А.Эйнштейн, основатель теории относительности, или релятивистской физики, ввел такие понятия как собственное, локальное и универсальное время.
Собственное время - это временные соотношения между событиями, происходящими только в одной [данной] стационарной системе отсчета.
Собственным временем обладает каждый объект материального мира, например геологическое тело. Какие основные события могут происходить в этих системах (или объектах)? ® Возникновение горной породы (геологического тела) ® метаморфизм ® начало выветривания ® полное разрушение. Перечисленные события соотносятся друг с другом по шкале собственного времени. В этом случае не рассматриваются ни другие объекты, ни другие процессы.
Локальное время определяет временные соотношения между событиями в любой движущейся системе отсчета.
К движущимся системам отсчета в геологии могут быть отнесены разнообразные процессы: орогенез, магматизм, осадконакопление, развитие гидросферы, развитие биосферы, эрозия и т.д. Для всех этих движущихся систем могут быть предложены свои собственные координаты пространства и времени. Эти координаты, как правило не совпадают между собой. Например, начало формирования земной коры не совпадает с началом осадочного литогенеза и т.д.
Универсальное время - искусственная шкала отсчета, которая применяется для сравнения процессов в разных движущихся системах.
Цель измерения геологического времени заключается в выяснении последовательности геологических событий. Определение момента (когда ?), продолжительности (как долго ?) и последовательности (в каком порядке ?) событий прошлого возможно лишь путем установления порядка напластования и взаимоотношений геологических тел, слагающих литосферу.
Поставленная цель определяет основное требование к шкале геологического времени: ее деления должны быть узнаваемы и хорошо отличимы одно от другого.
Возникает необходимость сопоставления координат разных геосистем с помощью одной привилегированной системы отсчета — системы отсчета геологического времени. Общепризнанным инструментом получения данных в условных абсолютных единицах времени являются методы радиологической датировки. Без них невозможно было бы составить представление о длительности используемых геохронологических подразделений. Наличие хронологической шкалы позволяет определять как последовательность, так и одновременность событий.
Геохронометрические методы
Геохронометрические методы объединяют приемы, определяющие в стандартных единицах физического времени (в годах) удаленность образования геологических объектов от современности… или продолжительность их существования…. Для определения так называемого абсолютного возраста (устаревший термин) применяются «…изотопные, или радиометрические, или изотопно-геохронометрические методы. Они основаны на особенности радиоактивных химических элементов, входящих в состав многих минералов, преобразовываться в их стабильные изотопы с постоянной скоростью, свойственной каждому элементу. Устанавливая соотношение мобильные и стабильных изотопов в анализируемой пробе, можно определить в единицах астрономического времени удаленность образования радиоактивного элемента и, соответственно, возраст породы, в строении которой принимает участие исследуемый минерал…
…Определение возраста горных пород явилось первым практическим применением процесса радиоактивного распада, открытого А.Беккерелем. Уже в 1902 г. П.Кюри показал, что это явление дает человеку меру времени, а в 1904 г. Э.Резерфорд и Б.Болтвуд доказали постоянство отношений U/Ra и U/Th в земных телах. Исследования А.Холмса заложили основу методики определения геологического возраста пород по изотопам и привели в созданию первой геохронологической шкалы.
В настоящее время изотопные методы основаны на распаде тех радиоактивных элементов, которые преобладают в земной коре. Из приблизительно 1600 природных и искусственных изотопов только 272 стабильны…. Для определения возраста используются долгоживущие радиоактивные изотопы. Применение этих методов корректно лишь при двух допущениях: 1) скорость радиоактивнго распада неизменна в течение всей геологической истории, 2) все устойчивые изотопы образовались в анализируемом минерале только за счет распада исходных радиоактивных изотопов. Данное допущение непосредственно проверить невозможно, его можно лишь проконтролировать путем сравнения с результатами определения возраста того же объекта другими методами…
…Наиболее применимые в геологической практике методы изотопного определения возраста следующие.
Калий-аргоновый метод. Используется для магматических и метаморфических пород по минералам, содержащим калий (слюды, полевые шпаты, роговые обманки, пироксены), для осадочных пород – по глаукониту. Глауконит предварительно должен быть исследован на предмет отсутсвия изменений вторичными процессами. Смысл анализа измененного глауконита отсутствует, т.к. будет определен возраст перехода глауконита в измененное состояние, а не возраст образования породы. Погрешность метода составляет 4%. Наиболее надежным считается для среднепалеозойских и кайнозойских образований….
….Рубидий-стронциевый метод. Применяется для магматических и метаморфических пород по минералам, содержащим рубидий (амазонит, биотит, мусковит, микроклин). Точность метода составляет 3-5%. Применяется для докембрийских и фанерозойских образований…
…Свинцовый метод. Используется преимущественно для докембрийских в двух вариантах: свинцово-изотопном и свинцово-изохронном. При первом варианте исследуются минералы, содержащие уран и торий: уранинит, настуран, монацит, циркон, ортит, колумбит и др. Погрешность составляет 5%. Во втором варианте исследуют породы: гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы, джеспиллиты, известняки. Возрастполучается по четырем изотопным отношениям: 207Pb/235U, 206Pb/238U, 208Pb/232Th, 207Pb/206Pb. Совпадения результатов свидетельствуют о их достоверности. Наиболее близки к истинным значениям отношения 207Pb/206Pb для докембрия, остальные – для фанерозоя….
Уран-свинцовый изохронный метод в настоящее время считается наиболее точным (погрешность – доли %)…
…Радиоуглеродный метод. Примеянется только для позднего плейстоцена - голоцена, от 1 до 60 000 лет. Этим методом исследуются объекты органической природы: древесина, древесный уголь, торф, кости, раковины, сталактиты, в которых содержится естественный радиоуглерод 14С. Погрешность метода – 5%....
В настоящее время разрабатываются калий-кальциевый и уран-ксеноновый методы датировок докембрийских образований. Кроме того, ведется работа по применению почти по всем перечисленным методам нейтронно-активационных вариантов, которые смогут датировать открытые системы….
…При использовании единиц времени в геологии рекомендуется международная система сокращенных обозначений с буквой «а» (от лат. annum – год): Ка (Kilo-annum) – 103 лет, Ма (Mega-annum) – 106 лет, Ga (Giga-annum) – 109» (цит. по Прозоровскому, 2003, с. 132-137).
Хроностратиграфические подразделения (Международный Стратиграфический Справочник-1999, Episodes, 1999, vol. 22, no. 4)
Хроностратиграфические подразделения - это совокупность пород, как слоистых, так и неслоистых, которые сформировались в течение определенного интервала геологического времени. Подразделения геологического времени, в течение которых сформировались хроностратиграфические подразделения, называются геохронологическими подразделениями.
1. Хроностратиграфия. Раздел стратиграфии, который изучает временные соотношения и возраст совокупностей пород.
2. Хроностратиграфическая классификация. Организация пород в подразделения на основе их возраста или времени образования.
Целью хроностратиграфической классификации является организация пород, образующих земную кору, в подразделения, имеющие собственные названия (хроностратиграфические подразделения), соответствующие интервалам геологического времени (геохронологические подразделения) и служащие основой временной корреляции и системы регистрации событий геологической истории.
3. Хроностратиграфическое подразделение. Совокупность образований, которая включает все породы, сформировавшиеся за определенный промежуток времени. Хроностратиграфические подразделения ограничены синхронными горизонтами. Ранг и относительная величина подразделений в хроностратиграфической иерархии определяются продолжительностью временного интервала, который они отражают, а не их физической мощностью.
4. Хроностратиграфический горизонт (хроногоризонт - Chronohorizon). Стратиграфическая поверхность или плоскость, которая является повсеместно одновозрастной.
Международный стратиграфический справочник рекомендует следующие официальные хроностратиграфические термины и геохронологические эквиваленты для обозначения подразделений различного ранга и временного объема. Принятая иерархия официальных хроностратиграфических и геохронологических терминов Хроностратиграфические: Эонотема Эратема Система Серия = Отдел Ярус Подъярус; Геохронологические: Эон Эра Период Эпоха Век Подвек или век.
Ярус (и век). Ярус назван основным рабочим подразделением хроностратиграфии, так как он соответствует по своему рангу и объему целям внутрирегиональной хроностратиграфической классификации. Ярус включает все породы, сформировавшиеся в течение века. Ярус - это подразделение наименьшего ранга в хроностратиграфической иерархии, которое может быть выделено в глобальном масштабе. Он является подразделением серии=отдела. Ярус определяется по стратотипам его границ в разрезах, которые внутри непрерывной стратиграфической последовательности отложений, предпочтительно морских, содержат обозначенную точку, выбранную для потенциальной корреляции.