Напластование и корреляция. Ископаемые остатки в роли часов

В основе стратиграфии лежит закон напластования, согласно которому при горизонтальном ненарушенном залегании осадков нижние породы всегда древнее верхних. Этот закон касается относительного возраста не только различных пластов, но и минералов и ископаемых остатков внутри определенного слоя.

Те из них, которые лежат ниже, отложены раньше, чем залегающие наверху. На пластование -основа для установления относительного возраста различных горизонтов в осадочной формации и одна из важнейших предпосылок геологического картирования. На этом же принципе основана археология-следы человека, найденные в более глубоких слоях, древнее тех, которые лежат выше.

Изверженные породы, образовавшиеся из расплавленной магмы, в отличие от осадочных не образуют четкого напластования. Они занимают свое место только в процессе внедрения в еще расплавленном состоянии в уже существующие осадочные образования.

Интрузивные породы - габбро, граниты, диориты и др. всегда моложе вмещающих их пород. Однако если магма изливается на поверхность в виде лавы - базальтовой, обсидиановой или риолитовой,— то такие излившиеся породы, подобно осадочным, всегда моложе подстилающих их пород.

В одном геологическом разрезе стратиграфическая колонка никогда не бывает представлена полностью - такой разрез должен был бы иметь мощность во многие сотни километров. Поэтому объединение ее разрозненных отрезков в нужном порядке требует поистине детективных поисков, чтобы связать удаленные друг от друга слои горных пород.

Самой надежной является методика прослеживания горизонтов по отдельным выходам на возможно максимальное расстояние. Однако она применима лишь на ограниченной площади, так как эрозия, аккумуляция, складкообразование или разрывная тектоника обычно прерывают или уничтожают выходы горных пород (3).

«Несогласие» в залегании горных пород является следствием перерыва в осада о- накоплении и частичного размыва. Так образуются пробелы в геологической летописи Земли. При параллельном несогласии (А) пласты как более древних, так и более молодых пород не деформированы и имеют одинаковое, обычно горизонтальное залегание. Угловое несогласие (Б) образуется в том случае, когда нижние слои были наклонены, деформированы и частично размыты, и только после этого отложились другие осадки. О несогласном залегании можно говорить и в тех случаях, когда осадочные образования перекрывают неслоистые изверженные породы (В)

Прослеживать определенные геологические формации можно и по отдельным сходным признакам в горных породах. Породам, принадлежащим к одной формации, присущи определенные особенности накопления, выветривания и минерализации. Кроме того, можно сопоставлять (коррелировать) вертикальные разрезы по порядку напластования в них горных пород.

Ископаемые остатки в роли часов. Прекрасным инструментом для корреляции являются ископаемые остатки древних живых организмов (2). Наиболее удобны те из них, которые были широко распространены, но период их расцвета приходится на сравнительно короткий отрезок времени, поэтому они встречаются в ограниченном вертикальном интервале разреза. Такие формы называются руководящими.

2. В обнажениях Большого Каньона реки Колорадо представлен большой отрезок геологической истории Земли. Даже беглый осмотр каньона может служить иллюстрацией для почти полного курса исторической геологии.

Здесь можно увидеть, что в районе чередовались во времени опускания и поднятия, размыв и аккумуляция, складчатость и образование сбросов. Ископаемая фауна представлена полным набором видов от простейших водорослей и трилобитов до динозавров и остатков древних верблюдов и лошадей. Быстрая река Колорадо, которая ежедневно переносит около 500 тыс. т взвешенных наносов, прорезала в плато щель глубиной 1,9 км.

Врезание началось в третичном периоде. Медленное, но продолжительное поднятие местности привело к тому, что река прорезала глубокий каньон, сохранив пологий продольный профиль. В отвесных стенках каньона обнажились сотни метров осадочных пород, главным образом морских известняков, пресноводных сланцев и песчаников эолового происхождения. В самом низу разреза палеозойские породы несогласно залегают на интрузивных и метаморфических породах докембрия, слагающих подножия древних давно эродированных гор. Возраст этих пород, определенный радиометрическим методом, составляет много лет

Живые организмы претерпевают постоянную эволюцию, поэтому их ископаемые остатки палеонтологи обычно используют для выделения слоев разных пород одного возраста. Из закона напластования логически следует, что остатки примитивных форм присущи породам, залегающим под отложениями с ископаемыми остатками более сложных видов.

В большинстве случаев ископаемые остатки оказываются приуроченными к той же территории и к тому же времени, что и породы, в которых они найдены. С их помощью восстанавливаются существовавшие в то время условия. Например, наличие ископаемых скелетов кораллов указывает на то, что осадки накапливались на мелководье в теплой прозрачной воде.

Впервые связь ископаемых органических остатков с горными породами, в которых они захоронены, была замечена в конце XVIII в. английским исследователем Вильямом Смитом. Он установил, что принадлежность к одному горизонту разрозненных выходов горных пород определяется не только по их текстуре, цвету и залеганию, но и по содержащимся в них ископаемым остаткам.

4. Живые организмы могут не только создавать, но и разрушать горные породы. Разложение растительных остатков приводит к образованию угля (1), а в местах массовых гнездовий птиц (2) накапливаются месторождения фосфатов. Известковые водоросли (3) образуют в море известняки, а скелеты рыб (4) накапливаются в виде фосфатных залежей.

Кораллы (5) и мельчайшие глобигериновые скелеты (6) образуют известковые осадки, а радиолярии (7), скелет которых состоит из кремния, формируют кремнистые отложения. Корни деревьев (8) и морские сверлильщики (9) ускоряют разрушение пород. Мангровая растительность (10) и трава на дюнах (11) задерживают рыхлые осадки, которые потом могут затвердеть.