Биостратиграфия: датировка горных пород по ископаемым останкам.
Biostratigraphy
Биостратиграфия: определение возраста горных пород по ископаемым. Корреляция слоев, несмотря на различия в составе, с помощью палеонтологических данных.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Стратиграфия, определяющая возраст слоев горных пород по ископаемым останкам.
Stratigraphy which assigns ages of rock strata by using fossils
Биостратиграфия – это раздел стратиграфии, который фокусируется на корреляции и установлении относительного возраста слоев горных пород на основе содержащихся в них ископаемых комплексов. Основная задача биостратиграфии – корреляция, демонстрирующая, что определенный горизонт в одном геологическом разрезе соответствует тому же периоду времени, что и другой горизонт в другом разрезе. Ископаемые в этих слоях полезны, поскольку отложения одного и того же возраста могут выглядеть совершенно по-разному из-за локальных изменений в седиментационной среде. Например, один разрез может состоять из глин и мергелей, а другой – преимущественно из меловых известняков. Однако, если обнаруженные ископаемые виды схожи, то оба отложения, вероятно, формировались примерно в одно и то же время. В идеале эти ископаемые используются для выделения биозон, которые являются основными единицами биостратиграфии и позволяют определить геологические периоды времени на основе ископаемых видов, найденных в каждом разрезе. Основные принципы биостратиграфии были сформулированы много веков назад, еще в начале 1800-х годов. Датский ученый и епископ Николас Стено одним из первых осознал, что слои горных пород подчиняются закону суперпозиции. С развитием науки и технологий к XVIII веку стало общепринятым, что окаменелости – это остатки вымерших организмов, сохранившиеся в осадочных породах. Этот метод был хорошо разработан еще до того, как Чарльз Дарвин объяснил лежащий в его основе механизм – эволюцию. Ученые Уильям Смит, Жорж Кювье и Александр Броньярт пришли к выводу, что ископаемые свидетельствуют о последовательности хронологических событий, формируя слои горных пород как определенные единицы, впоследствии названные биозонами. После этого ученые стали сопоставлять изменения в слоях и биозонах с различными геологическими эрами, устанавливая границы и временные интервалы, соответствующие крупным изменениям фауны. К концу XVIII века кембрийский и карбоновый периоды получили международное признание благодаря этим открытиям. В начале XX века достижения в области технологий позволили ученым изучать радиоактивный распад. Используя эту методику, они смогли установить геологическую шкалу времени, границы различных эр (палеозой, мезозой, кайнозой), а также периодов (кембрий, ордовик, силур) по изотопам, обнаруженным в ископаемых в результате радиоактивного распада.
Biostratigraphy is the branch of stratigraphy which focuses on correlating and assigning relative ages of rock strata by using the fossil assemblages contained within them. The primary objective of biostratigraphy is correlation, demonstrating that a particular horizon in one geological section represents the same period of time as another horizon at a different section. Fossils within these strata are useful because sediments of the same age can look completely different, due to local variations in the sedimentary environment. For example, one section might have been made up of clays and marls, while another has more chalky limestones. However, if the fossil species recorded are similar, the two sediments are likely to have been laid down around the same time. Ideally these fossils are used to help identify biozones, as they make up the basic biostratigraphy units, and define geological time periods based upon the fossil species found within each section. Basic concepts of biostratigraphic principles were introduced many centuries ago, going as far back as the early 1800s. A Danish scientist and bishop by the name of Nicolas Steno was one of the first geologists to recognize that rock layers correlate to the Law of Superposition. With advancements in science and technology, by the 18th century it began to be accepted that fossils were remains left by species that had become deceased and were then preserved within the rock record. The method was well established before Charles Darwin explained the mechanism behind it—evolution. Scientists William Smith, George Cuvier, and Alexandre Brongniart came to the conclusion that fossils then indicated a series of chronological events, establishing layers of rock strata as some type of unit, later termed biozone. From here on, scientists began relating the changes in strata and biozones to different geological eras, establishing boundaries and time periods within major faunal changes. By the late 18th century the Cambrian and Carboniferous periods were internationally recognized due to these findings. During the early 20th century, advancements in technology gave scientists the ability to study radioactive decay. Using this methodology, scientists were able to establish geological time, the boundaries of the different eras (Paleozoic, Mesozoic, Cenozoic), as well as Periods (Cambrian, Ordovician, Silurian) through the isotopes found within fossils via radioactive decay.
Окаменелости как основа для стратиграфического подразделения
Традиционно для определения длительности периодов использовались ископаемые комплексы. Поскольку для выделения нового периода ранним стратиграфам требовалось значительное изменение фауны, большинство периодов, известных нам сегодня, завершаются массовым вымиранием или сменой фауны.
Fossil assemblages were traditionally used to designate the duration of periods. Since a large change in fauna was required to make early stratigraphers create a new period, most of the periods we recognize today are terminated by a major extinction event or faunal turnover.
Концепция этапа
Стадия — это крупное подразделение стратиграфических слоев, последовательно сменяющих друг друга и характеризующихся уникальным комплексом окаменелостей. Таким образом, стадии можно определить как группу слоев, содержащих одни и те же основные ископаемые комплексы. Французский палеонтолог Алсид д’Орбиньи считается автором этой концепции. Он назвал стадии по географическим локалитетам с хорошо выраженными разрезами горных пород, содержащими характерные окаменелости, на основе которых эти стадии и выделяются.
A stage is a major subdivision of strata, each systematically following the other each bearing a unique assemblage of fossils. Therefore, stages can be defined as a group of strata containing the same major fossil assemblages. French palaeontologist Alcide d'Orbigny is credited for the invention of this concept. He named stages after geographic localities with particularly good sections of rock strata that bear the characteristic fossils on which the stages are based.
Понятие зоны
В 1856 году немецкий палеонтолог Альберт Оппель ввел понятие зоны (также известной как биозоны или зона Оппеля). Зона включает слои, характеризующиеся перекрывающимися ареалами распространения окаменелостей. Они представляют собой временной интервал между появлением видов, выбранных для основания зоны, и появлением других видов, выбранных для основания следующей зоны. Зоны Оппеля названы в честь характерного, отличительного ископаемого, называемого маркеровым ископаемым. Маркерные окаменелости – один из видов в составе комплекса видов, характеризующих зону. В биостратиграфии зоны используются как основная единица измерения. Толщина и ареал этих зон могут составлять от нескольких метров до сотен метров. Они также могут быть локальными или глобальными, поскольку степень их распространения в горизонтальной плоскости зависит от тектонических плит и тектонической активности. Два тектонических процесса, способных изменить ареал этих зон, – это метаморфическая складчатость и субдукция. Кроме того, биостратиграфические единицы подразделяются на шесть основных типов биозон: биозона ареала таксона, биозона совпадающих ареалов.
In 1856 German palaeontologist Albert Oppel introduced the concept of zone (also known as biozones or Oppel zone). A zone includes strata characterized by the overlapping range of fossils. They represent the time between the appearance of species chosen at the base of the zone and the appearance of other species chosen at the base of the next succeeding zone. Oppel's zones are named after a particular distinctive fossil species, called an index fossil. Index fossils are one of the species from the assemblage of species that characterize the zone. Biostratigraphy uses zones for the most fundamental unit of measurement. The thickness and range of these zones can be a few meters, up to hundreds of meters. They can also range from local to worldwide, as the extent of which they can reach in the horizontal plane relies on tectonic plates and tectonic activity. Two of the tectonic processes that run the risk of changing these zones' ranges are metamorphic folding and subduction. Furthermore, biostratigraphic units are divided into six principal kinds of biozones: Taxon range biozone, Concurrent range biozone,
Для эффективной работы используемые окаменелости должны быть широко распространены географически, чтобы их можно было найти во многих различных местах. Они также должны быть недолговечными как вид, чтобы период времени, в течение которого они могли быть включены в осадок, был относительно узким. Чем дольше существовал вид, тем ниже стратиграфическая точность, поэтому предпочтение отдается быстро эволюционирующим окаменелостям, таким как аммониты, а не медленно эволюционирующим формам, таким как наутилоиды. Часто биостратиграфические сопоставления основаны на фаунистическом комплексе, а не на отдельных видах – это позволяет достичь большей точности, поскольку временной промежуток, в течение которого все виды в комплексе существовали одновременно, меньше, чем временные промежутки, охватываемые каждым из видов по отдельности. Кроме того, если в образце присутствует только один вид, это может означать либо (1) то, что слои образовались в пределах известного ареала распространения этого организма; либо (2) то, что ареал распространения организма был известен неполно, и слои расширяют известный ареал распространения. Например, наличие ископаемого следа Treptichnus pedum использовалось для определения основания кембрийского периода, но впоследствии он был обнаружен в более древних слоях. Если окаменелость легко сохраняется и легко идентифицируется, то возможно более точное определение времени стратиграфических слоев.
To work well, the fossils used must be widespread geographically, so that they can be found in many different places. They must also be short lived as a species, so that the period of time during which they could be incorporated in the sediment is relatively narrow. The longer lived the species, the poorer the stratigraphic precision, so fossils that evolve rapidly, such as ammonites, are favored over forms that evolve much more slowly, like nautiloids. Often biostratigraphic correlations are based on a faunal assemblage, rather than an individual species — this allows greater precision as the time span in which all of the species in the assemblage existed together is narrower than the time spans of any of the members. Furthermore, if only one species is present in a sample, it can mean either that (1) the strata were formed in the known fossil range of that organism; or (2) that the fossil range of the organism was incompletely known, and the strata extend the known fossil range. For instance, the presence of the trace fossil Treptichnus pedum was used to define the base of the Cambrian period, but it has since been found in older strata. If the fossil is easy to preserve and easy to identify, more precise time estimating of the stratigraphic layers is possible.
Семья фауны
Концепция фаунистической смены была сформулирована в начале XIX века Уильямом Смитом. Изучая слои горных пород, Смит заметил, что скальные выходы содержат уникальные коллекции окаменелостей. Осознание того, что удаленные скальные выходы содержат сходные окаменелости, позволило Смиту установить последовательность горных образований по всей Англии. Работая с этими скальными выходами и составляя карты Англии, Смит начал замечать, что некоторые слои пород содержат преимущественно похожие виды, однако внутри или между этими группами окаменелостей присутствовали и незначительные различия. Это различие в, казалось бы, идентичных комплексах окаменелостей привело к принципу фаунистической смены, согласно которому ископаемые организмы сменяют друг друга в определенном и устанавливаемом порядке, и, следовательно, любой временной период может быть охарактеризован своим ископаемым содержанием.
The concept of faunal succession was theorized at the beginning of the 19th century by William Smith. When William was studying rock strata he began to recognize that rock outcrops contained a unique collection of fossils. The idea that these distant rock outcrops contained similar fossils allowed for Smith to order rock formations throughout England. With Smith's work on these rock outcrops and mapping around England, he began to notice some beds of rock may contain mostly similar species, however there were also subtle differences within or between these fossil groups. This difference in assemblages that appeared identical at first, lead to the principle of faunal succession, where fossil organisms succeed one another in a definite and determinable order, and therefore any time period can be categorized by its fossil extent.