Международная геохронологическая шкала

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 рассмотренных 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.

В своей основе современная международная геохронологическая шкала в качестве «общей стратиграфической классификации» была принята в 1881 г. на II сессии Международного геологического конгресса в Болонье (Италия). По праву приоритета стратиграфическая шкала Европы была признана международным стандартом, с которым стали проводить корреляцию стратиграфических подразделений различных регионов мира.

Созданию стратиграфической шкалы предшествовала довольно длительная история. Первая схема этапности геологического развития была предложена итальянским ученым Д. Ардуино в 1759 г. Проводя исследования в Северной Италии, этот ученый выделил три этапа времени формирования горных пород: первичный, вторичный и третичный. Такое деление было прообразом выделения в более позднее время палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. С появлением палеонтологического метода на рубеже XVIII - XIX вв. началось расчленение отложений, распространенных в Англии, Франции, Германии и России нa системы и отчасти отделы, а к середине XIX в. осадочные фанерозойские толщи Европы были

полностью расчленены на группы и системы, а в дальнейшем стали выделять более дробные стратиграфические подразделения - отделы, ярусы и зоны.

На II сессии МГК была утверждена иерархия стратиграфических подразделений: группа, система, отдел и ярус, и для них введены единые для всех стран названия. На VIII сессии МГК в 1900 г. (Париж) к ним была добавлена самая мелкая стратиграфическая единица международной шкалы - зона. Указанным стратиграфическим подразделениям соответствовали геохронологические эквиваленты: эра, период, эпоха, век и время (или фаза).

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.

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.

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.

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 Стратиграфическом кодексе 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). 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 подразделения 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. Архейскую и протерозойскую эонотемы объединяют под названием «криптозой», на чаще используют название «докембрий»; т. е. совокупность пород, образовавшихся до кембрийского периода. 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.

Система составляет часть эратемы и характеризует отложения, образовавшиеся в течение периода длительностьюв десятки миллионов лет. Системе свойственны типичные для нее семейства и роды фауны и флоры. В настоящее время принято выделять в фанерозое 12 систем: кембрийская, ордовикская, силурийская, девонская, каменноугольная (карбоновая), пермская, триасовая, юрская, меловая, палеогеновая, неогеновая и четвертичная (антропогеновая). Названия большинства систем происходят от географических названий тех местностей, где они были впервые установлены. 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. Так, в юрской системе выделяют лейас, доггер и мальм, в палеогеновой – палеоцен, эоцен и олигоцен.

Ярус – часть отдела. Ему отвечают отложения, образовавшиеся в течение века продолжительностью 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 и верхний или 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.

Зона является частью яруса и охватывает отложения, образовавшиеся в течение одной фазы порядка 1–3 млн лет. Ее границы устанавливаются по определенному зональному комплексу видов ископаемых организмов, который содержит формы, имеющие широкое географическое распространение и быстро эволюционировавшие. 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.

Звено выделяется 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.

Границы лоны определяются по характерным видам зонального комплекса. Лона должна иметь стратотип, содержащий зональный комплекс, и ее название происходит от вида – индекса. 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.

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.

Серия охватывает 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.

Свита представляет 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. Индексы образуются путем прибавления к индексу отдела начальной латинской буквы названия свиты. Свое название свита получает по географическому местонахождению стратотипа. Например,: D₃op – ополдойская свита верхнего девона.

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.

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. Вертикальное распространение зоны по разрезу ограничивается появлением и исчезновением комплекса органических остатков, а географическое распространение - ареалом развития зонального комплекса. Зональное деление разреза может быть проведено по разным группам ископаемых организмов. Например, наряду с зональным делением каменноугольной системы по аммоноидеям существует зональное деление этой системы по фузулинидам, брахиоподам и конодонтам.

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».