Специальные стратиграфические подразделения

Литостратиграфические	Толща, пачка, слой (пласт), маркирующий горизонт; Органогенные массивы, стратогены
Биостратиграфические	Зоны различных видов (зона распространения таксона – биозона, зона совместного распространения, филозона, интервал-зона, акмезона, комплексная зона); Ареальные зоны (провинциальная, местная); Вспомогательные подразделения (слои с фауной или флорой)
Климатостратиграфические	Климатолит, стадиал, наслой
Магнитостратиграфические	Магнитозоны ( мега-, гипер-, супер-, орто-, суб- и микрозона)
Сейсмостратиграфические	Сейсмокомплексы

11 А) Принцип палеонтологической сукцессии (принцип Жиро Сулави — Смита)

В тесной связи с вышерассмотренным принципом В. Смита находится иногда даже объединяемое с ним положение о различии комплексов ископаемых разновозрастных отложений, последовательно сменяющих друг друга. В какой-то мере это положение действительно отражено в приведенных высказываниях В. Смита о формировании Земли слой за слоем и соответ­ственно о многократных актах творения животных и растений, объясняющих различие комплексов окаменелостей различных слоев. Еще за два десятилетия до первого сообщения В. Смита о результатах его исследований, во Франции в 1880 г. был опубликован текст доклада аббата Жиро Сулави «Естественная история Южной Франции», прочитанного им в 1779 г. в Королевской академии наук. В этом сочинении Жиро Сулави пишет: «Эпохи различных ископаемых соответствуют слоям, которые их содержат» и выделяет пять веков: «Первый век: царство раковин, которые не живут сейчас. Второй век: царство предыдущих раковин и некоторых других с подобными ныне живущим формами. Третий век: царство моллюсков, исключительно ныне живущих в наших морях. Четвертый век: царство рыб и растений, известных ныне. Пятый век: окаменелые деревья, гравий, кости ископаемых животных и пр.».

Ряд исследователей рассматривает концепцию Жиро Сулави в качестве фундаментального принципа или закона стратиграфии, называемого принципом палеонтологической сукцессии. Поскольку В. Смит подошел в своих исследованиях к близким выводам, и, по-видимому, независимо от Жиро Сулави, будет справедливо обозначать принцип последовательной смены комплексов ископаемых, или палеонтологической сукцессии, как принцип Жиро Сулави — В. Смита. Этот принцип, как уже отмечалось, тесно связан с основным принципом В. Смита и дополняет его более отчетливо выраженным историческим подходом к объяснению различий комплексов ископаемых из отложений, занимающих различное положение в разрезе.

В качестве краткого определения сущности принципа палеонтологической сукцессии можно принять следующую формулировку: ископаемые фауны и флоры следуют друг за другом в определенном, могущем быть выясненном порядке.

11. Б) Палеомагнитный метод

В 1953–1958 годах был разработан и внедрен в практику геологоразведочных работ палеомагнитный метод. Развитие этого метода явилось важной частью процесса становления новой отрасли геофи­зики – палеомагнитологии [Храмов А. Н., Шолпо Л. Е., 1967].

Палеомагнитология изучает явления палеомагнетизма, т. е. магнитное поле Земли геологического прошлого, закрепленное в своеобразных отпечатках этого поля — векторах естественной остаточной намагниченности горных пород. Намагниченность горных по­род позволяет изучать историю магнитного поля Земли, син­хронизировать породы, содержащие отпечатки этого поля, и определять их возраст.

При образовании осадочных пород на магнитные частицы в процессе осаждения оказывает ориентирующее действие гео­магнитное поле; частицы стремятся расположиться таким образом, чтобы их векторы намагниченности оказались направ­ленными по полю. При обезвоживании осадка полученная ори­ентация частиц закрепляется, и осадок приобретает ориентационную остаточную намагниченность J_ro. Аналогичным образом закрепляется вектор геомагнитного поля в остывающих кристаллизующихся магматических породах, образующихся и преобразующихся минералах метаморфических пород.

Надежную информацию о древнем геомагнитном поле несет только та компонента, возраст которой совпадает с возра­стом породы,— первичная намагниченность. Поэтому главная задача любого палеомагнитного исследования — выделить первичную намагниченность (опреде­лить направление и модуль вектора).

Предпосылками использования палеомагнитного метода в стратиграфии являются следующие:

1. Горные породы при своем образовании намагничиваются по направлению геомагнитного поля времени и места их образования (гипотеза фиксации).

2. Приобретенная первичная намагниченность сохраняется (хотя бы частично) в породе и может быть выделена (гипотеза сохранения).

3. Палеомагнитное поле (осредненное за промежутки времени порядка 1 млн. лет, кроме эпох его резких перестроек), является полем диполя, помещенного в центр Земли и ориентированного по ее оси вращения (гипотеза центрального осевого диполя).

Установлено, что направления палеомагнитного поля являются функцией географического положения и возраста исследованных горных пород.

Глобальность обоих явлений — дрейфа континентов и гео­магнитных инверсий — служит предпосылкой применения палеомагнитного метода в стратиграфии, т. е. магнитостратиграфических исследований.

Таким образом, использование палеомагнетизма в стратиграфии основано на том, что в истории Земли происходили многократные инвер­сии магнитного поля, обусловленные изменением вектора пер­вичной намагниченности J^o_n на 180°. Эти многократные инверсии геомагнитного поля привели к тому, что разрезы осадочных и вулканогенных толщ оказались рас­члененными на чередующиеся горизонты прямой и обрат­ной намагниченности.

Инверсии магнитного поля происходили неравномерно во времени: длительные интервалы времени ха­рактеризуются постоянством направления вектора первичной намагниченности, эти интервалы чередуются с перио­дами многократных инверсий. Такое неоднородное строение па­леомагнитных разрезов позволяет выделять характерные ре­перы и существенно повышает точность корреляции. Поскольку каждая инверсия магнитного поля Земли фиксировалась на любом участке земной коры одновременно, то границы скоррелированных палеомаг­нитных горизонтов являются строго изохронными, а сама палеомагнитостратиграфия, как биостратиграфия и определение абсолютного возраста, принадлежит к числу методов непосредственной корреляции.

Так как геомагнитные инверсии — явление глобальное, дол­жна быть точная стратиграфическая и хронологическая корре­ляция прямо и обратно намагниченных образований по всему миру. Поэтому шкала геомагнитных инверсий в принципе может быть построена как хронологическая, если образцы гор­ных пород, для которых определена магнитная полярность, уда­ется датировать физическими методами. Такая шкала называ­ется магнитохронологической.

Этот подход к изучению истории геомагнитных инверсий корректен только при условии, что продолжительность эпох, в течение ко­торых сохраняется геомагнитная полярность, превосходит по­грешности метода датировки. Построение магнитохронологиче­ской шкалы, и то только для позднего кайнозоя, стало возмож­ным лишь с развитием калий-аргонового метода, позволившего очень точно датировать вулканогенные породы, главным об­разом основные лавы, для которых была определена магнитная полярность.

Наиболее известна шкала геомагнитной полярности Кокса для по­следних 4,5 млн. лет, основанная на 150 определениях возра­ста и полярности лав в самых разных точках земного шара. Это шкала впоследст­вии была уточнена и продлена до 7 млн. лет. Продление магнитохронологической шкалы на более древние эпохи встречает трудности, которые связаны с возрастанием абсолютных погрешностей калий-аргоновых датировок. Для исследования более древних инверсий пока реа­лен только стратиграфический подход.

Геомагнитные инверсии, если их рассматривать за длитель­ные интервалы (эры и более), подчиняются сложной ритмич­ности. Они неравномерно распреде­ляются по шкале времени, позволяя выявить интервалы сгуще­ний и разрежений и характерные группировки. Следова­тельно, в магнитостратиграфической и магнитохронологической шкалах полярности можно выделить таксономические единицы разного ранга.

Был разработан ряд предложений по номенклатуре и классификации палеомагнитных стратиграфи­ческих подразделений. А. Н. Храмов предложил называть палеомагнитным горизонтом «интервал с одной и той же прямой или обратной первичной намагниченностью пород» а группу горизонтов с характерным их чередованием выделять в качестве палеомагнитной зоны. При этом палеомагнитные зоны прямой намагниченности по­лучают индекс N, обратной — индекс R, переменной полярности сочетанием букв N и R в зависимости от примерного равенства или преобладания Nr и Rn. Ирвинг предложил именовать подразделения палеомагнитной шкалы по месту их выделения.

В результате в Стратиграфическом кодексе в качестве основных единиц магнитостратиграфической шкалы (общих магнитополярных подразделений) предложены (в нисходящем порядке): мегазона, гиперзона, су­перзона, ортозона, субзона, а в качестве их временных анало­гов соответственно мегахрон (длительность более 100 млн.лет), гиперхрон (100-30), суперхрон (30-5), ортохрон (5-0,5), субхрон (около 0,5) и микрохрон (менее 0,5 млн.лет). Ранг единицы определяется длительностью и значением со­ответствующего ей этапа в общей истории геомагнитного поля. Мегазоны по своему объему примерно отвечают эратемам об­щей стратиграфической шкалы, гиперзоны — системам, супер­зоны — отделам или нескольким ярусам, ортозоны — ярусам или их частям.

Гипер- и суперзонам присваивается географическое название с указанием полярности и стратиграфического положения (например, гиперзона R Киама С₂-Р₂).

Ортозона – основное подразделение магнитостратиграфической шкалы, представляющее собой монополярный интервал или сочетание разнополярных субзон. Ортозоны нумеруют отдельно по полярности снизу вверх с указанием стратиграфического положения (R₁ Р₂t ).

Субзона – элементарная единица магнитостратиграфической шкалы, представляющая собой узкий монополярный интервал разреза. Нумеруется снизу вверх в пределах ортозоны (n₁R₁Р₂t). Допускается, как и в ортозоне, сохранение географического названия.

В разрезах часто наблюдаются интервалы, соответствующие неустойчивому состоянию геомагнитного поля (сильному от­клонению направления поля, незавершенной инверсии). Такой интервал называется аномальным, включается в состав вме­щающего магнитостратиграфического подразделения в качестве реперного уровня или выделяется как микрозона. Его временной аналог называется экскурсом магнитной полярности.

Микрозона – наименьшая единица магнитостратиграфической шкалы, фиксирующие элементы тонкой временной структуры геомагнитного поля: экскурсы, аномальные отклонения и пр. Могут выступать в качестве реперных уровней внутри единиц более крупных рангов. Нумеруются снизу вверх в пределах суб- или ортозон с указанием полярности.

Региональные и местные магнитостратиграфические подразделения – это магнитополярные подразделения, опознаваемые в пределах конкретных структурно-фациальных зон или регионов. Выделяются на основе стратотипов региональных или местных стратонов. Ранг зон определяется по их соотношению с единицами общей стратиграфической шкалы. Если их ранг относительно общей стратиграфической шкалы не установлен, то они обозначаются терминами «зона полярности» или «подзона полярности», для которых допустимы собственные, в том числе географические названия. Названия образуются из возрастного индекса (нумеруются снизу вверх), обозначения полярности и сокращенного географического названия основного стратона (зона P₂R₁- чаган).

Разумеется, при сопоставлении горизонтов прямой и обратной намагниченности только по их знаку всегда возможна ошибка, обусловленная размывами, перерывами в осадконакоплении и фациальными изменениями пород. Поэтому такие сопоставления должны контролироваться характером колебаний вектора J^o_n, а также степенью отклонения J^o_n от вектора современного магнитного поля Земли Н. Так, для европейской части СССР угол между J^o_n (прямая намагниченность) и Н составляет около 10^о для неогена, 20^о для палеогена, 40° для перми и т. д.

Палеомагнитостратиграфические исследования могут использоваться для расчленения, корреляции и картирования, широких региональных сопоставлений и для разработки общей палеомагнитной стратиграфической шкалы.

Широкое использование палеомагнитных данных в практической стратиграфии ограничивается главным образом техниче­ским несовершенством самого метода, его значительной трудоемкостью, необходимостью составления большого числа опорных разрезов ввиду взаимного перемещения в геологическом прош­лом отдельных участков земной коры, наконец, незначительной намагниченностью ряда пород, что пока не позволяет использо­вать эти породы для целей палеомагнитной стратиграфии.

Таким образом, магнитостратиграфические исследования ведутся по нескольким направлениям, которые включают:

• расчленение толщ горных пород по палеомагнитным характеристикам (полярности, координатам полюсов, реперным горизонтам аномальных направлений векторов, скалярным параметрам);

• палеомагнитную корреляцию региональных и местных стратиграфических схем и их сопоставление с общей стратиграфической шкалой;

• создание единой магнитостратиграфической шкалы.

Практика использования палеомагнитного метода в геологии показала, что наиболее успешно он может применяться при решении следующих задач стратиграфии

1) в изучении стратиграфии четвертичных и плиоценовых отложений, определении нижней границы четвертичной системы;

2. при разработке и обосновании геохронологической шкалы протерозоя и фанерозоя;

3. в корреляции стратиграфических шкал для континентов и биогеографических областей (особенно континентальных образований) и привязке их к общей шкале;

4. в изучении стратиграфии немых толщ и определении геологического возраста вулканогенных образований и руд;

5. для детальной корреляции разрезов неогена, триаса — верхней перми, ордовика — верхнего кембрия.

Наиболее благоприятными объектами являются первично окрашенные красноцветные осадочные породы и эффузивы основного состава, некоторые сероцветные осадочные породы и бокситы.