К геолого-стратиграфическим методам относятся минералого-петрографический, структурно-тектонический, ритмостратиграфии, климатостратиграфии, геофизические, магнитостратиграфии и сейсмостратиграфии.
|
- свинцовый,
- урано-ториево-свинцовый,
- рубидий - стронциевый,
- калий-аргоновый,
- самарий-неодимовый,
- радиоуглеродный
- треков осколочного деления.
1. Свинцовый метод – наиболее надежный и разработанный метод ядерной геохронологии. В последние годы он усовершенствован и используется с анализом изотопного свинца на масс-спектрометре. Для измерения возраста используются минералы, содержащие уран и торий. Возраст определяют по изотопным отношениям свинца 206Pb к урану 238U, свинца 207Pb к урану 238U, свинца 208Pb к торию 232Th с использованием закона распада радиоактивных элементов. Метод дает возможность определить изотопный возраст изверженных магматических и метаморфических пород, время формирования которых равно или превышает 30 млн. лет.
3.Рубидий-стронциевый метод основан на медленном распаде радиоактивного изотопа рубидия 87Rb и переход его в изотоп стронция 87Sr путем бета-распада. Метод применяют для определения возраста в основном докембрийских пород из-за большого периода полураспада рубидия (47 млрд. лет). Он позволяет определить возраст горных пород в интервале равном или превышающем 10-20 млн. лет.
4.Калий-аргоновый метод основан на распаде радиоактивных калия 40K, при котором порядка 12% изотопа превращаются в аргон 40Ar с периодом полураспада 1300 млн. лет. Определение возраста производится по отношению аргона 40Ar к калию 40K в минералах и горных породах, содержащих калий (слюды, амфиболы, калиевый полевой шпат, глауконит и т.д.).
В настоящее время метод является одним из основных для определения возраста магматических и осадочных, реже метаморфических, пород. Возраст осадочных пород устанавливается по глаукониту, магматических пород- по слюдам (биотиту, мусковиту) и калиевым полевым шпатам. Интервалы определения возраста – от десятков тысяч до ста тысяч и более лет.
5. Самарий-неодимовый метод основан на медленном распаде изотопа самария 147Sm, который часто встречается вместе со стабильными изотопами самария 144,148-150,152,154Sm c периодом полураспада 153 млрд. лет. Продуктом распада является радиогенный неодимий 144Nd. Метод достаточно надежно позволяет определить возраст метаморфических докембрийских пород с интервалом равным 30 и более млн. лет.
6. Радиоуглерольный метод основан на изучении радиоактивного изотопа углерода 14C в органических остатках или в породах с достаточно высоким содержанием органического вещества. Изотоп углерода 14C формируется в атмосфере из азота 14N под воздействием космического излучения и усваивается живыми организмами и растениями. После распада органических соединений и углерода 14C, по периоду полураспада углерода 14C равным 5750 лет, определяют возраст органических остатков и осадочных пород не превышающих 60 - 80 тыс. лет.
7. Метод треков осколочного деления основан на изучении минералов и горных пород, содержащих уран и тех структурных изменениях, которые фиксируют пробег осколков от спонтанного деления урана. Они определяются в виде треков под микроскопом. Вычисляется плотность треков на единицу поверхности минерала, при этом возраст минерала тем больше, чем больше плотность треков.
Радиогеохронологические методы непрерывно совершенствуются, но наиболее эффективны в комплексе с другими методами при определении возраста горных пород. Относительно достоверно они позволяют определять возраст горных пород в основном магматического и метаморфического происхождения.
К геолого-стратиграфическим методам относятся минералого-петрографический, структурно-тектонический, ритмостратиграфии, климатостратиграфии, геофизические, магнитостратиграфии и сейсмостратиграфии.
Среди биостратиграфических методов можно выделить наиболее распространенные методы руководящих форм ископаемых, органических комплексов, эволюционный (филогенетический), микропалеонтологический и палеоэкологический.
Геолого-стратиграфические методы позволяют произвести оценку относительного возраста горных пород на основе изучения состава и строения пород, их взаимоотношения в разрезе.
Геолого-стратиграфические методы
1. Минералого-петрографический метод позволяет расчленить разрез отложений с выделением интервалов разреза (слоев или групп слоев) по петрографическим признакам (составу, структуре, текстуре, окраске, наличию особой группы минералов и т.д.), а также установить относительный возраст слоев по их взаимоотношению в разрезе. При этом основываются на принципе стратиграфической суперпозиции: нижележащий слой древнее покрывающего.
Исследуя разрез отложений в естественных обнажениях или в скважинах первоначально производят расчленение отложений с выделением интервалов разреза (слоев или групп слоев, пачек), отличающихся от подстилающих и перекрывающих интервалов по ряду петрографических признаков (составу, структурно-текстурным особенностям, цвету и другим литологическим особенностям). Изучение взаимоотношений слоев в разрезе позволяет расположить их в стратиграфической последовательности и составить стратиграфическую колонку.
С помощью минералого-петрографического метода осуществляется сопоставление (корреляция) разобщенных разрезов путем сравнения петрографического состава слоев в соседних обнажениях (скважинах). В этом случае слои с одинаковой или близкой минералого-петрографической характеристикой определяются как одновозрастные. При стратиграфической корреляции важным является установление в разрезах контрастно выделяющихся слоев или пачек, которые уверенно распознаются в соседних обнажениях (скважинах) и прослеживаются на значительных расстояниях. Такие слои и пачки получили название маркирующих горизонтов. С их помощью сопоставляют разрезы между собой, прослеживают границы отдельных стратиграфических подразделений, строят сводные разрезы и составляют структурные карты.
Стратиграфические подразделения, выделенные на основе изучения минералого-петрографического состава пород, называют литостратиграфическими.
2.Структурно-тектонические методы позволяют установить относительный возраст крупных стратиграфических подразделений с использованием методов корреляции разрезов по поверхностям перерывов и несогласий, выделения структурных этажей, изучения взаимоотношений с изверженными магматическими образованиями, ритмостратиграфии и др.
Метод корреляции разрезов по поверхностям несогласий позволяет выделить и сопоставить тощи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласий и определить их в разрезах как одновозрастные. При использовании метода выделения структурных этажей полагают, что образования одинаковых этажей ближе по возрасту друг к другу, поскольку они существовали до или после события, приведшего к возникновению несогласия.
Используя метод изучения взаимоотношений с изверженными магматическими породами, можно определить последовательность образования горных пород (интрузия гранитов, прорывающая толщу сланцев моложе последних)
3.Метод ритмостратиграфии основывается на изучении в разрезах
чередования часто наблюдаемых в определенной последовательности и близких по толщине (мощности ) комплексов пород. При этом определяются наборы (ритмы) чередующихся пород и их границы, по характерным особенностям которых сравниваются разрезы. Этот метод широко используется при расчленении и корреляции многих ритмично построенных толщ (угленосных, соленосных, флишевых и др.).
3.Метод ритмостратиграфии основывается на изучении в разрезах
чередования часто наблюдаемых в определенной последовательности и близких по толщине (мощности ) комплексов пород. При этом определяются наборы (ритмы) чередующихся пород и их границы, по характерным особенностям которых сравниваются разрезы. Этот метод широко используется при расчленении и корреляции многих ритмично построенных толщ (угленосных, соленосных, флишевых и др.).
5. Геофизические методы применяются для выделения в разрезах слоев и пачек,
различающихся по физическим ( петрографическим ) свойствам и их корреляции
с опорными геологическими разрезами. С этой целью широко используется анализ результатов каротажа (геофизических исследований скважин ) –
электрический и радиоактивный каротаж.
Электрический каротаж основан на расчленении разрезов по удельному электросопротивлению пород. По необсаженной скважине измеряют естественное электрическое поле : потенциал собственной поляризации (ПС ) и кажущееся удельное сопротивление ( КС ). Разница в значениях ПС и КС позволяет различать осадочные обломочные, карбонатные породы, а также выделять слои, насыщенные водой, нефтью и т.д. Так, на каротажных диаграммах ПС – пески и песчаники выделяются минимумами, а на КС – максимумами.
Радиоактивный каротаж основан на измерении как естественного излучения, так и наведенного, возникающего при искусственном облучении. Повышенной радиоактивностью обладают битуминозные породы, калийные соли ; пониженной – ангидриты, гипсы, доломиты.
Применяются также акустический, термический, механический и другие виды каротажа. Данные различных видов каротажа комплексируют для более надежного установления литологии и последовательности напластования пород в скважинах, их толщины ( мощности ), выделения маркирующих горизонтов и проведения корреляции с опорными геологическими разрезами.
6. Магнитостратиграфический метод основан на явлениях палеомагнетизма, естественной остаточной намагниченности горных пород, фиксирующей магнитное поле времени и места ее образования. Отмечено, что вектор первичной намагниченности сохраняется в горных породах и может быть определен при изучении ферромагнитных частиц. В процессе эволюции магнитного поля Земли происходили неоднократные инверсии (обращения полярности) магнитного поля. Вследствие этого в разрезах пород обнаруживается чередование прямой (совпадающей с современной ) и обратной намагниченности.
Геомагнитные инверсии, запечатленные в породах, позволяют осуществлять хронологическую корреляцию прямо и обратно намагниченных пород в планетарном масштабе. При этом необходимы данные радиогеохронологического возраста горных пород опорных геологических разрезов. Геомагнитные инверсии отличаются сложной вертикальной ритмичностью, чередованием интервалов сгущений с интервалами их разряжений. На этой основе разработан магнитохронологическая шкала фанерозоя.
7 . Сейсмостратиграфический метод основывается на прослеживании
и регистрации отражающих границ внутри толщи осадочных пород по профилю. Запись границ,соответствующих поверхностям напластований представляет собой акустико-геологический (сейсмостратиграфический) разрез во временном масштабе, в общем виде соответствующий графическому изображению геологического (стратиграфического) разреза. На сейсмических временных разрезах фиксируются различные отражающие горизонты от протяженных, опорных (сейсмических реперов) до отдельных, прерывистых (сейсмических площадок). При этом, необходимым условием геологической достоверности стратификации временных разрезов является корреляция отражающих горизонтов с данными бурения скважин и комплексной геологической интерпретации сейсмических данных.
2. Биостратиграфические методы.
Основными биостратиграфическми методами, применяемыми для реконструкций палеонтологических обстановок в относительной геохронологии являются:
- метод руководящих форм ископаемых фауны и флоры;
- метод анализа органических комплексов;
- метод эволюционный ( филогенетический );
- метод микропалеонтологический;
- метод палеоэкологический;
- метод количественной корреляции палеонтологических комплексов;
Методы основываются на использовании комплексов ископаемых органических остатков фауны и флоры. Эти комплексы, встречающиеся в тех или иных слоях, отражают определенные этапы развития органического мира. Основываясь на принципах непрерывности и необратимости эволюции органического мира определяющим положением биостратиграфии является установление соотношений отрезков геологического времени и характерных только для них комплексов органических остатков. Это позволяет проводить корреляцию разрезов отложений удаленных друг от друга регионов.