БИЛЕТ № 9

1. Методы относительной геохронологии (геолого-стратиграфические методы)

Геохроноло́ гия (от др.-греч. γ ῆ — земля + χ ρ ό ν ο ς — время + λ ό γ ο ς — слово, учение) — комплекс методов определения возраста пород или минералов с целью определения временной последовательности их образования.

Историческая геология является одним из крупных разделов геологических наук, в котором в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Формирование Земной коры определяют многообразные факторы, из которых ведущими являются - время, физико-географические условия и тектоника. Поэтому для восстановления истории земной коры решаются следующие задачи:

Определение возраста горных пород.

Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлого.

Восстановление тектонических движений и различных тектонических структур

Определение строения и закономерностей развития земной коры

Она в свою очередь подразделяется: на абсолютную и относительную.

Методы относительной геохронологии подразделяются на:

биостратиграфические или палеонтологические,

не палеонтологические.

Геологические методы. Эти методы позволяют расчленять разрезы на отдельные слои, пачки и горизонты, проводить их сопоставление и в ряде случаев оценивать относительный возраст. Однако их можно использовать только вместе с палеонтологическим
методом. Среди геологических методов наибольшее применение имеют литологический и структурный. Суть литологического метода заключается в расчленении разреза на отдельные слои и пачки, более или менее однородные по вещественному составу, структурно-текстурным особенностям пород я по наличию в них разных
включений. Они могут быть сложены одним типом пород или переслаиванием определенных их типов. Далее производится сравнение соседних и более отдаленных разрезов по (изменению литологического состава пород по вертикали. Для стратиграфической
корреляции особый интерес представляют слои, выдержанные на
большой площади и характеризующиеся своеобразным составом.
Они называются маркирующими. Эти слои выделяются по характерному вещественному составу, структуре, цвету, обилию определенных ископаемых остатков или включений. Например, маркирующими могут быть слои ракушняков, прослои туфов или вулканического пепла, включения кремней среди известняков или песчаников, красноцветов и т. д. Маркирующие слои позволяют расчленять осадочные толщи на отдельные части и прослеживать
границы выделенных таким образом стратиграфических подразделений на значительные расстояния. Однако надо учитывать, что
одна и та же по литологическому составу толща при прослеживании на большие расстояния может последовательно менять свой
возраст. Это бывает вызвано сменой обстановки осадконакопленйя. Например, при трансгрессии мелководные отложения, перемещающиеся вслед за береговой линией, становятся все более молодыми.

К литологическому близок минералого-петрографический метод, когда слои и пачки сравнивают между собой по характерным
минеральным ассоциациям, степени диагенеза, катагенеза и метаморфизма.

Стратиграфические подразделения, выделенные, на основе этих
методов, обычно называют литостратиграфическими, в отличие от
подразделений, выделенных на основе 'палеонтологических остатков, именуемых биостратиграфическими.

В основе структурного метода лежит идея об одновозрастности
проявления интенсивных тектонических движений и деформаций.
Толщи осадочных образований в отдельные моменты геологической истории сминались в складки, размывались, а затем перекрывались более молодыми осадками. Поэтому расчленение толщи
на отдельные слои и пачки может осуществляться по поверхностям перерывов и несогласий. Толщи, заключенные между двумя
одинаковыми поверхностями несогласий, рассматриваются как одновозрастные. Этот метод широко используется при выделении и
сопоставлении крупных стратиграфических подразделений. Особенно широко метод применяется при расчленении и сопоставлении
докембрийских образований. Следует, однако, отметить, что поверхности несогласий далеко не всегда являются одновозрастными (изохронными), и особенно при далеких сопоставлениях этоможет привести к серьезным ошибкам. Расчленение разреза на
пачки, соответствующие этапам относительных опусканий и поднятий поверхности осадконакопления или усиления и ослабления
приноса осадочного материала, дает возможность наметить циклы осадконакопления (рис. 2.6). Опусканиям и трансгрессиям отвечают пачки относительно глубоководных осадочных образований,
расположенные среди слоев мелководных отложений (известняков среди мергелей, мергелей среди глин, алевролитов среди песчаников, морских и лагунных осадков среди континентальных и т. д.).

Экостратйграфический метод. Взаимодействие геологических
процессов порождает глобальные события, которые запечатлеваются геологической летописью. Следы этих глобальных геологических событий, например массовые вымирания, трансгрессии и
регрессии, изменение атмосферы, выделяемые в разных регионах,
являются реальной основой глобальной стратиграфической упорядоченности. Глобальные события позволяют увязать бесчисленные локальные, схемы, образующие в то же время основу международной стратиграфической шкалы. Этими соображениями руководствуется экологическая стратиграфия, или экостратиграфия,
т. е. стратиграфия, основанная на принципах взаимодействия органического мира и среды.

Экостратйграфический подход к расчленению и корреляции
осадков существенно меняет представление о комплексном использовании методов в стратиграфии. Речь идет не о механическом
применении разных методов и методик, основанных на различных
признаках, которые довольно часто используются при геологических исследованиях. Обычно на практике поступают следующим
образом. Если результаты применения разных методов взаимно
подтверждаются, то тогда они берутся на вооружение. Однако, если эти результаты противоречат друг другу, начинается поиск
компромиссных решений, каких-то вариантов, которые удовлетворяли бы всем полученным результатам. Например, если возраст
по радиохронологическим датировкам составляет 80 млн лет, по
моллюскам — альбский, по иглокожим — сеноманский, а по магни-

тостратиграфии отложения сопоставляются с ранним мелом, то
исследователь выбирает какой-то промежуточный.возраст, допустим альб-сеноманский. В отличие от такого механического решения
в экостратиграфии все существующие признаки и весь применяющийся арсенал методов привлекается для выработки стратиграфической гипотезы, которая более или менее правдоподобно объяснила бы возникающие разногласия.

К экостратиграфии примыкает событийная стратиграфия, которая основывается на выделении и прослеживании таких событийных отложений, как турбидиты, т. е. отложения мутьевых потоков, связанных с землетрясениями, темпеститы, т. е. отложения
штормов, и инундиты — отложения наводнений, а также восстановлении эрозионных и седиментационных событий. В частности,
среди морских отложений эрозионные события хорошо фиксируются появлением образований твердого дна (хардграундов). Пос-ледние, так же как и штормовые осадки, появляющиеся периодически в разрезе, дают возможность осуществить стратиграфическое расчленение толщ Этой же цели служит выделение среди морских и континентальных отложений прослоев, обогащенных вулканическим пеплом. Разнос пепла на большие расстояния после
вулканических извержений и обогащение пирокластическим материалом определенных слоев дают возможность осуществить региональную корреляцию, тем более, что пеплы хорошо датируются

трековым методом (см. ниже).

Ритмостратиграфия изучает закономерности чередования различных осадочных пород в разрезах, где часто наблюдается повторение определенной последовательности пород через более или
менее равные по мощности промежутки. Такая ритмичность, или
цикличность, характерна для многих осадочных толщ, например
для угленосных, соленосных, флишевых. Довольно часто как среди
молодых так и среди древних осадочных образовании встречаются годовые ритмы ленточных глин, В середине нынешнего столетия Н Б Вассоевичем была разработана методика построения
ритмограмм, которую он применил для расчленения и сопоставления ритмически построенных флишевых толщ,

Мощность циклов различна - о- несколько миллиметров
(годовые ритмы ленточных глин) до нескольких десятков и даже
сотен метров Соответственно изменяется и продолжительность
накопления отдельных циклов - от года (ленточные глины) да
миллионов и даже десятков миллионов лет. Кроме того, установлено что существует цикличность разных порядков. Нередко обнаруживается, что в одной и той же толще мелкие циклы объедини
ются в более крупные. Эта иерархия циклов используется при
построении схем сопоставления разрезов.

Климатостратиграфический метод. Под климатостратиграфией

понимается использование детальных палеоклиматических реконструкций для стратиграфического расчленения и межрегиональной
корреляции осадочных образований. Климатостратиграфический
анализ существенно увеличивает дробность стратиграфического
расчленения осадочных толщ и помогает более надежно коррелировать выделяемые подразделения. Наиболее эффективны методы
климатостратиграфии для подразделения и корреляции плиоценовых и четвертичных отложений. Однако ввиду того, что в геологической истории климатические условия часто были неустойчивыми и довольно быстро менялись, этот метод может с успехом применяться и для расчленения более древних отложении, особенно
тех эпох и периодов, которые характеризовались быстрой сменой
контрастных климатических условий.

Исходным в климатостратиграфии является понятие о климатическом цикле. Каждый цикл характеризуется определенным
свойственным ему распределением тепла и влаги и ландшафтных
условий, которые отражаются на составе органического мира, особенностях денудации и аккумуляции осадков Эмпирическим путем показано, что во времени каждый из параметров климата изменяется по волнообразной кривой, где пики и книксены температур предшествуют максимумам и минимумам увлажнения. На этом
основании было установлено, что каждый климатический цикл
состоит из четырех стадий: тепло—сухо, тепло—влажно, холодно — влажно, холодно — сухо. Эти стадии объединяются в две
полуволны: теплую и холодную, с одной стороны, влажную и с}хую — с другой.

Процесс осадконакопления подчиняется климатическому и тектоническому режимам, которые соответственно отражаются на минеральном составе и геохимических особенностях осадков и на находящихся в них органических остатках. Наиболее ярко и отчегливо климатические воздействия проявляются в континентальных
и мелководно-морских осадочных образованиях, возникших в условиях спокойного тектонического режима, а тектонические воздействия оказываются наиболее сильными в подвижных поясах
Земли. Поэтому климатостратиграфические исследования в основном проводятся для платформенных областей.

Каждому климатическому циклу с двумя полуволнами и четырьмя стадиями отвечает в разрезе определенный седиментационныи цикл. Климатоседиментационные циклы представляют собой
хорошо картируемые, геологические тела. Климатические циклы не
только фиксируются в составе осадков, но и устанавливаются по
изменению содержащихся в них спорово-пыльцевых комплексов,
видового и родового состава растительности, изменчивости растительных ассоциаций и фаунистических комплексов и их геохимических особенностей, на основе которых определяются температурные условия среды обитания организмов.

Климатические события ввиду тесной зависимости климата от
периодических воздействия внешних факторов и от изменения земных климатообразующих факторов обладают многомасштабностью ритмических изменений. По диапазону климатических колебаний выделяют ритмы различной длительности — от годовых,
например ленточная слоистость, до ритмов продолжительностью
180—250 млн лет.

Климатостратиграфический метод дополняет биостратиграфический, но не является самостоятельным. В то же время он позволяет более детально расчленять и сопоставлять многие ярусы
фанерозоя.

Геофизические методы расчленения и корреляция разрезов
близки к литологичеоким и основаны на изучении и сравнении физических свойств горных пород. Они применяются для выделения
в разрезе слоев и пачек, различающихся по физическим характеристикам, и для корреляции разрезов между собой и с опорными
разрезами, возраст слоев которых определен другими методами.

Для расчленения разрезов скважин широко используется электрический и ядерный каротаж. Электрический каротаж основан на
расчленении разрезов по удельному электросопротивлению пород,
а ядерный — на изучении естественной радиоактивности.

Разная способность горных пород поглощать воду, нефть, промывочную жидкость отражается на их электрических свойствах.

По необсаженной скважине измеряют естественное электрическое
поле и кажущееся удельное сопротивление. По их разнице различают обломочные, глинистые и карбонатные породы, слои, насыщенные водой или нефтью, рудные тела. Расчленение разреза на
отдельные пачки осуществляется по каротажной диаграмме. Изучение каротажных диаграмм соседних скважин дает возможность
сопоставлять одновозрастные пачки и слои пород.

Магнитостратиграфический метод основан на естественной остаточной намагниченности горных пород, фиксирующей магнитное
поле времени и места ее образования. В нем используется тот
факт, что в истории Земли многократно происходили инверсии
магнитного поля, когда векторы первичной намагниченности менялись на 180°, т. е. северный магнитный полюс становился южным
и наоборот. Вектор первичной намагниченности длительное время
сохраняется в горных породах и на основании его определения
удается сопоставлять отложения и устанавливать их возраст.

Явление остаточной намагниченности объясняется тем, что ферромагнитные частицы при застывании лав и при осаждении осадков намагничиваются и ориентируются в магнитном поле Земли.
В процессе диагенеза и даже при довольно сильных тектонических
деформациях первичная остаточная ориентировка ферромагнитных
частиц' не нарушается. Перемагничивание происходит лишь при
нагреве породы до точки Кюри, при метаморфизме или внедрении
" интрузии, т. е. начальная намагниченность соответствует ориентировке магнитного поля, которое было во время формирования данного слоя. Определяя первичную намагниченность взятых
из разреза строго ориентированных образцов (в случае дислоцированности их надо мысленно вернуть в горизонтальное положение), удается расчленить разрез на горизонты, обладающие прямой и обратной намагниченностью.

В геологической истории Земли менялось не только положение

•магнитных полюсов, но и расположение крупных блоков земной

•коры. Вместе с тем установлено, что в пределах одних и тех же
блоков одновозрастные породы обладают одинаковым вектором
остаточной намагниченности. По массовым определениям удается
не только расчленить разрез и провести сопоставление, но и установить положение данного блока относительно магнитных полюсов и установить, соответствовало ли в это время магнитное поле
современной его ориентировке или было обратным.

Сильно облегчает выделение в разрезе определенных реперных

•палеомагнитных горизонтов наличие в истории Земли длительных
интервалов времени с постоянным положением магнитных полюсов, с одной стороны, и эпох многократных инверсий, т. е. изменений полярности, — с другой. Геомагнитные инверсии — это мгновенные события глобального масштаба и, значит, теоретически
возможны построения хронологической шкалы инверсий магнитного поля Земли, что и было доказано впоследствии практически.
Для того чтобы осуществлять расчленение и корреляцию разрезов
палеомагнитным методом, вначале необходимо было знать радио-геохронологический возраст горных пород опорных разрезов, для
которых проводились исследования полярности магнитного поля.
Наиболее детально разработана магнитохронологическая шкала
для позднего кайнозоя, и постепенно совершенствуется аналогичная шкала для всего фанерозоя. Последняя построена на основе
сложной периодичности проявления длительных интервалов прямой или обратной намагниченности в чередовании с интервалами
частых инверсий.

Сопоставление горизонтов обратной и прямой намагниченности
только по их знаку, без учета геологической истории региона и
всей палеомагнитной шкалы, нередко приводит к ошибкам, так как
в разрезах часто имеются скрытые перерывы в осадконакоплении. Палеомагнитный метод применяется в совокупности с биостратиграфическими и радиохронологическими. Вместе с тем его
ценность заключается в том, что 'каждая инверсия магнитного поля повсеместно отражалась одновременно и на основании этого
выделяемые палеомагнитные горизонты являются строго одновозрастными. Широкое применение палеомагнитного метода сдерживается его трудоемкостью и необходимостью проведения большого числа наблюдений. Тем не менее он оказывается полезным
при расчленении и сопоставлении палеонтологически немых толщ.

Сейсмостратиграфия. В послевоенные годы эффективные поиск»
месторождений нефти и газа проводились в бассейнах, выделяемых с помощью сейсморазведки. Во второй половине 70-х годов
геофизические исследования нефтегазоносных осадочных бассейнов
до глубин 10 км и более позволили выявлять не только структурные, но и стратиграфические и литологические ловушки нефти и газа. В дальнейшем интерпретация сейсморазведочных данных дала
возможность определять особенности вещественного состава пород, залегающих на глубине, расшифровывать последовательность напластований и геологический возраст. Такая разносторонняя геологическая интерпретация сейсмических данных по предложению группы американских геофизиков (П. Вейл, Р. Митчел,
Р. Тодд) получила название сейсмической стратиграфии.

Методика основывается на прослеживании и регистрации отражающих границ внутри толщи осадочных пород по профилю. Запись границ, которые обычно соответствуют поверхностям напластований или существенного изменения физических свойств (хотя
это и не обязательно), проводится в прямоугольной системе координат на равномерно движущейся ленте. Она представляет собой акустико-геологический (сейсмостратиграфический) разрез во
временном масштабе, который в общем виде соответствует графическому изображению геологического (стратиграфического) разреза.

В этом случае геологическое строение недр расшифровывается
с помощью сейсмических или упругих волн, возбуждаемых на поверхности Земли взрывами, вибраторами или специальными ударными устройствами. При исследованиях в акваториях используют
электроискровые и газодинамические источники возбуждения упругих волн. Распространение этих волн в недрах зависит от типа пород и их пористости. На границах пород, характеризующихся разной акустической жесткостью (произведение плотности пород на
скорости распространения в них упругих волн), сейсмические волны отражаются.

Отраженные волны, достигшие поверхности Земли, регистрируются сейсмоприемником, колебания которого превращаются в.
электрические сигналы и усиливаются специальными сейсмическими станциями. Последние представляют собой передвижные
многоканальные регистрационные устройства, к каждому каналу
которых подключена группа сейсмоприемников, расставленных
вдоль прямолинейного сейсмического профиля. В сейсмических
станциях имеются устройства, позволяющие преобразовывать колебания сейсмоприемников в фотоизображение вертикального разреза по линии. Такие разрезы носят название временных. Геофизики и геологи пользуются для геологической интерпретации временными разрезами, так как погрешность их по сравнению с данными бурения сосгавляет 5—29 м до глубин 3—5 км.

На современных сейсмических разрезах выделяются не только
изображения от сильно отражающих границ (сейсмических реперов), но и от большого количества менее интенсивных границ,
заполняющих поля между сейсмическими реперами. Оказалось,
что многие слабые граниты располагаются не параллельно основным границам, а под разными углами к ним. Такая ориентировка не случайна и отражает фундаментальные свойства реальных сред, которые используются при сейсмостратиграфическом
анализе.

По сейсмическим временным разрезам могут быть сделаны выводы о геологическом строении недр, в частности выделены поверхности несогласия. При компенсированном накоплении осадков
все слои параллельны и несогласия связаны с тектоническими
причинами; при некомпенсированном — все слои залегают наклонно друг к другу и в разрезе имеют форму клина.

Влияние границ несогласий позволяет вычленить тела разного
масштаба — от гигантских покровов до небольших тел. На сейсмических временных разрезах несогласия фиксируются по сближению границ отражений и по тому, как они выклиниваются вблизи какого-нибудь сейсмического репера.

В сейсмостратиграфии принимается модель накопления осадков, названная моделью лепестков, или моделью трехмерных тел
осадочных пород. Для того чтобы выделить это трехмерное тело,
оконтурить и нанести на карту, необходимо проследить и увязать
все его границы, которые на сейсмограмме представлены слабыми
отражениями. Трехмерные тела на различной площади перекрывают друг друга. Задача заключается в том, чтобы найти участки
перекрытия и по ним определить относительный геологический
возраст тел. Как правило, вышележащее тело геологически моложе нижележащего. Такие приближенные решения часто оказываются достаточными для увязывания результатов сейсмостратиграфического анализа с данными бурения. Но при этом наиболее
точно геологический возраст устанавливается по остаткам фауны
и флоры, найденным в кернах скважин. Для определения геологического возраста по сейсмическим данным необходимо было
найти независимый метод построения шкалы событий, происходивших в течение времени накопления осадков.

Теоретической основой определения возраста осадочных толщ
в сейсмостратиграфии является гипотеза циклического относительного изменения уровня моря. Каждый цикл включает медленный относительный подъем, период стабилизации и быстрое понижение уровня моря. В качестве крупных рубежей изменения уровня моря принимают принципиальные изменения условий накопления осадков на континентальных окраинах. При сильном повышении уровня моря почти все осадки накапливаются на шельфе. При
резком понижении уровня море покидает шельф, и он подвергается размыву. Осадки накапливаются на континентальном склоне и
прилегающей к нему абиссальной равнине.

По изученным временным разрезам можно строить графики изменения уровня моря, выделять интервалы его очень высокого или
очень низкого расположения. Привязка этих графиков к геохронологической шкале позволяет оценить ориентировочный возраст
осадочных толщ, еще не вскрытых бурением. Расшифровка сейсмических. разрезов — это только, начальный этап сейсмостратиграфического анализа. За таким анализом следует построение
карт подошвы, кровли и мощности для 'каждой из выделенных
сейсмостратиграфических единиц.

2. Экологические последствия загрязнения окружающей среды и проблема экотоксикологии

Экологическая токсикология (экотоксикология) — раздел токсикологии, изучающий эффекты воздействия токсичных веществ на экосистемы и их круговорот в биосфере, в особенности в пищевых цепях. Экологическая токсикология является самой молодой из токсикологических дисциплин и изучает источники поступления токсикантов в природные биосистемы, токсические эффекты действия химических веществ на живые организмы, а также устойчивость и функционирование биосистем надорганизменного уровня в условиях их токсического загрязнения. Один из основных биологических объектов изучения экотоксикология — человек. С этой точки зрения, экотоксикология призвана решать одну из важных проблем экологии человека — защиту здоровья людей от поражения находящимися в окружающей среде вредными веществами. В отличие от традиционной, современная экотоксикология изучает токсические эффекты не только на организменном, но и преимущественно на популяционном и биоценотическом уровнях. Вторая ее особенность заключается в том, что при изучении токсических эффектов особое значение придается окружающей среде как активному компоненту, влияющему на проявление токсичности. Таким образом, осуществляется системный подход к решению проблем защиты людей и биоты в целом от вредных веществ. Впервые как самостоятельное междисциплинарное научно-практическое направление экотоксикология упоминается в 1969 году. В зарубежной научной литературе наряду с понятием экотоксикологии в близком значении используется термин «токсикология окружающей среды» (environmental toxicology).

Загрязнением окружающей природной среды считается физико-химическое изменение состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которое угрожает состоянию здоровья и жизни человека, окружающей его естественной среды. Загрязнение бывает космическое -- естественное, которое земля в значительном количестве получает из космоса, от извержения вулканов, и антропогенное, совершенное в результате хозяйственной деятельности человека. Рассмотрим второй вид загрязнения, совершаемого по воле человека.

Экологические последствия – это последствия, являющиеся результатом чрезвычайного события, чрезвычайной ситуации, аварии, приведшие к вреду, нанесенному природным средам, здоровью и благополучию населения, к экологическому и экономическому ущербу, определяемые в краткосрочном периоде и прогнозируемые в долгосрочном периоде.