заключава в схващането, че процесите, формирали Земята през геоложкото минало, могат да се обяснят със сега действащите процеси и явления (настоящето е ключ към миналото). Този принцип е широко известен като “принцип на еднообразието” (униформизма), идеята за който се приписва на шотландския натуралист Джеймс Хътън, популяризирана през тридесетте години на 19-ти век от Лайъл. Всъщност тази идея е изказана още от Фюксел, но поради това, че неговият труд е написан на латински, тя остава почти неизвестен на съвременниците му., Това обаче не е основание оригиналната му идея да се приписва на покъсни изследователи. Би могло да се приеме, че тя не е добре обяснена, но по тази логика принципите на Стено също могат да се припишат на по-късни автори.
8. Принцип на катастрофизма (Принцип на Kювие) •
“Животът на тази земя често е бил нарушаван от ужасни събития - бедствия, които в началото си вероятно са преобръщали на голяма дълбочина цялата външна кора на земята, но които след тези първи сътресения, са действали еднообразно на малка дълбочина и не толкова широко. Многобройните живи същества ставали жертва на тези катастрофи: едни били унищожени от внезапни наводнения, други се оказали на сушата вследствие на внезапно издигане на морското дъно; тези раси изчезнали завинаги, оставяйки на света само малко останки, едва различими от натуралистите” (Cuvier, 1817).
•
Според Кювие измененията в облика на фосилните асоциации се дължат на резки, глобални промени в околната среда (катастрофи). Макар и погрешно базирана върху библейски събития от типа на всемирния потоп, теорията за катастрофите изиграва революционна роля в развитието на представите за историята на Земята през първата половина на 19-ти век. Тогава се обособяват повечето от стратиграфските единици, ограничени от значителни прекъсвания в утайконатрупването, които били наречени системи, серии и етажи и се превръщат в основа на Международната стратиграфска скала.
•
Този принцип е отричан тотално от привържениците на униформизма и неговата модификация през 20-ти век – актуализма. В края на века обаче се появява събитийната стратиграфия, която доказва катастрофичния произход на голяма част от скалите, образуващи земната кора. Днес не подлежи на съмнение и съществуването на различни по обхват и продължителност биологични събития, водещи до изчезването на големи организмови групи.
9. Принцип на непълнотата на геоложкия летопис “Непълнотата на геоложкия летопис в значителна степен зависи от друга и по-важна причина ... : именно от това, че различните формации са отделени една от друга от големи промеждутъци от време” (Дарвин, 1858). • Чрез тази констатация в “Произход на видовете” през 1859 Дарвин обяснил липсата на преходни форми и свързващи звена между фосилните таксони. Той установил, че в седиментния пласторед е записана една малка част от геоложкото време, а останалата е свързана с прекъсвания в седиментацията и не е материализирана в утайки.
10. Принцип на необратимостта на органичната еволюция (принцип на Дарвин - Долло): •
“Група, веднъж изчезнала, никога не може да се появи отново” (Дарвин, 1952). През 1893 швейцарският геолог Л. Долло издига тази идея в ранг на “закон на еволюцията”: “Организмът не може да се върне даже частично към предишно състояние, вече осъществено в редицата от негови предци” (в Степанов и Месежников, 1979).
•
Тезата за необратимостта на органичната еволюция, развита от Дарвин в “Произход на видовете” през 1859, изглежда толкова непоклатима, че много учени я издигат в ранг на закон. Нещо повече, редица философи я считат за производна на закона за отрицание на отрицанието и я разглеждат като всеобщ принцип, действащ в областта на геологията и биологията. Тя се проявява по-отчетливо в органичния свят, който е значително по-сложно устроен от неорганичния и вероятността от повторение на дадена комбинация във времето е нищожна (Степанов и Месежников, 1979). В неорганичния свят неповторимостта се установява по-трудно вследствие на по-малкия възможен брой от комбинации в обстановките на отлагане, минералния състав и др. параметри на скалите. Независимо от това, необратимите тенденции в развитието на неорганичната материя на нашата планета вече са многократно доказани и значението на този принцип може да се приеме като всеобщо.
•
11. Принцип на палеонтоложката последователност (принцип на Сулави Смит): •
Френският абат Жиро Сулави пръв характеризира последователната смяна на организмовите комплекси във вертикален геоложки разрез. В доклада си пред кралската академия на науките “Естествена история на Южна Франция” през 1779 той отделя пет “епохи”, характеризиращи се с различнни фаунистични “царства”. За първите три Сулави пише: “...хронологичният ред на тези три различни царства се съгласува с последователността на залягането и сравнителната възраст на всеки слой” (в Степанов и Месежников, 1979). Независимо от Сулави до същото заключение достига и английският инженер-земемер Уйлям Смит. През деветдесетте години на 18-ти век той открива, че пластовете с еднаква литология, но с различна позиция в разрезите, се различават по фосилното си съдържание.
•
Някои автори считат, че Сулави е положил основите на този принцип, а Смит е доразвил и утвърдил тази идея. Всъщност Смит е практикувал своя метод много преди да публикува идеята за него през 1816. Той не е бил запознат с тезата на Сулави и следователно не би могъл да я доразвива. Същевременно Кювие и Броняр също са практикували подобен тип разчленяване на разрезите в Парижкия басейн, въз основа на не чак дотам погрешните им представи за катастрофите. Те обаче разглеждат фосилната последователност като поредица от биологични събития - актове на създаване и унищожаване на древните организми. Кювие отбелязва, че тези резки промени могат да се установяват в различни места от земното кълбо, а скалите да се съпоставят по съдържащите се в тях фосили. Много учени считат, че този постулат стои в основата на следващия принцип, който има по-широко значение съгласно идеята на Смит за корелация на едновъзрастните отложения от Британския остров и Европа.
12. Принцип на палеонтоложката идентификация (принцип на Уйлям Смит): • “Еднаквите пластове съдържат еднакви вкаменелости” (Similar strata contain similar fossils - Smith, 1816). • Както отбелязва Крищофович (1948) по същество това твърдение е погрешно ако се приеме буквално. Смисълът на принципа обаче се състои във възможността пластовете да бъдат идентифицирани по тяхното фосилно съдържание в един или в различни разрези. Това осигурява две възможности: • 1) за разчленяване на един разрез на отделни единици, съдържащи характерни, уникални фосилни асоциации и • 2) за съпоставка на отделни части от различни разрези по същите тези асоциации, които по същество са уникални не само за отделни региони, но и в глобален мащаб.
13. Принцип на включенията • Вълнообразната повърхност е несъгласие. • Късовете в пласта над несъгласието са от подстилащия го по-стар пласт. • Конгломератните късове са по-стари от пласта, който ги съдържа. • Пластът съдържащ включенията е по-млад от пласта, от който са те.
14. Принцип на секущите взаимоотношения: •
Магмените тела и разломите, които пресичат останалите скали и структури, са по-млади от тях. Този принцип, се отнася до взаимоотношенията между магмените скали и разломите от една страна и останалите скали от друга. Той е общовалиден за всички области на геологията и не би трябвало да се разглежда наравно със собствено стратиграфските принципи, но тъй като засяга взаимоотношенията на пластовите скали с магмените скали и разломите, ние го предоставяме на вниманието на читателя.
•
Секущи взаимоотношения между осем скални единици, които са номерирани по реда на образуването им: 1 – конгломерат; 2 – гравелит; 3 – аргилит; 4 – гравелит; 5 – гранитен интрузив; 6 – брекчоконгломерат; 7 – пясъчник; 8 – андезитова дайка
Принцип на историзма • Историчната геология е историческа наука и се подчинява на последователността на събитията във времето. Тази последователност се установява с помощта на известните стратиграфски методи: биостратиграфски, магнитостратиграфски, циклострафски, радиометрични и т. н. • Затова времето е от изключително важно значение в историчната геология.
ЕВОЛЮЦИЯ НА СЕДИМЕНТНИТЕ БАСИЙНИ
Седиментен басейн – участъци от земната кора, благоприятстващи натрупване и съхраняване на седименти. Басейните са продукт от плейтектонски или епирогенни процеси. Често са оградени от разломи. (по Schlumberger Oilfield Glossary с изменения) Рифтовите басийни са симетрични; басейните от континетите окрайни имат асиметрично напречно (перпендикулярно на оста им) сечение.
В повечето случаи натрупването на седиментни е свързано с развитието на басейни, чиито форма и размери се контролират от плейтектонски процеси.
Въпреки, че процесите които протичат по периферията на литосферните плочи водят до образуване на широк спектър от седиментни басейни, най-общо те могат да се обединят в пет категории, всяка от които може да се характеризира със специфична седиментна последователност (запис)
ТИПОВЕ СЕДИМЕНТНИ БАСЕЙНИ 1. Басейни, продуцирани от екстензия на или близо до дивергентни окрайнини на плочи: Терестриални (вътрешно-континентални) рифтови долини в континенталната кора; Пасивни континентални окрайнини в средата на плоча, но свързани с границата континентокеан; 2. Басейни, формирани до конвергентни окрайнин на плочи: Ровове, образувани в резултат от субдукция на континентална кора; Преддъгови басейни, които се развиват между океански падини (ровове) и ръбове на континенти или островни дъги; Заддъгови басейни между островни дъги; Басейни на форланда, образувани до континентални окрайнини по време на корова колизия; 3. Басейни по протежение на континентални трансформни окрайнини: Басейни около отседни разломни системи. 4. Континентални басейни несвързани с ръбове на плочи; 5. Океански басейни.
Цикъл на Уилсън (Wilson Cycle). Този цикъл показва еволюцията и затварянето на океанският басейн до образуването на нагънати планински вериги. A: Рифтуване на континентална кора. B: Формиране на нова океанска кора чрез спрединг на океанското дъно. C и D: Затваряне на океана в резултат на субдукция. E: След субдукцията на цялата океанска кора колизията на двете континентални плочи води до образуването на планински вериги.
БАСЕЙНИ СВЪРЗАНИ С ДИВЕРГЕНТНИ ОКРАЙНИНИ НА ПЛОЧИ С дивергиращи плочи (първата половина на Цикълът на Уилсън) са свързани два типа
басейни. Етапи на развитие рифтово-долинен тип басейни: 1. Формирането на рифтовата долина. Образуването на рифтовата долина не води автоматично до разкъсване на плочи и до формиране на нов океански басейн: процесът на дивергенция може да спре ако се преустанови действието на задвижващият го механизъм; 2. Нарастване на ширината на рифтовата долина с понижаване на нейната повърхност спрямо морското ниво и формиране на плитък морски басейн; 3. Продължаваща дивергенция на плочите водеща до разширяване на морският басейн и начало на изгражда от океански тип кора (Пример: Червено море) ; 4. Възникване на срединно-спредингов хребет около централната ос на басейнът; 5. Продължаваща дивергенция водеща до еволюция в океански басейн (Пример: Атлантическият океан) .
Структура и морфология на рифтови долини: A: Симетрична рифтова долина или грабен. B: Асиметрична рифтова долина или полуграбен. [По: Summerfield (1991)Global Geomorphology, Longman, Fig. 4.9, p. 92, с изменения]
По Miall, 1990.
БАСЕЙНИ СВЪРЗАНЕ С ДИВЕРГЕНТНИ ОКРАЙНИНИ НА ПЛОЧИ (продължение)
Преместващите (влачещите) се, в резултат на образуването на новият океан, континенталните ръбове не са свързани с движение на плочите. Поради това те се отнасят към пасивните окрайнини: връзката океан-континент не се маркира (характеризира) от зона на субдукция – континента, както и океана са част от една и съща плоча. Тук се формират басейните на пасивни континентални окрайнини. Пасивните окрайнини обикновено асоциират с обширни континентални шелфове и плитководни седиментационни обстановки, които са идеални за акумулирането на значими седиментни серии. На определен етап, подобни седименти често започват да се разпространяват от шелфа в дълбоката част на океанския басейн посредством турбидитни потоци.
Примери за едромащабни стратиграфски вариации в басейн между дивергиращи покрайнини на плочи, отразяващи вариации в подхранването със седименти, режима на контурните течения и присъствието на евапорити (по Sheridan, 1981; в Miall, 1990, Фиг. 9.12).
БАСЕЙНИ СВЪРЗАНЕ С КОНВЕРГЕНТНИ ОКРАЙНИН НА ПЛОЧИ С конвергентни окрайнини на плочи, най-общо свързани с втората половина на Цикълът на Уилсън, са свързани четири типа басейни. Унищожаването на океанска кора се осъществява в зоните на субдукция, маркирани на океанското дъно от дълбоки падини. Тези падини обикновено са 2 km по-дълбоки от окръжаващото ги океанско дъно, поради което представляват огромни “капани” за седиментите образувани както в района на островно-вулканските дъги, така и на самата окрайна на континента. При субдуция на плочите, седиментите от тези падини биват увличани към мантията или биват “остъргани” от надхлъзващата се плоча и се присъединяват към нея посредством серия пластини (slices). Повторяемостта на подобно присъединяване на седименти към надхлъзващата се плоча може да доведе до генериране на триъгално (в напречен срез) тяло по протежение на външния ръб на падината, познато като акреционна призма; Подобно триъгълно седиментно тяло може да формира (очертае) басейн между падината и континенталната окрайнина или островната дъга, наричан преддъгов басейн. Ширината на преддъговият басейн се контролира от разстоянието между акреционната призма на падината и континенталната окрайнина или островна дъга, което се обуславя от ъгълът на субдукция.
Типове седиментационни басейни, асоцииращи със зони на субдукция. Не всички може да бъдат представени в по протежение на всяка континентална окрайнина.
Терминология, свързана със преддъгови седиментационни басейни (по Dickinson & Seely, 1979 (в Miall, 1990, Фиг. 9.16)).
Miall, 1990
Miall, 1990
MIall, 1990
БАСЕЙНИ СВЪРЗАНЕ С КОНВЕРГЕНТНИ ОКРАЙНИН НА ПЛОЧИ (продължение) Заддъгов басейн може да се формира в тила или задната част на островна дъга. Геометрията на този тип басейни може да бъде твърде сложна, а размерът им обикновено зависи от положението на островната дъга спрямо други дъги или континенталната окрайнина. Субдукцията на кора в зоната на падината, евентуално, може да доведе до пълно унищожаване на океана. Подобно затваряне на океана довежда до сближаване и колизия на континентите свързана с финалният етап на Цикълът на Уилсън. Този процес води до интензивна деформация на седиментите формирани в затвореният океан. Тези деформирани седименти формират значими навлаци и огромни нагънати пластини от скали, обозначавани като тектонски покрови (nappes) които се преместват едновременно нагоре и латерално встрани от зоната на колизия. Под тежестта на тези навлачни покрови на кората в съседните на зоната на колизия участъци често потъва. Това от своя страна може да доведе до образуване на периферни басейни, познати като форландови басейни, които биват запълвани бързо със седименти, генерирани в резултат на ерозията на новосформираните от тектонските покрови планински вериги.
Терминология, свързана с конвергентни окрайнини, включващи континенталната (възсядаща) плоча. Показан е модел за развитие на заддъгов басейн (по данни на Toksoz & Bird, 1977 ( в Miall, 1990, Фиг. 9.15)).
БАСЕЙНИ ОБРАЗУВАНИ В ТРАНСФОРМНИ ОКРАЙНИНИ 1. Земна кора нито се създава, нито се разрушава; 2. Поради неравност на ръбовете на плочите се създават зони на локална компресия (транспресия) и локална екстензия (транстензия); 3. Басейните свързани с транстензия са относително дълбоки, а ръбовете им са свързани със стръмни разломи – Примери: Червено море и Калифорнийският залив; 4. Циклична еволюция на седиментацията, наподобяваща цикълът на Уилсън. Първа част на цикъла – транспресия, свързана с груба алувиална до финозърнеста езерна или морска седиментация. Продлжаващата екстензия се свързва с вулканизъм по дъното на басейна. Транспресията от втората фаза на цикъла води до затваряне и деформация на басейна;
Басейни, формирани по протежение на трансформи окрайнини или разседни разломи.
Miall, 1990
КОНТИНЕНТАЛНИ БАСЕЙНИ, НЕСВЪРЗАНИ С РЪБОВЕ НА ПЛОЧИ (интакратонни басейни) 1. Обикновено не са свързани с разломи; 2. Рядко в централната им част има локална рифтова долина; 3. Обикновено са овални в план и затворени; 4. Те са продукт от термални потоци (горещи точки) в мантията: Термалните потоци водят до първоначално издигане на континенталната кора. При нарастващ интензитет те водят до образуване на рифтова долина, разкъсване на плочите и генериране на океански басейн. При прекратяване на термалната активност, земната кора отново потъва до изходната си дебелина; Басейнът се създава поради ерозия на земната кора по времето, когато е била издигната;
ОКЕАНСКИ БАСЕЙНИ 1. Най-големи по размер; 2. Често с най-ниски скорости на седиментация в централната си част;
Диаграма на типичният топлинен поток, свързан с различните типове седиментни басейни (по Allen & Allen, 1990).
ЗАТВАРЯНЕ НА СЕДИМЕНТНИТЕ БАСИЙНИ (процеси на планинообразуване) Планинообразуването (орогенезата) включва компресия и деформация на седиментните басйни. Съществуват четири типа процеси на планинообразуване:
1.
Орогенеза в континенталните окрайнини;
2.
Континентална колизия;
3.
Колажна колизия;
4.
Транспресия.
ОРОГЕНЕЗА В КОНТИНЕНТАЛНИТЕ ОКРАЙНИНИ Възникват на контакта на океански континентален тип кора. Компресия и деформация настъпват когато скоростта на конвергенция на плочите превишава скоростта на субдукция: Скоростта на субдукция се контролира от скоростта и наклона на потъване на океанската плоча; Скоростта на потъване на океанската плоча се контролира от нейната температура; Температурата на плочата е функция от ширината на океанският басейн;
Деформациите протичат върху ръба на континенталната плоча. Планинообразуването е паралелно на зоната на субдукция (Пример: Андите).
КОНТИНЕНТАЛНА КОЛИЗИЯ Възникват на контакта на две континентални плочи (при затваряне на океански басейн); Представлява финален етап от цикълът на Уилсън; Развитието на Хималаите.
Два от основните типове на планинообразуване (орогенеза). А: Колизия на две континентални плочи. В: Пример за колажна колизия, включваща два континента и една островна дъга (по Doyle et al., 1994).
ПЛАНИНООБРАЗУВАНЕ В РЕЗУЛТАТ ОТ КОЛАЖНА КОЛИЗИЯ Колажните орогени възникват в резултат на колизия на няколко фрагмента от плочи или дори на океанска кора. При достигане до зоната на субдукция на островни дъги, срединноокеански плата или фрагменти от континенти, те се присъединят акреционно към континенталните окрайнини; Елементи, участващи в колажната тектоника: Вулкански дъги и микроконтиненти; Терени – картируеми структури, чиято стратиграфска, магмена или метаморфна история значително се отличава от съседните им единици. Терените са отделени един от друг посредством ясни тектонски нарушения. По произход те се приемат за алохтонни. (Bergerq T., 1985. A new concept of mountain building. – Geology Today, 14: 116-121);
Съществуват три типа граници между плочите: 1. 2. 3.
дивергентне граници или спрединг-цетрове; конвергентни граници; трансформни или консервативни граници.
Затварянето на седиментен басейн обикновено води до формиране на планиски вериги (орогени).
Има четири основни типа орогенеза: 1. 2. 3. 4.
орогенеза в континенталните окрайнини; континентална колизия; колажна колизия; транспресия.
Литература: Allen, P. A. & Allen, J. R., 1990. Basin Analysis. Principles and applications. – Blackwell, Oxford: 443 p. (Section 2: The Mechanics of Sedimentary Basin Formation – 43-140 pp.). Barber, T. 1985. A new concept of mountain building. - Geology Today 14,116-121 Brown, G. C, Hawkesworth, C. J. & Wilson, R. C. L. (eds) 1992. Understanding the Earth. - Cambridge University Press, Cambridge. Cox, A. & Harte, R. B. 1986. Plate Tectonics: How it Works. - Blackwell, Oxford. Dott, R. H. & Batten, R. L. 1988. Evolution of the Earth. (Second Edition) - McGraw-Hill, New York. Doyle, P., Bennett, M. R. & Baxter, A. N., 1994. The key to the Earth history. An Introduction to Stratigraphy. – Wiley: 231 p. (Chapter 6: The Evolution and Closure of Sedimentary Basins: The Role of Plate Tectonics – 99-117pp.). Duff, P. McL. D. (ed) 1993. Holmes'Principles of Physical Geology. (Fourth Edition) - Chapman & Hall, London. Hallam, A. 1990. Great Geological Controversies. (Second Edition) - Oxford University Press, Oxford. Leeder, M., 1999. Sedimentology and Sedimntary Basins. From Turbulence to Tectonics. – Blackwell, 592 pp., (Chapter 28: Sedimentology in sedimentary basins: a user’s guide – 507-530 pp.). Miall, A. D., 1990. Principles ofSedimentary Basin Analysis. (sec. ed.) – Springer, 668 pp., (Chapter 7: Basin subsidance and fill models – 414-445 pp.)
ВРЕМЕТО В ГЕОЛОГИЯТА
ВРЕМЕТО И ИСТОРИЧНАТА ГЕОЛОГИЯ •
Историчната геология е историческа наука и въпросът за времето при нея е първостепенен.
•
Историята на Земята е с огромна продължителност, която е извън нормалните човешки представи за процеси и събития.
•
Историко-геоложките методи се базират на хронологията на геоложките събития във времето
•
Геоложките процеси протичат в четириизмерен свят, чиито пространствени координати са X, Y и Z, а времето t e неговото четвърто измерение
•
Традиционни начини за измерване на времето
•
Методи за измерване на геоложкото време – в геологията съществуват две основни групи от методи за датиране на събитията – –
Методи за относително датиране Методи за абсолютно датиране
МЕТОДИ ЗА ОТНОСИТЕЛНО ДАТИРАНЕ •
Методите за относително датиране на скалите се базират на принципа на палеонтоложката последователност. С тяхна помощ се установява хроноложката последователност на геоложките събития, поради което този дял от геологията се нарича геохронология.
•
Геохронологията се основава на палеонтоложките методи в стратиграфията известни като биостратиграфия.
•
Биостратиграфията е свързващото звено между палеонтологията и стратиграфията. Тя включва подялбата и корелацията на скалите по тяхното фосилно съдържание и стои в основата на естествената периодизация и установяването на основните етапи от развитието на Земята.
•
Фосилните последователности са добре изучени и въз основа на тях е разработена геохроноложката скала. Тя стои в основата на хроностратиграфията и е практическа основа за датирането на скалите във всеки отделен регион. Въз основа на тях всяка група от фосилоносни скали може да бъде отнесена към някое от подразделенията на Международната стратиграфска скала.
•
Биостратиграфските събития са надеждна основа за хронологията на геоложките събития във времето, но не дават отговор на въпроса колко време е изминало от тяхното настъпване.
МЕТОДИ ЗА АБСОЛЮТНО ДАТИРАНЕ Методите за абсолютно датиране на скалите се наричат геохронометрия. Те се основават на естествената радиоактивност на химичните елементи. Затова се наричат още радиоизотопни методи. В основата им стои разпадът на неустойчивите изотопи на някои радиоактивни елементи, който се определя по формулата
t където t – абсолютна възраст в години No - изходно количество майчини атоми
1 No ln Nt
Nt - количество на същите атоми, запазени за време t - константа на разпада
Циkлостратиграфия Варви Цикли на Миланкович (орбитални цикли): периодити Циклотеми Трансгресивно-регресивни цикли
Периодитите като средство за измерване на геоложкото време • Периодитите се използват за определяне на времето, изразходвано за образуване на определен скален интервал • Това става по два начина: – Чрез точно датиране на определен скален интервал и разделянето му на броя на ритмите – Чрез установяване на определена йерархия в измененията на физичните или химични свойства на скалите, съпоставима с йерархията на известните астрономични цикли
Магнитостратиграфия • Инверсиите на земното магнитно поле са отлични репери и могат да се използват като другите повтарящи се геоложки събития, но в качеството си на световно съпоставими хронохоризонти. • Магнитостратиграфските хрони не са уникални като биостратиграфските събития, но комбинацията от тях във всеки един стратиграфски интервал е уникална като пръстов отпечатък или баркод.
Секвентна стратиграфия • Секвентната стратиграфия се базира на трансгресивно-регресивните цикли. • Тя е чудесно съчетание между циклостратиграфия, литостратиграфия, биостратиграфия и хроностратиграфия. • Всяка секвенция може да се разглежда и като хроностратиграфска единица
Горен системен тракт
Долен системен тракт - басейнов конус
Долен системен тракт - склонов конус
Трансгресивен системен тракт
Горен системен тракт
Шелфово-ръбен системен тракт
ВРЕМЕТО В ГЕОЛОГИЯТА
ВРЕМЕТО И ИСТОРИЧНАТА ГЕОЛОГИЯ •
Историчната геология е историческа наука и въпросът за времето при нея е първостепенен.
•
Историята на Земята е с огромна продължителност, която е извън нормалните човешки представи за процеси и събития.
•
Историко-геоложките методи се базират на хронологията на геоложките събития във времето
•
Геоложките процеси протичат в четириизмерен свят, чиито пространствени координати са X, Y и Z, а времето t e неговото четвърто измерение
•
Традиционни начини за измерване на времето
•
Методи за измерване на геоложкото време – в геологията съществуват две основни групи от методи за датиране на събитията – –
Методи за относително датиране Методи за абсолютно датиране
МЕТОДИ ЗА ОТНОСИТЕЛНО ДАТИРАНЕ •
Методите за относително датиране на скалите се базират на принципа на палеонтоложката последователност. С тяхна помощ се установява хроноложката последователност на геоложките събития, поради което този дял от геологията се нарича геохронология.
•
Геохронологията се основава на палеонтоложките методи в стратиграфията известни като биостратиграфия.
•
Биостратиграфията е свързващото звено между палеонтологията и стратиграфията. Тя включва подялбата и корелацията на скалите по тяхното фосилно съдържание и стои в основата на естествената периодизация и установяването на основните етапи от развитието на Земята.
•
Фосилните последователности са добре изучени и въз основа на тях е разработена геохроноложката скала. Тя стои в основата на хроностратиграфията и е практическа основа за датирането на скалите във всеки отделен регион. Въз основа на тях всяка група от фосилоносни скали може да бъде отнесена към някое от подразделенията на Международната стратиграфска скала.
•
Биостратиграфските събития са надеждна основа за хронологията на геоложките събития във времето, но не дават отговор на въпроса колко време е изминало от тяхното настъпване.
МЕТОДИ ЗА АБСОЛЮТНО ДАТИРАНЕ Методите за абсолютно датиране на скалите се наричат геохронометрия. Те се основават на естествената радиоактивност на химичните елементи. Затова се наричат още радиоизотопни методи. В основата им стои разпадът на неустойчивите изотопи на някои радиоактивни елементи, който се определя по формулата
t където t – абсолютна възраст в години No - изходно количество майчини атоми
1 No ln Nt
Nt - количество на същите атоми, запазени за време t - константа на разпада
Циkлостратиграфия Варви Цикли на Миланкович (орбитални цикли): периодити Циклотеми Трансгресивно-регресивни цикли
Периодитите като средство за измерване на геоложкото време • Периодитите се използват за определяне на времето, изразходвано за образуване на определен скален интервал • Това става по два начина: – Чрез точно датиране на определен скален интервал и разделянето му на броя на ритмите – Чрез установяване на определена йерархия в измененията на физичните или химични свойства на скалите, съпоставима с йерархията на известните астрономични цикли
Магнитостратиграфия • Инверсиите на земното магнитно поле са отлични репери и могат да се използват като другите повтарящи се геоложки събития, но в качеството си на световно съпоставими хронохоризонти. • Магнитостратиграфските хрони не са уникални като биостратиграфските събития, но комбинацията от тях във всеки един стратиграфски интервал е уникална като пръстов отпечатък или баркод.
Секвентна стратиграфия • Секвентната стратиграфия се базира на трансгресивно-регресивните цикли. • Тя е чудесно съчетание между циклостратиграфия, литостратиграфия, биостратиграфия и хроностратиграфия. • Всяка секвенция може да се разглежда и като хроностратиграфска единица
Горен системен тракт
Долен системен тракт - басейнов конус
Долен системен тракт - склонов конус
Трансгресивен системен тракт
Горен системен тракт
Шелфово-ръбен системен тракт