Геохронологическая и стратиграфическая шкалы

Для восстановления геологической истории Земли используется абсолютное и относительное летоисчисление. Относительное определяет возраст геологических объектов и последовательность их образования стратиграфическими методами. Абсолютное устанавливает время возникновения горных пород, проявления геологических процессов, их продолжительность в астрономических единицах (годах) радиологическими методами. Поэтому существует две шкалы геологического времени – стратиграфическая и геохронологическая со своими стратиграфическими и геохронологическими подразделениями, отражающими этапы историко-геологического процесса. Стратиграфические единицы применяют для обозначения комплексов горных пород, а соответствующие геохронологические – для наименования времени, в течение которого происходило их образование.

Вся история Земли представляется как смена эволюционных и революционных этапов, что выражается в периодичности геологических процессов и эволюции органического мира. Крупным этапам развития Земли соответствуют этапы развития органического мира. Исходя из этого, границы различных по рангу историко-геологических этапов принимают за естественные рубежи, по которым проводят границы выделяемых стратиграфических единиц. Они следуют друг за другом в хронологическом порядке, отражая объективный ход исторического процесса развития Земли и её органического мира. Основой для выделения геохронологических и стратиграфических единиц служат следующие критерии, тесно связанные между собой:

1 – этапность в эволюции органического мира; 2 – периодическая изменчивость процессов осадконакопления и денудации; 3 – палеогеографические критерии (изменения контуров морских бассейнов, рельефа суши и дна моря, климата, ландшафтных обстановок); 4 – степень активности, характер проявления магматической деятельности и процессов метаморфизма; 5 – проявления крупных тектонических движений и деформаций.

Перечисленные явления взаимосвязаны и отражают единый процесс развития Земли. Но из всех геологических процессов развитие органического мира наиболее ярко и наглядно отражает необратимость развития истории Земли. Поэтому в позднем протерозое и фанерозое эволюция органического мира выступает в качестве основного и объективного критерия при выделении стратиграфических единиц, корреляции разрезов и определении таксонометрического ранга стратиграфических подразделений.

Подразделения международной стратиграфической шкалы были выделены в странах Средней Европы (исключение – пермская система). Первоначально полагали, что они имеют планетарное значение, но потом выяснилось, что повсеместно можно выделять крупные подразделения (группы, системы), а более мелкие отделы и ярусы трудно или невозможно установить. Поэтому появилась необходимость выделения региональных и местных стратиграфических подразделений (единиц) по совокупности литологических, палеонтологических и других признаков.

В России действует Стратиграфический кодекс, утверждённый МСК в 1991 и опубликованный в 1992 годах [31]. Он является временным сводом правил и рекомендаций, определяющих содержание и применение стратиграфических понятий, терминов, названий для обеспечения единообразия их использования на территории России. Кодексом предусмотрены две группы стратиграфических подразделений: основные и специальные, которые разделены на категории, представляющие собой фактически самостоятельные стратиграфические шкалы. Стратиграфические исследования проводят на конкретных разрезах осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород. С помощью различных методов выделяют конкретные стратиграфические подразделения, представляющие естественные геологические тела, выясняют их последовательность и взаимоотношения. Разрез, на котором впервые выделено данное стратиграфическое подразделение, носит название стратотипического, а район, где он располагается, – стратотипической местностью.

Основные стратиграфические подразделения делятся на общие, региональные и местные (табл. 1.1).

Общие стратиграфические подразделения представляют собой совокупности горных пород, естественные геологические тела, время формирования которых соответствовало определенным этапам геологической истории Земли. Эти подразделения устанавливаются с помощью различных методов, радиогеохронологических, в основном, для докембрия и палеонтологических для фанерозоя. Общим стратиграфическим подразделениям (слева) соответствуют их геохронологические эквиваленты (справа):

акротема – акрон,

эонотема – эон,

эратема (группа) – эра,

система – период,

отдел – эпоха,

ярус – век,

зона – раздел – фаза,

звено – пора,

ступень – термохрон (криохрон)

Таблица 1.1

Структура стратиграфической классификации, принятая в кодексе МСК

Стратиграфические подразделения	Категории стратиграфических подразделений
общие	региональные	местные
основные	акротема эонотема эратема система отдел ярус (подъярус) зона раздел* звено ступень	горизонт (подгоризонт) лона (провинциальная зона)	комплекс серия свита (подсвита)
специальные	Биостратиграфические подразделения: биостратиграфические зоны разных видов; вспомогательные подразделения (слои с фауной и флорой)
Литостратиграфические подразделения: толща, пачка, слой (пласт), маркирующий горизонт, органогенные массивы, стратогены
Климатостратиграфические, магнитостратиграфические, сейсмостратиграфические подразделения

*Раздел, звено и ступень используются для отложений четвертичной системы.

Практически все стратиграфические подразделения, крупнее яруса, имеют единые международные наименования.

Акротема – наиболее крупное подразделение, соответствующее акрону, появилось лишь в последнем издании [31] российского стратиграфического кодекса в связи с необходимостью по-новому ранжировать архей и протерозой, имеющих чересчур большую продолжительность по сравнению с фанерозойскими эрами – палеозойской, мезозойской и кайнозойской. Поэтому для архея и протерозоя были созданы более крупные стратоны и геохроны. Они иногда объединяются под названием криптозой, но чаще докембрий, т.е. совокупность пород, образовавшихся до кембрийского периода. Основным критерием разделения криптозоя и фанерозоя является присутствие только бесскелетных организмов в первом и появление большого разнообразия скелетных форм во втором.

Эонотема представляет отложения, образовавшиеся в течение крупной геохронологической единицы – эона, длительностью в сотни миллионов лет. Выделяют по две эонотемы в составе архейской и протерозойской акротем, ранг эонотемы имеет фанерозой.

Эратема или группа составляет часть эонотемы и характеризует отложения фанерозоя, образовавшиеся в течение эры продолжительностью в первые сотни миллионов лет. Эратемы отражают крупные этапы развития Земли и органического мира. Границы между эратемами соответствуют переломным рубежам в истории развития органического мира. В фанерозое выделяют три эры: палеозойскую (древней жизни), мезозойскую (средней жизни) и кайнозойскую (новой жизни).

Система – часть эратемы, характеризует отложения, образовавшиеся в течение периода длительностью в десятки миллионов лет. Ей свойственны типичные для неё семейства фауны и флоры. Выделяется 12 систем – кембрийская, ордовикская, силурийская, девонская, каменноугольная, пермская для палеозоя, триасовая, юрская, меловая для мезозоя и палеогеновая, неогеновая, четвертичная (антропогеновая) для кайнозоя. Названия систем даны по названиям населённых местностей, где они были впервые выделены, по характерным породам, другим критериям. Для каждой системы на геологических картах приняты определённый цвет, являющийся международным, и индекс, образованный начальной буквой латинского названия системы.

Отдел является частью системы, характеризует отложения, образовавшиеся в течение одной эпохи, длительность которой составляет первые десятки миллионов лет. В палеонтологическом отношении для отделов характерны определенные роды или группы видов фауны и флоры. Названия отделов даны по положению их в системе: нижний, средний, верхний или только нижний и верхний. Эпохи соответственно называют ранней, средней и поздней. Ряд отделов имеет собственные названия. Так в юрской системе выделяют лейас, доггер, мальм, в палеогеновой – палеоцен, эоцен, олигоцен, в неогеновой – миоцен и плиоцен. Отдел обозначается индексом системы и цифрой внизу (К₁, О₂).

Ярус – часть отдела. Ему отвечают отложения, образовавшиеся в течение века продолжительностью несколько миллионов лет. Согласно Стратиграфическому кодексу ярус – это таксономическая единица общей стратиграфической шкалы, устанавливаемая по биостратиграфическим данным, отражающим эволюционные изменения и этапность в развитии органического мира. Ярус устанавливается в каком-либо стратотипическом разрезе, носит название местности, где он впервые выделен, и для него характерен определённый комплекс ископаемых организмов с типичными родами и видами. Иногда выделяют подъярусы: нижний, средний, верхний или нижний и верхний. На геологической карте ярусы окрашиваются оттенками цвета системы, а индексы образуют путём добавления к индексу отдела начальной буквы названия яруса; К₁а – аптский, К₂к – конъякский, Р₁а – артинский ярусы. Если в отделе имеются ярусы, начинающиеся с одной и той же буквы, то к первой букве следующего вверх по разрезу яруса добавляется согласная буква. Так альбский ярус нижнемелового отдела имеет индекс К₁аl.

Объём стратиграфических подразделений по рангу выше яруса не имеет самостоятельных стратотипов, поскольку складывается из стратиграфических объёмов дробных подразделений. Но для докембрия стратотипы выбираются и для более высоких по рангу подразделений из-за ограниченных возможностей межрегиональных корреляций.

Зона (хронозона) является частью яруса и охватывает отложения, образовавшиеся в течении одной фазы порядка 1-3млн лет. Её границы устанавливаются по определенному зональному комплексу видов ископаемых организмов, который содержит формы, имеющие широкое географическое распространение и быстро эволюционирующие. Название зоны даётся по наиболее характерному виду зонального комплекса. Зона и фаза имеют название одного и того же вида-индекса. Например, зона или фаза Amaltheus margaritus, зона или фаза Deshayesites deshauesi.

Для четвертичной системы ниже зоны имеются свои подразделения, при выделении которых используется климатостратиграфический метод.

Раздел – единица общей стратиграфической шкалы, используемая в качестве наиболее крупного подразделения четвертичной системы (квартера). Он имеет индивидуальную биостратиграфическую и климатостратиграфическую характеристики одновременно и соответствует относительно долгому и сложному этапу развития климата. Постановлением МСК 1998 года в шкалу квартера между системой и разделом введён надраздел. Их два – плейстоцен и голоцен. В плейстоцене два раздела – эоплейстоцен и неоплейстоцен.

Звено объединяет горные породы, сформированные во время нескольких климатических ритмов – похолоданий (ледниковые, плювиал, стадиал) и потеплений (межледниковье, арид, интерстадиал). Геохронологическим эквивалентом звена является пора, оно имеет свой стратотип, климатостратиграфическое и биостратиграфическое обоснование.

Ступень подчинена звену и выделяется на основании климатостратиграфических критериев, объединяет комплексы пород, сформировавшиеся во время глобального (субглобального) потепления или похолодания климата. Ступень должна иметь стратотип.

Региональные стратиграфические подразделения включают горизонт и лону.

Горизонт – основное региональное подразделение. Он прослеживается по всей площади региона и характеризуется определённым комплексом палеонтологических и литологических признаков. Горизонту присваивается название места, где располагается его стратотип. Геохронологическим эквивалентом является время. Например, петинский горизонт верхнего девона, петинское время. Иногда выделяется подгоризонт.

Лона является частью горизонта и представляет собой провинциальную зону. Она устанавливается по комплексу фауны и флоры, характерного для данного региона, и отражает определённую фазу развития населявшего его органического мира. Границы лоны определяются по характерным видам зонального комплекса. Она должна иметь стратотип, содержащий зональный комплекс, и название по виду-индексу. Геохронологическим эквивалентом лоны является время.

Местные стратиграфические подразделения. Это толщи пород, выделяемые по ряду признаков, в основном, петрографическому или литологическому. Подразделения

должны иметь ясно выраженные границы и относительно широкое распространение.

Комплекс – самое крупное местное стратиграфическое подразделение. Чаще всего применяется при расчленении докембрия. Комплекс имеет очень большую мощность, сложный состав горных пород, сформированный в течение какого-то крупного этапа развития. На границе комплексов часто наблюдаются крупные несогласия, скачки метаморфизма горных пород. Комплексу присваивается географическое название по характерному месту его развития; например, байкальский или беломорский комплексы.

Серия охватывает достаточно мощную и сложную по составу толщу горных пород, характеризующихся общими признаками, например, условиями образования (морскими, континентальными, вулканогенными) с преобладанием определённых пород, характерной ритмичностью. Серии распространены на больших территориях, разделены крупными стратиграфическими несогласиями, не имеют стратотипа, состоят из двух или более свит.

Свита представляет толщу пород, образованных в определённой физико-географической обстановке и занимающих определённое стратиграфическое положение в разрезе. Она может состоять из однородных пород, или из переслаивания нескольких их типов. Главными особенностями свиты являются наличие устойчивых литологических признаков на всей площади её распространения и чёткая выраженность границ. Если остатки организмов не обнаружены, то возраст свиты устанавливается косвенным путём, исходя из возраста подстилающих и перекрывающих толщ или путём сопоставления с разрезами соседних областей. Возрастной объём свиты может меняться от места к месту. На геологической карте площадь развития свиты закрашивается оттенками цвета системы, к которой она относится по возрасту. Её индекс образуется прибавлением к индексу отдела начальной латинской буквы названия свиты, которое она получает по географическому местонахождению стратотипа. Например, D₃d – дудинская свита, К₂р – полпинская свита.

Местные стратиграфические подразделения – это реально существующие и картируемые тела. Их выделение не зависят от того, как они сопоставляются с подразделениями общей шкалы, и они не заменяются этими подразделениями.

Специальные стратиграфические подразделения делятся на три группы: 1 – биостратиграфические, 2 – литостратиграфические, 3 – климатостратиграфические, магнитостратиграфические и сейсмостратиграфические подразделения. Первая группа включает категории биостратиграфических зо н разных видов. Они имеют локальное распространение, и их выделение обосновывается только палеонтологически.

Биостратиграфическая зона представляет собой толщу горных пород, охарактеризованную комплексом органических остатков. Время её образования определяется временем эволюции отдельных групп фауны и флоры, либо сменой экологических ассоциаций. Вертикальное распространение зоны по разрезу ограничивается появлением и исчезновением комплекса органических остатков, а географическое распространение – ареалом развития зонального комплекса. Зональное деление разреза может быть проведено по разным группам ископаемых организмов. Например, наряду с зональным делением каменноугольной системы по аммоноидеям существует её деление по фузулинидам, брахиоподам и конодонтам. Зона имеет свой стратотип, разделяется на подзоны, а её название образуется из названия одного или двух видов-индексов, например, зона Globigerinoides conglobatus.

Литостратиграфические подразделения второй группы используются для выделения различных вспомогательных стратиграфических единиц свободного пользования. Их применяют по желанию, они не являются обязательными, не имеют строгого соподчинения, но в то же время способствуют расчленению и сопоставлению ранее неизвестных отложений, в которых ещё не обнаружены остатки организмов, позволяющие установить основные или биостратиграфические стратиграфические подразделения.

В качестве литостратиграфических применяют следующие: толща, пачка, слой, залежь, линза, маркирующий горизонт и т.д. Название может происходить от наименования горной породы либо географического названия. Например: толща глин, пачка известняков, угольный пласт, подгоренские мергели и т.д. Пачки могут обозначаться числами и буквами с названием горной породы в скобках. Например, пачка 1 (известняки), пачка 2 (мергели), пачка 3 (серые песчаники). Толщи, слои, маркирующие горизонты и другие литостратиграфические подразделения, обычно называются по характерным породам, цвету, литологическим особенностям или характерным органическим остаткам. Например, нуммулитовые слои, пласт с Ginkgo и т.д. Геохронологическим эквивалентом вспомогательных стратиграфических единиц является время. В этом случае выражаются следующим образом: «время образования… толщи, пачки, слоя; время образования слоёв с…».

Специальные стратиграфические подразделения третьей группы охарактеризованы ранее.