Введение

Определение относительного порядка прошлых событий, относительная датировка слов и звуков в языках

Относительное датирование – это наука об определении относительного порядка прошлых событий (то есть возраста объекта по сравнению с другим), не обязательно определяя их абсолютный возраст (то есть предполагаемую датировку). В геологии скалы или поверхностные отложения, окаменелости и литологии могут использоваться для сопоставления одного стратиграфического разреза с другим. До открытия радиометрического датирования в начале XX века, которое предоставило возможность абсолютного датирования, археологи и геологи использовали относительное датирование для определения возраста материалов. Хотя относительное датирование может установить только последовательность, в которой произошла серия событий, а не время их наступления, оно остается полезным методом. Относительное датирование по биостратиграфии является предпочтительным методом в палеонтологии и, в некоторых аспектах, более точным. Закон суперпозиции, утверждающий, что более древние слои находятся глубже в разрезе, чем более молодые, являлся обобщающим результатом "относительного датирования", наблюдаемого в геологии с XVII века до начала XX века.

Геология

Регулярный порядок появления окаменелостей в слоях горных пород был обнаружен около 1800 года Уильямом Смитом. Во время прокладки Сомерсетского угольного канала на юго-западе Англии он заметил, что окаменелости всегда встречаются в одном и том же порядке в различных слоях горных пород. Продолжая работу геодезистом, он обнаружил аналогичные закономерности по всей Англии. Он также установил, что определенные виды животных встречаются лишь в определенных слоях, и что эти слои одинаковы по всей Англии. Благодаря этому открытию Смит смог определить последовательность формирования горных пород. Спустя шестнадцать лет после своего открытия он опубликовал геологическую карту Англии, показывающую породы, относящиеся к различным геологическим периодам.

Принципы относительной датировки

Методы относительного датирования были разработаны с момента возникновения геологии как естественной науки в XVIII веке. Геологи по-прежнему используют следующие принципы для получения информации о геологической истории и времени геологических событий.

Однообразие

Принцип униформизма утверждает, что геологические процессы, наблюдаемые в настоящее время, изменяющие земную кору, действовали в основном таким же образом на протяжении геологического времени. Этот основополагающий принцип геологии, выдвинутый шотландским врачом и геологом Джеймсом Хаттоном в XVIII веке, заключается в том, что "настоящее – ключ к пониманию прошлого". Словами Хаттона: "История нашей планеты должна быть объяснена тем, что мы наблюдаем происходящим сейчас".

Навязчивые отношения

Принцип пересекающих отношений касается внедрений, пересекающих другие геологические образования. В геологии, когда магматическое внедрение пересекает образование осадочной породы, можно установить, что магматическое внедрение произошло позже осадочной породы. Существует множество различных типов внедрений, включая плутоны, лаколиты, батолиты, силлы и дайки.

Общие отношения

Принцип пересекающихся отношений применим к образованию разломов и определению возраста слоев, которые они пересекают. Разломы моложе пород, которые они прорезают; следовательно, если обнаружен разлом, пересекающий некоторые слои, но не затрагивающий вышележащие, то прорезанные слои старше разлома, а не прорезанные – моложе. Обнаружение опорного горизонта в таких ситуациях может помочь определить, является ли разлом нормальным или сдвиго-надвиговым.

Включения и компоненты

Принцип включений и компонентов гласит, что в осадочных породах, если в слое обнаружены включения (или класты), то эти включения должны быть старше самого слоя. Например, в осадочных породах часто встречается гравий из более древних слоев, вырванный и включенный в более молодые отложения. Аналогичная ситуация наблюдается и в магматических породах при наличии ксенолитов. Эти чужеродные тела подхватываются потоками магмы или лавы и включаются в состав, а затем охлаждаются вместе с основной массой породы. Следовательно, ксенолиты старше той породы, в которой они содержатся.

Первоначальная горизонтальность

Принцип первоначальной горизонтальности утверждает, что отложение осадочных пород происходит в виде преимущественно горизонтальных слоев. Наблюдения за современными морскими и наземными отложениями в самых разнообразных условиях подтверждают это общее правило (хотя косая слоистость имеет наклон, общая ориентация косослоистых пачек горизонтальна).

Боковая непрерывность

Принцип боковой непрерывности гласит, что слои осадочных пород изначально простираются в стороны во всех направлениях; иными словами, они обладают боковой непрерывностью. Следовательно, горные породы, которые в остальном схожи, но сейчас разделены долиной или другой формой эрозии, можно считать изначально едиными. Слои осадочных пород не простираются неограниченно; скорее, их границы можно определить, и они зависят от количества и типа доступного осадочного материала, а также от размера и формы осадочного бассейна. Осадочный материал будет продолжать переноситься в данную область и в конечном итоге отлагаться. Однако толщина слоя этого материала будет уменьшаться по мере удаления от источника. Часто крупнозернистый материал больше не может быть перенесен в определенную область, поскольку энергия транспортирующей среды недостаточна для его доставки туда. Вместо него частицы, выпадающие из транспортирующей среды, будут более мелкозернистыми, и произойдет постепенный боковой переход от крупнозернистого к мелкозернистому материалу. Боковое изменение осадочного материала внутри пласта известно как осадочные фации. Если доступно достаточно осадочного материала, он будет отлагаться до границ осадочного бассейна. Часто осадочный бассейн расположен в породах, сильно отличающихся от отлагающихся осадков, в этом случае боковые границы осадочного слоя будут отмечены резким изменением типа породы.

Включения вулканических пород

Включения расплава – это небольшие порции или "капли" расплавленной породы, захваченные внутри кристаллов, растущих в магмах, формирующих магматические породы. Во многих отношениях они аналогичны флюидных включениям. Включения расплава обычно малы – большинство из них имеют размер менее 100 микрометров (микрометр составляет одну тысячную миллиметра, или примерно 0,00004 дюйма). Тем не менее, они могут предоставить большое количество полезной информации. Используя микроскопические наблюдения и различные методы микрохимического анализа, геохимики и петрологи магматических пород могут получить широкий спектр полезных данных из включений расплава. Два наиболее распространенных применения включений расплава – изучение состава магм, присутствующих на ранних стадиях истории конкретных магматических систем. Это связано с тем, что включения могут выступать в роли "окаменелостей", захватывая и сохраняя эти ранние расплавы до того, как они будут изменены последующими магматическими процессами. Кроме того, поскольку они захвачены при высоких давлениях, многие включения расплава также предоставляют важную информацию о содержании летучих элементов (таких как H2O, CO2, S и Cl), которые являются причиной взрывных вулканических извержений. Сорби (1858) впервые описал микроскопические включения расплава в кристаллах. Исследование включений расплава в последнее время получило развитие благодаря разработке сложных методов химического анализа. Ученые из бывшего Советского Союза возглавили изучение включений расплава в десятилетия после Второй мировой войны (Соболев и Костюк, 1975) и разработали методы нагрева включений расплава под микроскопом, чтобы можно было непосредственно наблюдать изменения. Несмотря на свой небольшой размер, включения расплава могут содержать различные компоненты, включая стекло (представляющее собой магму, охлажденную быстрым охлаждением), мелкие кристаллы и отдельный пузырек, богатый паром. Они встречаются в большинстве кристаллов, обнаруженных в магматических породах, и широко распространены в минералах кварц, полевой шпат, оливин и пироксен. Формирование включений расплава, по-видимому, является нормальной частью кристаллизации минералов в магмах, и они могут быть найдены как в вулканических, так и в плутонических породах.

Включенные фрагменты

Закон включенных фрагментов — это метод относительного датирования в геологии. По сути, этот закон утверждает, что класты в породе старше самой породы. Одним из примеров является ксенолит — фрагмент вмещающей породы, который попал в проходящую магму в результате вырыва (стопинга). Другой пример — вынесенное ископаемое, то есть ископаемый организм, выветревшийся из более древних отложений и переотложенный в более молодые. Это перефразировка оригинального принципа включений и компонентов, сформулированного Чарльзом Лайеллем в его многотомном труде «Основы геологии» (1830–1833 гг.), который гласит, что в осадочных породах, если в образовании встречаются включения (или класты), то эти включения должны быть старше образования, в котором они содержатся. Например, в осадочных породах часто встречается гравий из более древнего образования, вырванный и включенный в более новый слой. Аналогичная ситуация наблюдается и в магматических породах при наличии ксенолитов. Эти чужеродные тела подхватываются магмой или лавой и впоследствии охлаждаются в матрице. Следовательно, ксенолиты старше породы, в которой они находятся.

Планетология

Относительное датирование используется для определения последовательности событий на объектах Солнечной системы, отличных от Земли. На протяжении десятилетий планетологи используют его для понимания эволюции тел в Солнечной системе, особенно в тех многочисленных случаях, когда у нас нет образцов с поверхности. Применяются многие из тех же принципов. Например, если долина сформировалась внутри ударного кратера, то долина должна быть моложе кратера. Кратеры очень полезны при относительном датировании: как правило, чем моложе поверхность планеты, тем меньше на ней кратеров. Если скорости образования кратеров известны с достаточной точностью, можно применить приблизительные абсолютные даты, основываясь только на кратерах; однако скорости образования кратеров за пределами системы Земля-Луна изучены недостаточно хорошо.

Археология

Методы относительной датировки в археологии аналогичны некоторым из используемых в геологии. Принципы типологии сопоставимы с биостратиграфическим методом в геологии.

Цитаты

Биостратиграфия: Уильям Смит. Понимание эволюции. 2009. Музей палеонтологии Калифорнийского университета. 23 января 2009 г. <http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/000/history11>
Монро, Джеймс С., и Рид Уикандер. Изменяющаяся Земля: Исследование геологии и эволюции, 2-е изд. Белмонт: West Publishing Company, 1997.