Одной из главных задач геологии является воссоздание истории развития Земли и ее отдельных регионов. Сделать это возможно, только если известна последовательность геологических событий, если мы знаем относительный возраст осадочных отложений, слои которых перекрывают друг друга, если мы определили последовательность внедрения интрузивных тел и их соотношение с вмещающими горными породами.
Геология прошла долгий путь, прежде чем соотношения между горными породами стали очевидными и всем понятными принципами, на которых основываются все наблюдения.
Во-первых, было установлено, что каждый слой отделяется от соседнего ясно выраженной поверхностью. В современных обстановках (как предположительно и в древних условиях[7]), в океанах, морях, озерах слои накапливаются горизонтально и параллельно. Этот принцип первичной горизонтальности оказался важным для следующего вывода.
В 1669 г. Н. Стено выдвинул принцип суперпозиции, заключавшийся в признании того факта, что каждый вышележащий в разрезе слой моложе нижележащего. У каждого слоя есть кровля и подошва независимо от того, как эти слои залегают в настоящее время. Они могут быть смяты в складки тектоническими движениями, они могут быть даже перевёрнуты. Все равно кровля слоя остается кровлей, а подошва - подошвой. Принцип суперпозиции Н.Стено позволил описывать толщи пород, состоящие из множества слоёв, и устанавливать изменения в них, происходящие во времени.
Если в каком-нибудь слое находится обломок, валун, глыба какой-то другой породы, то она древнее, чем этот слой. Точно так же и в интрузивных образованиях и лавовых потоках любое включение - ксенолит - является более древним. Это положение можно назвать принципом включений.
Знаменитый английский геолог Д. Хаттон установил принцип пересечения, заключающийся в том, что любое тело как изверженных, так и осадочных пород, пересекающее толщу слоёв, моложе этих слоёв.
Перечисленные выше принципы анализа взаимоотношений слоистых толщ и изверженных пород дают возможность правильно выявить относительную последовательность геологических событий. Из них становится очевидным, что какие-либо метаморфические события, т. е. нагревание, воздействие давлением, флюидами, всегда моложе тех толщ, в которых они проявляются. Точно так же и складчатость моложе, чем слои, на которые она воздействует.
Рассмотрим эти принципы на примере (см. рисунок).
Соотношение разновозрастных отложений и пересекающих их интрузивных тел. Цифры 1, 2, 3, 4 показывают последовательность формирования осадочных пород, толщи которых разделены угловыми несогласиями (см. угол падения и несогласное залегание).
Дайка 5 - самая молодая и внедрилась до образования толщи 1. Гранитная интрузия внедрилась до формирования толщи 2, после формирования толщ 3 и 4. Дайка 7 - самая древняя и прорывает только толщу 4.
Самыми древними слоями являются слои толщи 4. После их накопления и смятия в складки внедрилась дайка 7, в которой есть ксенолиты пород толщи 4. Затем накопились слои толщи 3, впоследствии смятые в относительно пологие складки. Затем они были прорваны гранитной интрузией 6. Далее образовались слои 2, которые слегка деформировались и в них внедрилась дайка 5. Все отложения перекрыты слоем 1.
Таким образом, изложенные выше принципы на первом этапе помогают восстанавливать геологическую историю района.