Шөгінді тау жыныстарының химиялық құрамы және стратиграфиялық қатынастар
Chemostratigraphy
Химостратиграфия – шөгінді тау жыныстарының химиялық құрамын зерттеу арқылы жас-геологиялық қатынастарды анықтау. Түс өзгерістері, металдар мен органикалық заттар маңызды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Химиялық стратиграфия, немесе химиялық қабаттамалар зерттеуі – шөгінді тізбектегі химиялық өзгерістерді зерттеу арқылы қабаттамалық қатынастарды анықтау ғылымы. Бұл сала салыстырмалы түрде жас, ол 1980-ші жылдардың басында ғана жиі қолданыла бастады, бірақ химиялық стратиграфияның негізгі идеясы стратиграфияның өзі сияқты көне: ерекше химиялық белгілер әртүрлі тау жынысы қабаттары арасындағы қабаттамалық қатынастарды белгілеуде ерекше қазба жинақтарымен немесе ерекше литографиямен бірдей пайдалы болуы мүмкін.
Chemostratigraphy, or chemical stratigraphy, is the study of the chemical variations within sedimentary sequences to determine stratigraphic relationships. The field is relatively young, having only come into common usage in the early 1980s, but the basic idea of chemostratigraphy is nearly as old as stratigraphy itself: distinct chemical signatures can be as useful as distinct fossil assemblages or distinct lithographies in establishing stratigraphic relationships between different rock layers.
Химиялық өзгерістердің түрлері
Кейбір стратиграфиялық тізбектерде әртүрлі қабаттар арасында түстердің айқын айырмашылығы байқалады. Мұндай түс айырмашылықтары көбінесе шөгінді және литификация кезінде ауысу металдарын қамтитын материалдардың мөлшерінің өзгеруінен туындайды. Түстердің басқа да айырмашылықтары тау жыныстарының органикалық көміртегінің құрамындағы өзгерістерден болуы мүмкін. Дегенмен, салыстырмалы түрде жақында ғана, химиялық талдаудың күш-жігері мен шығындары жоғары болғандықтан, бұл өзгерістер жиі зерттелмеген. Соңғы уақытта, 20 ғасырдың екінші жартысында магмалық петрологиялық қолданыстар үшін химиялық талдауға арналған жаңа талдау әдістерінің, мысалы, электрондық микрозондың және мұнай барлаудағы ұңғымалық рентгендік флуоресценцияның дамуы шөгінді геологтарына химиялық талдау әдістерін қолжетімді ету арқылы қабаттардың химиялық құрамын талдау мүмкіндігін арттырды. Сонымен қатар, атом физикасының жетістіктері тұрақты изотоптық геохимияны зерттеуге серпін берді. Химиостратиграфия үшін ең маңыздысы – 1950 жылдардың басында Гарольд Юри мен Чезаре Эмилианидің форминифералардың кальцит қабықшаларындағы оттегі изотоптарының өзгеруін бұрынғы мұхит температурасының көрсеткіші ретінде пайдалануға болатынын ашқандары. Осылайша, химиостратиграфия геологиялық қоғамдастыққа жалпы алғанда екі пайдалы ақпарат ұсынады. Біріншіден, химиостратиграфия жергілікті, аймақтық және жаһандық деңгейдегі ортаның өзгеруін зерттеу үшін қолданылуы мүмкін, шөгіндінің қалыптасқан ортасындағы өзгерістермен байланысты тау жыныстарының химиялық құрамындағы өзгерістерді қарастырады. Мұндай зерттеудің ең көрнекті мысалы – әлемдік креда және палеоген жүйелерінің шекарасында иридийге бай қабаттардың табылуы. Жер қыртысында сирек кездесетін иридийдің жоғары концентрациясы осы кезеңде болған, көбінесе үлкен астероидтың соқтығысуынан туындаған, сыртқы материалдың көп мөлшерде жеткізілгенін көрсетеді. Өткен жағдайларды химиостратиграфиялық тұрғыдан қайта құрудың қарапайым мысалы – биологиялық эволюцияның әртүрлі кезеңдеріндегі көміртек циклі процестерінің өзгеруінің көрсеткіші ретінде геологиялық уақыт бойынша көміртек-13/көміртек-12 арақатынасын пайдалану. Екіншіден, аймақтық немесе жаһандық деңгейде салыстырылатын химиостратиграфиялық сигналдарды тау жыныстарында табуға болады, олардың қалыптасу уақыты қабаттардың өзінің радионуклидтік жасымен немесе олармен оңай салыстырылатын қабаттармен, мысалы, жақын жердегі қабаттарды кесіп өтетін жанартаулық шоғырмен анық шектеледі. Дегенмен, көптеген шөгінді тау жыныстарын анықтау қиын, өйткені оларда радионуклидтердің жоғары концентрациясы бар минералдар жоқ және оларды сенімді түрде даулап алуға болмайды. Алайда, осы тау жыныстарының көптеген түрлерінде химиостратиграфиялық сигналдар бар. Сондықтан, дәстүрлі жаспен анықталатын және анықталмайтын тізбектердегі химиостратиграфиялық сигналдардың өзара байланысы тектоникалық тұрақты аймақтардың және оларда өмір сүрген биологиялық организмдердің тарихы туралы білімімізді кеңейтті. Химиостратиграфия биостратиграфия және магнитстратиграфия сияқты стратиграфияның басқа салаларын тексеру құралы ретінде де қызмет етеді.
In some stratigraphic sequences, there is clearly a variation in color between different strata. Such color differences often originate from variations in the incorporation of transition metal containing materials during deposition and lithification. Other differences in color can originate from variations in the organic carbon content of the rock. However, until relatively recently, these variations were not commonly investigated because of the great effort and expense involved in chemical analysis. Recently, the development of new analytical techniques for chemical analysis for igneous petrological applications during the latter half of the 20th century, e. g., the electron microprobe, and the development of normal focus X ray fluorescence for wellsite oil exploration has improved the availability of bulk chemical analysis techniques to the sedimentary geologist, making analysis of the chemical composition of strata increasingly possible. Concurrently, advances in atomic physics stimulated investigations in stable isotope geochemistry. Most relevant to chemostratigraphy in general was the discovery by Harold Urey and Cesare Emiliani in the early 1950s that the oxygen isotope variability in the calcite shells of foraminifera could be used as a proxy for past ocean temperatures. Thus, chemostratigraphy generally provides two useful types of information to the larger geological community. First, chemostratigraphy can be used to investigate environmental change on the local, regional, and global levels by relating variations in rock chemistry to changes in the environment in which the sediment was deposited. An extreme example of this type of investigation might be the discovery of strata rich in iridium near the boundary between the Cretaceous and Tertiary systems globally. The high concentration of iridium, which is generally rare in the Earth's crust, is indicative of a large delivery of extraterrestrial material, presumably from a large asteroid impactor during this time. A more prosaic example of chemostratigraphic reconstruction of past conditions might be the use of the carbon 13/carbon 12 ratio over geologic time as a proxy for changes in carbon cycle processes at different stages of biological evolution. Second, regionally or globally correlatable chemostratigraphic signals can be found in rocks whose formation time is well constrained by radionuclide dating of the strata themselves or by strata easily correlated with them, such as a volcanic suite that interrupts nearby strata. However, many sedimentary rocks are much harder to date, because they lack minerals with high concentrations of radionuclides and cannot be correlated with nearly datable sequences. Yet many of these rocks do possess chemostratigraphic signals. Therefore, the correlation between chemostatigraphic signals in conventionally datable and non datable sequences has extended greatly our understanding of the history of tectonically quiescent regions and of biological organisms that lived in such regions. Chemostratigraphy also has acted as a check on other sub fields of stratigraphy such as biostratigraphy and magnetostratigraphy.