Стратіграфія (у геології)

Стратіграфія (від латів.(латинський) stratum — настил, шар і ...графія ) , розділ геології, що вивчає послідовність формування геологічних тіл і їх первинні просторові взаємини. Для цих цілей в першу чергу використовується можливість дослідження пластів осадових гірських порід і вивчення їх фаціальних змін в басейнах минулих геологічних епох. Основне значення для встановлення одновозрастності вивчених відкладень має склад викопних організмів, находімих в осадових товщах, що відображають необоротний розвиток органічного світу Землі (див. Біостратиграфія ) . Тому С. тісно пов'язана з палеонтологією, а також з геохронологією — вченням про хронологічну послідовність формування і вік гірських порід, що складають земну кору. Виникнення С. пов'язано із становленням геології як науки; вона послужила основою створення геологічних карт і геохронологичеськой шкали.

  Історичний нарис. Окремі питання становлення С. як науки розроблялися в 17 ст данським ученим Н. Стено (Стенсеном), з ім'ям якого зв'язується закон послідовності нашарування порід, проте її основи були закладені в 18 ст німецькими ученими І. Леманом і Г. Фюкселем і російським вченим М. Ст Ломоносовим. На рубежі 18 і 19 вв.(століття) англійським інженером В. Смітом вперше був запропонований палеонтологія, метод, який був розвинений в 1-ій половині 19 ст в працях англійських учених Р. Мурчисона і А. Седжвіка, французьких — Же. Кювье, А. Броньяра, А. д''Орбіньі, німецького, — А. Оппеля і росіян — Д. І. Соколова, Н. М. Язикова.

  В кінці 18 ст відкладення, що складають земну кору, було прийнято підрозділяти в Західній Європі на первинних (нині палеозойські), вторинних (мезозойські) і третинних (кайнозойські) утворення. Перші два терміни незабаром втратили своє значення, третій, запропонований італійським геологом Ардуїнов 1759, застосовується понині [див. Третинна система (період) ] зарубіжними геологами. У 1829 новітніх рихлих відкладень були виділені французьким геологом Ж. Денуайе під назвою четвертинних відкладень [див. Антропогеновая система (період) ] .

  В 1-ій половині 19 ст в результаті досліджень, що проводилися в різних країнах, були відособлені геологічні системи і намічена їх послідовність в історії Землі. На сесії Міжнародного геологічного конгресу в Болонье (1881) було прийнято загальну супідрядність підрозділів геологічній історії Землі і зафіксовані виділені раніше системи і відділи. У 1900 французьким геологом Е. Реневье була запропонована звідна «хронографія», що включає не лише системи і відділи, але також і ярусні підрозділи, які використовуються з рядом змін і уточнень. Великий вклад в створення і розробку загальної стратиграфічної шкали був зроблений російськими і радянськими геологами А. П. Карпінським, Н. І. Андрусовим, А. П. Павловим, Д. Ст Налівкиним, А. Н. Кріштофовічем, Ст Ст Меннером, французькими ученими Е. Огом, М. Жінью, німецькими, — І. Вальтером, О. Шиндевольфом, австрійським, — М. Неймайром, американськими, — Ч. Уолкоттом, Ч. Шухертом і К. Данбаром. В середині 20 ст особливо інтенсивно почали вивчатися прадавні етапи розвитку Землі, де завдяки роботам групи радянських геологів на чолі з Н. С. Шатським, фінського геолога І. Седергольма, норвезького геолога В. Хольтедаля, американських геологів А. Грабау і К. Стокуелла намітилася можливість встановлення єдиної системи підрозділів (див. Докембрій ) .

  Предмет і методи дослідження С. Основним положенням в С. є закон послідовності нашарування, коли при нормальному заляганні пластів кожен підстилаючий пласт що древньо покриває; виключення з цього правила спостерігається лише у тому випадку, коли в результаті тектонічних деформацій первинне залягання пластів порушується, і вони можуть виявитися перевернутими. Пласти гірських порід, що відкладалися в басейнах минулих геологічних періодів, залягають в певній послідовності, вивчаючи яку можна скласти стратиграфічну колонку . При зіставленні цих колонок застосовуються різні методи, з них найбільш поширеним і надійним є палеонтологічний метод, заснований на необоротному прогресивному розвитку органічного світу Землі. Палеонтологічний метод може застосовуватися лише з врахуванням даних палеоекології .

  По суті всі групи викопних організмів можуть бути використані для цілей стратиграфічної кореляції; особливо велике значення мають залишки найдрібніших організмів, що зустрічаються в масовій кількості (форамініфери радіолярії, нанопланктон, діатомові і др.); навіть невеликі шматки осадових гірських порід містять сотні і тисячі таких організмів, що особливо важливе при визначенні віку порід в кернах бурових свердловин. Цими ж особливостями відрізняється і вживання споровопильцевого аналізу, який використовується для визначення віку осадових товщ всіх підрозділів фанерозоя (див. Фанерозойський еон ) . Палеонтологічний метод має широке вживання у всій фанерозойськой історії Землі. У більш древніх відкладеннях докембрія залишки тварин зустрічаються украй рідко; у масовій кількості зустрічаються сліди життєдіяльності синезелених водоростей, які в 1960-і рр. почали з успіхом використовуватися для розчленовування і кореляції карбонатних товщ верхнього докембрія; у більш древніх відкладеннях палеонтологічний метод доки не застосовується.

  Провідного значення для більш древніх відкладень набувають дані ізотопних визначень, засновані на радіоактивному розпаді різних елементів (До, U, Pb), увязнених в мінералах осадових і магматичних гірських порід (див. Геохронологія ) . Інформація по ізотопному віку осадових порід досить мізерна. При аргоновому для калія методі датування використовуються дуже рідкі калійні солі (карналіт) і звичайний для осадових порід глауконіт. Стронцієвий для Рубідія метод визначення застосовується при дослідженні всіляких глинистих порід і кислих еффузівов; урано-торієвім методом датуються циркони з еффузівов.

  Значно повніші дані про вік порід вказаними методами можуть бути отримані для всіляких інтрузивних гірських порід, що упроваджувалися в осадові товщі; основна трудність полягає в тому, щоб прив'язати ці точні цифри до стратиграфічної колонки (для цих цілей уважно вивчаються контакти інтрузивного тіла з осадовими шаруватими товщами). У багатьох випадках дійсний вік інтрузивних масивів може бути встановлений лише за результатами ізотопних визначень.

  З ін. методів кореляції шаруватих осадових і вулканогенних товщ використовуються дані літологічного і геохімічного дослідження (зіставлення по переважанню тих або інших мінералів або елементів) і різні геофизичні методи розвідки — дані палеомагнітних (див. Палеомагнетизм ) і електрокаротажних визначень, які застосовуються для зіставлення розрізів бурових свердловин на розвідувальних площах.

  Стратиграфічні підрозділи і шкали. Вживання всіх методів кореляції дало можливість скласти для всієї земної кулі загальний звідний стратиграфічний розріз, на основі якого встановлена строга ієрархія стратиграфічних підрозділів. Така система стратиграфічних підрозділів, або стратиграфічна шкала, була вперше затверджена на Міжнародному геологічному конгресі в Болонье в 1881. В середині 20 ст вона була доповнена введенням еонотеми — найбільш крупного підрозділу стратиграфічної шкали, що сформувався протягом еона; термін, що застосовувався раніше, «група», що позначав відкладення, що сформувалися протягом ери, замінюється терміном «ератема». З цими доповненнями і змінами соподчиненность прийнятих підрозділів має наступний вигляд (справа вказані відповідні їм геохронологичеськис підрозділи):

  Кожен з вказаних стратиграфічних підрозділів відповідає природному етапу розвитку Землі і її органічного світу; вони розпізнаються на всіх материках і, як показало буріння, проведене в 1970-х рр., і в океанічних западинах. На думку деяких дослідників, яруси геологічні і зони стратиграфічні мають лише місцеве значення; це положення справедливе в тих випадках, коли ярус і зона виділяються на матеріалі ізольованих палеобасейнів, фауна яких розвивалася відособлено і не була пов'язана зі Світовим океаном (наприклад, неогенові відкладення Чорноморсько-каспійського басейну). Якщо за стратотіп ярусів і зон беруться розрізи відкритих океанічних басейнів, ці підрозділи можуть прослідити практично по всій земній кулі.

  Остання, фанерозойськая еонотема стратиграфічної шкали СРСР ділиться на 3 ератеми геологічні (групи) і 12 систем геологічних . Загальна їх послідовність приведена в ст. Геохронологія, а детальна характеристика конкретних систем і підлеглих їй ярусів і зон дана у відповідних статтях по системах [наприклад, Кембрійська система (період) ] . Для антропогенової (або четвертинною) системи запропонована своя шкала підрозділів, що відображає специфічну методику її кореляції, засновану на палеокліматичних даних. Так само особливі підрозділи вводяться тепер для докембрія, в якому палеонтологічний метод знаходить обмежене вживання. Наявні дані показують, що відділи геологічні, яруси і зони в докембрії доки не можуть бути виділені, а системи і ератеми мають зовсім інше обгрунтування, чим у фанерозоє; правильніше говорити про еквівалентних їм протоератемах і протосистемах — фітемах .

  Відділи, яруси і зони єдиної або загальної стратиграфічної шкали не скрізь розпізнаються з бажаною точністю і не відображають місцеві особливості будови розрізів. Тому основою стратиграфічної класифікації в багатьох районах є т.з. місцеві стратиграфічні підрозділи; якщо вони мають палеонтологічне обгрунтування і включають відкладення, що значно змінюють свій склад по тому, що випрало, то виділяють горизонти . (що приблизно відповідають за об'ємом ярусу або під'ярусу) і лони (локальні зони). Навпаки, якщо ведучими при виділенні місцевого підрозділу є особливості літологічного складу гірських порід, то в цьому випадку приймається особлива система літостратіграфічеських підрозділів; їх супідрядність, прийнята в СРСР, наступна (справа вказані еквівалентні ним підрозділи, прийняті в США):

  Місцеві підрозділи по своєму об'єму можуть не відповідати підрозділам загальної шкали. Так, наприклад, серія геологічна може відповідати системі геологічної, відділу і ярусу, свита геологічна — відділу, ярусу і зоні, пачка — ярусу і зоні; вони можуть прослідити до тих пір, поки зберігаються особливості літологічного складу порід; кордони їх не є строго ізохронними.

  Виділення загальних і місцевих підрозділів стратиграфічної шкали в кожній країні регулюється системою правив, складових стратиграфічний кодекс. У багатьох країнах є затверджені правила (наприклад, в СРСР «Стратиграфічна класифікація і термінологія», 1965); такого ж роду кодекси і правила вироблені в Чехословакії, Великобританії, Франції і США.

  Основна проблема, що стоїть перед сучасною С., — з'ясування загальної послідовності відкладень, що складають земну кору. Це завдання особливо актуальне для прадавніх відкладень докембрія . Новітня (фанерозойськая) історія Землі (молодше 570 млн. років) з'ясована незрівнянно краще, але і тут предстоїт робота по уточненню нині прийнятого підрозділу, створенню глобальних ярусних і зональних стратиграфічних схем, а також побудова детальних місцевих стратиграфічних шкал і ув'язка їх із загальною шкалою.

  Практичне вживання. С. є основою при регіонально-геологічних дослідженнях, що дозволяють зрозуміти особливості тектоніки території, визначити напрям пошуків і розвідки корисних копалини; особливо це відноситься до родовищ пластів (нафта, вугілля, залізні і марганцеві руди фосфоріти, боксити, кам'яні і калійні солі, чорні урансодержащие сланці і ін.), які строго приурочені до певних стратиграфічних рівнів. Без детального вивчення стратиграфічного розрізу не можуть бути складені геологічні карти і проведені різні інженерно-геологічні роботи. У СРСР провідні центри в області С.: Геологічний інститут АН(Академія наук) СРСР в Москві, інститут геології і геофізики Сибірського відділення АН(Академія наук) СРСР в Новосибірську, Всесоюзний геологічний інститут (ВСЕГЄЇ) міністерства геології СРСР в Ленінграді і ін. У СРСР і за кордоном стратиграфічні дослідження ведуться практично у всіх крупних геологічних управліннях і інститутах, а також на геологічних кафедрах вищих учбових закладів; видається багатотомна серія — «Стратіграфія СРСР», узагальнювальна регіонально-стратиграфічні роботи. У СССРв 1955 створений Міжвідомчий стратиграфічний комітет (МСЬК), що координує все стратиграфічні роботи в країні (при МСЬК є постійні комісії, об'єднуючі фахівців з тієї або іншої стратиграфічної системи). При Міжнародному союзі геологічних наук є Стратиграфічна комісія, керівна роботою робочих груп, присвячених різним стратиграфічним проблемам.

  Літ.: Жінью М., Стратиграфічна геологія, пер.(переведення) з франц.(французький), М., 1952; Леонов Р. П., Основи стратіграфії, т. 1—2, М., 1973—74; Данбар До., Роджерс Дж., Основи стратіграфії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Жамойда А. І., Ковалевський О. П., Мойсеєвого А. І., Огляд зарубіжних стратиграфічних кодексів, М., 1969; Стратиграфічна класифікація, термінологія і номенклатура, М., 1965; Степанов Д. Л., Принципи і методи біостратиграфічних досліджень, Л., 1958 (Тр. Всес. науковий-і. геоло-горазведочного інституту, ст 113).

  Би. М. Келлер.