Ii. принципы стратиграфии
В основе стратиграфии, как и любой науки, лежит несколько принципов, среди которых, по В.А.Прозоровскому (2003), выделяются собственно стратиграфические, седиментологические и общегеологические. Общегеологические принципы 1) Принцип актуализма (принцип Ч.Лайеля) Был сформулирован в XIX веке Ч. Лайелем: «Силы, действующие на земной поверхности и под нею в настоящее время, могут быть сопоставимы по роду и степени с теми силами, которые производили геологические изменения в прошлые эпохи». В России в 50-60-х гг. XX века этот принцип отождествлялся с концепцией униформизма и подвергался суровой критике. В отличие от принципа актуализма, суть концепции униформизма заключается в признании единообразия геологических процессов на всем протяжении времени существования Земли. В настоящее время признано основополагающее значение принципа актуализма при проведении всякого исторического исследования. В частности, он пронизывает всю стратиграфию, используется в других областях геологии, применяется в биологии и географии. 2) Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи (принцип Ч. Дарвина) Относится к общим положениям стратиграфии и состоит в том, что в геологических напластованиях запечатлена лишь меньшая часть геологической истории, а бόльшая часть приходится на перерывы. Эта мысль впервые была высказана Ч. Дарвином в труде «Основные начала геологии» (1866) и в дальнейшем развивалась многими учеными. Выяснилось, что наряду с крупными перерывами, важная роль в неполноте геологической летописи принадлежит бесчисленным мелким перерывам, обусловленным пульсационным характером и прерывистостью самого процесса осадконакоп-ления. Имеется и вторая сторона данного принципа: неполнота (односторонность) палеонтологической летописи, т.е. окаменелости, заключенные в геологических напластованиях, представляют собой лишь незначительный процент организмов, населявших землю в прошлом. Отсюда затрудняется реконструирование с достаточной полнотой древних фаун и флор, т.к. многие их компоненты бесследно исчезли. Палеонтологическая летопись, это дошедшие до нас остатки организмов, которые были когда-то представлены обильными и широко распространенными популяциями. Отсюда следует вывод о том, что амплитуда стратиграфического и диапазон географического распространение ископаемых форм всегда меньше истинного распространения этих организмов во времени и пространстве (Newell, 1966). В течение геологического времени виды вымирают и сменяются новыми. Имеются оценки, показывающие, что все виды биосферы сменяются новыми за 12 млн. лет (Teichert, 1956). Скорость смены видов может быть выражена также через среднюю продолжительность существования видов равную 2,75 млн. лет (Simpson, 1952). Если принять, что сейчас на Земле имеется около 5 млн. видов растений и животных, что это число на протяжении фанерозоя существенно не менялось и что оценка средней продолжительности видов верна (2,75 млн. лет), то можно рассчитать, сколько видов жило на Земле за последние 600 млн. лет, прошедших с начала кембрия: (4,5 * 106)(600 * 106 / 2,75 * 106) = 982 * 106. Сравнивая эту оценку с числом известных ископаемых видов (150 000), можно сделать вывод, что в палеонтологической летописи сохранились следы всего 0,016 \% всех видов, живших в фанерозое (Рауп, Стэнли, 1974). Можно отметить, что на полноту палеонтологической летописи оказывают влияние не только перерывы в осадконакоплении, но и такие процессы как биологическое, механическое и химическое разрушение органических остатков. Преодоление неполноты собственно геологической (стратиграфической) летописи шло по линии расширения геологических исследований с распространением их не только на территории всех материков, но и на акватории шельфа, а в последнее время и на океаническое ложе. 3) Принцип необратимости геологической и биологической эволюции (принцип Л.Долло) был разработан Ч.Дарвиным в своем знаменитом труде «Происхождение видов», но четко сформулирован был Л.Долло в 1893 г.: «Организм не может вернуться даже частично к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков». Необратимость геологического развития Земли как планеты Солнечной системы основана на том, что ее эндогенная активность имеет общую тенденцию к снижению в связи с исчерпанием запасов внутреннего тепла. Кроме этого Земля представляет собой открытую систему, подверженную влиянию процессов, протекающих в околоземном космическом пространстве. В историческом аспекте развитие Земли, как и других планет, началось с «тектоники роста», т.е. с образования ядра. Оно продолжалось временем господства «тектоники мантийных струй», которая уже в архее начала сменяться в верхних оболочках Земли «тектоникой литосферных плит». Подобная смена, вероятно, наблюдается в настоящее время на Венере. Марс уже миновал стадию «тектоникой литосферных плит» и вступил в стадию общего сжатия литосферы, а Меркурий и Луна почти полностью утратили глубинную активность и на них господствуют экзогенные процессы, вызванные внешними воздействиями (Хаин, 1997). Очевидно, что перечисленные стадии развития планет должны отличаться по видам и интенсивности протекающих на них геологических процессов. Говоря о принципе необратимости биологической эволюции, необходимо подчеркнуть, что развитие жизни — это процесс, заключающийся в образовании новых, высших форм, создающих в себе предпосылки для дальнейшего развития. Этим объясняется общая, закономерная тенденция поступательного, восходящего движения — тенденция развития от простого к сложному. Процесс этот необратим, т.е. движение вспять, от высших форм к низшим, от сложных к простым, невозможно. В то же время поступательность развития нельзя понимать как плавный процесс, без зигзагов и отклонений. Поступательность реализуется в борьбе различных тенденций, при этом отдельные линии общего развития могут выражать моменты регресса. Положение о необратимости биологической эволюции принято в качестве единого принципа и было положено в основу биостратиграфии или палеонтологического метода в стратиграфии.
Седиментологические принципы 4) Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (принцип Грессли-Реневье) Состоит в том, что одновозрастные отложения претерпевают в горизонтальном направлении фациальные изменения, которые обуславливают существенные различия в литологическом составе и палеонтологической характеристике. Термин фация обозначает здесь любые различия между геологическими телами одного и того же возраста. Эти различия могут проявляться как в их литологическом составе, так и в палеонтологических особенностях. Недоучет фациальных изменчивости одновозрастных отложений часто является источником ошибочной датировки и корреляции, т.о. применение данного принципа не ограничивается лишь стратиграфией, а имеет значительно более широкое распространение. 5) Принцип разновозрастности граничных поверхностей осадочных геологических тел (принцип Головкинского = закон Головкинского) В основе принципа лежит положение о разновременности образования литологически однородных слоев, установленное впервые Николаем Алексеевичем Головкинским (1868) в результате изучения пермской формации Камско-Волжского бассейна. Разновозрастность различных частей одного и того же слоя обусловлена самим механизмом слоеобразования в условиях перемещения береговой линии бассейна осадконакопления. Как вывод из своих исследований Н.А.Головкинский указал на необходимость различения понятий о хронологическом, стратиграфическом, петрографическом и палеонтологическом горизонтах. При этом — хронологические горизонты косвенно пересекают все другие. Разновозрастность отдельного слоя часто не может быть установлена практически и поэтому не всегда имеет существенное значение для стратиграфии, в этих случаях ей можно и пренебречь. Однако с разновозрастностью мощных осадочных комплексов, состоящих из большого числа слоев, необходимо считаться. В настоящее время используется следующая формулировка данного принципа: граничные поверхности геологических тел (например, кровля слоя) не являются вполне изохронными на всем протяжении, причем скорость изменения возраста этих поверхностей возрастает в направлении, перпендикулярном береговой линии бассейна. Исходя из учения об образовании слоя, в каждом слое можно считать строго синхроничными только те его участки, которые отлагались параллельно береговой линии.
Собственно стратиграфические принципы 6) Принцип последовательности образования геологических тел (принцип Н. Стенона) Заключается в том, что относительный возраст двух контактирующих геологических тел осадочного генезиса определяется их первичными пространственными соотношениями. Согласно Н. Стенону, при ненарушенном залегании горных пород каждый нижележащий слой древнее покрывающего слоя. Этот принцип переводит пространственное отношение геологических тел (ниже/выше) во временное отношение (древнее/моложе) (см. рис. 1.1 и 1.2). Нильс Стенсон, больше известный как Николаус Стенон – датский геолог, палеонтолог, кристаллограф, анатом и философ (=натуралист) основные геологические выводы изложил в диссертации «О твердом, естественно содержащемся в твердом», опубликованной во Флоренции в 1669 г. Этот год стал годом рождения науки геологии и стратиграфии в частности. Однако уже через 200 лет (в 1868 г.) Н.А. Головкинский указывал на возможность применения принципа Стенона только в пределах очень ограниченной местности в силу того, что нижние границы литостратонов испытывают возрастное скольжение. 7) Принцип гомотаксальности (принцип Т. Гексли) Гомология – соответствие сходных частей, занимающих одинаковое положение в структуре разных организмов. Гомотаксис, в понимании Т.Гексли, это сходство по определенным признакам (прежде всего палеонтологическим) отложений, занимающих одинаковое стратиграфическое положение в разрезах отдельных областей. Данные понятия базировались на представлении Ч.Дарвина о подобной последовательности развития сообществ организмов в различных частях планеты. Т.Гексли гомологичными считал не тождественные, идентичные последовательности признаков, а сходные, однопорядковые. Более того, он считал, что эволюция – медленный постепенный процесс и потому полная аналогия – не есть синхронность. Он предложил постулат (или правило Гексли): «тождественные фауны разных мест не могут быть одновременными». Частным случаем принципа Гексли является одно из фундаментальных положений биостратиграфии 8) Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В.Смита) Краткая формулировка данного принципа такова: отложения можно различать и сопоставлять по заключенным в них ископаемым. В качестве авторской формулировки можно привести следующую цитату из одной ранней работы В.Смита: «все пласты последовательно осаждались на дне моря и каждый из них содержит в себе остатки организмов, которые жили во время его образования; в каждом пласте наблюдаются свои собственные окаменелости, и по ним в известных случаях можно установить одновременность образования пород различных местностей» (Степанов, Месежников, 1979). Данный принцип лежит в основе одного из основных методов биостратиграфии – метода руководящих ископаемых. Однако применение его ограничено фациями, благоприятными для жизни организмов или сохранения их остатков. 9) Принцип хронологической взаимозаменяемости стратиграфических признаков (С.В.Мейена) был сформулирован автором в 1974 г.: «… хронологически тождественными или взаимозаменяемыми являются такие стратиграфические признаки, которые отражают следы одной и той же геосистемной перестройки. При этом имеется в виду геосистема любого ранга, вплоть до планетарной». Принцип С.В.Мейена является основой хроностратиграфической корреляции разнофациальных разрезов. Он применяется для корреляции толщ разного состава, генезиса, палеонтологической характеристики. Именно комплексирование стратиграфических признаков обеспечивает их хронологическую взаимозаменяемость, является основой внутри- и межрегиональной корреляции по серии признаков наибольшего веса. 10) Принцип объективной реальности и неповторимости стратиграфических подразделений (Л.Л.Халфина – Д.Л.Степанова). Сформулирован в 1967 г. Д.Л.Степановым на основе положений Халфина. «Стратиграфические подразделения (стратоны), представляя реальный результат геологических событий, объективно отражают суть этих событий и не повторяются во времени и в пространстве». Данный принцип обосновывает процедуру выделения стратиграфического подразделения, подчеркивая конкретнсть и оригинальность каждого, будь то слой или пачка, ярус или акротема. Практический смысл этого принципа заключается в необходимости преодоления тенденции к субъективному подходу при установлении стратиграфических подразделений.
Контрольные вопросы:
12. Стратиграфические, седиментологические и общегеологические принципы 13. Принцип актуализма (принцип Ч.Лайеля) 14. Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи (принцип Ч. Дарвина) 15. Принцип необратимости геологической и биологической эволюции (принцип Л.Долло) 16. Принцип фациальной дифференциации одновозрастных отложений (принцип Грессли-Реневье) 17. Принцип разновозрастности граничных поверхностей осадочных геологических тел (принцип Головкинского=закон Головкинского) 18. Принцип последовательности образования геологических тел (принцип Н. Стенона) 19. Принцип гомотаксальности (принцип Т. Гексли) 20. Принцип биостратиграфического расчленения и корреляции (принцип В.Смита) 21. Принцип хронологической взамозаменяемости стратиграфических признаков (С.В.Мейена) 22. Принцип объективной реальности и неповторимости стратиграфических подразделений (Л.Л.Халфина – Д.Л.Степанова) |
| Оглавление| |