cwiczenia_wstepne_2014.

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
Jednostki chronostratygraficzne
vs. geochronologiczne
jednostka
chronostratygraficzna
jednostka
geochronologiczna
eonotem
eon
eratem
era
system
okres
oddział
epoka
piętro
wiek
wiek
doba
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
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
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
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
Odmiany poziomów biostratygraficznych
•
•
•
•
Poziom zasięgu taksonu
Poziom współwystępowania
Poziom zespołowy
Poziom interwałowy
– Ścieśniony od góry i od dołu
•
Poziom filogenetyczny
•
Poziom rozkwitu
•
•
Podpoziom biostratygraficzny
Międzypoziom i śródpoziom jałowy
– Szczególne przypadki p. zasięgu taksonu i p. interwałowego
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
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
•
Poziom rozkwitu
•
•
Podpoziom biostratygraficzny
Międzypoziom i śródpoziom jałowy
– Szczególne przypadki p. zasięgu taksonu i p. interwałowego
7
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
•
Jądro atomowe
– („-” masa atomowa = 0)
– Protony („+”masa atomowa = 1)
– Neutrony (masa atomowa = 1)
8
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. 235U > 208Pb)
•
Czas połowicznego rozpadu (zaniku)
– T1/2 – czas po którym w wyniku rozpadu rozpada się połowa liczby jąder danego
izotopu promieniotwórczego
– kaŜdy pierwiastek ma charakterystyczny dla siebie czas T1/2
9
Datowania radiometryczne moŜliwości
• występowanie izotopów promieniotwórczych
• T1/2 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 - 87Sr/86Sr 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
•
UŜycie w praktyce
–
Podobieństwo strontu do wapnia
10