Pojęcia podstawowe. Klasyfikacje stratygraficzne. Jednostki chronostratygraficzne vs. geochronologiczne

Transkrypt

1 Pojęcia podstawowe Stratygrafia? Zajmuje się określaniem wzajemnego połoŝenia skał w kolejności ich powstawania Jednostka stratygraficzna? Ciało skalne powiązane stosunkiem następstwa czasoprzestrzennego wyodrębnione na podstawie jakiejkolwiek z wielu cech i składników skał Jednostki stratygraficzne róŝnych kategorii nie muszą się pokrywać Klasyfikacje stratygraficzne Litostratygrafia Biostratygrafia Chronostratygrafia Magnetostratygrafia Geochronologia Inne metody Stratygrafia: sejsmiczna, sekwencji, tektonostratygrafia, cyklostratygrafia, zdarzeniowa, chemostratygrafia, holostratygrafia (multistratygrafia) Jednostki chronostratygraficzne vs. geochronologiczne Jednostka chronostratygraficzna zespół skał powstały w określonym przedziale czasu Jednostka chronostratygraficzna najlepiej definiowana jest przez przedział stratygraficzny między dwoma stratotypami granic granice jednostek chronostratygraficznch są izochroniczne z załoŝenia KaŜdej jednostce chronostratygraficznej odpowiada jednostka geochronologiczna (skały utworzone w tym przedziale czasu) 1

2 Jednostki chronostratygraficzne vs. geochronologiczne jednostka chronostratygraficzna eonotem eratem system oddział piętro wiek eon era okres epoka wiek doba jednostka geochronologiczna Względny wiek skał i procesów geologicznych Metody litologiczne litostratygrafia Metody biologiczne biostratygrafia Metody geofizyczne Metody tektoniczne Metody magnetyczne Litostratygrafia Cel uporządkowanie skał w konkretne jednostki opatrzone nazwami wyróŝniane na podstawie cech litologicznych i ich zmienności. Podstawa to jednostki litostratygraficzne J.l. element skalny róŝniący się od sąsiednich i wyróŝniony na podstawie diagnostycznych cech litologicznych Diagnostyczne cechy to charakterystyka strukturalna, petrograficzna, mineralogiczna, paleontologiczna, geochemiczna, geofizyczna etc. Gdzie wyróŝniamy jednostki litostratygraficzne Formalne jednostki litostratygraficzne 2

3 Litostratygrafia Granice jednostek Zanik lub wyraźna zmiana podstawowej cechy diagnostycznej Nie muszą być izochroniczne Łatwość śledzenia granic Granice jednostek wyŝszych rzędów od formacji są zbieŝne z granicami jednostki podstawowej (fm) Stratotyp i hipostratotyp jednostki - profil na którym oparta jest podstawowa definicja litologiczna + wskazanie dolnej i górnej granicy. Nazewnictwo jednostek Rozprzestrzenienie jednostki Jednostki lateralnie ciągłe Jednostki lateralnie nieciągłe Foramcja (fm); ang. Formation (Fm) Skały osadowe, magmowe, metamorficzne Kombinacja roŝnych typów skał genetycznie powiązanych Nazewnictwo: termin klasyfikacyjny + litologia + geografia Całkowity podział litostratygraficzny bez fm nie moŝna wyróŝniać innych jednostek W obrębie fm. moŝna wyróŝniać j.l. niŝszej rangi (ogniwo /og/; warstwa /wt/) 3

4 Ogniwo (og); ang. Member (Mb) WyróŜnia się w obrębie formacji (nie trzeba) Ogniwo jest zawsze częścią formacji Powinno być moŝliwie jednorodne litologicznie Ogniwo moŝe przechodzić z jednej fm do drugiej fm Nazewnictwo: termin klasyfikacyjny + litologia (ew. paleontologia) + geografia Warstwa /wt/; ang. Bed J.l. najniŝszej rangi Wydzielana w obrębie róŝnych j.l. wyŝszej rangi Powinno być moŝliwie jednorodne litologicznie Warstwa moŝe przechodzić z jednej fm do drugiej fm Nazewnictwo: termin klasyfikacyjny + litologia (ew. paleontologia) + geografia Geografia musi być inna niŝ formacji czy ogniwa Grupa /gr/; ang. Group /Gr/ Nadrzędna do formacji Dwie lub więcej formacji mających ze sobą związek Nie trzeba ich wydzielać Nazewnictwo: termin klasyfikacyjny + geografia geografia musi być inna niŝ jednostek litologicznych wchodzących w skład grupy 4

5 Biostratygrafia Jednostka biostratygraficzna utwory geologiczne wyodrębnione na podstawie skamieniałości Jednostki biostratygraficzne wyróŝnia się na podstawie: Wszystkich lub niektórych skamieniałości Szczególnego naturalnego zespołu skamieniałości Zasięgu taksonu lub taksonów Liczebności skamieniałości Cech morfologicznych Sposobu bytowania lub charakterystyki środowiskowej Stopnia ewolucji Biostratygrafia Poziomy biostratygraficzne Zespół skał, którego dolna i górna granica jest wyznaczona zasięgiem jednego lub więcej taksonów (gatunków), w zapisie stratygraficznym Nazwa poziomu zwykle pochodzi od charakterystycznego taksonu (gatunku skamieniałości) Biostratygrafia - załoŝenia Skamieniałości przewodnie Forma powszechna w zapisie geologicznym; moŝna ją łatwo znaleźć Jest formą łatwo rozpoznawalną Jest formą o szerokim rozprzestrzenieniu geograficznym, umoŝliwiając tym samym korelację skał na duŝym obszarze Występuje w wielu typach skał osadowych, przez co jest formą znajdowaną w bardzo wielu miejscach Ma krótki zasięg stratygraficzny, pozwalający na bardzo precyzyjną korelację w sytuacjach gdy juŝ sama obecność a nie pierwsze bądź ostatnie pojawienie się, moŝe być wykorzystane do zdefiniowania poziomu 5

6 Odmiany poziomów biostratygraficznych Poziom zasięgu taksonu Poziom współwystępowania Poziom zespołowy Poziom interwałowy Ścieśniony od góry i od dołu Poziom filogenetyczny Szczególne przypadki p. zasięgu taksonu i p. interwałowego Poziom rozkwitu Podpoziom biostratygraficzny Międzypoziom i śródpoziom jałowy Poziom zasięgu taksonu /zona zasięgu taksonu / taxon range zone Obejmuje utwory o zasięgu stratygraficznym i geograficznym dla określonego taksonu Nazwa: nazwa taksonu Poziom współwystępowania /zona współwystępowania / co-occurrence range zone Poziom którego zasięg stratygraficzny odpowiada wspólnej części zasięgów stratygraficznych dwóch (lub więcej) liczby taksonów Nazwa: nazwy taksonów (min 2) na podstawie których został ustanowiony 6

7 Poziom zespołowy /zona zespołowa/ assemblage zone Określony, naturalny zespół skamieniałości MoŜna wyróŝnić na podstawie wszystkich lub niektórych skamieniałości Taksony mogą wykraczać zasięgiem stratygraficznym i geograficznym poza zasięg tego poziomu Nie wszystkie muszą dorównywać swym zasięgiem stratygraficznym i geograficznym zasięgowi tego poziomu Skały moŝna zaliczyć do tego poziomu nawet jeśli występuje w nich tylko część taksonów Nazwa: od jednego lub wielu taksonów Poziom interwałowy /zona ścieśniona / interwal range zone Zasięg odpowiada tej części zasięgu stratygraficznego, która nie pokrywa się z zasięgiem (zasięgami) innych taksonów nazwa: takson z poziomu ścieśnionego jest wskaźnikowy Odmiany poziomów biostratygraficznych Poziom zasięgu taksonu Poziom współwystępowania Poziom zespołowy Poziom interwałowy Ścieśniony od góry i od dołu Poziom filogenetyczny Szczególne przypadki p. zasięgu taksonu i p. interwałowego Poziom rozkwitu Podpoziom biostratygraficzny Międzypoziom i śródpoziom jałowy 7

8 Międzypoziom i śródpoziom jałowy Jednostki nieformalne Utwory nie zawierające skamieniałości Międzypoziom występuje między dwoma poziomami biostratygraficznymi Śródpoziom w obrębie jednego poziomu biostratygraficznego Bezwzględny wiek skał i procesów geologicznych Podstawowe Metody izotopowe Metody radiogeniczne Metody magnetometryczne Metody chemostratygraficzne Inne metody Lichenometria Dendrochronologia Warwochronologia (de Geera) Metody sedymentologiczne Badania rdzeni lodowych Bezwzględny wiek skał i procesów geologicznych Metody izotopowe Budowa jądra atomowego Liczba protonów = stała Liczba neutronów = moŝe być zmienna; determinuje to istnienie izotopów Izotopy odmiany pierwiastków; róŝna ilość neutronów w jądrze = róŝna liczba masowa Elektrony ( - masa atomowa = 0) Jądro atomowe Protony ( + masa atomowa = 1) Neutrony (masa atomowa = 1) 8

9 Izotopy pierwiastków Izotopy Odmiany pierwiastków; róŝna liczba neutronów w jądrze (= róŝna liczba masowa) Izotopy trwałe nie ulegają samorzutnej przemianie w izotopy innych pierwiastków Izotopy nietrwałe (niestabilne, promieniotwórcze) ulegają samorzutnej przemianie, zwykle w izotopy innych pierwiastków W naturze pierwiastki to mieszanina swoich izotopów w róŝnych proporcjach (my te proporcje znamy); około 280 izotopów trwałych posiada około 2000 izotopów nietrwałych Datowanie radiometryczne izotopy niestabilne Izotopy macierzyste w wyniku róŝnych przemian stają się izotopami potomnymi Trzy modele rozpadu Rozpad α (przemiana α; emisja cząsteczki α); izotop potomny ma 2 protony mniej Rozpad β (przemiana β; emisja cząsteczki β) przekształcenie neutronu w proton (beta minus); izotop potomny ma 1 proton więcej tracąc 1 elektron Wychwyt cząsteczki β likwidacja protonu i powstanie dodatkowego neutronu Prawo zaniku promieniotwórczego Spontaniczna emisja głównie cząstek α, β, prowadząca do przemiany jądra jednego pierwiastka w jądro innego (np. 235 U > 208 Pb) Czas połowicznego rozpadu (zaniku) T 1/2 czas po którym w wyniku rozpadu rozpada się połowa liczby jąder danego izotopu promieniotwórczego kaŝdy pierwiastek ma charakterystyczny dla siebie czas T 1/2 9

10 Datowania radiometryczne - moŝliwości występowanie izotopów promieniotwórczych T 1/2 róŝnych pierwiastków mają bardzo szerokie granice Ograniczenia stosowalności Szczelność układów Ograniczenia w datowaniu skał osadowych Metody radiogeniczne Metoda trackowa (Fission-Track Dating) = ślady samorzutnego rozpadu Wykorzystuje głównie uran 238 i pierwiastki potomne Defekty sieci krystalicznej Liczba tracków na jednostkę powierzchni jest funkcją czasu Metoda termoluminescencji zdolność minerałów do magazynowania energii promieniowania jonizującego izotopów promieniotwórczych Stratygrafia izotopowa strontostratygrafia (Strontium Isotope Stratigraphy; SIS) Głównie dla skał osadowych Trwałe izotopy strontu - 87 Sr/ 86 Sr oraz zmiany ich proporcji w czasie słuŝą do datowania bezwzględnego Krzywa strontowa opiera się na zmianach proporcji 87Sr/86Sr Organizmy włączają w skład swoich szkieletów stront w takim stęŝeniu i proporcji izotopów jaka w danej chwili jest w oceanie Podobieństwo strontu do wapnia UŜycie w praktyce 10