Общая нефтяная геология

Четвертый отдел составляет стратиграфия. Так как твердая оболочка Земли слагается из горных пород, в которых иногда встречаются ископаемые организмы, то и стратиграфия легко распадается на петрографическую и палеонтологическую. Первая изучает условия залегания различных горных пород, подмечает все нарушения, которые могут быть вызваны явлениями позднейшими в нормальном их залегании, учит ориентироваться в природе при подобного рода определениях, рассматривает причины вывода слоев из их первоначального положения, образования в них складок и сдвигов, сохранение остатков памятников жизни Земли от древних размываний, как, например, образование и сохранение террас, и изучает с вышеуказанных сторон пластику, т. е. наружные очертания, и тектонику, т. е. внутреннее строение земной поверхности. Палеонтологическая стратиграфия изучает процессы сохранения организмов природой, связь их с местообитанием, т. е. зависимость их пребывания от глубины, температуры, света, природы берега и дна водного бассейна, состава воды и размеров бассейна. Так как для толкования прошедшего жизни Земли как метод принята индукция, то знакомство с зоологическими и ботаническими провинциями и с батометрическими зонами составляет для этого отдела существенную необходимость. Этот же отдел занимается разъяснением вопросов об одновременности геологических отложений, а равно и о виде в геологии. Только после изучения вышеуказанных четырех отделов можно перейти к изучению памятников Земли в обширном смысле этого слова.

Таким изучением занимается пятый отдел — историческая геология, в прежнее время называемая геогнозией, которая, впрочем, не задавалась вопросами реставрирования различных моментов жизни Земли. Историческая геология изучает памятники жизни Земли как с точки зрения петрографической и палеонтологической стратиграфии, так и с точки зрения их взаимных отношений. Отсюда является возможность классификации этих памятников, т. е. распределение их во времени. Такое распределение, конечно, должно носить известный характер искусственности, потому что не было перерывов в жизни Земли. Но эта искусственность необходима, потому что дает возможность более просто обнять все разнообразие изменений, которым подверглась наша планета.

В настоящее время все  памятники жизни Земли подразделяются по древности на четыре больших группы: архейскую, палеозойскую, мезозойскую  и кайнозойскую.

Группы делят на системы: архейскую — на лаврентьевскую и  гуронскую; палеозойскую — на силурийскую, девонскую, каменноугольную и пермскую; мезозойскую — на триасовую, юрскую и меловую, и кайнозойскую — на третичную и четвертичную. Между  системами найдены и переходные образования, но их для простоты обзора приурочивают условно то к одной, то к другой системе. Системы подразделяются на отделы, отделы на ярусы или этажи, последние на комплексы или группы слоев, а слой — есть уже наименьшая стратиграфическая единица.

Такое распределение памятников жизни Земли и их детальное  изучение дает возможность восстановить прошедший вид Земли в различные  моменты ее жизни и ее население. Для такой реставрации геологи  употребляют особые термины, желая  отметить, реставрируется ли целая  группа или система и т. д. Для  реставрации во времени для группы употребляют термин эра, например, палеозойская эра; для системы — период, например, силурийский период; для отдела —  эпоха, и самым мелким отделом  во времени будет век, соответствующий  ярусу. Так как памятники жизни  Земли изучаются в их взаимном отношении, а в природе эти  отношения выражаются или естественными (в горных и речных долинах, в оврагах), или искусственными (выемками земли  человеком) разрезами, которые можно  точно изобразить и проектировать  на обыкновенные географические карты.

Такая проекция, выраженная условными знаками или краской, дает так называемую геологическую  карту. Знания истории Земли еще  далеки от того совершенства, к которому стремится геология. Правда в последние  сорок — пятьдесят лет было найдено много промежуточных  звеньев между отдельными и кажущимися разрозненными геологическими образованиями, были сделаны находки и вполне самостоятельных отложений, в значительной мере изменяющих наши воззрения, —  тем не менее еще есть очень  много пробелов в книге летописи Земли. Существование таких пробелов сделается ясным, если обратить внимание на сравнительно недавнее возведение геологии. в цикл самостоятельных  и важных для государств наук, а  равно и на то, что геология возникла в Европе на основании исследования только этой страны, которую нельзя, в свою очередь, принять за страну вполне изученную. Другие страны представляют для будущих исследователей обширное поприще, и уже теперь известно, как  случайные находки путешественников в этих малоизученных странах  открывают новые и интересные материалы. Достаточно указать на случайные  находки по течению Вайт-Ривера в  Дакоте (Сев. Америка) — оригинальной фауны наземных млекопитающих животных третичного периода, или таковых  же в холмах Сивалика в Индии, чтобы  представить себе, насколько должен будет расшириться кругозор по мере изучения стран малоизвестных и какой новый материал для разнообразных выводов будет этим доставлен. Эта отдаленность геологии от ее предполагаемого идеала, конечно, должна представить ту необыкновенно заманчивую сторону, которая невольно увлекает людей и служит стимулом живучести самой науки. Успехи ее ныне должны с каждым годом делать все более и более крупные шаги, потому что по мере увеличения частных адептов геологии в ее успехах заинтересовались и правительства, признающие, что с успехом геологии находятся в связи и открытия различных полезных ископаемых. Под влиянием последнего учреждены в различных странах специальные геологические институты, которым вменено в обязанность составление для данной страны детальных геологических карт.

2. Геохронология.  Методы определения возраста  горных пород

2.1. Геохроноло́гия (от др.-греч. γῆ — земля + χρόνος — время + λόγος — слово, учение) — комплекс методов определения возраста пород или минералов с целью определения временной последовательности их образования. Задачей науки также является определение возраста Земли как космического образования. С этих позиций геохронологию можно рассматривать как часть общей планетологии.

История

Основные вехи развития геохронологии

В 1658 году ирландский англиканский архиепископ Джеймс Ашшер издал «Анналы Ветхого Завета» (англ. The Annals of the Old Testament from the Beginning of the World), где на основе изучения Библии определял дату сотворения мира как 23 октября 4004 года до н. э. Эта дата стала предметом многих теологических споров, а в последующем даже популярной цитатой для критиков религии, однако труд Ашшера примечателен как одна из первых попыток определить возраст Земли при помощи достаточно строгих методов («прямых или косвенных синхронизмов с римскими датами»).

Ещё в XVIII веке никто не задумывался  над «возрастом горных пород»,^[1] однако методы будущей науки уже разрабатывались любителями геологии. Так Николас Стено^[2] впервые (1669) сформулировал положение, которое в настоящее время играет роль закона: в разрезе нормально залегающие отложения отражают последовательность геологических событий, хотя понятие «нормально залегающие» точно не сформулировано. Вильямс Смит (1769—1839) определял степень одновозрастности слоёв пород по окаменелостям. Эти вопросы поднимал М. В. Ломоносов (1763).^[3]

Дальнейшее развитие методов  определения возраста полностью  опиралось на анализ различных окаменелостей, пока в 1896 году французский химик Антуан Анри Беккерель (1852—1908) случайно не открыл «лучи Беккереля», позже переименованные Марией Кюри (1867—1934) в радиоактивное излучение. Тем самым были заложены основы главного в последующие годы метода определения возраста — ядерную, или абсолютную, геохронологию. Эрнест Резерфорд (1871—1937) провёл в 1907 году первые опыты по определении возраста минералов при изучения радиоактивных урана и тория^[4] на основе созданной им совместно с Фредериком Содди (1877—1956) теории радиоактивности. В 1913 году Содди ввёл понятие об изотопах, а в 1920 году предсказал, что изотопы можно использовать для определения геологического возраста горных пород.^[5] В 1928 году Ниггот реализовал, а в 1939 году A. O. К. Нир (1911—1994) создал первые уравнения для расчёта возраста и применил масс-спектрометр для разделения изотопов. С этих пор метод «ядерной геохронологии» стал основным в решении задач, связанных с определением последовательности осуществления геологических событий.

Геохронология в  СССР

В СССР инициатором радиологических  исследований был В. И. Вернадский (1863—1945). Его начинания продолжили В. Г. Хлопин (1890—1950), И. Е. Ста́рик (1902—1964), Э. К. Герлинг (1904—1985). При решении возрастных задач создавались различные методы, включающие изучения изотопов Pb, K, Ar, Sr, Rb и др., получившие самостоятельные названия — уран-свинцовый, свинец-свинцовый, калий-аргоновый,^[6] рубидий-стронциевый.^[7][8] Эти методы являются наиболее распространёнными. Для координации геохронологических исследований в 1937 году была создана Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций при АН СССР. В это же время^[9] интенсивно развивается радиоуглеродный метод (определение возраста в пределах 60 000 лет), заложивший строгую основу в датировании четвертичных отложений и развитии дендрохронологии. Другие методы радиоактивного определения возраста, например, ксеноновый,^[10] самарий-неодимовый (по ¹⁴⁷Sm →¹⁴³Nd + He), рений-осмиевый, по трекам, люминесцентный и др., не получили широкого распространения.^{[источник не указан 571 день]}

Проведённые исследования сыграли  значительную роль в развитии геологии. Непосредственным результатом этих исследований стало первое построение в 1947 году англичанином Артуром Холмсом (1890—1965) «общей шкалы геологического возраста».^[11] Далее она систематически уточнялась; уточнённая геохронологическая шкала приводится в многочисленных работах.^[12]

 
В развитии геохронологии выделяются два весьма различающихся способа  подхода к решению задачи, широко используемых до настоящего времени:

1. Методы определения относительного возраста геологических образований;
2. Методы абсолютной геохронологии.

2.2. Относительный возраст горных пород

Палеонтологический метод

Научный геохронологический метод, определяющий последовательность и дату этапов развития земной коры и органического мира, возник в  конце XVIII в., когда английский геолог Смит в 1799 г. обнаружил, что в слоях одинакового возраста всегда содержатся ископаемые одних и тех же видов. Он также показал, что остатки древних животных и растений размещены (с увеличением глубины) в одном и том же порядке, хотя расстояния между местами, где они обнаружены, очень большие.

Абсолютный возраст горных пород

Термин «абсолютный» считается  устаревшим. Название метода — условное, приведено только как антоним заголовку предыдущего раздела. Ряд исследователей дают другие названия: ядерная геохронология,^[13] прикладная геохронология,^[14] изотопная геохронология, например геохронология по данным абсолютного возраста, радиометрическое датирование и др.^[15] Все эти синонимы не определяют сущность геохронологии, а косвенно отражают только методы проведения исследований.

В основе метода лежит явление  самопроизвольного радиоактивного распада, который по Резерфорду и  Содди (1903 г.) протекает по закону, описывающему ход мономолекулярной реакции. В результате из материнского радиоактивного изотопа ^jR образуется радиогенный изотоп дочернего элемента ⁱD

,

где ⁱD_r — современная измеренная концентрация дочернего радиогенного изотопа, ^jR_o — современные измеренные концентрации материнского изотопа. λ_r — постоянная распада атома ^jR.