Історична геологія: основи науки, вчені-засновники, огляд літератури

Історична геологія фокусується на геологічних процесах, які змінюють поверхню Землі і її вигляд. У ній використовується стратиграфія, структурна геологія та палеонтологія, щоб визначити послідовність цих подій. Вона також фокусується на еволюції рослин і тварин в різні періоди часу в геологічному масштабі. Відкриття радіоактивності і розробка декількох радіометричних методів датування в першій половині 20-го століття забезпечили засіб отримання абсолютного та відносного віку геологічної історії.

Економічна геологія, пошук і видобуток палива і сировини значною мірою залежать від розуміння історії конкретної області. Екологічна геологія, в тому числі визначення геологічної небезпеки землетрусів і вивержень вулканів, також повинна включати докладний знання геологічної історії.

Учені-засновники

Микола Стено, також відомий як Нільс Стенс, першим спостерігав і пропонував деякі з основних концепцій історичної геології. Одна з цих концепцій полягала в тому, що викопні спочатку відбувалися з живих організмів.

Джеймс Хаттон і Чарльз Лайел також внесли свій внесок у раннє розуміння історії Землі. Хаттон вперше запропонував теорію униформитаризма, яка зараз є основним принципом у всіх областях геології. Хаттон також підтримав ідею про те, що Земля є досить давньою, на відміну від панівної концепції того часу, в якій говорилося, що Земля налічувала всього лише кілька тисячоліть свого існування. Униформатизм описує Землю, створену тими ж природними явищами, що діють і сьогодні.

Історія дисципліни

Переважаючою концепцією XVIII століття на Заході була віра в те, що в дуже короткій історії Землі переважали різні катастрофічні події. Ця точка зору була рішуче підтримана прихильниками авраамічних релігій, заснованих на значною мірою буквальної інтерпретації релігійних біблійних текстів. Концепція униформитаризма зустріла значний опір і привела до суперечок і дискусій протягом усього 19-го століття. Безліч відкриттів в 20-му сторіччі дало достатньо доказів того, що історія Землі є продуктом як поступових інкрементних процесів, так і неочікуваних катаклізмів. Зараз ці переконання є основами історичної геології. Катастрофічні події, такі як падіння метеоритів і великі вулканічні вибухи, формують поверхню Землі поряд з поступовими процесами, такими як вивітрювання, ерозія та осадження. Справжнє є ключем до минулого і включає в себе як катастрофічні, так і поступові процеси, що дає нам зрозуміти інженерна геологія історичних територій.

Геологічна шкала часу

Геологічна шкала часу являє собою систему хронологічного віку, яка пов’язує геологічні шари (стратиграфія) з конкретними часовими проміжками. Без базового уявлення про цю шкалою людина навряд чи зрозуміє, що вивчає історична геологія. Ця шкала використовується геологами, палеонтологами і іншими вченими для визначення та опису різних періодів і подій в історії Землі. В сутності, на ній і заснована сучасна історична геологія. Таблиця геологічних тимчасових інтервалів, представлених на шкалі, узгоджується з номенклатурою, датами і стандартними кольоровими кодами, встановленими Міжнародною комісією по стратиграфії.

Дивіться також:  Назви отрут: список, види, класифікація, природні і хімічні отрути

Первинними і найбільшими одиницями поділу часу є еони, послідовно що йдуть один за одним: Хадеан, Архей, Протерозой і Фанерозой. Зони діляться на ери, які, в свою чергу, поділяються на періоди, періоди – на епохи.

Відповідно до еонами, ерами, періодами і епохами терміни «эноним», «эратем», «система», «серія», «стадія» використовуються для позначення шарів породи, які належать до цих ділянок геологічного часу в історії Землі.

Геологи кваліфікують ці одиниці як «ранні», «середні» і «пізні», коли мова йде про час, і «нижні», «середні» та «верхні», коли мова йде про відповідних каменях. Наприклад, нижні юрські відклади в хроностратиграфии відповідають ранньої юрської епоху в геохронології.

Історія і вік Землі

Дані радіометричного датування вказують на те, що Землі близько 4,54 мільярда років. Різні проміжки часу на геологічній шкалі часу зазвичай відзначаються відповідними змінами у складі пластів, які вказують на основні геологічні або палеонтологічні події, такі як масові вимирання. Наприклад, межа між крейдяним періодом і палеогенным періодом визначається крейда-палеогенным вимиранням, яке ознаменувало загибель динозаврів і багатьох інших груп життя.

Геологічні одиниці з того ж часу, але в різних частинах світу часто виглядають по-різному і містять різні скам’янілості, тому відкладів, що належать до одного і того ж періоду часу, історично давалися різні назви в різних місцях.

Історична геологія з основами палеонтології і астрономії

Деякі інші планети і супутники Сонячної системи мають досить жорсткі структури, щоб зберегти записи своїх власних історій, наприклад, Венера, Марс і Місяць. Домінуючі планети, такі як газові гіганти, не зберігають свою історію аналогічним чином. Крім масивних бомбардування метеоритами, події на інших планетах, ймовірно, мало впливали на Землю, і події на Землі відповідно мало впливали на ці планети. Таким чином, побудова шкали часу, яка пов’язує планети, має лише обмежене значення для шкали часу Землі, за винятком контексту Сонячної системи. Перспективи історичної геології інших планет – астропалеогеологии – все ще обговорюються вченими.

Відкриття Миколи Стено

В кінці XVII століття Микола Стено (1638-1686) сформулював принципи геологічної історії Землі. Стено стверджував, що шари порід (або страти) були закладені послідовно, і кожен з них являє собою «зріз» часу. Він також сформулював закон суперпозиції, в якому говориться, що будь-який окремо взятий шар, ймовірно, старше тих, що вище за нього, і молодше тих, що нижче за нього. Хоча принципи Стено були прості, їх застосування виявилося складним. Ідеї Стено також привели до відкриття інших важливих понять, які використовують навіть сучасні геологи. Протягом 18-го століття геологи зрозуміли, що:

  1. Послідовності шарів часто піддаються ерозії, спотворень, нахилам або навіть інверсії.
  2. Страти, закладені у той же час в різних областях, можуть мати абсолютно різну структуру.
  3. Страти будь області являють собою лише частину довгої історії Землі.
Дивіться також:  Хлористий водень: формула, отримання, фізичні та хімічні властивості, техніка безпеки

Джеймс Хаттон і плутонизм

Теорії нептунистов, популярні в цей час (викладені Авраамом Вернером (1749-1817) в кінці 18 століття), зводилися до того, що всі камені і породи ведуть своє походження від якогось величезного повені. Велике зрушення в мисленні стався, коли Джеймс Хаттон представив свою теорію перед Королівським товариством Единбурга в березні і квітні 1785 року. Джон Макфі пізніше стверджував, що Джеймс Хаттон в той самий день став засновником сучасної геології. Хаттон припустив, що всередині Землі дуже жарко, і що це тепло було двигуном, який спонукав до створення нових каменів і порід. Потім Земля була охолодити повітрям і водою, що осіли у вигляді морів – що, приміром, частково підтверджує історична геологія моря над Уралом. Ця теорія, відома як «Плутонизм», сильно відрізнялася від «нептунистской» теорії, заснованої на вивченні водних потоків.

Відкриття інших основ історичної геології

Перші серйозні спроби сформулювати геологічну шкалу часу, яка може бути застосована в будь-якій точці Землі, були зроблені в кінці 18 століття. Найбільш вдалі з тих ранніх спроб (у тому числі і Вернера) розділили породи земної кори на чотири типи: первинний, вторинний, третинний і четвертинний. Кожен тип скелі, згідно теорії, що сформувався протягом певного періоду в історії Землі. Таким чином, можна було говорити про «третинному періоді», а також про «третинних породах». Дійсно, термін «третинний» (в даний час – палеогеновий і неогеновий) як і раніше часто використовується в якості назви геологічного періоду, що настав після вимирання динозаврів, а термін «четвертинний» залишається формальним назвою поточного періоду. Практичні завдання історичної геології були надані кабінетним теоретикам дуже швидко, адже все, до чого вони додумалися самі, потрібно було довести на практиці, як правило, шляхом довгих розкопок.

Дивіться також:  Російський вчений Юрій Михайлович Орлов - біографія, творчість і цікаві факти

Зміст копалин у відкладах

Ідентифікація страт за що містяться в них копалин, вперше запропонована Вільямом Смітом, Жоржем Кюв’є, Жаном д Амалиусом д Аллахом і Олександром Бронняртом на початку 19 століття, дозволила геологам більш точно розділити історію Землі. Це також дозволило їм зв’язати шари за національним (або навіть континентальним) кордонів. Якщо дві страти утримували одні і ті ж скам’янілості, значить вони були закладені одночасно. Історична та регіональна геологія надали непосильну допомогу в скоєнні цього відкриття.

Назви геологічних періодів

У ранніх роботах по розробці геологічної шкали часу домінували британські геологи, і назви геологічних періодів відображають це домінування. «Кембрій» (класичне назва для Уельсу), «ордовик» і «силур», названі на честь давніх валлійських племен, були періодами, визначеними з використанням стратиграфічних послідовностей з Уельсу. «Девон» був названий на честь англійського графства Девоншир, а «Карбон» був названий на честь застарілих вугільних заходів, використовуваних британськими геологами 19 століття. Пермський період назвали на честь російського міста Пермі, тому що він був визначений з використанням страт у цьому регіоні шотландським геологом Родериком Мерчисоном.

Однак деякі періоди були визначені геологами з інших країн. Тріасовий період був названий в 1834 році німецьким геологом Фрідріхом Фон Альберті з трьох різних шарів (trias по-латині “тріада”). Юрський період був названий французьким геологом Олександром Бронньяртом на честь великих морських Юрських вапнякових порід гір. Крейдяний період (від латинського creta, що перекладається як «крейда») вперше був виділений бельгійським геологом Жаном-Омалиусом д Халлоем в 1822 році після вивчення крейдових відкладів (карбонат кальцію, обложений раковинами морських безхребетних), виявлених у Західній Європі.

Поділ епох

Британські геологи також вперше ввели сортування періодів і їх поділ на епохи. У 1841 році Джон Філіпс опублікував першу глобальну геологічну шкалу часу, що ґрунтується на типах скам’янілостей, знайдених в кожну епоху. Шкала Філліпса допомогла стандартизувати використання таких термінів, як палеозойский («старе життя»), який він поширив на більш тривалий період, ніж у попередньому користуванні, і мезозойский («середня життя»), який він самостійно винайшов. Тим, кому все ще цікаво дізнатися про цієї чудової науки, що вивчає історію землі, але немає часу читати Філліпса, Стено і Хаттона, можна порадити “Історичну геологію” Короновского.