<<
>>

  § 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД И ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ МИНУВШИХ ЭПОХ


Первой задачей исторической геологии является определение возраста горных пород. Существует несколько методов определения. Они подразделяются на две группы — методы определения относительного возраста и методы определения абсолютного возраста горных пород.
С помощью методов первой группы можно определить, какие породы древнее, а какие моложе без выяснения времени их образования. Методы второй группы позволяют определить абсолютный возраст горных пород в единицах времени.
Определение абсолютного возраста представляет большой интерес для изучения истории Земли, однако методы этой группы еще далеки до совершенства н имеют ограниченное применение. Поэтому современная геология для решения своих задач пользуется пока главным образом определениями относительного возраста горных пород. Относительное летоисчисление лежит в основе всех геологических наук, в том числе и современной исторической геологии.
В настоящее время разработано несколько методов, с помощью которых восстанавливают геологическое прошлое Земли и решают другие задачи исторической геологии. К числу таких методов относятся стратиграфический, петрографический, палеонтологический н палеогеографический.
Стратиграфический метод основан на выяснении взаимоотношений пластов горных пород. Он исходит из того положения, что нижележащий пласт образовался раньше вышележащего и, естественно, является более древним, чем пласт, залегающий выше. В разрезе I (рис. 85) пласт известняка (1) древнее пласта песчаника (2), пласт песчаника (2) древнее пласта глин (3).
Этот метод элементарно прост, но применять его следует с большой осторожностью. В районах, где пласты горных пород смяты

в сложные складки, выяснение взаимоотношений пород связано с трудностями. Могут встретиться опрокинутые складки или надвиги, где пласты древних пород залегают выше молодых. В левой части разреза II (см. рис. 85) пласты залегают нормально, в то время как справа — в обратной последовательности. В разрезе III древние пласты надвинуты на более молодые, вследствие чего нетрудно ошибиться при определении последовательности их образования.
Вот почему стратиграфический метод имеет ограниченное применение. Им пользуются главным образом в равнинных районах,
I              л              ш
Рис. 85. Различные формы напластования горных пород
Рис. 85. Различные формы напластования горных пород.
Напластование: / — нормальное; 11— нормальное в левой части разреза и обратное — в правой; 111 — надвигание древних пластов на молодые. а — известняк; б — песок; в — глина; г — почва.
характеризующихся горизонтальным или весьма пологим залега- нием пластов. В районах же сложного строения данный метод применяют лишь при изучении единичных или расположенных рядом разрезов, когда можно визуально проследить отдельные пласты.
Петрографический метод основан на изучении и сравнении состава пород в соседних разрезах (рис. 86). Если в разрезе I над песком (1) располагается известняк (2), а выше последнего — глина (3) и в соседнем разрезе II наблюдается такая же последовательность в залегании одинаковых по петрографическому составу пород, то очевидно, что аналогичные породы сравниваемых разрезов принадлежат одному и тому же пласту и образовались в один и тот же отрезок времени.
Однако в случае быстрой изменчивости в пространстве пластов одного и того же возраста (разрезы
  1. и IV на рис. 86) или частой повторяемости аналогичных по составу пород (разрезы V п VI), применение этого метода ограничено. Тем не менее при сравнении метаморфических и магматических пород петрографический метод является едва ли не единственно возможным.

Палеонтологический метод заключается в изучении остатков древних вымерших организмов. Исследование их показало, что органический мир на Земле появился в самые ранние этапы ее геологической истории и с тех пор непрерывно изменялся. В процессе его эволюции возникали новые более высокоорганизован
ные группы организмов, прежние же формы видоизменялись или вымирали. Поэтому каждому слою горных пород свойствен свой, только ему присущий комплекс органических остатков, причем чем моложе слой, тем больше в нем остатков высокоорганизованных животных или растений.
Эта особенность распределения в земной коре окаменелых остатков древних организмов широко используется в исторической Рис. 8G. Сопоставление пластов горных пород аналогичного петрографического состава
Рис. 8G. Сопоставление пластов горных пород аналогичного петрографического состава.
а — уверенное сопоставление по петрографическим призлакам; б — сопоставление невозможно из-за изменчивости петрографического состава; в — сопоставление затруднено в случае чередования пластов однородного петрографического состава.
Остальные условные обозначения см. на рис. 85.
геологии. Особенно важное значение в этом отношении имеют руководящие ископаемые, т. е. группы вымерших организмов, характерные только для строго определенных толщ горных пород, образовавшихся в течение ограниченного промежутка времени.
По палеонтологическим остаткам можно сравнительно легко и надежно расчленить монотонную толщу пород на ряд самостоятельных стратиграфических горизонтов (рис. 87, а). Этот метод позволяет сравнивать не только соседние, но и весьма отдаленные разрезы независимо от состава и условий залегания пластов горных пород. Так, на рис. 87, б пласт с плоскими спиральными раковинами четко прослеживается во всех трех разрезах независимо от петрографического состава слагающих его пород. Палеонтологические остатки позволяют надежно сопоставлять отдельные разрезы с международным геохронологическим эталоном, тем самым открывая
возможность для региональных сопоставлений и обобщений. Так, например, было установлено, что в ряде областей древние толщи горных пород содержат остатки членистоногих животных (трилобитов). Такие толщи широко развиты в Уэльсе, который ранее был населен древним племенем силуров. По имени этого племени толща
Международный
геохронологический
эталон
Рис. 87.Решение задач исторической геологии е помощью палеонтологического метода

Рис. 87.Решение задач исторической геологии е помощью палеонтологического метода. а — расчленение монотонного разреза на ряд горизонтов; б — сопоставление разнородных разрезев; в — привязка разрезов к международному геохронологическому эталону.
1 — песок; 2 — известняк; з — глина; 4 — башенкообразные спиральные раковины; •5 — плоские спиральные раковины; 6 — растительные остатки; 7 —членистоногие; 8 — двустворчатые раковины; 9 — кораллы; ю— остатки рыб; 11 —пальцеобразные ^.известковые палочки.
а              6
горных пород с остатками трилобитов получила название силурийской. Выше нее в Англии и других районах земного шара залегает толща с остатками рыб и двустворчатыми раковинами, названная по имени одного из графств Англии (Девоншир) девонской. Таким же образом выделена каменноугольная система (кар- бон) с богатой фауной кораллов, пермская система с плоскими спиральными раковинами, триасовая толща с окаменелыми скелетами древних каракатиц в виде известковой палочки («чортова пальца») и т. д. Так была создана международная геохронологическая шкала.

Изучая содержащиеся в частных разрезах палеонтологические остатки, нетрудно сопоставить их с международным геохронологическим эталоном. Так, например, нижнюю часть разреза IV (рис. 87, в) на основании находок фауны членистоногих можно считать аналогом силурийских отложений, глины и известняки средней части разреза с остатками рыб и двустворчатых раковин следует рассматривать как девонскую толщу, а известняки верхней части разреза с остатками' кораллов как аналог карбона. Соответственно песчаноглинистую толщу разреза V по фауне плоских спиральных раковин следует рассматривать в качестве толщи, формировавшейся одновременно с комплексом пород, выделяемым в международной геохронологической шкале в качестве пермской системы.
Палеонтологический метод универсален и применяется всегда, за иснлючением тех случаев, когда толщи горных пород вообще лишены органических остатков.
Палеогеографический метод основан на принципе актуализма, согласно которому осадконакопление в древние эпохи происходило в основном таким же образом, как и сейчас. В настоящее же время в определенных физико-географических условиях формируются совершенно специфические как по литологическому составу, палеонтологическим остаткам, так и по другим- признакам комплексы горных пород. На дне моря образуются, например, хорошо отсортированные пески, глины, известняки, ракушечники. Они, как правило, содержат окаменелые остатки морских животных и растений. В реках накапливаются толщи плохо отсортированных косослоистых песков с редкими раковинами пресноводных моллюсков. В озерах образуются своеобразные тонкослоистые («ленточные») глины. У подножий гор и в межгорных впадинах формируются толщи грубых конгломератов и галечников. В пустынных районах чаще всего образуются эоловые пески. Такие комплексы горных пород, накапливающихся в строго определенных физико- географических условиях и характеризующихся специфическим литологическим составом, своеобразной фауной, флорой и другими особенностями, получили название фаций.
Изучение фаций имеет исключительно важное значение, поскольку позволяет восстанавливать палеогеографическую обстановку минувших эпох на любом участке земной поверхности для любого отрезка геологической истории.
Фации по месту их образования принято делить на три основные группы: морские, лагунные и континентальные.
Морские фации наиболее широко распространены, поскольку основная масса горных пород, особенно осадочных, образуется в море. Морские отложения весьма разнообразны по составу: среди них распространены как грубообломочные, так и тонкозернистые терригенные осадки; значительные площади покрыты известняками, доломитами, мергелями; нередко встречаются глубоководные илы
и химические осадки. Однако распределение всего этого многообразия морских фаций подчинено определенным закономерностям и определяется в основном глубиной морского бассейна.
Ранее отмечалось, что морской бассейн по условиям осадконакоп- ления делится на четыре основные области: 1) литоральную (прибрежную) глубиной от 0 до 20 .и; 2) неритовую (мелководную) — до 200 м\ 3) батиальную — от 200 до 2000 м; 4) абиссальную — более 2000 м.
Соответственно в группе морских фаций выделяют: прибрежную (или литоральную), мелководную (или н е- ритовую), средних глубин (или батиальную) и глубоководную (или абиссальну ю).
В приливно-отливной зоне накапливаются наиболее грубые осадки, состоящие из крупных, слабо окатанных обломков горных пород — галечники, гравий, пески. В обломочном материале присутствуют раздробленные остатки морской фауны, водоросли, куски древесины. Среди фауны преобладают остатки животных, ведущих оседлый образ жизни и обладающих прочной массивной раковиной. На низменных берегах накапливаются илистые осадки, иногда с торфяниками. В них содержится значительная примесь песчаного материала и обломков раковин.
В неритовой области накапливаются самые разнообразные тер- ригенные, органогенные и химические осадки. Органический мир этой области наиболее богат и разнообразен, поскольку условия обитания живых организмов вследствие хорошей освещенности и обогащенности воды кислородом особенно благоприятны для их активного развития.
Надежным показателем неритовой фации служат некоторые минеральные образования, характеризующие строго определенные зоны морского бассейна. Так, например, присутствие в осадочном комплексе глауконита свидетельствует о накоплении данного осадка в основном на глубинах 20—150 м. На глубинах от 50 до 200 м образуются фосфоритовые желваки. В мелководной прибрежной зоне накапливаются железные руды, бокситы, марганцовые конкреции, известковые оолиты.
Батиальная область отличается весьма устойчивым режимом. Температура воды здесь почти не меняется, солнечный свет сюда не проникает, волнение воды едва заметно. Растительные организмы, осуществляющие фотосинтез, в этой области отсутствуют. Животный мир относительно беден и представлен активно плавающими животными. Минеральный скелет таких животных невелик и плохо сохраняется в ископаемом состоянии. Осадки обычно представлены глинами и илами. В областях проявления вулканической деятельности нередко накапливаются кремнистые осадки — кремнистые сланцы и яшмы, образующиеся за счет выпадения из раствора кремнезема.
/

В абиссальной области осадконакоиление идет чрезвычайно медленно. Здесь отлагаются известковые и кремнистые органогенные илы и красная глубоководная глина, образующаяся главным образом за счет космической пыли. В условиях абсолютного мрака и низких температур органический мир развит слабо, в связи с чем ископаемые остатки, за исключением зубов акул и слуховых косточек китов, встречаются крайне редко.
Лагунные фации образуются в областях, переходных от суши к морю, преимущественно в бассейнах с ненормальной соленостью воды. Такими бассейнами являются опресненные или засолоненные лагуны, а также дельты и эстуарии. Соответственно среди лагунных фаций выделяются:              фация опресненных бассейнов,
фация засолоненных бассейнов и фация дельт и эстуарий.
Фация опресненных бассейнов обычно представлена песчаноглинистыми породами с остатками пресноводных моллюсков, рыб, ракообразных. Фацию засолоненных бассейнов в основном характеризуют различные соли — хемогенные известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, галит, калийные и магнезиальные соли, — обычно лишенные органических остатков.
Фации дельт и эстуарий выражены косослоистыми песками и глинами, пачки которых залегают линзообразно. Органическими остатками эти отложения бедны.
Континентальные фации очень разнообразны и обычно изменчивы как в вертикальном разрезе, так и по площади. Они возникают в долинах рек, озерно-болотных котловинах, межгорных и предгорных впадинах, пустынных областях, зонах развития ледников- и т. д. Почти все континентальные фации представлены обломочными породами. Нередко они образуются в условиях окислительной среды, что способствует широкому распространению в осадках окис- ных соединений железа и определяет их характерную красно-бурую окраску.
Континентальные отложения обычно характеризуются крайней бедностью или полным отсутствием органических остатков. Если же последние встречаются, они всегда принадлежат наземным животным и растениям.
В группе континентальных фаций в зависимости от места и условий осадконакопления различают речные, озерно-болотные, ледниковые, пустынные, предгорий, межгорных впадин и кору выветривания.
Таким образом, фации довольно точно характеризуют обстановку накопления данного комплекса горных пород. Поэтому фациальный анализ является надежным средством познания геологической обстановки минувших эпох. Изучая литологические особенности и условия залегания горных пород, их минералогический состав и содержащиеся в них ископаемые остатки, можно с большой

достоверностью восстанавливать физико-географические условия, существовавшие на Земле в ту или иную историческую эпоху.
Физико-географические условия минувших эпох изучают путем «оставления палеогеографических картх. На эти карты наносят
Рис. 88. Палеогеографическая карта Русской платформы в среднеордовикское время
Рис. 88. Палеогеографическая карта Русской платформы в среднеордовикское время.
— холнистал равнина (область размыва горных пород); 2 — равнинная суша (область возможного накопления осадков); з — прибрежная равнина, временами заливавшаяся морем (область накопления песчаных осадков); 4 — мелкое море (область накопления песчаноглинистых осадков); 5 — открытое море (область накопления известняков); в — область накопления продуктов вулканической деятельности; 7 — направление сноса обломочного материала; 8 — морская фауна.
контуры морей и суши, основные структурные элементы земной коры, зоны размыва и пути транспортировки обломочного материала, районы проявления вулканизма, литологический состав и особен

ности распространения различных фаций (рис. 88). Палеогеографические карты позволяют лучше понять особенности геологических процессов в далеком прошлом Земли. 
<< | >>
Источник: М. м. ЧАРЫГИН, Ю. М. ВАСИЛЬЕВ. ОБЩАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 1968

Еще по теме   § 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД И ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ МИНУВШИХ ЭПОХ:

  1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПНОГО ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  2. Г л а в а 1 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  4. ОСОБЕННОСТИ ДОКЕМБРИЙСКИХ КОМПЛЕКСОВ, МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА
  5. Глава 2 МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДРЕВНИХ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК
  6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ВОЗРАСТА МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
  7. Свойства горных породи их роль в рельефообразовании
  8. § 5. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ II КЛИМАТ ДОКЕМБРИЯ
  9.   § 1. СОСТОЯНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
  10. § 1. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
  11. § 2. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ И ДРУГИЕ СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
  12. Физико-географические подразделения Индии
  13. § 3. ФОРМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЛЕГАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД