
Q-3-Определение возраста.ppt
- Количество слайдов: 57
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА четвертичных отложений И УСЛОВИЙ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ - Методы определения относительного возраста - Методы определения абсолютного возраста
Методы определения ОТНОСИТЕЛЬНОГО ВОЗРАСТА позволяют: установить последовательность осадконакопления и относительную продолжительность событий определить климатические условия и обстановку формирования отложений
1) Климатостратиграфические методы основаны на изучении климатической ритмичности и особенностях состава и строения отложений, характерных для разных климатических эпох 1. 1) литолого-генетический метод 1. 2) палеокриологический метод 1. 3) палеопедологический метод
1. 1) Литолого-генетический метод смена генетических типов отложений в разрезах, а также их литологические особенности позволяют выделять горизонты, отвечающие холодным и теплым эпохам Отложения ледниковых эпох: морены, флювио- и лимногляциальные отложения, лессы, солифлюкционные отложения Отложения межледниковых эпох: болотные, озерные осадки, почвы
Литолого-стратиграфический метод расчленения аллювиальных отложений способы расчленения на основе: - фаций и свит, - гранулометрии (крупности) отложений, - петрографического состава крупных обломков, - минерального состава песков
Возрастное расчленение аллювия на основе его фаций и свит Наиболее эффективно при изучении настилаемого аллювия. В этом случае аллювиальные отложения построены по типу морских, т. е. древние отложения перекрыты более молодыми Задача по расчленению на возрастные толщи сводится к тому, чтобы проследить однородные фации по профилю и выделить аллювиальные свиты Сложность расчленения может быть связана с тем, что более древние аллювиальные свиты при формировании на них молодых свит оказались частично или полностью размытыми
Возрастное расчленение аллювия на основе изучения его крупности На Каме, Дону, Волге в ряде других пунктов установлено довольно закономерное увеличение крупности аллювия от молодых к древним отложениям. Обратная картина известна для аллювия некоторых рек Западного склона Урала, Печерской Пижмы, Нерчи (Забайкалье) и др.
Причины неравномерного распределения аллювия по стратиграфическому разрезу 1) региональные и локальные неотектонические движения, под влиянием которых во времени меняются уклоны рек, а следовательно, и крупность речных отложений 2) процессы выветривания, способные разрушать обломки неустойчивых пород – отложения наиболее древних террас окажутся более мелкозернистыми 3) последовательная смена питающих провинций во времени 4) неодинаковая степень истирания древних и современных осадков (большая у современных и меньшая у древних)
Возрастное расчленение аллювия на основе изучения петрографического состава его крупных обломков В ряде случаев петрографический состав крупных обломков в связи с возрастом отложений изменяется достаточно закономерно. Это можно использовать с целью обособления аллювия одного возраста от аллювия другого возраста. Напрмер, в молодом аллювии Камы сравнительно часто встречаются крупные обломки из основных пород (габбро-диабазов). Среди древнего аллювия их нет. В то же время древний аллювий относительно часто содержит обломки эффузивов и гранитоидов; в молодом же аллювии гранитоидов и эффузивов нет или значительно меньше.
Возрастное расчленение аллювия на основе изучения тяжелых и легких минералов речных отложений Горный и горно-равнинный аллювий эрозионноаккумулятивных террас: - устойчивые к процессам выветривания минералы (ильменит, рутил, циркон, монацит, хромит и др. ) накапливаются среди древнего аллювия высоких террас, - неустойчивые минералы (амфиболы, пироксены и др. ) преобладают в молодом аллювии низких террас На равнинах, где господствуют аккумулятивные террасы, неравномерное и закономерное распределение отдельных минералов установить обычно не удается.
Стратиграфия ледниковых отложений с помощью литологического метода Морены можно расчленить на основе изучения следующих показателей: 1) гранулометрии морен, 2) плотности, 3) цвета, 4) минерального и химического состава морен, 5) валунов, включенных в морены
Стратиграфия ледниковых отложений с помощью литологического метода Морены можно расчленить на основе изучения следующих показателей: 1) гранулометрии морен, 2) плотности, 3) цвета, 4) минерального и химического состава морен, 5) валунов, включенных в морены
Гранулометрический состав моренных отложений Обычно молодые моренные отложения более тонкозернисты, чем древние. Более молодые моренные отложения создавались из пород, которые перетирались дважды (при формировании древних морен и при накоплении материала молодых морен).
Плотность моренных отложений Нижняя морена почти всегда более уплотнена по сравнению с верхней. Цвет морен Нижняя морена обычно темная, серая. Верхняя морена часто имеет красно-бурую окраску.
Минеральный и химический состав моренных отложений Изменение минерального состава морен в плане На Русской платформе по площади ледники ассимилировали изверженные (кристаллические) породы Скандинавии. По мере продвижения ледниковых масс на юг к обломкам изверженных пород примешивались сначала песчаноглинистые отложения рифея и кембрия. Еще далее на юг ледники насыщались карбонатными породами ордовика и силура. Еще южнее из отложений карбона и девона в морены поступали песчано-глинистые отложения. Влияли также и мезозойские (в основном терригенные) отложения, развитые в центральной части Русской равнины. Обломочный материал, оставленный ледником, на разных площадях неодинаков. Он зависит от состава пород питающих провинций.
Минеральный и химический состав моренных отложений Изменение минерального состава морен в плане Одна и та же морена в одном районе будет иметь один состав, а в другом – другой. Так в границах Скандинавскою кристаллического щита на поверхность выходят изверженные и метаморфические горные породы. Здесь в тяжелой фракции морены преобладают обыкновенные роговые обманки, актинолит и гранат. По мере удаления от кристаллического щита к устью р. Печоры наблюдается смена изверженных пород осадочными (от кембрия до юры). Соответственно меняется и состав минералов тяжелой фракции в моренах. К устью р. Печоры резко увеличивается в моренах количество рудных минералов, эпидота и существенно сокращается содержание граната и амфиболов.
Минеральный и химический состав моренных отложений Изменение состава морен в разрезе Состав моренного материала разных оледенений определялся составом подстилающих пород. На первом этапе ледник уничтожал неровности рельефа и использовал их материал для формирования морен. Последующие ледники двигались по более выровненной поверхности в том числе и моренным отложениям предыдущего оледенения. В результате оказалось, что нижняя (древняя) морена наиболее обогащена материалом подстилающих осадочных пород. Последующие морены формировались за счет отложенных более древних морен, а также за счет вновь принесенного скандинавского материала. В итоге количество скандинавского материала увеличивается в более молодых моренах по сравнению с древними.
Минеральный и химический состав моренных отложений Отношение минералов закисного железа (пирит+сидерит) к минералам окисного железа (гидроокислы железа). Для древней березинской морены равно 12, 5, для более молодой днепровской – 2, 0, а для еще более молодой московской – 0, 3.
Исследование ледниковых валунов Расчленение мерен и определение направления движения ледников можно делать лишь по руководящим валунам, которые: 1) представляют собой в природе (первоисточнике) породу с ограниченными небольшими выходами на поверхности, 2) обладают устойчивостью к процессам выветривания, Обычно такими являются валуны из кристаллических пород.
Исследование ледниковых валунов Для Европейской части территории РФ выделены следующие руководящие типы валунов: 1) Рапакиви (гранит) северо-восточного берега Ладожского озера. 2) Шокшинский малиновый и красный окварцованный песчаник и кварцит (Онежское озеро). 3) Дуниты, перидотиты и пироксениты Полярного Урала. Специалисты выделяют более трех десятков таких руководящих валунов. Руководящие валуны можно объединить в три группы: 1) скандинавскую, 2) новоземельскотиманскую и 3) уральскую.
1. 2) Палеокриологический метод изучает следы ископаемой мерзлоты Криогенные формы в отложениях: морозобойные трещины, морозные клинья, ледяные жилы после таяния льда обычно заполнены рыхлым материалом
1. 3) Палеопедологический метод основан на изучении погребенных почв Погребенные почвы в случае залегания среди отложений холодных эпох отражают коренные изменения физико-географической обстановки и чаще всего являются свидетельством теплых межледниковых эпох Почвы имеют важное значение для стратиграфии т. к. часто прослеживаются на большие расстояния. Это дает возможность проводить корреляцию удаленных разрезов однообразных толщ (лессов)
2) Палеонтологические методы основаны на изучении остатков вымерших животных и растений в отложениях 2. 1) палеофаунистические методы 2. 2) палеофлористические методы
2. 1) Палеофаунистические методы При расчленении четвертичной системы используются ограниченно Быстрое эволюционирование некоторых видов млекопитающих позволяет использовать их для возрастного расчленения отложений Фаунистические комплексы – сообщества видов животных, характерных для отдельных территорий и определенных отрезков времени
Молдавский и хапровский фаунистические комплексы местонахождение: территория Приазовья возраст: позднеплиоценовый (2, 5 -1, 8 млн. лет) условия: сухие субтропические, степные и лесостепные виды млекопитающих: трехпалые лошади, мастодонты, саблезубые тигры, носороги, верблюды и др.
Одесский и таманский фаунистические комплексы местонахождение: Таманский полуостров возраст: эоплейстоценовый (1, 8 -0, 8 млн. лет) условия: похолодание климата виды млекопитающих: комплексы обеднены фауной появляются более холодолюбивые виды слонов, бизоны, волки, мелкие млекопитающие – некорнезубые полевки
Тираспольский фаунистический комплекс местонахождение: долина р. Днестр, Западная Европа, Сибирь, Средняя Азия возраст: ранний плейстоцен (около 0, 8 млн. лет) условия: лесостепные ландшафты виды млекопитающих: древние слоны, этрусский носорог, бизоны, лошади
Сингильский фаунистический комплекс возраст: начало среднего плейстоцена (380 -280 тыс. лет) условия: межледниковый период виды млекопитающих: древний лесной слон, носорог Мерка, гигантский олень
Хазарский фаунистический комплекс местонахождение: Нижнее Поволжье возраст: первая половина среднего плейстоцена (280 -225 тыс. лет) условия: открытые степные пространства с резко континентальным холодным климатом – период оледенения виды млекопитающих: шерстистый носорог, хазарская лошадь, длиннорогий бизон, верблюд Кноблоха, сайгак и др.
Верхнепалеолитический (мамонтовый) фаунистический комплекс возраст: вторая половина среднего и поздний плейстоцен (225 -10 тыс. лет) условия: чередование степных, лесных и тундровых условий, вызванное колебаниями климата в межледниковье и ледниковье виды млекопитающих: мамонты, олени, лоси, овцебыки, зубры, лошади, шерстистые носороги, пещерные львы, лемминги, степные сурки
Современный фаунистический комплекс возраст: голоцен (последние 10 тыс. лет) условия: современные ландшафтные зоны виды млекопитающих: современные виды животных особенности: - вымирание крупных плейстоценовых форм - появление домашних животных - становление современных биоценозов
Стратиграфическое значение четвертичной фауны млекопитающих Четвертичная фауна млекопитающих претерпела за сравнительно короткое время значительные изменения (появление и вымирание ряда видов, родов и даже семейств). Это позволяет использовать фауну млекопитающих для стратиграфических целей Осложняющий фактор: одни и те же животные имеют зональные и провинциальные особенности распространения Отличия одновозрастных фаунистических комплексов связаны с разными природными условиями различных территорий
Стратиграфическое значение четвертичной фауны млекопитающих Определение времени обитания того или иного вида должно производиться дифференцированно. В каждом конкретном крупном районе это надо делать с учетом всего комплекса геологогеоморфологических и палеонтологических данных. Только так можно определить истинное стратиграфическое положение тех или иных видов млекопитающих.
Расчленение по ископаемым моллюскам Применяется при расчленении четвертичных морских отложений Выделены руководящие формы моллюсков для Черноморских, Каспийских отложении и отложений северных морей. Каждый ярус четвертичной системы характеризуется определенным комплексом фауны морских моллюсков.
2. 2) Палеофлористические методы Этапы развития растительности - доледниковая флора конца плиоцена: большая часть территории Русской равнины была покрыта хвойными лесами богатого видового состава, на юго-востоке была область саванн - межледниковые отложения характеризуются наличием пыльцы широколиственных пород - послеледниковая флора - это современная флора
2. 2) Палеофлористические методы являются основными источниками информации об изменении палеоклимата и растительности в четвертичном периоде - карпологический метод - палинологический (спорово-пыльцевой) метод - диатомовый анализ
2. 2. 1) Карпологический метод изучает ископаемые плоды и семена растений Применение метода ограничено редкой встречаемостью плодов и семян Хорошо сохраняются плоды и семена в ископаемых торфяниках
2. 2. 2) Палинологический (спорово-пыльцевой) метод изучает пыльцу и споры растений, которые хорошо сохраняются в ископаемом состоянии и встречаются почти во всех генетических типах отложений Послойное изучение в разрезах спор и пыльцы позволяет фиксировать смену растительности во времени, выделять наиболее теплые и благоприятные для растительности отрезки времени и наиболее холодные, соответствующие оледенениям, коррелировать горизонты отложений, содержащие определенные комплексы спор и пыльцы различных регионов.
2. 2. 3) Диатомовый анализ основан на изучении кремнистых остатков диатомовых водорослей применяется, преимущественно, для исследования озерных осадков Определение в разрезе отложений комплексов холодолюбивых и теплолюбивых диатомей позволяет восстановить климатические условия времени существования водоема и по характерным видам диатомей определить относительный возраст осадков.
3) Геоморфологический метод основан на тесной связи генетических типов четвертичных отложений с определенными формами рельефа позволяет по формам рельефа, их морфологии и соотношению друг с другом (наложению, прислонению) говорить об относительном возрасте отложений, слагающих эти формы
4) Археологический метод основан на изучении ископаемых остатков обитания древнего человека - костные останки самого человека - культурные остатки в виде следов стоянок – кострищ, орудий труда, костей животных, керамики и др. – встречаются на открытых пространствах и в пещерах
4) Археологический метод Геологическая ценность открытых стоянок значительно больше, чем пещерных, поскольку методы стратиграфической корреляции пещерных отложений с отложениями окружающих территорий разработаны относительно слабо Культурные остатки могут находиться в переотложенном состоянии и встречаться в делювии, осыпях, на поймах. Тогда использование таких остатков для стратиграфии затруднено и требует очень тщательного изучения форм рельефа и слагающих их отложений, чтобы определить, откуда могли быть вымыты археологические остатки.
4) Археологический метод Основные особенности распространения стоянок: 1) Большинство палеолитических местонахождений расположено в пределах южной части территории РФ и бывшего СССР, главным образом во внеледниковой области. В связи с этим они имеют важное значение для стратиграфии, поскольку здесь отсутствуют ледниковые отложения, являющиеся в северных районах хорошими маркирующими горизонтами для стратиграфов.
4) Археологический метод Основные особенности распространения стоянок: 2) Основные районы палеолитических поселений тяготеют к долинам рек, крупным балкам или горным районам, где имеются пещеры. Обширные водораздельные пространства, как правило, стоянок не имеют.
Методы определения АБСОЛЮТНОГО ВОЗРАСТА позволяют датировать отложения годами, сотнями и тысячами лет 1) Варвохронологический метод 2) Радиологические методы 3) Палеомагнитный метод
1) Варвохронологический метод используется при исследовании ленточных глин, образующихся в приледниковых озерах Каждый годичный ритм накопления ленточных глин состоит из двух слойков: летнего (песчаного) и зимнего (глинистого) По количеству таких слоев определяют время накопления толщи озерных осадков в годах
1) Варвохронологический метод За многие годы может накапливаться большое количество лент. В отдельных разрезах число лент достигает 2 -3 тысяч. Иногда среди множества лент одинаковой мощности встречаются одна или несколько годичных лент аномальной мощности (большей пли меньшей). Подобные ленты могут быть в разрезах опорными, маркирующими. Маркирующие ленты в удаленных обнажениях удается легко обнаружить и сопоставить. Это обстоятельство позволяет сопоставлять годичные ленты в смежных обнажениях с абсолютной точностью.
1) Варвохронологический метод Мощность ленточных отложений колеблется от 1 до 25 м и более. В Ленинградской, Новгородской и Псковской областях мощность ленточных глин составляет от 2 до 8 м. В низменностях, которые прилегают к Финскому заливу и Ладожскому озеру, – возрастает до 1215 м. В Карелии – 15 м. В бассейне р. Печоры – до 20 -25 м. На севере Западно-Сибирской низменности – 1015 м.
2) Радиологические методы основаны на радиоактивности некоторых химических элементов Самопроизвольный распад неустойчивых атомных ядер радиоактивных элементов и переход их в более устойчивое состояние происходит с постоянной скоростью, различной для разных элементов На этом основании можно использовать радиоактивный распад элементов для определения возраста пород, содержащих радиоактивные элементы
2. 1) Радиоуглеродный метод широко применяется в четвертичной стратиграфии, т. к. углерод встречается в четвертичных отложениях в органических остатках, в костях, раковинах, древесине, угле, торфе Возраст ископаемых органических остатков определяется по соотношению содержания изотопа 14 С в них и в современной атмосфере. Предел датирования 45 -55 тыс. лет
2. 1) Радиоуглеродный метод Отношение радиоактивного углерода (С 14) к обычному углероду (С 12) в атмосферной углекислоте постоянно – C 14/C 12 = 10 -8 Такое отношение С 14/С 12 наблюдается и в живых организмах (животных и растениях). После смерти растения или животного радиоактивный углерод перестает поступать в организмы. Начинается распад радиоактивного углерода. В результате количество его постепенно уменьшается.
2. 2) Уран-ионевый метод основан на определении в отложениях количества радиоактивных изотопов урана-234 и продуктов его распада – протоактиния-231 и тория-23 (иония), и сравнения с равновесным количеством материнского радиоэлемента Достаточно достоверно определяет возраст морских отложений в интервале от 20 -30 до 600 тыс. лет
2. 3) Калий-аргоновый метод основан на радиоактивном распаде изотопа 40 К и накоплении в минералах продукта его полураспада – радиоактивного аргона 40 А Наиболее эффективно этот метод применяется для определения возраста вулканических пород
Метод электронно-парамагнитного резонанса – позволяет датировать карбонаты кальция в кораллах, раковинах моллюсков, фораминиферах, ископаемых костях и зубах Амино-кислотный метод Метод лазерного плавления минерала санидин, санидин содержащегося в отложениях, и др.
Использование изотопных методов для получения палеогеографических сведений - определение палеотемператур морской воды с помощью изотопно-кислородного метода основан на изменении соотношения изотопов кислорода 16 О и 18 О в карбонате раковин планктонных фораминифер при повышении или понижении температуры морской воды, а также ее плотности - содержание радиоизотопов 10 Ве в глинистых морских осадках позволяет определить их принадлежность к ледниковым или межледниковым эпохам
2. 4) Термолюминисцентный метод основан на способности некоторых минералов (флюорита, циркона, полевых шпатов, кварца) к свечению при нагревании Свечение минералов происходит за счет освобождения путем нагрева запасенной энергии – светосуммы, полученной в результате радиоактивного облучения. По термолюминисценции кварцевых зерен устанавливают дозу поглощенной ими радиации и продолжительность ее воздействия до и после захоронения зерен в осадках Возрастной интервал метода от 25 -30 тыс. лет до 1 млн. лет
3) Палеомагнитный метод основан на изучении первичной или остаточной намагниченности пород Бóльшая часть четвертичного периода характеризуется прямой полярностью (эпоха Брюнес) Для самых ранних этапов четвертичного периода и для всего плиоцена характерна обратная полярность (эпоха Матуяма)