3. Geologia historyczna jako nauka, geo, Geologia historyczna dla geografów

3. Geologia historyczna jako nauka

3. Geologia historyczna jako nauka, geo, Geologia historyczna dla geografów

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Geologia historyczna jest nauką o powstaniu i ewolucji skorupy ziemskiej
oraz świata organicznego w przeszłości geologicznej. Jej zadaniem jest poznawanie
dziejów Ziemi na podstawie badania skał oraz występujących w nich szczątków
roślin i zwierząt, a także śladów ich działalności życiowej (ryc. 1). Badaniem
wieku i następstwa wiekowego skał oraz ich występowaniem w czasie i przestrzeni
zajmuje się dział geologii historycznej, zwany
stratygrafią.
Rekonstrukcją geografii
powierzchni Ziemi w różnych okresach przeszłości geologicznej, a szczególnie
rozmieszczeniem lądów i mórz, rzek, jezior, bagien, pustyń, gór, zajmuje się inny
dział geologii historycznej, zwany
paleogeografią.
Odtwarzaniem klimatów
w dziejach Ziemi zajmuje się
paleoklimatologia,
a dawnych środowisk —
paleo-
ekologia.
Głównymi metodami stosowanymi w geologii historycznej są:
1. Metody określania
względnego wieku
skał i procesów geologicznych:
— litologiczne
(litostratygraficzne), polegające na badaniu litologicznych cech
skał oraz formacji skalnych, w celu ustalenia ich następstwa czasowego lub
równoczasowości;
— paleontologiczne
(biostratygraficzne), stosowane do określania względnego
wieku skał osadowych, a niekiedy i metamorficznych, w których zachowały się
skamieniałości roślin i zwierząt;
— diastroficzne,
polegające na badaniu wzajemnych relacji między skałami,
badaniu deformacji warstw i niezgodnego zalegania różnych formacji skalnych
oraz następstwa czasowego tych zjawisk;
— geofizyczne,
polegające na porównywaniu wykresów i diagramów uzys-
kiwanych w trakcie badań geofizycznych, odzwierciedlających różnice i podobieństwa
w litologii skał;
Geologia historyczna jako nauka
13
Ryc. 1. Spirala życia i ewolucji skorupy ziemskiej (wg F. Pressa i R. Sievera, zmienione)
— archeologiczne,
stosowane do skał najmłodszych, polegające na wykorzystaniu
wytworów kultury materialnej człowieka w procesie datowania skał.
2. Metody określania
bezwzględnego wieku
skał i procesów geologicznych:
— izotopowe,
oparte na pomiarach zawartości izotopów promieniotwórczych
w minerałach i skałach oraz określanie wieku skał przy znajomości okresu ich
połowicznego rozpadu;
— radiogeniczne,
wykorzystujące nieizotopowe efekty rozpadu radioaktywnego
pierwiastków promieniotwórczych zawartych w skałach i minerałach;
— magnetometryczne,
wykorzystujące cechy magnetyczne skał nabyte
w różnych epokach geologicznych w ówczesnym ziemskim polu magnetycznym;
— chemiczne i biologiczne,
oparte na przemianach chemicznych i zjawiskach
biologicznych, których zmienność jest wyraźnie uzależniona od czasu.
14
Geologia historyczna jako nauka 14
— syderalne,
wykorzystujące zapis zmienności różnych zjawisk przyrodniczych
podczas roku słonecznego;
— sedymentologiczne,
wywodzące się z pomiarów tempa sedymentacji osadów
w zbiornikach.
W podziale dziejów Ziemi wyróżnia się
jednostki geochronologiczne
i
jednostki chronostratygraficzne.
Jednostki geochronologiczne operują czasem,
natomiast jednostki chronostratygraficzne — zespołami skał powstałymi w okreś-
lonym czasie (tab. 1).
Tabela 1. Jednostki geochronologiczne i chronostratygraficzne
Jednostki geochronologiczne
Jednostki chronostratygraficzne
Eon
Eonotem
Era
Eratem
Okres
System
Epoka
Oddział
Wiek
Piętro
Doba
Poziom wiekowy
WZGLĘDNY WIEK SKAŁ I PROCESÓW GEOLOGICZNYCH
METODY PALEONTOLOGICZNE
Mają one największe znaczenie wśród metod określania względnego wieku skał
i procesów geologicznych. Wykorzystują zawarte w skałach
skamieniałości
— za-
chowane w różnej formie szczątki roślin i zwierząt oraz ślady działalności życiowej
organizmów. Skamieniałości powstają w wyniku działania na obumarłe organizmy
fosylizacji,
złożonych procesów fizyczno-chemicznych zachodzących w skale.
Aby organizm mógł zachować się w stanie kopalnym, musi zostać szybko
przysypany przez osad. W innym bowiem razie czynniki atmosferyczne i działalność
wód, a także innych organizmów (np. nekrofagów), spowodują bardzo szybki
rozkład organizmu (butwienie, gnicie itp.).
Największe szanse zachowania się w stanie kopalnym mają organizmy
wytwarzające części twarde — szkielet, muszle, skorupki, pancerze, płytki, zęby,
łuski, kości lub inne inkrustowane mineralnie lub organicznie części ciała.
Fosylizacja szkieletu może następować w wyniku:
— krystalizacji,
polegającej na przejściu w stan krystaliczny materiału,
z którego zbudowany jest szkielet (np. opalu w chalcedon);
Bezwzględny wiek skał i procesów geologicznych
15
— rekrystalizacji,
polegającej na zmianie postaci krystalograficzrtej minerału
w szkielecie (np. aragonit przechodzi w kalcyt);
— substytucji,
polegającej na zastąpieniu substancji mineralnej szkieletu
minerałem wtórnym (np. kalcytem, dolomitem, krzemionką, apatytem);
— uwęglenia,
polegającego na wzbogaceniu w węgiel w warunkach nadmiernej
wilgoci i braku dostępu powietrza.
Tylko w bardzo sprzyjających warunkach mogą zachować się w stanie
kopalnym szkielety nie zmienione w procesie fosylizacji (np. aragonitowe muszle
jurajskich amonitów z Łukowa na Podlasiu) i dlatego tego typu skamieniałości są
bardzo rzadkie.
Szczególną formą zachowania skamieniałości są zatopione w bursztynie
organizmy zwierzęce (głównie owady i pajęczaki) lub roślinne (np. mchy).
W trakcie fosylizacji szkielet może
ulec całkowitemu rozpuszczeniu; w je-
go miejsce może powstać odlew we-
wnętrzny lub zewnętrzny, czyli
oś-
rodka
albo
odcisk
(ryc. 2).
Bardzo rzadko zdarza się, aby w sta-
nie kopalnym mógł zachować się cały
niezmieniony organizm. Może to nastąpić
tylko w warunkach beztlenowych, np.
w bagnach, lub wówczas, gdy organizm
znajdzie się w obrębie wiecznej marzłoci
(np. znajdowane na Syberii niemal
kompletne ciała wymarłych już mamu-
tów) czy też w osadach przesyconych
solanką lub bituminami (jak to miało
miejsce w przypadku znaleziska nosoroż-
ca włochatego w Staruni).
Odrębną grupą skamieniałości są
skamieniałości śladowe,
zwane też
ichonoskamieniałościami, będące śladami
działalności życiowej organizmów — po-
ruszania się, żerowania, zamieszkiwania.
Największe znaczenie mają jednak
skamieniałości przewodnie,
czyli ska-
mieniałości tych rodzajów i gatunków
zwierząt lub roślin, które żyły w krót-
kim odcinku dziejów Ziemi, miały
szerokie rozprzestrzenienie geograficz-
ne, występują powszechnie w skałach
powstałych w różnych warunkach fac-
14
Geologia historyczna jako nauka 16
Ryc. 2. Powstawanie różnych stanów zachowa-
nia skamieniałości (wg U.Radwańskiej). W trakcie
fosylizacji szkielet powoli przykrywany jest osa-
dem (A i B). Może on ulec całkowitemu roz-
puszczeniu, wówczas zachowa się w skale
odcisk powierzchni zewnętrznej szkieletu (C),
odlew wewnętrzny, czyli ośrodka (D) lub odlew
zewnętrzny (E), zwany ośródką urzeźbioną
jalnych i są łatwe do rozpoznania. Takimi skamieniałościami są np. paleozoiczne
stawonogi,
trylobity/
czy też paleozoiczne półstrunowce,
graptolity
lub mezo-
zoiczne
amonity,
Dzięki skamieniałościom przewodnim można porównać wiek skał
w odległych od siebie rejonach kuli ziemskiej i dokonywać korelacji stratygraficznej.
Gdy np. w skałach występujących na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej znajdziemy
amonita
Parkinsonia
i taką samą formę spotkamy w skałach w niektórych częściach
Alp lub w południowej Anglii, to możemy być pewni, że skały, nawet różniące się
znacznie od siebie, ale zawierające tę skamieniałość, powstały w tym samym
okresie geologicznym — w okresie jurajskim. Każdy okres dziejów Ziemi, z wyjątkiem
okresu najstarszego zwanego prekambrem, charakteryzują skamieniałości przewodnie,
dzięki którym można określać względny wiek skał, tzn. stwierdzić, iż jedna skała
jest młodsza od drugiej, starsza lub równowiekowa.
Ustalaniem następstwa wiekowego skał skorupy ziemskiej na podstawie
skamieniałości zajmuje się dział stratygrafii zwany
biostratygrafią.
Jednostkami
biostratygraficznymi są
poziomy
i
podpoziomy
biostratygraficzne. Poziomy są
wyznaczane w różny sposób, istnieje
wiele rodzajów poziomów biostraty-
graficznych, np. poziom zespołowy,
poziom zasięgu gatunku lub poziom
współwystępowania (ryc. 3).
Biostratygrafia umożliwia korelo-
wanie ze sobą profili skał osadowych
(czasem także metamorficznych) z róż-
nych obszarów i wyodrębnienie utwo-
rów powstałych w tym samym czasie
(ryc. 4). Korelacja taka pozwala na
stwierdzenie identyczności oraz różnic
w wykształceniu i miąższości osadów
tego samego wieku, umożliwia stwier-
dzenie luk stratygraficznych (czyli
przerw w profilu stratygraficznym
osadów jakiegoś wieku) wywoła-
nych czynnikami tektonicznymi bądź
erozją.
Dzięki skamieniałościom można
również określić warunki środowisko-
we, jakie panowały na określonym
obszarze w czasie powstawania skał
osadowych, w których one występują,
takie jak: głębokość zbiornika mors-
kiego (np. masowe występowanie ko-
ralowców będzie świadczyło o płytkim
Bezwzględny wiek skał i procesów geologicznych
17
Ryc. 3. Poziom zespołowy (1), poziom zasięgu
gatunku (2), poziom współwystępowania (3),
wyznaczone przez trylobity
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Linki

: 2006.01.24 chemia pr. odp.a2[1], NAUKA, Chemia - matura+studia, Arkusze maturalne, Arkusze maturalne od 2001

: 3. Próbna matura 2008 -poz. rozszerz.odp.+ koment, NAUKA, Chemia - matura+studia, Arkusze maturalne, Arkusze maturalne od 2001