Создание и оформление международной стратиграфической шкалы (II—VIII сессии МГК)

Основные стратиграфические подразделения

Глава 5. ОБЩАЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ ШКАЛА

Разработка относительной геохронологии является в основном пройденным этапом на пути развития стратиграфических представлении. Лежащая в основе относительного летоисчисления общая стратиграфическая шкала оформилась в своих основных чертах больше ста лет назад.

Общая стратиграфическая шкала, известная под названиями «единая» «международная», «глобальная», «стандартная», «эталонная», «хроностратиграфическая», в своей принципиальной основе была принята на II сессии Международного геологического конгресса, состоявшейся в Болонье (Италия) в 1881г. С тех пор она не претерпела сколько-нибудь существенных изменений ни по своей форме, ни по своему содержанию. Все изменения и дополнения, которые были внесены в нее за истекший период, имеют частный характер и не нарушают общего принципа ее построения. И только на XXXI сессии МГК (Рио-де-Жанейро, 2000 г) в основу ее построения положен последовательный ряд договоренных фиксированных точек (ТГСГ или GSSP). Подробнее об этом в главе 7.

Стратиграфическая шкала отражает последовательность отложений расчленение их на отдельные стратиграфические единицы, выражает их временной объем и соподчиненность. Геохронологическая шкала показывает длительность и последовательность основных этапов развития земной коры и Земли. Обе эти шкалы свидетельствуют об общем ходе и результатах единого закономерного процесса формирования земной коры. Каждому стратиграфическому (хроностратиграфическому) подразделению соответствует геохронологическое, и, в свою очередь, любое геохронологическое подразделение должно быть хроностратиграфическим.

Шкала стратиграфическая — показывает последовательность и соподчиненность стратиграфических подразделений осадочных, вулканогенных и метаморфических образований, слагающих земную кору и отражающих пройденные Землей или участками земной коры этапы исторического развития. Существует общая шкала (объединяющая планетарные подразделения), а также региональные и местные схемы.

Общая стратиграфическая шкала — шкала, объединяющая все стратиграфические единицы, которые постоянно (т. е. в течение всех периодов) являются общими для всего земного шара или, по крайней мере, для большинства современных континентов.

В общем виде она выглядит следующим образом (табл. 3—5.).

Геохронологическая шкала — шкала относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней.

Общая стратиграфическая шкала

Геохронометрическая шкала — шкала абсолютного геологического времени — последовательный ряд датировок границ общих стратиграфических подразделений, выраженных в годах и вычисленных с помощью изотопно-гехронометрических (радиометрических) и других методов.

Вот как выглядит соотношение подразделений стратиграфической и геохронологической шкалы (табл. 6).

Таблица 6. Соотношение подразделений стратиграфической и геохронологической шкал

Как видно из таблицы 6, стратиграфическая и геохронологическая шкала практически адекватны. Обычно их так и делают совмещенными, где обычный текст относится к стратиграфической шкале, а текст, даваемый в скобках, — к геохронологической. Рассмотрим теперь некоторые характерные особенности геохронологической шкалы. Прежде всего необходимо отметить неравномерность ее делений. Сопоставление данных хронологии и хронометрии показывает существенно различную продолжительность периодов и эр. Так, например, силур оказывается почти вдвое короче девона, а продолжительность три аса в полтора раза меньше продолжительности юры; наконец весь мезозой более чем в два раза уступает по продолжительности палеозою. Наряду с неравномерностью маркировки геохронологической шкалы фиксируется и неравномерное во времени проявление крупных геологических событий, например эпох складчатости или смены геологических циклов. Однако если для эпох диастрофизма27 характерно постепенное их сближение во времени (С. Н. Бубнов), а продолжительность геологических циклов постепенно сокращается (В. Д. Наливкин), то закономерных подразделений мы не замечаем, что, кстати, может рассматриваться в качестве показателя определенной независимости геохронологической шкалы.

Другую особенность геохронологической шкалы составляет ее физическая дискретность. В настоящее время идея Дж. Барелла о том, «что, начиная с кембрия, осадочный покров формировался главным образом за счет перемыва осадочных же толщ», получает все больше подтверждений. Более того начало этого качественно нового этапа формирования осадочных пород, видимо, следует датировать не кембрием, а рифеем. Следовательно, значительную часть истории Земли ее осадочная оболочка представляет собой особую замкнутую систему, внутри которой происходит непрерывное перераспределение материала. Вследствие этого можно полагать, что в принципе невозможно существование разрезов, в которых бы был зафиксирован без перерывов процесс осадконакопления в течение более или менее продолжительного времени. Таким образом, каждое подразделение геохронологической шкалы документировано в разрезах лишь частью, притом, возможно, незначительной, осадков, которые первоначально накопились в течение соответствующего временного интервала.

24 Многие студенты и начинающие геологи иногда путаются, не к месту употребляют эти понятия, особенно в пылу дискуссий. Возможно, это происходит из-за волнения или обычной невнимательности. Правильное употребление этих терминов — показатель геологической грамотности.

Для простоты запоминания. Например, говоря об отложениях, т. е. о предмете {«Что и Где?»): Верхнеюрские горючие сланцы титонского яруса верхнети-тонского подъяруса зоны Dorsopianites panderi; но, говоря о событии («Что и Когда?»): Позднеюрская транссгрессия началась в титонском веке, в позднети-тонское время, в фазу Virgatites virgatus.

25 В исторической геологии единица относительной геохронологической (геоисторической) шкалы, отвечающая крупному этапу развития Земли и жизни на ней; является частью эры и соответствует времени образования отл. системы.

26 В исторической геологии наибольшая единица относительной геохронологической (геоисторической) шкалы, отвечает наиболее крупному этапу в геол. истории Земли и в развитии жизни на ней, соответствующему времени образования г. п., составляющих группу (синоним — эратема).

Архейская акротема. Выделена в 1872 г. американским геологом Д. Дэна (D. Dana). Нижняя группа пород докембрия. Делится на местные стратиграфические единицы. Состоит из нижнего и верхнего эонов (иногда их называют катархей и собственно архей). Не все признают такое деление, т. к. отсутствуют достоверные факты, указывающие на наличие между зонами проявлений диастрофизма как основного критерия для расчленения нижнего докембрия. Первоначально к архею относили все докембрийские образования, в дальнейшем трактовался различно. В настоящее время под археем понимается только нижняя часть докембрия.

27 [diasrojh (диастрофэ)— переворачивание] ния тектонические».

28 архшо€ (архэос) — древний.

29 акрос (греч.) — верхний, крайний.

Протерозойская акротема. Выделена в 1887г. по одним данным А. Седжвиком (Sedgwick), по другим — А. Эммонсом. Это верхняя группа докембрия, залегающая на архее. В осадочных породах, преимущественно в верхней части протерозоя, встречаются органические остатки — продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей (по другому — цианобактерии), в виде строматолитов и микрофитолитов, а также остатки микрофитофоссилий (акритархи и др.) Достоверные остатки животных организмов известны только в самых верхних отложениях протерозоя, они очень редки и представлены исключительно бесскелетными формами (черви, медузоидные, рангеиды и др.). Сейчас принято подразделять протерозой на две эонотемы: нижний (геохронологическое подразделение — карелий) и верхний протерозой. В верхнем протерозое выделяют рифей (состоящий из трех эратем: нижнего, среднего и верхнего) и вендскую систему. Широко принято подразделение протерозоя на местные стратиграфические единимы (серии, свиты).

Рифейская эонотема. Выделена Н. С. Шатским (1945). Название получила по древнему названию Урала — Ripheus. Это мощный комплекс отложений верхнего докембрия, развитый на Южном Урале, а также имеются аналоги этих отложений на Среднем Урале и Тимане. Изначально рифей был подразделен на 4 части: нижний, средний, верхний и венд. Позднее венд стали рассматривать как самостоятельную стратиграфическую единицу.

Вендская система. Выделена Б. С. Соколовым (1950). Название получила по древнему славянскому племени «венды», или «венеды». Это наиболее молодые отложения докембрия. Термин «венд» часто употребляется как синоним эокембрия.

Фанерозойская эонотема. Совокупность палеозойской, мезозойской и кайнозойской эратем (групп). Ей соответствуют отложения, охарактеризованные органическими остатками.

Палеозойская эратема. Первая от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на шесть систем: кембрийскую, ордовикскую, силурийскую, девонскую, каменноугольную и пермскую.

Кембрийская система. Свое название получила по старому названию провинции Уэльс — Cambria.

30 (протерос) — первичный; (эоэ) жизнь.

31 Эокембрий (Broegger, 1900) — термин, получивший широкое распространение в Западной Европе для обозначения отложений, непосредственно предшествовавших по времени образования кембрийским. Иногда еще называют инфракембрием.

32 (палеос) — древний.

Ордовикская система (соответственно в геохронологической шкале — ордовикский период). Свое название получила по древнему кельтскому племени — ордовики, — населявшем Уэльс во времена Римской империи (Ч. Лапворт33, 1879). Она принята в качестве самостоятельной системы лишь в 1960г. на XXI сессии МГК; ранее во многих странах рассматривалась как нижний отдел силурийской системы.

Силурийская система. Название получила по племени — силуры, когда-то населявшими Уэльс. Иногда силурийскую систему называли готландской, готландием.

Девонская система. Название получила по графству Девоншир в Англии.

Каменноугольная система. Названа так благодаря широкому развитию в ней залежей каменного угля.

Пермская система. Названа так по Пермской губернии (Россия). В Западной Европе верхний отдел пермской системы было принято называть «цехштейн (тюрингий)», а нижний — на «отэн (нижний лежень)» и «саксоний (верхний лежень)».

Мезозойская эратема. Выделена Филлипсом (J. Philllips) в 1841г. Вторая от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на три системы: триасовую, юрскую и меловую.

Триасовая система. Названа так по делению системы на три части. Подразделяется на три отдела. В литературе также широко распространено подразделение триасовой системы на три отдела для континентальных фаций Западной Европы, соответственно снизу вверх: «бун-тзандштейн», «мушелькальк» и «кейпер».

Юрская система. Свое название получила по Юрским горам в Швейцарии и Франции. Разделяется на три отдела: нижний (ранее именовавшийся лейас), средний (или доггер) и верхний (или мальм). В немецкой литературе ранее указанные отделы именовались по преобладающему цвету горных пород, т. е. черной, бурой и белой юрой. Стандартное расчленение юрской системы осуществляется по аммонитам. До последнего времени в СССР келловеискии ярус рассматривался в составе верхнего отдела. Только в 1989 г. отечественная шкала была приведена в соответствие с общей. Также следует отметить то обстоятельство, что волжский ярус35 выделялся только на территории быв шего СССР, но сейчас он переведен в ранг региояруса. В настоящее время во всем мире самый верхний ярус верхнего отдела юрской системы — титонский, названный так по имени мифологического персонажа Титона.

33 Смотри также примечание к таблице 1.

34 цеооС (мезос)— средний.

35 Как ярус введен в единую шкапу в 1965 г. решением МСК (Межведомственным стратиграфическим комитетом). Выделен в 1881 г. Никитиным как формация. В ее составе первоначально были верхний волжский ярус (ныне соответствует верхневолжскому подъярусу) и нижний волжский ярус (соответствует нижнему и среднему подъярусу в их прежнем объеме).

Меловая система. Названа так по широкому распространению в ней писчего мела. Разделяется на нижний и верхний отделы. Употребляются также надъярусные единицы, охватывающие несколько ярусов: сенон — в верхнем отделе и неоком — в нижнем (см. табл. 3). Нижний отдел состоит из шести ярусов. Берриасский ярус иногда рассматривался как нижний подъярус валанжинского яруса или нередко его отождествляли с верхневолжским подъярусом. Раньше верхний отдел состоял из семи ярусов, теперь датский ярус исключен из меловой и переведен в палеогеновую систему.

Кайнозойская эратема. Третья (верхняя) от докембрия группа отложений земной коры. Подразделяется на три системы: палеогеновую, неогеновую и четвертичную. Раньше вместо палеогена-неогена выделялась третичная «система» (Arduino, 1760), названная так по порядковому положению в первоначальной стратиграфической схеме подразделения отложений земной коры.

Палеогеновая система. Выделена Науманном (Naumann, 1866) как первая снизу система кайнозойской эры, Подразделяется на три отдела: нижний — палеоцен, средний — эоцен и верхний — олигоцен.

В 1833г. Ч. Лайель, производя расчленение третичных отложений, основывался на изменении процентного состава содержания в них современных форм моллюсков. К эоцену он отнес слои, содержащие 3 % ныне живущих видов, к миоцену — слои, охарактеризованные 17 %, и к плиоцену — 50—67 % современных форм.

Неогеновая система. Выделена Хорнсом (Hoerns, 1853) как вторая снизу ситема кайнозойской эры. Делится на два отдела: нижний — миоцен и верхний — плиоцен.

Четвертичная система (квартер, антропогеновый период). Термины «отдел» и «ярус» для отложений четвертичной системы не применяются. Вместо этого употребляется термин «раздел» и «звено». Делится на два раздела: плейстоцен и голоцен.

36 kcuvo£ (kainos) — новый.

37 См палео...+ genos— рождение.

38 См палео + kcuvo^ (kainos) — новый.

39 еш£ (заря); + kcuvoC (kainos) — новый. Название связано с первым массовым появлением новых форм животного мира — млекопитающих.

40 Гр. Oligos — немногий, незначительный + kccwoC, (kainos) — новый.

41 [vtoC, (неос) — новый] — приставка, обозначающая новый или молодой +

genos— рождение.

42 [цеюу (мион) — меньше; + kguvo£ (kainos) — новый].

43 [xtewv (плион) — более; + mivoC (kainos) — новый].

В основу международной стратиграфической (геохронологической) шкалы был положен «проект», разработанный швейцарским геологом Е. Реневье, одним из наиболее активных деятелей первых сессий Международного геологического конгресса.

В 1873—1874гг. в бюллетене общества естествоиспытателей кантона Во (Швейцария) Реневье была опубликована обширная (на 9 разноцветных листах) «Таблица осадочных формаций, образовавшихся на протяжении эпох, отвечающих фазам обновления органического мира земного шара, с указанием представляющих их отложений в Швейцарии и в классических областях, их синонимики46 и главнейших ископаемых каждого этажа». В своей таблице Е. Реневье выделял подразделения четырех соподчиненных порядков, а именно:

• подразделения 1-го порядка — эры (единицы универсального, планетарного значения);

• подразделения 2-го порядка— периоды (или группы) (почти универсальные подразделения);

• подразделения 3-го порядка — эпохи (или системы) (весьма общее значение);

• подразделения 4-го порядка — века (или этажи) (более или менее локальные или региональные фации).

Эта шкала мыслилась автором как многоступенчатая система все более общих по своему значению единиц от региональных или даже локальных веков (этажей) до универсальных, всеземного значения эр. Свою таблицу Е. Реневье рассматривал как попытку обобщить данные различных {«местных и региональных») европейских шкал — английской, французской, немецкой — и «сбалансировать» расхождения, имеющиеся между ними.

44 Гр. Pleistos — наибольший... — название подразделения четвертичной системы, характеризующегося появлением относительно большого количества новых форм жизни.

45 [уо^оС (голёс) — весь, полный] — приставка, употребляемая в сложных словах для выражения полноты, завершенности признаков, обозначаемых смысловой частью слова + ксцуоц (kainos) — новый. Это отложения, сформировавшиеся после последнего (по Огу — вюрмского), в нашем случае — валдайского оледенения. Синонимы — эпоха послеледниковая, отложения современные.

46 [auvojvunoa (синонимос) — одноименный] — совокупность синонимов; в палеонтологии систематический указатель всех описаний и изображений какого-либо рода, аида и т. д. Отражает взгляды автора об объеме вида, рода, семейства.

В основу предлагавшейся им геохронологической классификации были положены палеонтологические данные, именно — фазы обновления органического мира. В соответствии с этим в его таблице отмечены моменты появления (apparitions) и исчезновения (disparitions) различных групп ископаемых, и с этими «появлениями» и «исчезновениями» формально связываются все основные рубежи в предлагаемой им системе классификации.

В системе классификации Е. Реневье радиус действия эталонной шкалы ограничен⁴⁷ (частью Западной Европы), но никаких отличий в методе определения геологического возраста в пределах и вне радиуса действия этой шкалы не указывается и фактически подразумевается, что метод этот остается неизменным.

Одним из первых мероприятий МГК, собравшегося на свою первую сессию в 1878г в Париже, была организация комиссии по унификации стратиграфической номенклатуры48. По докладу этой комиссии на второй сессии МГК в Болонье (1881 г.) была принята общая схема международной системы стратиграфической классификации, прототипом которой явилась четырехстепенная иерархическая система Е. Реневье. Второй сессией МГК было принято разделение «минеральных масс земной коры» с точки зрения их возраста на стратиграфические единицы пяти соподчиненных рангов, а именно: группы, системы, отделы (или серии), ярусы, слои.

Этим стратиграфическим подразделениям полностью отвечают адекватные, геохронологические подразделения: эры, периоды, эпохи, века49, которые рассматриваются как производные от стратиграфических. В отношении значения, как стратиграфических, так и геохронологических подразделений в решениях второй сессии МГК ничего сказано не было. Не нашла в этих решениях своего отражения и проблема соотношения принятой системы классификации с местными и региональными шкалами. Вопрос о том, должна ли эта система заменить последние или служить для них лишь общим «эталоном», как полагал Е. Реневье, остался в решениях второй сессии МГК не разъясненным.

47 И тем более ограничен, чем к более дробным единицам шкалы (назеан-ной впоследствии «геологическим хронографом») он применялся.

48 [лат. nomenclatura — роспись имен] — совокупность или перечень названий, терминов, употребляющихся в какой-либо отрасли науки, техники и т. д.

49 Для хронологических единиц 5-го ранга, отвечающим слоям, в решениях 2-й сессии определенного названия зафиксировано не было. Только на восьмой сессии МГК в Париже (1900 г.) для стратиграфических и геохронологических подразделений 5-го порядка были предложены соответственно термины «зона» и «фаза».

Различные вопросы стратиграфической классификации и номенклатуры рассматривались и обсуждались на ряде последующих сессий конгресса, вплоть до VIII сессии, состоявшейся в 1900г. в Париже. Обсуждению подвергались как общие принципиальные вопросы стратиграфической классификации, так и схема классификации. Ее детально разработанный вариант был еще в 1873—1874 гг. представлен Е. Реневье.

Что касается самой схемы, то на первых сессиях МГК, главным образом на III (Берлин, 1885) и IV (Лондон, 1888), подвергалась обсуждению лишь ее часть подразделений старших рангов, до 3 ранга (эпоха — серия) включительно. Это обсуждение не привело к выработке вполне законченной схемы деления, но при обсуждении определилась в своих основных чертах та схема классификации, которой пользуются и сейчас.

К VI сессии МГК (Цюрих, 1894) Е. Реневье разработал новый, второй вариант «Таблицы осадочных формаций» и под общим названием «Геологический хронограф» («Chronographe geologique») опубликовал ее в трудах. Несколько позже, в 1897 г., к VII сессии МГК (С.-Петербург, 1897 г.) тот же «Геологический хронограф» был уже издан в виде отдельной книги.

При обсуждении принципов стратиграфической классификации на первых трех сессиях МГК наметились три различные точки зрения на сущность международной системы стратиграфических (и геохронологических) подразделений, принятой II сессией конгресса.

• Мнение французской делегации — подразделения международной шкалы всех рангов должны рассматриваться как естественные единицы универсального значения. (Даже подразделения самого низкого ранга — «слои» — рассматриваются ими как самостоятельные в палеонтологическом и палеогеографическом отношении единицы, которые могут быть прослежены по всей поверхности земного шара50).

• Точка зрения российской делегации (С. Н. Никитин, Ф. Н. Чернышев) — решительно высказались за признание универсального, но ус ловного (искусственного, по их выражению) характера подразделений международной шкалы. Другими словами, С. Н. Никитин и Ф. Н. Чернышев, подобно Е. Реневье, рассматривали, таким образом, международную стратиграфическую шкалу как условный «эталон» или «хронограф», «как искусственную, но необходимую для дальнейшего движения науки систему», при помощи которой можно сопоставлять подразделения различных местных шкал.

50 Т. е. «слои» отвечают самостоятельному этапу развития органического мира, с одной стороны, и палеогеографических условий земной поверхности — с другой.

• Точка зрения оргкомитета VII и VIII сессии МГК и комиссии по номенклатуре (секретарь Е. Реневье). Основное отличие данной точки зрения от двух предыдущих — последовательное все большее ограничение пространственной значимости подразделений международной шкалы при переходе от единиц высшего ранга (эр или групп) к единицам более низких рангов.

«Подразделения первого порядка, — должны иметь универсальное значение и основываться на палеонтологических данных, достаточно общих для использования их в пределах всей поверхности Земли». В отношении подразделений второго порядка (систем — периодов) говорится уже, что их значение должно быть лишь «весьма общим». Подразделения же низших порядков (серии — эпохи, ярусы — века) определенно рассматриваются уже как единицы регионального («европейского или эквивалентного») значения. Это говорится в тезисах оргкомитета VII сессии МГК.

В докладе на VIII сессии МГК подтверждается выше изложенная позиция и кроме того особенно подчеркивается региональное значение подразделений четвертого порядка — ярусов, присутствие которых в международной классификации, по мнению комиссии по номенклатуре, вообще не обязательно.

В своих официальных решениях МГК не занял по отношению к рассматриваемым проблемам и высказанным точкам зрения принципиальную позицию и резолюция по этому вопросу, принятая на VII сессии оказалась достаточно неопределенной и противоречивой. «Конгресс указывает, — говорится в этой резолюции, — что следует оставаться на базе исторического метода, стремясь одновременно к переходу к все более и более естественному делению».