Стратиграфия Объект и предмет стратиграфии

Стратиграфия

Объект и предмет стратиграфии

Как самостоятельная ветвь геологии «стратиграфия» впервые выделяется в руководстве по геологии немецкого ученого К. Фохта. «Стратиграфия – раздел геологии, который занимается изучением последовательности залегания отдельных образований земной коры и выяснением их взаимоотношений, представляя как бы анатомию земной коры, внешний облик которой исследуется географией» (K. Vogt, 1846 -1847).

Описание слоев в хронологической последовательности их образования (т. е. слоеописание от лат. stratum – слой, grapho – пишу) значительно раньше получило название стратиграфии. Стратиграфическим данное направление исследований было впервые названо в 1817 г. в работе «Стратиграфическая система ископаемых органического происхождения» английского геолога Вильяма Смита (W. Smyth)

Обособление стратиграфии как самостоятельного направления геологических исследований начинается с первых попыток расчленения горных пород, слагающих земную кору, в соответствии с хронологией их образования.

Впервые стратиграфическое расчленение проведено датским натуралистом Нильсом Стенсоном (Николаусом Стеноном) (1669). Стенон первым сформулировал главнейший принцип стратиграфии – принцип последовательности напластования геологических тел. Нильс Стенсен (Николаус Стенон или Стено) Поэтому именно его считают (1638 -1686) основоположником стратиграфии.

В определениях объекта стратиграфии нашли отражение две основные концепции этой науки. Они вытекают из выбора природных геологических тел, которые признаются стратиграфическими телами (подразделениями): «американская точка «европейская точка зрения» зрения» :

«американская точка зрения» : объект стратиграфии - вся земная кора (все геологические образования, включая все разнообразие интрузивных и высокометаморфизованных тел и даже тектонические структуры), а предмет ее – все свойства и отношения пород

«европейская точка зрения» : объект стратиграфии – только слоистые супракрустальные геологические тела, а специфичный предмет ее – их первичные пространственно- временные отношения и те свойства, которые свидетельствуют об этих отношениях

Пример. Результаты стратиграфических исследований нефтегазоносных отложений Северо-Западного шельфа Австралии(нефтегазовый бассейн Бонапарт). http: //www. ga. gov. au/oceans/ofnwa_bprt_Strat. jsp ofnwa_bprt_Strat. jsp

Установление пространственных и временных соотношений отложений бассейна Бонапарт

Пояснения (некоторые формулировки):

«американская точка зрения» «Толковый геологический словарь» , созданный Американским геологическим институтом (АГИ) (издание 1997 г. , русский перевод 2002): stratigraphy — стратиграфия (а) Наука о земных слоях. Изучает не только первоначальный порядок напластования и возрастные соотношения слоев, но также их форму, распространение, литологический состав, геофизические и геохимические свойства, ископаемые окаменелости, т. е. все характеристики и свойства слоистых горных пород. Кроме того, стратиграфия подразумевает интерпретацию условий осадкообразования и способов осадконакопления, геологической истории. Объектом изучения стратиграфии являются все осадочные породы как консолидированные, так и рыхлые. В поле зрения стратиграфии попадают и отдельные нестратиформные тела горных пород, если таковые тесно связаны со слоистыми толщами. Син. stratigraphic geology. (такое же определение, только в ином переводе приведено в Международном стратиграфическом справочнике, 1978 под ред. Х. Хедберга)

(б) Наука, занимающаяся описанием всех тел горных пород, формирующих земную кору (осадочных, изверженных и метаморфических), а также их группировкой в четкие, практически применимые и картируемые подразделения, выделяемые по присущим им признакам и свойствам. Стратиграфические методы включают описание, классификацию, наименование и корреляцию этих подразделений с целью выяснения их пространственных и временных взаимоотношений.

«европейская точка зрения» «Стратиграфия – это та ветвь исторической геологии, которая упорядочивает породы по временной последовательности их образования и устанавливает временную шкалу для датировки геологических процессов и событий» (1960). «Существует только одна стратиграфия, задачи которой – хронологическое, историческое подразделение дошедших до нас слоистых горных пород, применимое в глобальном масштабе» ( «крайняя» точка зрения, Schindewolf, 1970). Стратиграфический кодекс ФРГ: «Стратиграфию – наука, изучающая пространственное и временное распределение тел горных пород» (именно так стратиграфию понимает большинство европейских исследователей)

Некоторые определения стратиграфии отечественных стратиграфов

«Стратиграфия – геологическая дисциплина, изучающая временные и пространственные соотношения нормально пластующихся толщ горных пород земной коры» (Д. Л. Степанов, М. С. Месежников, 1979)

«Стратиграфия – это наука, изучающая пространственно-временные отношения комплексов горных пород (геологических тел) в земной коре» (С. В. Мейен, 1989).

«Стратиграфия – раздел геологии, изучающий последовательность формирования комплексов горных пород в разрезе земной коры и первичные их соотношения в пространстве» (А. И. Жамойда, 1991, Горная энциклопедия).

Из этих определений следует: 1. За стратиграфией признается статус самостоятельной геологической дисциплины в противовес мнению, что стратиграфия является лишь разделом исторической геологии. 2. Стратиграфия изучает породы не как таковые, что является предметом литологии, а пространственно-временные отношения образованных ими толщ или комплексов ( «стратокомплексов» ) 3. Объектом ее является не вся земная кора, а только нормально пластующиеся толщи, т. е. супракрустальные геологические тела (стратокомплексы), сложенные осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами.

Основные понятия стратиграфии

Слой – это элементарное геологическое тело, с которым имеет дело стратиграфия. Ордовикские отложения штата Тенесси. США

Слоистость - это горизонтальное или первично наклонное размещение компонентов осадка или самих осадков, которое возникает при изменениях в составе отлагающегося материала, в темпах или обстановках его накопления (Степанов, Месежников, 1979). Девонские отложения Северо-Востока Шотландии

Слои разного масштаба Тяжелые минералы (темные) в кварцевых (светлых) песках пляжа. Современные отложения. Юго-восточная Индия

Каменноугольные тонкозернистые песчаники. Штат Огайо, США.

Терригенные отложения нижнего палеозоя. Юго-Восточное побережье Австралии

Границы между слоями могут быть: • четкими (резкими) • размытыми (постепенными)

Резкая граница между слоями

Постепенные границы Резкая граница Кайнозойские вулканогенно-осадочные толщи. Ла-Пас, Мексика

Протяженность слоя

Линзовидные слои дебритов. Верхний мел, Патагония

Слоистые толщи писчего мела. Кипр (слои очень выдержанные по простиранию)

Различные варианты ограничения слоя в пространстве 1. Выклинивание; 2. Выклинивание с расщеплением слоя; 3. Срезание при размыве; 4. Исчезновение ограничивающих пластовых поверхностей; 5. Тектоническое нарушение; 6. Естественное ограничение области аккумуляции

Типы залегания слоев

Нормальное залегание слоев

Наклонное залегание слоев

Опрокинутое залегание слоев Более древние породы Более молодые

Трансгрессивно-регрессивный цикл отложений

Ингрессивное залегание – вид трансгрессивного залегания морских отложений, выполняющих понижения древнего рельефа и прислонённых к склонам, сложенным более древними породами.

При ингрессивном залегании развиваются: Облекание (а) и прилегание (б, в): согласное или параллельное (б) и несогласное (в).

Перерывы в осадконакоплении и несогласия

Классификация типов несогласий ( по Данбару и Роджерсу, 1962) а - несогласное перекрытие; б - угловое несогласие; в - параллельное несогласие; г - скрытое несогласие

Образование несогласного перекрытия

Образование углового несогласия

Угловое несогласие между отложениями силура и девона. Мыс Сиккар-Пойнт, Шотландия

Образование параллельного несогласия

Параллельное несогласие называется стратиграфическим, когда оно отражает перерыв в осадконакоплении, соответствующий длительности принятых геохронологических единиц (век, эпоха и др. ). Несогласия, фиксирующие более короткие перерывы, называют диастемами.

Диастема – сравнительно короткий перерыв в осадконакоплении без размыва или лишь с небольшим размывом перед возобновлением осадконакопления.

Несогласия: несогласное перекрытие, угловое и параллельное

Скрытое несогласие

Параллельное (скрытое) несогласие между доломитами нижней перми и известняками нижнего мела. Техас, США

Конденсированными слоями называют слои малой мощности, которые образовались за очень длительный промежуток времени при крайне медленном осадконакоплении.

Отличия конденсированных слоев: – номинальная полнота (т. е. перерывы в осадконакоплении отсутствуют); – часто присутствуют высокие концентрации зерен глауконита; фосфатов и остатков организмов, обитавших в разное время. – возникают обычно при трансгрессиях в периоды высокого стояния уровня моря (максимального затопления); – могут возникать также при постоянном выносе терригенного материала. Являются важнейшими стратиграфическими маркерами. Конденсированный слой можно назвать «рассеянным перерывом» .

Пример образования конденсированного слоя при выносе терригенного материала

Стратиграфическое подразделение и его границы границы

Слоистая толща. Черногория

Стратиграфическое подразделение (стратон) – это геологическое тело, представляющее статическую палеосистему, образованную в результате взаимодействия разнородных процессов на протяжении некоторого промежутка времени. Стратон занимает определенное положение в геологическом разрезе и обладает единством характеристик, отличающих его от смежных стратонов (как ниже- и вышележащих, так и расположенных по латерали) (по Жамойда, 1999 ). Стратон – основной объект стратиграфии

Другие геологические тела, являющиеся объектами стратиграфии Биогермный массив (3)

Олистостромы

Клиноформы (образуются на наклонной поверхности осадконакопления)

Принципиальная модель клиноформного строения неокомского продуктивного комплекса центральных районов Западной Сибири http: //www. nsc. ru/win/sbras/rep/97/noz 1. html

Соляные структуры (подушки, штоки, валы): 1 — подсолевое ложе; 2 — соль; 3 — надсолевая толща (по Ф. Трусхейму)

Различные взгляды на природу стратона: 1. С позиции «множественности стратиграфии» (несколько равнозначных категорий подразделений) «Стратиграфическое подразделение (единица) – слой или комплекс смежных слоев, рассматриваемый как единица классификации последовательности горных пород Земли, которая характеризуется общностью какого-либо одного из многих признаков, свойств или качеств, прослеживаемых в породе» (Международный стратиграфический справочник, 1978)

«Стратиграфическое подразделение – тело горных пород, признаваемое как подразделение (определенная реальность) в классификации пород Земли, основанное на одном из свойств из многих свойств и качеств, которыми обладают породы (Международное руководство по стратиграфии, 1994)

2. С позиции «единства стратиграфии» Стратон объединяет геологические тела или их части, выражающие какие-то историко- геологические этапы развития определенной части земной поверхности, и представляют собой естественно сформированные части разреза земной коры.

Основные стратиграфические подразделения с позиции «множественности стратиграфии» (приняты в «Международном стратиграфическом справочнике» ): - литостратиграфические, которые представляют совокупность слоев горных пород, обладающих общими для всего подразделения литологическими признаками;

Литостратиграфические подразделения плато Колорадо. США подразделения плато Колорадо. США

- биостратиграфические – совокупность слоев горных пород, которые устанавливаются и характеризуются на основании присутствия в них ископаемых организмов (эти подразделения отражают эволюционные изменения органических форм в геологическом времени);

Биостратиграфические подразделения (интервалы А и Б)

- хроностратиграфические, которые являются совокупностью горных пород, объединяемых вместе на том основании, что они образовались в течение одного интервала геологического времени. Хроностратиграфические подразделения ограничены изохронными поверхностями.

Соотношение лито- и хроностратонов (границы показаны зелеными линиями). Кайнозойские отложения Центральной Аризоны http: //www 2. nau. ed u/rcb 7/tstreams. html

Соотношение литостратиграфических и хроностратиграфических подразделений. Верхний мел СВ Мексики (слои с множественными импактными сферулитами). http: //www. geolsoc. org. uk/page 4982. html /page 4982. html

В МСС, 1999 как основные выделяются также: подразделения, ограниченные несогласиями (регионального и межрегионального характера) (синтемы), подразделения магнитостратиграфической полярности (магнитостратиграфические подразделения = магнитозоны).

Международный стратиграфическаий справочник (ISG, 1994):

ЗАПОМНИТЬ! Подразделения Международной стратиграфической шкалы являются хроностратиграфическими.

Международная стратиграфическая шкала

Также определяются эквивалентные Хроностратиграфическим подразделениям геохронологические подразделения Юрская Юрский система период (породы) (время)

Стратиграфические подразделения Геохронологические Международной подразделения (время) стратиграфической шкалы (породы) Эонотема Эон Эратема Эра Система Период Отдел Эпоха Подотдел Ярус Век Подъярус Зона (хронозона) Фаза

Отечественными стратиграфами принят другой принцип выделения стратонов – по масштабу их распространения (географический принцип). Выделяются основные подразделения и специальные. Основные подразделения – это те, которые являются главными элементами геологических карт разного масштаба.

В качестве основных приняты: общие стратиграфические подразделения (соответствуют хроностратиграфическим, потенциально имеют планетарное распространение), региональные (распространены в пределах крупных участков земной коры); местные (локального распространения)

Общие стратиграфические подразделения – эонотема, эратема, система, отдел, ярус, зона (хронозона). Примеры: ордовикская система, аренигский ярус Региональные – горизонт, комплекс. Пример: волховский горизонт. Местные – свита, серия. Пример: саблинская свита.

Кроме того, выделяется группа специальных подразделений (морфолитостратиграфические – органогенные массивы, олистолиты и пр. ; биостратиграфические; климатостратиграфические; магнитостратиграфические; сейсмостратиграфические).

В стратиграфических кодексах разных стран можно также встретить и другие категории стратиграфических подразделений: • экостратиграфические, • педостратиграфические (погребенные почвенные горизонты), • аллостратиграфические (тела, ограниченные несогласиями), • циклостратиграфические и т. д.

Границы стратонов

Все стратиграфические подразделения отделяются от смежных по разрезу (т. е. следующих выше и ниже) поверхностями, которые ограничивают данное стратиграфическое подразделение в полном объеме по подошве (нижняя граница) и кровле (верхняя граница). Региональные и местные подразделения (т. е. непланетарного распространения) имеют также латеральные границы (границы распространения). Общие подразделения отделяются изохронными поверхностями и не имеют латеральных границ.

Латеральные границы осадочных толщ, накопившихся за один и тот же промежуток времени в разных частях одного и того же бассейна

http: //www. rogtecmagazine. com/ru-blog/wp-content/uploads/Picture-420. png

Соотношение лито- и хроностратиграфических подразделений и их границ Green River Basin, Wyoming

Установление границ хроностратиграфических единиц проводятся с учетом многих признаков (биотических и абиотических), но важнейшую роль при этом играет договоренность геологов разных стран следовать определенным установленным правилам (регламентация).

Действуют три главных принципа выбора названия и объема стратона: • приоритет, • пригодность, • удобство в практической работе.

Стратотипы

Конкретный разрез стратона, описанный и указанный в качестве эталонного, называется стратотипом. Район, в котором расположен стратотип и разрезы, дополняющие его характеристику, называются стратотипической местностью.

А – стратотип литострати- графического подразделения (формация В) и стратотипы его границ (А); В – стратотип границы хроностратигра- фического подразделения (ярус В) (Международный стратиграфический справочник, 1994)

Стратотипы хроностратиграфических подразделений являются стандартом для определения их изохронных границ внутри стратотипических областей и за их пределами

Граница силура – девона https: //engineering. pur due. edu/Stratigraphy/g ssp/index. php? parentid =all

Стратотип границы двух систем – силурийской и девонской. Клонк, Чехия

GSSP = Global Stratotype, Sequence and Point (точка глобального стратотипа границы - ТГСГ) Первое появление в разрезе Monograptus uniformis Слой 20 Клонк, Чехия