IX. ВРЕМЯ В СТРАТИГРАФИИ. ХРОНОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ

В стратиграфии время выступает в качестве основного организующего начала, т.к. все стратиграфические выводы имеют смысл постольку, поскольку они решают вопрос об одновременности или последовательности геологических событий.

«Фундамент корректных, нормальных измерений… образует принцип хронометрии, опирающийся на систему внешнего отсчета. В системе геологических исследований хронометрия представлена геохронометрией, в основе которой лежит принцип Н.А. Головкинского.

Н.А. Головкинский сформулировал следующее положение: «…должно внимательно различать о хронологическом, стратиграфическом, петрографическом и палеонтологическом горизонтах» (Головкинский «О пермской формации в центральной части Камско-Волжского бассейна». Спб.: Тип. Импер. Акад. Наук, 1868. 143 с., с.399). Далее он замечает: «…хронологические горизонты косвенно пересекают все другие» (там же, с. 400).»

«Особенности принципа Головкинского наглядно выявляются при сравнении его со вторым базовым принципом стратиграфии – принципом Стенона, который служит основой литостратиграфии, опирающейся на внутреннюю систему отсчета (эндохронометрию). Принцип Стенона, утверждающий, что при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее перекрывающего, переводит пространственные отношения во временные.»

«Касаясь закономерностей, выявленных принципом Стенона, Н.А. Головкинский писал, что «…такое воззрение справедливо только для очень ограниченной местности…» (Головкинский, 1868, с. 397)».

«В переходе стратиграфии от опоры на принцип Стенона к измерениям на основе принципа Головкинского отражена смена двух главных этапов развития стратиграфии…. С наибольшей последовательностью идеи Н.А. Головкинского нашли свое выражение в работах Д.Л. Степанова, который первым выделил хроностратиграфические подразделения, соответствующие определенному интервалу времени независимо от физических свойств отложений (Степанов Д.Л. «Методика стратиграфических исследований // Спутник полевого геолога-нефтяника. Л.: Гостоптехиздат, 1954. С. 3-27). Д.Л. Степанов считал, что эволюция организмов может служить инструментом внешнего отсчета, а измерение событий самими событиями методологически сомнительна (Степанов Д.Л., Месежников М.С. Общая стратиграфия (принципы и методы стратиграфических исследований). Л.: Недра, 1979. 423 с., с. 264).

Большинство стратиграфов, отрицая «абсолютное время» И.Ньютона, рассматривают время как атрибут всех материальных объектов Вселенной. Абсолютное время по Ньютону протекает равномерно и иначе называется длительностью, оно течет «само по себе» и не имеет никакого отношения к чему-либо внешнему, ни к пространству, ни к каким-либо процессам.

Современная физика рассматривает материальный мир одновременно и с пространственных и с временных позиций. Почему? Потому что окружающий нас мир материи изменчив и непостоянен и в пространстве и во времени. Человек без особого труда может осмыслить тот факт, что пространство меняется во времени. Но оказывается, и время меняется в пространстве, или иначе говоря: в разном пространстве - свое время.

А.Эйнштейн, основатель теории относительности, или релятивистской физики, ввел такие понятия как собственное, локальное и универсальное время.

Собственное время - это временные соотношения между событиями, происходящими только в одной [данной] стационарной системе отсчета.

Собственным временем обладает каждый объект материального мира, например геологическое тело. Какие основные события могут происходить в этих системах (или объектах)? ® Возникновение горной породы (геологического тела) ® метаморфизм ® начало выветривания ® полное разрушение. Перечисленные события соотносятся друг с другом по шкале собственного времени. В этом случае не рассматриваются ни другие объекты, ни другие процессы.

Локальное время определяет временные соотношения между событиями в любой движущейся системе отсчета.

К движущимся системам отсчета в геологии могут быть отнесены разнообразные процессы: орогенез, магматизм, осадконакопление, развитие гидросферы, развитие биосферы, эрозия и т.д. Для всех этих движущихся систем могут быть предложены свои собственные координаты пространства и времени. Эти координаты, как правило не совпадают между собой. Например, начало формирования земной коры не совпадает с началом осадочного литогенеза и т.д.

Универсальное время - искусственная шкала отсчета, которая применяется для сравнения процессов в разных движущихся системах.

Цель измерения геологического времени заключается в выяснении последовательности геологических событий. Определение момента (когда ?), продолжительности (как долго ?) и последовательности (в каком порядке ?) событий прошлого возможно лишь путем установления порядка напластования и взаимоотношений геологических тел, слагающих литосферу.

Поставленная цель определяет основное требование к шкале геологического времени: ее деления должны быть узнаваемы и хорошо отличимы одно от другого.

Возникает необходимость сопоставления координат разных геосистем с помощью одной привилегированной системы отсчета — системы отсчета геологического времени. Общепризнанным инструментом получения данных в условных абсолютных единицах времени являются методы радиологической датировки. Без них невозможно было бы составить представление о длительности используемых геохронологических подразделений. Наличие хронологической шкалы позволяет определять как последовательность, так и одновременность событий.

Геохронометрические методы

Геохронометрические методы объединяют приемы, определяющие в стандартных единицах физического времени (в годах) удаленность образования геологических объектов от современности… или продолжительность их существования…. Для определения так называемого абсолютного возраста (устаревший термин) применяются «…изотопные, или радиометрические, или изотопно-геохронометрические методы. Они основаны на особенности радиоактивных химических элементов, входящих в состав многих минералов, преобразовываться в их стабильные изотопы с постоянной скоростью, свойственной каждому элементу. Устанавливая соотношение мобильные и стабильных изотопов в анализируемой пробе, можно определить в единицах астрономического времени удаленность образования радиоактивного элемента и, соответственно, возраст породы, в строении которой принимает участие исследуемый минерал…

…Определение возраста горных пород явилось первым практическим применением процесса радиоактивного распада, открытого А.Беккерелем. Уже в 1902 г. П.Кюри показал, что это явление дает человеку меру времени, а в 1904 г. Э.Резерфорд и Б.Болтвуд доказали постоянство отношений U/Ra и U/Th в земных телах. Исследования А.Холмса заложили основу методики определения геологического возраста пород по изотопам и привели в созданию первой геохронологической шкалы.

В настоящее время изотопные методы основаны на распаде тех радиоактивных элементов, которые преобладают в земной коре. Из приблизительно 1600 природных и искусственных изотопов только 272 стабильны…. Для определения возраста используются долгоживущие радиоактивные изотопы. Применение этих методов корректно лишь при двух допущениях: 1) скорость радиоактивнго распада неизменна в течение всей геологической истории, 2) все устойчивые изотопы образовались в анализируемом минерале только за счет распада исходных радиоактивных изотопов. Данное допущение непосредственно проверить невозможно, его можно лишь проконтролировать путем сравнения с результатами определения возраста того же объекта другими методами…

…Наиболее применимые в геологической практике методы изотопного определения возраста следующие.

Калий-аргоновый метод. Используется для магматических и метаморфических пород по минералам, содержащим калий (слюды, полевые шпаты, роговые обманки, пироксены), для осадочных пород – по глаукониту. Глауконит предварительно должен быть исследован на предмет отсутсвия изменений вторичными процессами. Смысл анализа измененного глауконита отсутствует, т.к. будет определен возраст перехода глауконита в измененное состояние, а не возраст образования породы. Погрешность метода составляет 4%. Наиболее надежным считается для среднепалеозойских и кайнозойских образований….

….Рубидий-стронциевый метод. Применяется для магматических и метаморфических пород по минералам, содержащим рубидий (амазонит, биотит, мусковит, микроклин). Точность метода составляет 3-5%. Применяется для докембрийских и фанерозойских образований…

…Свинцовый метод. Используется преимущественно для докембрийских в двух вариантах: свинцово-изотопном и свинцово-изохронном. При первом варианте исследуются минералы, содержащие уран и торий: уранинит, настуран, монацит, циркон, ортит, колумбит и др. Погрешность составляет 5%. Во втором варианте исследуют породы: гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы, джеспиллиты, известняки. Возрастполучается по четырем изотопным отношениям: ²⁰⁷Pb/²³⁵U, ²⁰⁶Pb/²³⁸U, ²⁰⁸Pb/²³²Th, ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb. Совпадения результатов свидетельствуют о их достоверности. Наиболее близки к истинным значениям отношения ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb для докембрия, остальные – для фанерозоя….

Уран-свинцовый изохронный метод в настоящее время считается наиболее точным (погрешность – доли %)…

…Радиоуглеродный метод. Примеянется только для позднего плейстоцена - голоцена, от 1 до 60 000 лет. Этим методом исследуются объекты органической природы: древесина, древесный уголь, торф, кости, раковины, сталактиты, в которых содержится естественный радиоуглерод ¹⁴С. Погрешность метода – 5%....

В настоящее время разрабатываются калий-кальциевый и уран-ксеноновый методы датировок докембрийских образований. Кроме того, ведется работа по применению почти по всем перечисленным методам нейтронно-активационных вариантов, которые смогут датировать открытые системы….

…При использовании единиц времени в геологии рекомендуется международная система сокращенных обозначений с буквой «а» (от лат. annum – год): Ка (Kilo-annum) – 10³ лет, Ма (Mega-annum) – 10⁶ лет, Ga (Giga-annum) – 10⁹» (цит. по Прозоровскому, 2003, с. 132-137).

Хроностратиграфические подразделения (Международный Стратиграфический Справочник-1999, Episodes, 1999, vol. 22, no. 4)

Хроностратиграфические подразделения - это совокупность пород, как слоистых, так и неслоистых, которые сформировались в течение определенного интервала геологического времени. Подразделения геологического времени, в течение которых сформировались хроностратиграфические подразделения, называются геохронологическими подразделениями.

1. Хроностратиграфия.Раздел стратиграфии, который изучает временные соотношения и возраст совокупностей пород.

2. Хроностратиграфическая классификация.Организация пород в подразделения на основе их возраста или времени образования.

Целью хроностратиграфической классификации является организация пород, образующих земную кору, в подразделения, имеющие собственные названия (хроностратиграфические подразделения), соответствующие интервалам геологического времени (геохронологические подразделения) и служащие основой временной корреляции и системы регистрации событий геологической истории.

3. Хроностратиграфическое подразделение.Совокупность образований, которая включает все породы, сформировавшиеся за определенный промежуток времени. Хроностратиграфические подразделения ограничены синхронными горизонтами. Ранг и относительная величина подразделений в хроностратиграфической иерархии определяются продолжительностью временного интервала, который они отражают, а не их физической мощностью.

4. Хроностратиграфический горизонт (хроногоризонт - Chronohorizon).Стратиграфическая поверхность или плоскость, которая является повсеместно одновозрастной.

Международный стратиграфический справочникрекомендует следующие официальные хроностратиграфические термины и геохронологические эквиваленты для обозначения подразделений различного ранга и временного объема. Принятая иерархия официальных хроностратиграфических и геохронологических терминов Хроностратиграфические: Эонотема Эратема Система Серия = Отдел Ярус Подъярус; Геохронологические: Эон Эра Период Эпоха Век Подвек или век.

Ярус (и век). Ярус назван основным рабочим подразделением хроностратиграфии, так как он соответствует по своему рангу и объему целям внутрирегиональной хроностратиграфической классификации. Ярус включает все породы, сформировавшиеся в течение века. Ярус - это подразделение наименьшего ранга в хроностратиграфической иерархии, которое может быть выделено в глобальном масштабе. Он является подразделением серии=отдела. Ярус определяется по стратотипам его границ в разрезах, которые внутри непрерывной стратиграфической последовательности отложений, предпочтительно морских, содержат обозначенную точку, выбранную для потенциальной корреляции.

Обратимся с Стратиграфическому Кодексу России (2006). В нем нет отдельно выделенных хроностратиграфических подразделений. Стратиграфическим кодексом предусмотрены две группы стратиграфических подразделений — основные и специальные.

Среди основных терминов СК-2006 упомянуты следующие: стратотип стратиграфической границы, точка глобального стратотипа границы и шкала геологического времени,что несомненно является огромным прогрессом российской стратиграфии на пути адаптации к принципам стратиграфии, действующим во всем остальном научном сообществе.

«Стратотип стратиграфической границы (лимитотип) — выбранный в качестве эталонного разрез, в котором фиксируется положение нижней границы стратона.

Точка глобального стратотипа границы (Global Stratotype Section and Point) — точка, выбранная в конкретном разрезе толщи пород и в определенном географическом районе, являющаяся стандартом для определения нижней границы каждого подразделения Общей стратиграфической шкалы…

Рис. 9.1. Международная стратиграфическая шкала (www.stratigraphy.org)

В опубликованном Международной комиссией по стратиграфии (МКС) варианте Международной стратиграфической шкалы (МСШ) – Шкале геологического времени – 2004 (ШГВ–2004) (Gradstein et al. 2004) (рис. 9.1) фактически предложены новые правила проведения ярусных границ в осадочных бассейнах. В понятие «ярус» вложен однозначный хронологический смысл. Его начало определяется конкретной временнόй датой, которая закреплена «золотым гвоздем» в стратотипе ярусной границы. Прослеживание ярусной границы рекомендуется проводить с применением руководящего корреляционного события (рrincipal correlative event).

Для проведения нижних границ ярусов выбраны самые разнообразные руководящие корреляционные события – по смене разных фаунистических групп (для маастрихта – 12 равнозначных биособытий), по основанию магнитных хронов (апт, танет), по наличию глобальной геохимической аномалии (даний) и т.д. Причем руководящие биособытия могут быть основаны на смене (появлении или исчезновении) различных фаунистических групп: двустворок (коньяк, сантон), лилий (кампан), аммонитов (турон, баррем, готерив, титон, кимеридж, келовей, бат, байос, аален и др.), планктонных фораминифер (сеноман), известкового наннопланктона (танет, зеландий, альб) (Gradstein et al. 2004). В большинстве случаев для проведения ярусной границы предложено несколько событий, и лишь в исключительных случаях (пример – апт) МКС не удалось увязать ярусную с глобальным исчезновением или появлением организмов.

Несмотря на то, что ярусные границы провозглашены МКС изохронными, при их прослеживании на основе рекомендованного корреляционного события синхронными они быть не могут в силу диахронности самих событий. На этот неоспоримый факт исследователи обращают внимание уже около 140 лет (Головкинский, 1868; Лазарев, 2003). Диахронность биозональных и литологических границ впервые была установлена Н.А. Головкинским, который на примере пермской формации Центральной части Волжско-Камского бассейна открыл чечевицеобразное строение лито- и биостратиграфических горизонтов, формирование которых он связывал с миграцией береговой линии (рис. 9.2.). Говоря современным языком, «чечевицы» Головкинского явились «прасеквенциями» (Кринари, 2004) или «праклиноформами», а их автор – родоначальником хроностратиграфической концепции.

Рис. 9.2. Рисунки из монографии Н.А.Головкинского, иллюстрирующие «чечевицеобразное» строение литологического тела, образовавшегося при миграции береговой линии.

Н.А. Головкинский отмечал: «… с каждым новым исследованием открывались новые факты, обнаруживающие неправильность учения об одновременном существовании и одновременном исчезновении повсеместных фаун. Понятие о медленном изменении органического населения и о фациях постепенно вырабатывалось и теперь едва ли какой-нибудь геолог…, будет отвергать для различных местностей разновременное существование одинаковых форм и одновременность различных» (Головкинский, 1868). Остается только констатировать, что идеи Н.А. Головкинского, не принятые и не понятые его современниками, реализовались через 140 лет в новом варианте МСШ.

Руководящее корреляционное событие, как и любое событие в геологической истории, имело некоторую скорость распространения. И чем она меньше, тем больше будет отклонена прослеживаемая граница от виртуальной изохронной линии. Учитывая, что разные фаунистические группы в разные геологические эпохи осваивали морские бассейны и исчезали из них с разной скоростью, границы, проведенные на основе прослеживания биособытий, будут в различной степени диахронными. Ниже будет показано, как можно выявить диахронность нижних границ лито- и биостратонов, используя признак «наибольшего веса» (Мейен, 1981), за который принято событие с наибольшей скоростью распространения.

Границы большинства мезозойских ярусов рекомендовано проводить по смене аммонитовых фаз (Gradstein et al. 2004). По мнению МКС, геоисторическая смена почти всех мезозойских ярусов может быть прослежена в осадочных бассейнах и, в том числе, на РП, путем выделения в разрезах и сопоставления последовательной смены скоррелированных с Западно-Европейским стандартом аммонитовых зон.

Подошвы всех лито- и биостратонов испытывают возрастное скольжение в большей или меньшей степени. Если для определения временного промежутка, в течение которого начинал формироваться лито- или биостратон, использовать несколько последовательностей событий, одна из которых будет представлять собой смену более скоростных событий, возрастное скольжение основания данного стратона проявится отчетливо. Следовательно, историко-геологические этапы, в течение которых происходит формирование лито- или биостратонов, в той или иной степени пересекаются во времени.

Для проведения глобальной границы, максимально приближенной к изохронной линии, требуется выбрать самое высокоскоростное событие из всех доступных для регистрации и проследить его в как можно большем числе разрезов.

Именно по причине возможного пересечения во времени смежных историко-геологических этапов в новом варианте МСШ (ШГВ–2004) осуществлен переход к шкале физического времени, в которой понятие «ярус» нельзя истолковать по-разному.

Контрольные вопросы:

70. Время в стратиграфии (принцип хронометрии, взаимоотношение принципов Стенона и Головкинского, цель измерения геологического времени)

71. Геохронометрические методы

72. Определения и виды хроностратиграфических подразделений (по Степанову, по Международному стратиграфическому справочнику).

73. Основное рабочее подразделение хроностратиграфии, причина перехода стратиграфии от историко-геологического времени к физическому.

74. Стратотип стратиграфической границы, точка глобального стратотипа границы, шкала геологического времени, руководящее корреляционное событие.

75. Шкала геологического времени: методика построения и использования в стратиграфической практике.

76. «Изохронность» ярусных границ при их прослеживании.

77. О скорости геологических событий и возрастном скольжении границ.

X. СОБЫТИЙНАЯ СТРАТИГРАФИЯ

Событийно-стратиграфическая методика как особое направление междисциплинарных исследований, нацеленных на детальную корреляцию осадочных толщ, возникла в начале 70-х годов. Однако необходимо отметить, что задолго до этого событийный анализ был использован для фиксации фаунистических и фациальных изменений, которые были положены в основу первоначального разграничения геологических систем, отделов и ярусов. Также и комплексная характеристика стратонов в целом была обычна в геологической практике, а в отечественных стратиграфических работах принималась как обязательное требование (Стратиграфическая классификация и терминология, 1956, 1960; Стратиграфический кодекс, 1977, 1992). В то же время недостаточно внимания обращалось на точность биостратиграфических датировок границ стратонов и их синхронизацию при сопоставлении разрезов. Поэтому многие десятилетия определение и корреляция границ и составляющих их подразделений за пределами стратотипических площадей были предметом постоянных дискуссий. В особенности это касалось проблемы их одновозрастности при проведении региональной и межрегиональной стратиграфической корреляции.

В результате исследований большой группы специалистов по проекту 216 «Глобальные биологические события в истории Земли» Программы международной геологической корреляции (руководитель — проф. О.Г.Валлизер, ФРГ), проводившихся с 1984 г., выявлена и охарактеризована последовательность глобальных событийных уровней разного масштаба для осадочных толщ фанерозоя (Walliser/ed., 1986, 1995).

Первые попытки отразить событийность в развитии седиментогенеза и эволюции фауны в фанерозойских отложениях России и смежных территорий были сделаны при составлении заключительного тома издания по геологическому строению и минерагении СССР (Геологическое строение..., 1989). В последние годы опубликован ряд работ методического направления, основанных на изучении разных интервалов нижнего палеозоя и квартера (Корень, ред., 1998; Веймарн и др., 1998).

История развития Земли имеет непрерывно-прерывистый характер и представляет собой периоды относительно стабильных условий, сменяющихся эпизодами быстрых изменений. Эти изменения могут быть периодическими, связанными с воздействиями Солнечной системы, либо экстраординарными или эпизодическими событиями.

Событие(event — случай, результат, происшествие) определяется как кратковременное, часто катастрофическое прекращение непрерывности какого-либо геологического процесса. Временной интервал события значительно короче предшествовавшего и последующего периодов относительно стабильного развития или медленных изменений литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. По своей природе различаются абиотические и биотические события, по пространственному проявлению — глобальные и региональные. Глобальные события важны для понимания истории Земли и планетарной корреляции, тогда как региональные используются в расчленении осадочных толщ и их корреляции на конкретных территориях.

Событийная стратиграфия (event stratigraphy), или стратиграфия по событиям, имеет своей целью изучение событий, документируемых в разрезах, и их использование в качестве опорных хронологических рубежей для совершенствования временной корреляции осадочных толщ. В строгом смысле слова она не является самостоятельной «стратиграфией», так как в ее задачи не входит выяснение пространственно-временных соотношений толщ пород. Она представляет собой метод мультидисциплинарных стратиграфических исследований осадочных и вулканогенно-осадочных комплексов верхнего докембрия и фанерозоя, направленных на изучение свойств пород, характера строения толщ, состава и разнообразия биоты на рубежах критических изменений или в событийных интервалах. Однако понятие «глобальная событийная стратиграфия», а чаще просто «событийная стратиграфия», широко вошло в литературу и используется в международной геологической практике. Событийная стратиграфия основана на концепции существования глобальных синхронных событий. Многие из этих событий приурочены к границам подразделений общей стратиграфической шкалы, и с начала ее становления были распознаны как крупные региональные перестройки.

Выявление последовательности событийно-стратиграфических уровней для геологического региона или палеобассейна в целом опирается на весь комплекс литологических, седиментологических и биостратиграфических методов. Практическая ценность событийного подхода при расчленении и корреляции региональных и местных стратонов очевидна. Последовательность событийных уровней представляет собой опорный каркас любых геологических построений и служит основой для определения и ранжирования переломных рубежей в истории геологического развития изучаемой территории.

Глобальные события.

Глобальное событие в отличие от процесса — это всегда глубокое и относительно кратковременное изменение. Термин «глобальное» используется в том случае, если событие (абиотическое или биотическое) проявляется синхронно на разных палеоконтинентах (в сравнимых палеогеографических обстановках) и прослеживается в пределах биостратиграфической зоны (Walliser / ed., 1995). Среди множества событий и явлений выбираются те, которые в силу своей кратковременности и значительности ярко выделяются в разрезах при полевых наблюдениях и подтверждаются в результате последующих лабораторных исследований. Одно и то же событие может распознаваться по резким изменениям разных признаков: литологических, седиментологических, биотических, химических и др. Такие события или выделяемые по ним событийные уровни служат основными реперами межконтинентальных корреляций и распознавания большинства границ отделов и многих ярусов общей стратиграфической шкалы.

К настоящему времени хронологическая последовательность в фанерозое включает около 60 глобальных событий различной значимости, которые в качестве хорошо датированных уровней могут быть использованы для точной корреляции. Среди них наиболее крупные или великие, как их часто называют, — события в конце докембрия, томмотского века кембрия, ордовика, франского века, девона, перми, триаса и мела, к которым приурочены массовые вымирания биоты. Эти события классифицируют как события первого порядка. Всего же по степени значимости событий условно выделяется пять категорий или порядков.

Последовательность глобальных событийных уровней фанерозоя часто называют событийно-стратиграфической шкалой. В формальном смысле она таковой не является, поскольку не имеет собственных событийно-стратиграфических подразделений. В этом плане ее можно сравнить с магнитостратиграфической шкалой, основанной на событиях смены магнитной полярности. Различаются две основные группы событий: абиотические и биотические.

Глобальные абиотические события фиксируются в стратиграфических разрезах по изменениям вещественного состава, структуры, текстуры, химических, физических и других седиментологических характеристик пород, по содержанию изотопов кислорода, углерода и серы, по проявлению продуктов эксплозивной вулканической деятельности. Иногда внезапные и резкие абиотические изменения, связанные с процессами, происходящими в земной коре, называются геологическими событиями.

К основным причинам абиотических событий относят особо значительные изменения уровня Мирового океана и климата, с которыми тесно связаны химические и физические свойства морской воды, поверхности Земли и атмосферы, приводящие к изменениям характера седиментации, биопродуктивности и эволюции биоты. Причинно-следственные взаимоотношения глобальных абиотических процессов и результирующих событий чрезвычайно сложны (рис. 10.1). Их последовательное или одновременное проявление воздействует на биоту и часто приводит к массовым вымираниям фауны и флоры.

Эвстатические изменения уровня Мирового океана, обусловленные климатическими изменениями, глубинными тектоническими процессами и другими причинами, приводят к глобальным регрессиям и трансгрессиям. В настоящее время на основе изучения разрезов крупных кратонов кривые изменения уровня моря реконструированы с большей или меньшей степенью достоверности практически для всех периодов фанерозоя. Седиментоло-гические маркеры этих событий фиксируются в шельфовых и реже в пелагических фациях в виде перерывов, внезапных и отчетливых изменений литофаций (тип и состав пород, окраска и другие признаки).

Примеры.Крупные регрессивные события в среднем карбоне (поздний серпухов) и в конце перми.

Климатические события обычно являются следствием длительных, наложенных друг на друга процессов: эвстатических колебаний, образования срединно-океанических хребтов, перестроек систем океанических течений, изменения физико-химических свойств и глобального понижения температуры морской воды. В свою очередь они вызывают изменения таких океанографических параметров, как стратификация вод, колебания уровня бескислородного слоя, вертикальные конвекции и системы океанических течений, формирующих и меняющих вещественный состав и «органическое наполнение» осадочных толщ. Наиболее ярко выражены крупные гляциоэвстатические события, когда понижение глобальных температур приводит к крупным материковым оледенениям.

Пример.Глобальное гляциоэвстатическое событие и крупная регрессия в конце ордовика (поздний ашгилл).

Геохимические события выражаются в накоплении повышенных концентраций иридия, смене позитивных и негативных содержаний δ¹³С, δ¹⁸О, δ³⁴S и ⁸⁷S/⁸⁶S. С ними связаны океанические бескислородные события и изменения океанической биопродуктивности. В фанерозое устанавливается более 60 глобальных уровней резких изотопных изменений, которые позволяют осуществлять удаленные корреляции (Holzer et al. in Walliser / ed., 1995).

Пример.Маломощный глинистый горизонт на грани­це мела и палеогена, в котором установлены изотопные аномалии иридия, углерода и кислорода во многих разрезах морских и континентальных толщ на разных континентах и в океанах (Веймарн и др., 1998).

Океанографические события связаны с нарушением океанической циркуляции и колебаниями уровня бескислородного слоя в толще воды. Они приводят к кратковременному, но глобально распознаваемому формированию прослоев черного сланца или темноцветных известняков в ассоциации с черным сланцем (мощность первые десятки сантиметров) среди более светлых карбонатных пород. Обычно их присутствие распознается в гемипелагических фациях, реже в более мелководных шельфовых обстановках. В этих прослоях фиксируются аномальные содержания стабильных изотопов углерода, кислорода и серы.

Примеры.Событие otomari в конце эйфеля, характеризующееся внезапным распространением черносланцевой седиментации на шельфы, и кратковременное черносланцевое событие Кельвассер на границе франа и фамена, выраженное в виде глобально распознаваемого маломощного прослоя черного сланца в неритовых и пелагических фациях.

К глобальным биологическим или биотическим событиям относятся все внезапные или катастрофические события, затрагивающие биоту в границах определенного таксона (класса, отряда, семейства и др.), одной или нескольких групп организмов, а также палеоэкосистем в целом или их крупных частей. Биологическими обычно называются события, связанные с изменением таксономического состава организмов, к которым относятся события вымирания, появления морфологических структур и радиации. Перестройки в составе и структуре палеоэкоси­стем чаще классифицируются как биотические события. Однако такое разграничение терминов, особенно в западной литературе, по событийной стратиграфии не всегда соблюдается. Очень часто используется обобщенный термин «биособытие» (bioevent), смысл которого ясен только в определенном контексте.

Постепенное снижение биоразнообразия, происходящее в течение более длительного времени, когда скорость вымирания таксонов превышает скорость их появления, обычно определяется термином «кризис».

Примеры.Позднепермская и позднемеловая регрессии и массовые вымирания биоты.

Обычно глобальное биособытие вызывается сложным комплексом абиотических изменений, накладывающихся и усиливающих друг друга и влияющих на биотопы (рисунок). Изучение биособытий фанерозоя показало, что основными и часто взаимоувязанными причинами их возникновения являются изменения климата и эвстатические колебания уровня Мирового океана. Эти причины лежат в основе коренных биотических перестроек различного масштаба, они часто затрагивают как морскую, так и наземную биоты. Однако во многих случаях конкретные причины биособытий трудны для реконструкции, особенно если абиотические события не проявляются в седиментологических последовательностях. Известны случаи, когда в монотонных разрезах первоначально распознается биособытие и только после этого устанавливаются малозаметные седиментологические изменения.

Сравнительные масштабы проявлений конкретных биособытий оцениваются по таксономическому рангу вымерших таксонов, а также по статистическим подсчетам общего количества вымерших, выживших и появившихся таксонов или по их процентному соотношению.

При анализе биособытий также учитываются эволюционный уровень и роль в палеоэкосистемах конкретных групп, затронутых событием.

Среди глобальных биологических событий наиболее распространены события массовых вымираний, появления новых морфологических структур и следующие за ними события увеличения разнообразия или радиации организмов.

Глобальные события массовых вымираний, внезапных или ступенчатых по своей природе, обычно затрагивают несколько групп организмов, большую часть или всю биоту. Они происходят со скоростями существенно большими, чем скорости обычных фоновых вымираний в разделяющие их периоды относительно стабильных состояний биоты. Такие события имеют палеоэкологическую или палеоэкосистемную природу.

Не все резкие абиотические события приводят к массовым вымираниям, кроме того выявляется их избирательность по отношению к палеоэкосистемам или палеогеографическим обстановкам. События массовых вымираний могут быть также избирательны по отношению к различным таксонам или экологическим группам организмов.

Пример.На границе мела и палеогена вымерли многие группы и семейства тетрапод, тогда как млекопитающие быстро эволюционировали, и их таксономическое разнообразие непрерывно возрастало.

Обычно массовые вымирания дают начало регулярной эволюционной модели, которая включает следующую последовательность фаз: вымирание, выживание единичных консервативных таксонов и на их основе восстановление разнообразия отдельных групп организмов или биоты в целом.

Пример.Массовые вымирания в составе почти всех групп фауны после крупного гляциоэвстатического события в позднем ашгилле (событие pacificus), выживание единичных консервативных таксонов на рубеже ордовика и силура и последующие радиации планктонных и бентосных групп на ранних стадиях обширной раннесилурийской трансгрессии (начало лландовери), сопровождавшейся потеплением климата.

Глобальное биологическое событие, выраженное в появлении морфологического новшества, означает введение нового структурного плана или нового морфологического признака, на основе которого происходят диверсификация и дальнейшая эволюция таксона.

Примеры.Появление планктонных дендроидей на смену бентосным формам в начале ордовика или свертывание раковины цефалопод в конце раннего девона. Оба события обусловили дальнейшее экспансивное развитие и эволюцию, в первом случае — планктонных граптолоидей, во втором — аммонитов.

Глобальные события диверсификации или радиации обычно происходят ступенчато и следуют за массовыми вымираниями. Однако по сравнению с последними возникновение новых таксонов и их расселение в освободившихся экологических нишах происходят в более продолжительные отрезки времени. События радиации также могут быть обусловлены морфологическими инновациями, возникшими до или в период массовых вымираний. В таких случаях интервал между появлением новой морфологической структуры и радиацией может соответствовать в разрезах одной-трем биостратиграфическим зонам, т. е. нескольким миллионам лет.

Примеры.Появление однорядной колонии монограп-тид среди граптолоидей в зоне persculptus (конец ашгилла), а их первая радиация не ранее чем в зоне vesiculosus (середина нижнего лландовери); среднетурнейская радиация каменноугольных конодонтов после события массового вымирания вблизи границы девона и карбона.

Диверсификации, следующие за биотическими перестройками, вызываются благоприятными для данного таксона изменениями обстановок, а внезапное увеличение разнообразия может также быть результатом событий иммиграции таксонов и следующих за ними эволюционных событий.

Хотя определенных правил наименования глобальных абиотических и биотических событий фанерозоя пока нет, в их названии обычно дается возрастная датировка и/или отражается ведущее абиотическое изменение. В некоторых случаях используется географическое название местности, где данное событие было впервые распознано или описано. События массовых вымираний чаще именуются по видовому названию датирующего их зонального таксона: событие lundgreni в позднем венлоке или событие annulata в позднем фамене. В большинстве случаев крупные абиотические перестройки и связанные с ними массовые вымирания имеют одно и то же географическое или геохронологическое название.

Примеры.Позднеордовикское или позднеашгиллское гляциоэвстатическое событие (=ордовикско-силурийское или событие массового вымирания pacificus); позднефранское черносланцевое событие (=франско-фаменское, или событие Кельвассер); бескислородное событие на границе девона и карбона (=событие Хангенберг); иридиевое или импактное событие на границе мела и палеогена (=позднемеловое событие массового вымирания).

Пример характеристики глобальных биологических событий, распознаваемых в девонских разрезах.

Ниже в качестве примера приводится краткая обобщенная характеристика событий девонского периода как наиболее хорошо изученных и распознаваемых в разрезах (Walliser / ed., 1995).

Событие на границе силура и девона. Событие пятого порядка в кровле граптолитовой зоны Neocolonograptus transgrediens s. str. Вымирание на видовом уровне происходит среди брахиопод, хитинозоа и граптолитов. Также вымирают на этой границе морские эвриптериды и неко­торые трилобиты, включая Illaenidae, приуроченные к-рифам, и большинство представителей Encrinuridae.

Причина — изменения среды, включая седиментоло-гические характеристики.

Событие на границе лохкова и праги. Событие третьего порядка, совпадающее с кровлей темноцветных плитчатых известняков лохкова. Глобальное геологическое событие, распознаваемое по смене лохковских фаунистических ассоциаций пражскими.

Причина — очень быстрое, но незначительное понижение уровня моря.

Раннезлиховское событие. Глобальное событие третьего порядка, распознанное в Богемии на границе злиховской и пражской свит. Уровень не совпадает с пражско-эмской границей, определенной по появлению Polygnathns kitabicus, и началом кратковременной трансгрессии. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выявить значение и географическую протяженность этих событий.

Среднеэмское событие (Далейское событие, событие gracilis или cancellata). Важное ступенчатое событие третьего порядка, которое связано с постепенным переходом к черносланцевой седиментации в далейское время. Вымирание ранних гониатитов, появившихся в злихове, происходит в основании зон Nowakia elegans и N. cancellata (между верхней частью зоны Ро. gronbergi и зоной Ро. laticostatus). Снижается разнообразие трилобитов и других бентосных групп.

Причина — поднятие уровня моря частично в связи с бескислородным событием.

Событие на границе эмса и Эйфеля (Хотечское событие, или событие jugleri). Событие второго порядка происходит между подошвой зоны Ро. costatus partitus и уровнем появления Pinacites jugleri. Характеризуется незначительной сменой фауны, но литологически хорошо документируется по относительно кратковременному появлению в разрезах темноцветных известняков и сланцев.

Причина — поднятие уровня моря.

Позднеэйфельские события 1 и 2 (Качакское событие, событие otomari). Важное черносланцевое событие с вымираниями второго порядка в основании слоя (1) и третьего порядка в кровле слоя (2). С наступлением черносланцевой седиментации происходит крупная смена конодонтов, характеризующаяся вымиранием многочисленных типично эйфельских таксонов на границе между зонами Tortodus kockelianus и Ро. ensensis. Появляется Nowakia otomari. Верхний уровень вымирания (2) характеризуется вымиранием нескольких родов гониатитов, тогда как каких-либо серьезных изменений в составе конодонтов не наблюдается.

Причина — внезапное наступление бескислородных условий (1) и после значительного интервала времени медленное завершение черносланцевой седиментации (2).

Позднеживетское событие (Таганикское событие, или событие Pharciceras). Событие третьего порядка в основании зоны Schmidtognathus hermanni-Polygnathodus cristatus. Важное ступенчатое биособытие с исчезновением Pinacitidae и большинства представителей Agoniatitidae, за которыми последовала радиация Pharciceratidae. Пик скорости вымирания кораллов и стоматопор приходится на конец зоны Ро. varcus, в то время как массовое вымирание брахиопод происходит в нижней и верхней частях зоны hermanni-cristatus.

Причины — флуктуации уровня моря, начавшиеся с трансгрессивного пульса в конце зоны Ро. varcus.

Событие на границе живета и франа (франское событие, или Manticoceras). Событие третьего порядка в основании зоны Mesotaxis falciovalis. Значительное вымирание гониатитов, когда почти полностью исчезают фарциратиды, высокие скорости вымирания среди брахиопод, кораллов и строматопор.

Причина — внезапное распространение черносланцевой седиментации в связи со значительным подъемом уровня моря после регрессивной фазы.

Позднефранское событие (событие Нижний Кельвассер). Черносланцевое событие незначительно выше основания верхней части зоны Pa. rhenana. Событие вымирания третьего порядка среди трилобитов, гониатитов и других групп, усиление позднефранского кризиса.

Причина — кратковременное черносланцевое событие.

Событие на границе франа и фамена (событие Кельвассер). Событие первого порядка на границе зон Palma-tolepis linguiformis—Pa. triangularis — одно из семи наиболее крупных биособытий фанерозоя. Событие ступенчатого вымирания вслед за длительным позднефранским кризисом. Пики вымираний соответствуют подошве и кровле верхнего горизонта Кельвассер, т. е. интервалу протяженностью в несколько сот тысяч лет. Событие Кельвассер воздействовало на пелагические и неритовые группы фауны.

Причина — внезапное и интенсивное бескислородное событие в течение длительного биотического кризиса. Направление и интенсивность флуктуации уровня моря, возможно, связанных с этим событием, пока не выявлены.

Среднефаменское событие 1 (Кондроское событие). Событие четвертого порядка в подошве и в кровле зоны Praemeroceras petterae или в кровле зоны Palmatolepis rhomboidea. Исчезновение большого количества представителей Тогпоceratidae и Cheiloceratidae.

Причина — окончание черносланцевой седиментации (сланцы Cheiloceras) в связи с началом позднефаменской регрессии.

Среднефаменское событие 2 (Энкебергекое событие). Событие третьего порядка в основании и в кровле зоны Meneceras biferum или в начале зоны Palmatolepis mar-ginifera. Двухступенчатое событие вымирания среди го-ниатитов.

Причины — первая ступень вымирания вызвана кратковременной трансгрессией, вторая — падением уровня моря.

Позднефаменское событие (событие annulata). Событие пятого порядка в зоне Platyelymenia annulata и в верхней части зоны Palmatolepis trachytera. Кратковременное бескислородное событие без заметных вымираний, но приведшее к расцвету нескольких таксонов специализированных аммоноидей и к расширению площадей их обитания.

Событие на границе девона и карбона (Хангенберг-ское событие). Биособытие четвертого порядка в кровле зоны Wocklumeria sphaeroides и приблизительно в верхах средней части зоны Siphonodella praesulcata после длительного биотического кризиса позднего фамена. Почти полное исчезновение гониатитов и клименид среди аммоноидей, значительные вымирания во многих ископаемых группах, особенно среди обитавших в пелагических и гемипелагических обстановках. Событию соответствует четкая литологическая граница между цефалоподовыми известняками фамена и перекрывающими хангенбергскими сланцами. В соответствии с изменением литофаций происходит отчетливая смена конодонтовых биофаций в гемипелагических последовательностях.

Причина — бескислородное событие после длительной позднефаменской регрессии, возможно, вызванное кратковременным трансгрессивно-регрессивным циклом.

Примечание. Условная классификация значимости событий, принятая в заключительной сводке по фанерозою (Walliser / ed., 1985): событие первого порядка — массовые вымирания биоты в ответ на крупные глобальные перестройки экосистем; событие второго порядка — массовое вымирание в одной фаунистической группе наряду с синхронными вымираниями или радиациями среди других организмов; событие третьего порядка — массовое вымирание в одной фаунистической группе или окончательное вымирание на уровне семейства наряду с преобладанием вымирания в других группах; событие четвертого порядка — значительное изменение разнообразия в результате вымирания или появления новой морфологической структуры, по крайней мере на родовом уровне, в составе одной или нескольких фаунистических групп; событие пятого порядка— отчетливое изменение разнообразия без появления новых морфологических структур в одной или нескольких группах.

Региональные события

Региональные абиотические и биотические кратковременные изменения, распознаваемые в конкретных регионах, могут быть усилены или затушеваны наложением на них глобальных событий. Однако в каждом регионе имеются также свои специфические событийные уровни, отражающие особенности тектонического развития, седиментогенеза, палеоэкологических, биофациальных и палеобиогеографических закономерностей в развитии организмов данного палеобассейна или его крупной части. Возрастная датировка и реконструкция природы и характера этих изменений имеют важное практическое значение. Событийный подход в региональных стратиграфических исследованиях при полевых наблюдениях и, особенно при изучении опорных разрезов в значительной мере способствует более точному лито- и биостратиграфическому расчленению, выявлению и оценке масштабов стратиграфических перерывов на основе комплексирования секвенс-стратиграфического и биозонального методов, а также сопоставлению картируемых геологических образований на площади. Кроме того, он обеспечивает более обоснованное определение ранга картируемых литостратиграфических тел в конкретных районах. Такие трудности обычно возникают при геологическом изучении площадей развития разнофациальных отложений, имеющих сокращенные мощности. Использование региональных событийных уровней особенно важно при создании и увязке серийных легенд геологических карт различного масштаба, а также при анализе истории геологического развития региона.

Резкие региональные абиотические изменения в разрезах на площади наиболее часто связаны с изменениями скорости и активности проявления тектонических процессов, а также с проявлением вулканической деятельности. Проявление тектонической активности в орогенных поясах существенно влияет на скорость и характер седиментации и обычно отражает особенности геологической истории данного региона или палеобассейна. Влияние тектонических факторов может выражаться в быстром относительном погружении или поднятии дна бассейна, что приводит к формированию седиментологических маркеров, например, турбидитов и оползневых отложений в склоновых фациях. Скорость накопления, количество и размерность кластических осадков также связаны с изменениями тектонического режима.

В результате эксплозивной вулканической деятельности в течение кратчайшего времени образуются пепловые прослои (бентониты). В шельфовых толщах их последовательность в региональном и субглобальном масштабах при контроле биостратиграфических маркеров используется в качестве опорного хронологического каркаса для корреляции мелководных толщ, быстро меняющихся по латерали.

Примеры.Корреляция силурийских отложений Волыно-Подолии и трансатлантическая корреляция ордовикских отложений Северной Америки и Балтоскандии, основанные на комплексном использовании бентонитовых маркеров и биостратиграфических зон по граптолитам и конодонтам.

Кратковременные климатические колебания регионального масштаба приводят к образованию маломощных штормовых прослоев (темпеститов) в мелководных шельфовых фациях или к формированию циклически построенных тонкозернистых толщ или ритмитов (пакеты мел—мергель или известняк—сланец). Образование последних связывают с циклами Миланковича, хорошо распознаваемыми и используемыми для корреляции на некоторых кратонах. В региональном масштабе часто проявляются латеральные изменения температур, фиксируемые по изменению изотопного состава кислорода в карбонатных осадках на шельфах. Химические изменения в результате вертикальной миграции бескислородных зон выражаются в разрезах в распространении на шельфы чер-носланцевой седиментации, что также в свою очередь связано с климатическими флуктуациями. Хорошими региональными маркерами служат выдерживающиеся на площади прослои марганцевых или железистых конкреций.

Пример.Событийные уровни, распознаваемые по прослоям бентонитов, темпеститов, конкреций различного состава и другим признакам в меловых отложениях Североамериканского кратона (Kauffman in Walliser/ed., 1986).

Многие из рассмотренных выше кратковременных седиментологических изменений приводят к региональным биологическим событиям. Они выражаются в резком снижении или увеличении биомассы и/или таксономического разнообразия комплексов, в смене биофаций и других фиксируемых в разрезах биостратономических изменениях. Наиболее часто распознаются аномальные скопления ископаемых остатков. Они связаны с массовой смертностью организмов в результате наступления штормовых условий либо с быстрой колонизацией благоприятных для обитания придонных биотопов. В разрезах они обычно выражаются в образовании прослоев ракушняков различного происхождения или органогенных построек (биостромы). В полевых условиях эти маркеры хорошо распознаются и прослеживаются от разреза к разрезу.

В задачи полевых наблюдений при диагностике и изучении событийных интервалов входят макро- и микрофациальный анализ, изучение цикличности в строении толщ с использованием различных стратиграфических методик наряду с палеонтологическим, геохимическим и палеомагнитным опробованием подстилающих и перекрывающих отложений. Чрезвычайно важны диагностика и изучение стратиграфических перерывов, фиксация и характеристика резких изменений типа и состава пород, их окраски, а также внезапной смены биофаций, биоразнообразия или таксономического состава организмов. Следы многих событий, которым обычно соответствуют поверхности напластования или маломощные интервалы, могут быть обнаружены только в результате очень тщательного (сантиметрового) седиментологического и стратиграфического анализа разрезов.

Контрольные вопросы:

78. Сущность, цели, история событийно-стратиграфической методики.

79.Событие (определение и виды), событийная стратиграфия (определение, сущность метода).

80. Глобальные события как реперы межконтинентальных корреляций.

81. Глобальные абиотические события (определение, виды, примеры).

82. Глобальные биотические и биологические события (определение, виды, примеры).

83. Региональные события (определение, виды, примеры).

XI. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ КОДЕКС РОССИИ (2006)

В данном разделе приведены дословные определения (цитаты) номенклатурных стратиграфических единиц и комментарии к ним, записанные в Стратиграфическом Кодексе (2006).

Стратиграфический кодекс — это свод основных правил, определяющих содержание и применение терминов и наименований, используемых в практике стратиграфических исследований, и процедуры установления стратиграфических подразделений.

Назначением Стратиграфического кодекса является обеспечение:

а) единообразия требований к установлению стратиграфических подразделений;

б) возможного единообразия и стабильности в применении стратиграфических терминов и наименований.

Выполнение требований Стратиграфического кодекса обязательно при проведении геологических работ всеми ведомствами на территории России.