Геохронологическая таблица «История развития жизни на Земле»
Геохронологическая таблица «История развития жизни на Земле»
Условия неживой природы
Развитие растительного мира
Развитие животного мира
Архейская эра (3,5 млрд. лет)
Многоклеточность; возникновение полового процесса; возникновение фотосинтеза;
Преобладание суши над морем; мелководье с пониженной солёностью; слабое расчленение рельефа; в атмосфере много углекислого газа и мало кислорода
Появление многоклеточности, полового размножения и фотосинтеза. Простейшие одноклеточные организмы дали начало бактериям и жгутиковым организмам, от которых обособились одноклеточные водоросли (ветвь растительного мира) и губки и кишечнополостные(ветвь животного мира)
Протерозойская эра (2,7млрд. лет.)
Появление многоклеточных водорослей.
Палеозойская эра(570млн. лет)
Суша бесплодна и пустынна
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ; УСЛОВИЯ РАЗНООБРАЗНЫ
ГОСПОДСТВУЮТ ЗЕЛЁНЫЕ И КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ. Суша населена только бактериями и лишайниками
В ВОДЕ ОБИТАЮТ ВСЕ ВИДЫ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ; ПОЯВЛЯЮТСЯ БЕСЧЕЛЮСТНЫЕ РЫБЫ, ПЕРВЫЕ ПОЗВОНОЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ.
Продолжается горообразование, моря тёплые, преобладают над сушей
Первые наземные растения(псилофиты); тело растения дифференцируется на ткани и органы, выполняющие определённую функцию
Климат сухой, континентальный; на суше высокие горы, моря тёплые.
Происходит опускание материков, огромные пространства оказались заболоченными; климат тёплый и очень влажный, в атмосфере большое количество кислорода и углекислого газа
Расцвет папоротникообразных; появление семенных папоротников.
Сухой жаркий климат, бурная вулканическая деятельность и горообразование; болота высыхают.
Исчезновение древовидных папоротников; появление семенных растений(голосеменных)
Вымирание трилобитов и многих земноводных; появление пресмыкающихся, развитие насекомых. кистепёрых рыб и акул.
Мезозойская эра(230млн. лет.)
Резкоконтинентальный тёплый климат, вулканическая деятельность
Расцвет пресмыкающихся; появление первых млекопитающих и настоящих костных рыб
Наступление морей на сушу; климат мягкий и тёплый.
Развитие и господство голосеменных; появление первых покрытосеменных.
Расцвет пресмыкающихся; появление ахиоптерикса (первоптицы); процветание головоногих моллюсков.
Отступление морей; климат тёплый, в конце похолодание
Распространение покрытосеменных, сокращение папоротников и голосеменных.
Широкое распространение костных рыб; появление настоящих птиц и высших млекопитающих.
Кайнозойская эра(67млн. лет.) Палеоген
Формирование современных континентов. Климат мягкий, появление трёх географических зон: тропики, субтропики, умеренная зона.
Бурный расцвет насекомых
Господство млекопитающих, появление лемуров, позднее приматов.
Климат сухой ; появление степей и саван, отступление лесов.
Формирование современного вида растений
Вымирание древних сумчатых и хищных животных. Появление древних родственников людей.
Неоднократное оледенение северного полушария
Окончательно формирование современного растительного мира
Животный мир примял современный облик. появление и развитие человека.
Геологическая эволюция
На настоящий момент установлено, что жизнь на Земле возникла около 3-3,5 млрд. лет назад. За это время на планете произошли существенные изменения: менялся климат, двигались материки, активно шли горообразовательные процессы. Вода то затапливала гигантские пространства на миллионы лет, то отступала под натиском испепеляющего солнца и жары.
Об этих процессах мы можем только догадываться, изучая осадочные породы, которые за это время пластами накладывались друг на друга. Химический анализ позволяет определить их возраст, а также сделать вывод о климате того периода. В определение возраста окаменелостей помогает радиоуглеродный анализ.
Наиболее ранняя эра Земли, начавшаяся около 3-3,5 млрд. лет назад и продлившаяся 900 млн. лет. Самые древние живые организмы были найдены в этот промежуток времени: они были гетеротрофами, заселявшими дно теплых морей. Кислород отсутствовал, был возможен только анаэробный тип дыхания.
В архейский период отмечалась активная вулканическая деятельность, происходили значительные колебание температуры. На поверхности Земли жизнь была невозможна из-за губительных УФ (ультрафиолетовых) лучей. Именно поэтому жизнь «спряталась» на дне океана, где не так выражены перепады температур и рассеивается УФ излучение.
К концу архея животные разделились на про- и эукариотические организмы.
Протерозойская эра (от греч. proteros — первый из двух + zoe — жизнь)
Протерозойская эра продолжалась около 2000 млн. лет. Поверхность планеты напоминала ледяную пустыню, климат соответственно был холодный.
Холодный климат меняется на умеренно влажный, а затем на теплый сухой. Тают оледенения суши, в результате чего огромные пространства заполняются водой.
Большая часть суши подверглась сильнейшему затоплению, наземные животные почти не встречались. В толще океана обитали фораминиферы и радиолярии.
Это период господства рыб в морях. Возникают активно плавающие хрящевые рыбы, у которых имеются челюсти для захвата пищи. Появляются все известные на настоящее время систематические группы рыб.
Некоторые рыбы, обитающие в бедных кислородом (пересыхающих) водоемах, используя плавники, приобрели способность переползать из одного водоема в другой и дышать атмосферным воздухом. Так появляются двоякодышащие и кистеперые рыбы.
К концу девона на сушу выходят первые земноводные: ихтиостеги и стегоцефалы, произошедшие от кистеперых рыб. Возникают древовидные леса, состоящие из хвощей, плаунов и папоротников.
В карбоне материки еще более опускаются, часть суши оказывается заболоченной. Поначалу теплый и влажный климат сменяется к концу периода холодным и сухим.
Бурно развиваются древовидные леса из папоротников, которые достигали в высоту 40 метров. Массовое отмирание папоротникообразных в этом периоде привело к образованию обширных залежей каменного угля, в честь которого период и получил свое название.
Размножение семенных растений, появившихся в карбоне, более не связано с наличием воды, благодаря чему они расселяются вглубь материков.
В морях все также распространены фораминиферы, радиолярии, кораллы и моллюски. Возникают первые насекомые: тараканы, стрекозы, жесткокрылые. Под конец периода появляются пресмыкающиеся, размножение которых не связано с наличием воды, что позволяет им заселить сухие, ранее незаселенные территории.
В перми активируется вулканическая деятельность, происходит крупнейшее отступление моря, вследствие которого образуются большие пространства суши. Климат также меняется: он становится резко континентальным.
К таким серьезным изменениям не приспособлены многие виды животных и растений: полностью вымирают трилобиты, многие моллюски, крупные рыбы и насекомые, значительная часть амфибий, исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны.
В природе не бывает пустого места: приспособленные особи выживают, размножаются и занимают освобожденные другими видами ниши. Бурно развиваются пресмыкающиеся, появляются звероподобные ящеры, примерно в это же время возникают первые млекопитающие.
Чтобы легко запомнить периоды палеозойской эры, рекомендую взять на вооружение мнемоническое правило: «Каждый Отличный Студент Должен Курить Папиросы». Если вы обратите внимание на первые буквы этих слов, то поймете, что они совпадают с первыми буквами периодов палеозоя и расположены в нужном порядке.
Мезозойская эра (греч. mesos — средний + zoe — жизнь)
Мезозойская эра продлилась 186 млн. лет. Если бы мы сейчас перенеслись в то далекое время, то внешне заметили бы сходство мезозойского мира с нынешним, однако более детальное изучение показало бы нам, что его составляют совершенно иные растения и животные.
Климат становится более сухим, что приводит к пересыханию внутренних морей. Активно идут горообразовательные процессы, начавшиеся в перми. Начинается движение материков, образуются пустынные пространства.
В царстве растений господствуют голосеменные, размножение которых не зависит от воды. Среди голосеменных активно заселяют территории саговниковые, хвойные, гинкговые растения.
Большинство амфибий окончательно вымирает. В животном мире господствуют пресмыкающиеся, среди которых встречаются черепахи, ихтиозавры, птицетазовые и ящеротазовые динозавры, клювоголовые, крокодилы и чешуйчатые. Часть рептилий дает начало млекопитающим, близким к однопроходным животным.
Климат становится более теплым и влажным, несколько увеличивается площадь морей. В глубине материков образовались многочисленные озера и болота.
В царстве растений господство остается за голосеменными растениями, наибольший расцвет среди которых переживают беннеттитовые, гнетовые, саговниковые.
Крупные моллюски и рептилии вымирают, эра динозавров заканчивается. На первый план выходят млекопитающие, ароморфозы которых, теплокровность и живорождение, позволяют занять господствующее положение. Появляются сумчатые и плацентарные млекопитающие.
Отправной точкой кайнозойской эры служит образование Альп, в это же время возникли и другие высочайшие горные системы. Я искренне рад быть вашим современником, и сообщаю, что мы с вами живем в кайнозойскую эру, которая длится уже 67 млн. лет. За это время произошло несколько материковых оледенений, возникновение человека.
В начале палеогена устанавливается теплый тропический и субтропический климат. Широко распространяются леса и редколесья. Большая часть животных представлена лесными обитателями.
Сумчатые и плацентарные млекопитающие эволюционируют параллельно. Возникают приматы, хищные и копытные животные, широкого разнообразия достигает мир птиц.
К концу палеогена климат становится континентальным, в Арктике и Антарктике появляются первые ледяные шапки. Леса преобразуются в саванны и заросли кустарников.
Климат в неогене был влажным и теплым. Расселившиеся в палеоген кустарники сменяются саванной и степной растительностью, образуются полупустыни и пустыни.
По берегам рек и озер растут березы, можжевельник, сосны, ивы, тополя. Среди животных расцвет происходит у обитателей открытых пространств: гиппарионов (примитивных лошадей), быков, слонов, жирафов, антилоп. Среди разнообразного и многочисленного класса птиц нередко встречаются хищные гигантские бегающие птицы.
Пангея и удивительная Австралия
Особого внимания требует Австралия. Этот материк отделился раньше всех, вследствие чего флора и фауна на нем формировались изолированно от остальных континентов.
Именно по этой причине в Австралии можно обнаружить виды растений и животных, которые более нигде не встречаются: сумчатые животные (кенгуру, куница, коала), подземные орхидеи, банксии и многие другие удивительные виды.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Геохронология Земли | Основные принципы геохронологической шкалы
Геохронология и геохронологическая шкала
Геохронология — это универсальная шкала измерения геологических событий, происходивших в истории земли. Причем, это не просто шкала, ровно разделенная на миллионы и миллиарды лет. В этой линейке отметки не числа, а события планетарного масштаба: зарождение жизни, выход животных на сушу, начало раскола литосферных плит и дрейфа континентов, вымирание динозавров, появление человека разумного.
Геохронологическая шкала (стратиграфическая шкала) — геологическая шкала для обозначения больших временных промежутков в истории Земли (промежутки от сотни тысяч до миллиона лет).
Принципы стратиграфии
Наука, изучающая время и условия формирования пород, образующих осадочную толщу в их взаимосвязях, называется стратиграфия (в переводе с лат. — «описывающая слои»). Она помогает установить общие закономерности строения осадочной толщи в их временной последовательности, определить возраст геологического события и у неё свои строгие законы.
Базовые геологические принципы:
Стратиграфические принципы:
Резюмируя эти принципы можно сказать, что ни одна характеристика горной породы не является однозначным индикатором времени ее образования.
Возраст горной породы определяют по совокупности признаков, характеризующих данный тип отложений. Формируется набор характеристик отложений, рассказывающих об этих геологических событиях, происходивших на Земле в определенном временном интервале и в определенной точке планеты. Ключевые вехи геологической истории в зависимости от их значимости разносятся в события разного уровня.
Данные вехи и формируют Геохронологическую шкалу, разделенную на главные события геологической истории планетарного масштаба.
Отметки геохронологической шкалы
Геохронологическая шкала делится по уровням на следующие элементы:
Акротема — самое крупное стратиграфическое подразделение.
Выделяется две акротемы:
Следующий уровень временного деления — периоды:
Названия периодов происходят чаще всего от географических названий тех местностей, где впервые определили ключевые характеристики данных отложений. Все стратиграфические подразделения этого уровня имеют общепринятые цветовые и буквенные обозначения на геологических картах и схемах наименования, узнаваемые на геологических картах всего мира.
Следующий уровень разделения геологического времени — отделы. Названия отделов даны по их положению в системе: нижний, средний, верхний или только нижний и верхний. Эпохи, соответственно, называют ранняя, средняя, поздняя. Отдел — часть системы, соответствующая отложениям, образовавшимся в течение одной эпохи. Отделы отличаются встречающимися растениями и живыми организмами на уровне родов или групп в данных отложениях.
Отделы делятся на ярусы — отложения, образовавшиеся в течение одного геологического века (несколько миллионов лет). В разных частях света свои ярусы.
Видео об истории развития Земли относительно геохронологической таблицы.
Международная геохронологическая шкала (2017)
Конечно, геологам нужна единая геохронологическая система координат независимо от того, в какой части света изучаются горные породы. Эпохи делят по характерным отложениям, образованным в определённое время. И именно для их детализации (стратификации) нужна геохронология с геологическими индикаторами-пластами, характерными для данного региона и условий образования горных осадочных пород. Но в одно и то же время в разных частях света были свои условия осадконакопления. И хронологически в одних частях света образовались четко выраженные геологические комплексы, а в других — отложения не образовывались вовсе.
Эта ситуация привела к тому, что у геологов разных стран и континентов свои геохронологические шкалы, различающиеся на уровне ярусов.
Более мелкое геохронологическое деление — горизонт и лона — в каждом регионе свое. Иногда горизонты различаются в одной стране в зависимости от того, в каких отложениях он выделяется.
Например, найденные у станицы Хапры отложения речных песков, уникальны. Они образуют хапровский горизонт, распространённый только на побережье Азовского моря и сформировавшийся в конце неогенового периода.
Эталонный разрез стратиграфического горизонта называется стратотипом. При этом нигде кроме данной территории он не выделяется.
Определяемая по уникальному и обособленному комплексу живых организмов, встречающихся в отложениях одного возраста, выделяется «лона». Она соответствует определенной экосистеме, сложившейся на данной территории. В лонах выделяются свиты, уже как породы определенных литологических особенностей. Свита должна иметь четкие определяющие признаки, устойчивые на всей площади своего развития.
Свиту характеризует весь комплекс свойств: набор ископаемых организмов, цвет, твердость, плотность, трещиноватость и другие физические свойства (проводимость, радиоактивность, намагничиваемость, химический состав и пр.).
Привести к единой шкале породы различных горизонтов невозможно. Чтобы понять, какое событие отражено в каменной летописи земли раньше, а какое позже, пользуются геохронологическими таблицами соответствия, которые постоянно разрабатываются и модифицируются.
Основные геологические эры и периоды Земли в хронологическом порядке
Наша Вселенная существует 13 миллиардов лет. Планета Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад из газа и пыли, возникших в ходе образования Солнца. Вначале планета была раскалена из-за ударов астероидов и остаточного тепла, но со временем Земля остыла и на её поверхности образовалась земная кора.
Несколько позже, в результате столкновения Земли с неким небесным телом возникла Луна. Остатки вещества вместе с земной мантией были выброшены в космос, на околоземную орбиту. Так появился естественный спутник Земли.
Геологическая история Земли – это последовательность сменяющих друг друга эпох и периодов. Эти эпохи и периоды включают в себя такие процессы как образование ландшафтов и материков, формирование флоры и фауны, смена климата, зарождение жизни.
Жизнь на нашей планете появилась около 3,8 млрд лет назад. В это время уже оформляется земная кора. Впоследствии непрерывного движения тектонических плит, происходило её постоянное изменение.
Первые живые организмы появляются в воде, а на сушу выбираются спустя несколько миллионов лет. Процесс геологического развития Земли происходит и сейчас.
Всю историю Земли учёные делят на временные отрезки – эоны. Существуют 2 крупных эона в истории Земли: Докембрий и Фанерозой. В свою очередь эоны делятся на эры, а эра на периоды. Каждый из этапов характеризуется важными событиями в формировании условий для жизни на Земле. Смена этапов происходит в результате масштабных природных катаклизмов.
Геологической эрой называют отрезок на геологической временной шкале истории Земли, подинтервал эона, например: Архей (Архейская эра). Большинство геологических эр подразделяются на меньшие временные отрезки, называемые геологическими периодами.
В геологической истории Земли важное значение имеют 5 основных эр, о которых речь пойдёт ниже.
Архейская эра
Архей – самый древнейший этап жизни в истории Земли. Сам термин был предложен геологом Дж. Дана в 1872 году.
Начинается этот период примерно 4,5 млрд лет назад, когда планета Земля только формировалась. Сохранившиеся горные породы этого времени свидетельствуют о развитии прокариотической (доядерной) формы жизни.
Первые фотосинтезирующие организмы сохранились до наших дней в виде окаменелостей и их возраст насчитывает 3,4 млрд лет.
В атмосфере присутствовал хлор, водород и аммиак. В Архее формируются залежи серы, никеля, железа. Уровень радиации в это время был достаточно высок, а температура доходила до 80 градусов по Цельсию.
От удара с небесным телом, в результате которого сформировалась Луна, увеличивается скорость вращения Земли и её наклон.
Начинает зарождаться атмосфера и океан. Первая жизнь зародилась в этом так называемом «первичном бульоне».
Протерозойская эра
Протерозойская эра начинается примерно 2,5 млрд лет назад и длится до 540 млн лет назад. Это самый длительный геологический период в истории Земли. Происходит формирование почвы и одноклеточных организмов, появляются первые водоросли, черви и моллюски.
С начала периода кислород в атмосфере отсутствует, но со временем его начинают выделять бактерии, жившие в «первичном бульоне». У некоторых из них появляется способность к аэробному дыханию.
Солнце начинает давать больше света, однако его недостаточно для прогрева Земли. Наоборот, — Земля значительно охлаждается в этот период. Вся планета покрывается ледником, отсюда появляется гипотеза Земля-снежок. Вероятно, похолодание было связано с резким увеличением кислорода в атмосфере.
Период от 1,8 до 0,72 млрд лет назад называют «скучным миллиардом». Он характеризуется климатической стабильностью, низким уровнем кислорода, а также медленной эволюцией живых существ.
Палеозойская эра
Этот период известен как эра древней жизни. Палеозой делится на 6 периодов:
Мезозойская эра
В свою очередь мезозой делится на 3 периода:
Кайнозойская эра
Кайнозой – это современная эра Земли. Начинается 65 млн лет назад. Этот период истории Земли отличается большим разнообразием видов животных и растений, наземных млекопитающих. Кайнозой также является эрой саванн, цветковых растений и насекомых. Происходит эволюция птиц.
Эпоха Кайнозоя ознаменовалась появлением на Земли человека разумного.
Подведение итогов
Геологическая история Земли, безусловно, важна для современной науки. Современные формы жизни представляют собой результат того, что происходило за все эти эпохи. Эволюция жизни на Земле идёт и по сей день. Изучение истории Земли в ретроспективе позволит понять, откуда возникло самое удивительное явление во Вселенной – жизнь.
Геохронология. Периодизация геологической истории
Геологам приходится иметь дело с толщами горных пород, накопившимися за длительную геологическую историю планеты. Необходимо знать, какие из слагающих изучаемую территорию пород моложе, а какие древнее, в какой последовательности они формировались, к каким интервалам геологической истории относится время их образования, а также уметь сопоставлять по возрасту удалённые друг от друга толщи горных пород.
Учение о последовательности формирования и возрасте горных пород называется геохронологией. Различаются методы относительной и методы абсолютной геохронологии.
Относительная геохронология
Эти методы базируются на нескольких простых принципах. В 1669 г. Николо Стено сформулировал принцип суперпозиции, гласящий, что в ненарушенном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего. Обратим внимание, что в определении подчёркивается применимость принципа только в условиях ненарушенного залегания.
Следующий важнейший принцип, известный как принцип пересечений, сформулирован Джеймсом Хаттоном. Этот принцип гласит, что любое тело, пересекающее толщу слоев, моложе этих слоев.
Нужно отметить и ещё один важный принцип, гласящий, что время преобразования или деформации пород моложе, чем возраст образования этих пород.
Рассмотрим использование этих принципов на примере толщ осадочных пород, прорванных несколькими секущими магматическими телами.
Последовательность событий следующая. Первоначально происходило накопление осадочных толщ нижнего слоя (1), затем, последовательно накопление вышележащих слоев (2, 3, 4, 5), каждый из которых моложе нижележащего. Накопление осадочных пород в подавляющем большинстве случаев происходит в форме горизонтально лежащих слоев, так первоначально залегали и сформированные слои (1-5). Позднее эти толщи были деформированы (6), и в них внедрилось тело магматических пород 7. Затем, вновь горизонтально, началось накопление вышележащего слоя, залегающего на и внедрившемся магматическом теле. При этом, учитывая, что образующийся слой лежит на выровненной горизонтальной поверхности, очевидно, что его накоплению предшествовало выравнивание территории – её размыв (8). Вслед за размывом территории накопился следующий слой (9). Наиболее молодым образованием является магматическое тело 10.
Подчеркнём, что, рассматривая историю геологического развития территории, разрез которой изображён на рисунке, мы пользовались исключительно относительным временем, определяя лишь последовательность образования тел.
Среди биостратиграфических методов долгое время оставался важнейшим метод руководящих форм. Руководящими формами называют остатки вымерших организмов соответствующие следующим критериям:
При определении возраста среди найденных в изучаемом слое ископаемых выбираются наиболее для него характерные, затем они сопоставляются с атласами руководящих форм, описывающими, какому интервалу времени свойственны те или иные формы. Первый из таких атласов был создан ещё в середине XIX века палеонтологом Г. Бронном.
На сегодняшний день основным в биостратиграфии является метод анализа органических комплексов. При применении этого метода вывод об относительном возрасте строится на сведениях обо всём комплексе окаменелостей, а не на находках единичных руководящих форм, что значительно повышает точность.
В ходе геологических исследований стоят задачи не только расчленения толщ по возрасту и отнесения их к какому-либо интервалу геологической истории, но и сопоставления – корреляции – удалённых друг от друга одновозрастных толщ. Наиболее простым методом выявления одновозрастных толщ является прослеживание слоёв на местности от одного обнажения к другому. Очевидно, что этот метод эффективен только в условиях хорошей обнажённости. Более универсальным является биостратиграфический метод сопоставления характера органических остатков в удалённых разрезах – одновозрастные слои обладают одинаковым комплексом окаменелостей. Этот метод позволяет проводить региональную и глобальную корреляцию разрезов.
Принципиальная модель использования окаменелостей для корреляции удалённых разрезов отражена на рисунке.
Одновозрастными являются слои, содержащие одинаковый комплекс окаменелостей
Абсолютная геохронология
Методы абсолютной геохронологии позволяют определить возраст геологических объектов и событий в единицах времени. Среди этих методов наиболее распространены методы изотопной геохронологии, основанные на подсчёте времени распада радиоактивных изотопов, заключенных в минералах (или, например, в остатках древесины или в окаменелых костях животных).
Сущность метода заключена в следующем. В состав некоторых минералов входят радиоактивные изотопы. С момента образования такого минерала в нём протекает процесс радиоактивного распада изотопов, сопровождающийся накоплением продуктов распада. Распад радиоактивных изотопов протекает самопроизвольно, с постоянной скоростью, не зависящей от внешних факторов; количество радиоактивных изотопов убывает в соответствии с экспоненциальным законом. Принимая во внимания постоянство скорости распада, для определения возраста достаточно установить количество оставшегося в минерале радиоактивного изотопа и количество образовавшегося при его распаде стабильного изотопа. Эта зависимость описывается главным уравнением геохронологии:
Для определения возраста используются многие радиоактивные изотопы: 238 U, 235 U, 40 K, 87 Rb, 147 Sm и др. Названия изотопно-геохронологических методов обычно образуются из названий радиоактивных изотопов и конечных продуктов их распада: уран-свинцовый, калий-аргоновый и т.д. Результаты определения возраста геологических объектов выражаются в 106 и 109 лет, или в значениях Международной системы единиц (СИ): Ma и Ga. Эта аббревиатура означает, соответственно, «млн. лет» и « млрд. лет» (от лат. Mega anna – млн. лет, Giga anna – млрд. лет).
В ходе лабораторных исследований определяются содержания 87 Rb и 87 Sr, при этом содержание последнего складывается из суммы стронция, изначально содержащегося в минерале ( 87 Sr)0, и стронция, возникшего в процессе радиоактивного распада 87 Rb за период существования минерала:
На практике измеряются не содержания указанных изотопов, а их отношения к стабильному изотопу 86Sr, что даёт более точные результаты. Вследствие этого уравнение приобретает вид
В полученном уравнении имеются два неизвестных: время t и начальное отношение изотопов стронция. Для решения задачи анализируются несколько образцов, результаты наносятся в виде точек на график в координатах 87 Sr/ 86 Sr – 87 Rb/ 86 Sr. В случае корректно отобранных проб все точки ложатся вдоль одной прямой – изохроны (следовательно, имеют один и тот же возраст). Возраст анализируемых образцов рассчитывается по величине угла наклона изохроны, а начальное стронциевое отношение определяется по пересечению изохронной оси 87 Sr/ 86 Sr.
В случае если на графике точки не ложатся на одну линию можно говорить о некорректности подбора проб. Во избежание этого необходимо соблюдать следующие главные условия:
Не останавливаясь на методики определения возраста другими методами, отметим лишь особенности некоторых из них.
В настоящее время наиболее точным считается самарий – неодимовый метод, принятый в качестве стандарта, с которым сравниваются данные других методов. Это связан о с тем, что в силу геохимических особенностей данные элементы наименее подвержены влиянию наложенных процессов, часто значительн о искажающих или сводящих на нет результаты определений возраста. Метод основан на распаде изотопа 147 Sm с образованием в качестве конечного продукта распада 144 Nd.
Калий – аргоновый метод основан на распаде радиоактивного изотопа 40 К. Этот метод давно и широко используется для определения возраста всех генетических типов горных пород. Он наиболее эффективен при определении времени формирования осадочных пород и минералов, например, глауконита. Применительно к магматическим и особенно метаморфическим породам, затронутым наложенными изменениями, этот метод часто даёт «омоложенные» датировки, что связано с потерей подвижного аргона.
Радиоуглеродный метод основан на распаде изотопа 14 С, образующегося в верхних слоях атмосферы в результате воздействия космического излучения на атмосферные газы (азот, аргон, кислород). В последствии 14 С, как и нерадиоактивный изотоп углерода, образует углекислый газ СО2, и в его составе вовлекается в фотосинтез, оказываясь таким образом в составе растений и, далее, пищевой цепочке передается животным. В гидросферу 14 С попадает в результате обмена СО2 между атмосферой и Мировым океаном, далее он оказывается в костях и карбонатных раковинах водных обитателей. Интенсивное перемешивание воздушных масс в атмосфере и активное участие углерода в глобальном круговороте химических элементов приводит к выравниванию концентраций 14 С в атмосфере, гидросфере и биосфере. Для живых организмов равновесное состояние достигается при удельной активности 14 С, составляющей 13,56 ± 0.07 распадов в минуту на 1 грамм углерода. Если организм умирает, то прекращается поступление 14С; в результате радиоактивного распада (перехода в нерадиоактивный 14 N) удельная активность 14 С уменьшается. Измерив значение активности в пробе и сопоставив её со значением удельной активности в живой ткани, несложно рассчитать время прекращения жизнедеятельности организма по формуле
Радиоуглеродного датирование позволяет определять возраст образцов, содержащих углерод (кости, зубы, раковины, древесина, уголь и т.д.) возрастом до 70 тыс. лет. Это определяет его использование в четвертичной геологии и, особенно, в археологии.
В завершение рассмотрения методов изотопной геологии следует отметить, что, несмотря на получение «абсолютных», выраженных в годах, датировок, мы имеет дело с модельным возрастом – полученные результаты неизбежно содержат некоторую ошибку и, более того, продолжительность астрономического года в ходе длительной геологической истории менялась.
Изучение ритмичности ленточных глин позволяет не только определять абсолютный возраст, но и проводить корреляцию расположенных неподалёку друг от друга разрезов, сопоставляя мощности слоёв.
На сходном принципе основан и подсчёт годичных слоёв в осадках соляных озёр, где летом, за счёт повышения испарения, происходит активное осаждение солей.
К недостаткам сезонно-климатических методов следует отнести их неуниверсальность.
Периодизация геологической истории. Cтратиграфическая и геохронологическая шкалы
Оперируя категорией относительного времени необходимо иметь универсальную шкалу периодизации истории. Так, применительно к истории человечества, мы употребляем выражения «до нашей эры», «в эпоху Возрождения», «в XX веке» и т.п., относя какое-либо событие или предмет материальной культуры к определённому временному интервалу. Аналогичный подход принят и в геологии, для этих целей разработаны Международная геохронологическая шкала и Международная стратиграфическая шкала.
Стратиграфическая шкала – шкала, показывающая последовательность и соподчинённость стратиграфических подразделений, слагающих земную кору и отражающих пройденные землёй этапы исторического развития. Объектом стратиграфической шкалы являются слои горных пород. Основа современной стратиграфической шкалы была разработана ещё в первой половине XIX века и была принята в 1881 г. на II сессии Международного геологического конгресса в Болонье. Позднее стратиграфическая шкала была дополнена геохронологической шкалой.
Геохронологическая шкала – шкала относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчинённость основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней. Объектом геохронологической шкалы является геологическое время.
Шкала геологического времени (или геохронометрическая шкала) представляет собой последовательный ряд датировок нижних границ общих стратиграфических подразделений, выраженных в единицах времени (чаще в миллионах лет) и вычисленных с помощью методов абсолютного датирования.
Объектом геохронологической шалы служат геохронологические подразделения – интервалы геологического времени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения.
Всем стратиграфическим подразделениям соответствуют подразделения геохронологической шкалы.
| Стратиграфические подразделения | Геохронологические позразделения |
| акротема | акрон |
| эонотема | эон |
| эратема (группа) | эра |
| система | период |
| отдел | эпоха |
| ярус | век |
| зона | фаза |
Эратемы, в свою очередь, включают в свой состав системы. Система – это отложения, образовавшиеся в течение периода; длительность периодов составляет десятки миллионов лет. Одна система от другой отличается комплексами фауны и флоры на уровне надсемейств, семейств и родов. В фанерозое выделяются 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, образованный начальной буквой латинского названия системы.
Наряду с основными подразделениями стратиграфической и геохронологической шкал применяются региональные и местные подразделения.
К региональным стратиграфическим подразделениям относятся горизонт и лона.
Лона является частью горизонта выделяемой по комплексу фауны и флоры, характерному для данного региона, и отражает определенную фазу развития органического мира данного региона. Название лоны даётся по виду-индексу. Геохронологическим эквивалентом лоны является время.
Местные стратиграфические подразделения представляют собой толщи пород, выделяемые по ряду признаков, в основном по литологическому или петрографическому составу.
Серия охватывает достаточно мощную и сложную по составу толщу горных пород для которых имеются какие-то общие признаки: сходные условия образования, преобладание определенных типов горных пород, близкая степень деформаций и метаморфизма и т.д. Серии обычно соответствуют единому крупному циклу развития территории.
Границы местных стратиграфических подразделений часто не совпадают с границами подразделений единой стратиграфической шкалы.
