Geologisk kronologi och geologisk karta. Jordens ålder. Geologisk kronologi

7:e klass__________________________________________

Ämne: Jordskorpans uppbyggnad, geologisk kronologi och geokronologisk tabell.

Lektionstyp: kombinerad

Mål: Att bilda sig en uppfattning om jordens inre struktur, jordskorpan, manteln och kärnan; idén om lättnaden.

Lektionens mål:

Utveckla förmågan att självständigt analysera ritningar och arbeta med en lärobok.

Att utveckla en förståelse för behovet av att rationellt använda mineraltillgångar.

Utveckla talaktivitet.

Utrustning: Lärobok, karta "Structure of the Earth's Crust", samling av stenar.

Grundläggande koncept : jordskorpan, manteln, kärnan, relief, stenar och mineraler.

Planerade resultat:

nämn jordens tre lager: kärna, mantel, skorpa;

ge definitioner av begreppen: jordskorpan, mineraler;

Arbetssätt: förklarande – reproduktiv, forskning, reproduktiv, delvis sökning.

Lektionens framsteg:

1. Organisatoriskt ögonblick.

Hälsningar.

2. Upprepning av det täckta materialet.

I vilka tillstånd finns vatten?

Hur många procent vatten finns i människokroppen?

Vilka egenskaper har vatten?

Var uppstod livet på jorden?

Hur många hav finns det på jorden?

Vad är värmeledningsförmåga?

Vid vilken temperatur fryser vattnet?

Vilket tillstånd går vattnet till när det fryser?

Vad kallas glaciärer?

När blir vatten en gas?

Vad är ånga?

Vad händer med vatten när temperaturen sjunker under +4ºС?

Varför brister vattenledningar på vintern?

Vad kallas en lösning?

Vad gör vatten i naturen?

3. Att lära sig nytt material:

Lärarens berättelse.

Jordens inre struktur. Och stenar.

Svara på frågorna: vilka tre skal väter jorden? (atmosfär, litosfär, hydrosfär)

Vilka delar består jorden av? (kärna, mantel, skorpa).

Uppgift 2. Fyll i tabellen: "Jordens inre struktur"

Lagrets namn

Tjocklek

Temperatur

Kärna: yttre, inre

34% av jordens totala massa

Mantel: nedre och övre

Jordskorpan

Från 5-7 km. Upp till 75 km.

Ökar med djupet

Uppgift 3. Läs avsnittet "Stenar" och svara på frågorna:

Vad bildas jordskorpan av?

Vad är stenar gjorda av?

Vilka egenskaper har stenar?

Vilka tre grupper delas bergarter in i enligt bildningsmetoden?

Uppgift 4. Använd en dynamisk manual för att skapa en modell av jordens inre struktur.

Svara på frågorna:

Hur är det inre struktur Jorden?

Vad är kärnan?

Vilket skick är den övre delen av manteln i?

Vad kallas ojämnheten på jordens yta?

Vad är jordskorpan gjord av?

4. Konsolidering

5. Läxor: §4, skissa jordens inre struktur.

Det är viktigt att känna till tidpunkten för bergbildningen och den kronologiska följden av geologiska händelser.

Källan till information om jordens utveckling i tiden är främst sedimentära bergarter, som till övervägande del bildades i vattenmiljö och ligger därför i lager.

Ju djupare ett lager ligger från jordens yta, desto tidigare bildades det och är därför äldre i förhållande till alla lager som är närmare ytan och är yngre. Begreppet relativ ålder, som låg till grund för relativ geokronologi, bygger på detta enkla resonemang.

Bergarternas relativa ålder är lätt att fastställa vid horisontell förekomst av skikt. Till exempel i en kustklippa är lager av sand, lera och kalksten lätt att skilja från topp till botten. Den äldsta bergarten här kommer att vara kalksten, sedan bildades ett lager av lera och det yngsta är ett lager av sand. Om en annan häll i närheten avslöjar samma sekvens av stenar (från botten till toppen: kalksten, lera, sand), kan vi anta att samma lager är av samma ålder.

Jämförelse av stenar efter sammansättning är dock endast effektiv för att länka stenar till korta avstånd. Många stenar, olika i ålder, har en liknande sammansättning, och tvärtom kommer stenar av samma ålder, men bildade under olika förhållanden, att skilja sig i sammansättning. Därför är den mest tillförlitliga bestämningen av relativ ålder från resterna av växt- och djurorganismer - fossiler bevarade i stenar. Sediment av samma ålder, om de bildades under liknande förhållanden, innehåller liknande eller identiska fossiler. Detta gör det möjligt att jämföra skikt av samma ålder om de har olika sammansättning och finns i olika delar av jorden.

De längsta tidsintervallen i relativ geokronologi är eoner; eoner är indelade i epoker, epoker i perioder, perioder i epoker, epoker i århundraden, etc. Under en tidsperiod som är lika med en eon har en tjocklek av sedimentära bergarter ackumulerats motsvarande ett eonotem, över en era - ett erateme, över en period - ett system, över en epok - en division, över ett sekel - ett stadium, etc.

Till skillnad från relativ geokronologi är absolut geokronologi utformad för att mäta geologisk tid i astronomiska enheter - år. Det finns två grupper av metoder för att bestämma absolut ålder: säsongsklimat och radiologisk. Säsongs-klimatiska metoder är tillämpliga på bergarter som har säsongsbetonade skiktning, och kokar ner till att räkna säsongsbetonade skikt. Radiologiska (isotop) metoder bygger på att bestämma mineralers ålder genom sönderfallet av radioaktiva isotoper, som ingår i små mängder i många minerals kristallgitter. Eftersom nedbrytningsprocessen sker med konstant hastighet är resultaten av bestämningarna oberoende av vissa miljöförhållanden. Oftast används 235 U, 40 K, 87 Rb, 147 Sm, 14 C för absolut datering. Dessutom är en ytterligare metod för geokronologisk indelning av bergarter studien av paleomagnetism, på grundval av vilken en paleomagnetisk tidsskala är. sammanställt. Isotop- och paleomagnetiska metoder är särskilt viktiga för att bestämma åldern på magmatiska och metamorfa bergarter.

Paleontologi - en av de mest fascinerande biologiska vetenskaperna - är nära besläktad med geologi. Hon studerar fossila rester av djur och växter och bestämmer deras systematiska position i den allmänna hierarkin organisk värld och etablera mönster för evolutionär utveckling.

Baserat på den organiska världens utvecklingsstadier och mineralsammansättningen i de sedimentära formationer som är värd för dem under 1800-talet. Alla för närvarande kända och allmänt använda stratigrafiska enheter etablerades - erathem, system, divisioner, stadier. En av de stora stratigrafiska enheterna är erathema, som omfattar flera system. Systemen består i sin tur av avdelningar och nivåer. Varje stratigrafisk enhet tilldelas ett eget namn.

I enlighet med de stratigrafiska enheterna identifierades geokronologiska indelningar, som var och en återspeglar varaktigheten (återigen i relativa termer) av bildandet av motsvarande stratigrafiska indelningar.

Det tidsintervall som krävs för bildandet av en grupp betecknas som en geologisk era, tiden för systemets bildande motsvarar den geologiska perioden, avdelningen - eran och scenen - den geologiska åldern.

Geologisk kronologi

Geologer har länge märkt att vår planets historia är uppdelad i två ojämlika delar. Den äldre, längre delen av den är svår att studera med paleontologiska metoder, eftersom den inte innehåller fossila lämningar och dessutom ganska ofta de sedimentära skikten är kraftigt förändrade av metamorfos. Den unga delen av stenregistret har studerats väl, eftersom de sedimentära lagren i den innehåller många rester av organismer, vars antal och bevarande ökar när vi närmar oss den moderna eran. Den amerikanske geologen C. Schuchert kallade denna unga del av jordskorpans historia för Phanerozoic eon, d.v.s. tiden för uppenbart liv. En eon är en tidsperiod som förenar flera geologiska epoker. Dess stratigrafiska motsvarighet är eonotem.

Den äldre och längre delen geologisk historia C. Schuchert kallade det kryptozoikum, eller en tid med livets dolda utveckling. Ganska ofta kallas det också prekambrium. Detta namn har bevarats sedan mitten av 1800-talet, då de allra flesta geologiska perioder etablerades. Fler och fler antika sediment som ligger bakom de kambriska skikten började dateras till prekambrium. För närvarande, istället för kryptozoikum, särskiljs två eoner: arkeiska och proterozoiska.

Den breda spridningen, rikedomen av fossila organiska lämningar och den relativa tillgängligheten för fanerozoiska fyndigheter förutbestämde deras bättre studie. Den engelske geologen J. Phillips identifierade 1841 tre epoker inom fanerozoikum: Paleozoikum - era forntida liv; Mesozoikum - medelålderns era och kenozoikum - det nya livets era. I paleozoiken dominerade marina ryggradslösa djur, fiskar, groddjur och sporväxter, i mesozoiken - reptiler och gymnospermer, och i kenozoikum - däggdjur och angiospermer.

Avlagringar som bildats under en geologisk era kallas erathem. Mindre stratigrafiska enheter är system, divisioner och stadier. Namnen på systemen och stadierna gavs huvudsakligen av namnen på de områden där de etablerades och studerades, eller av några karakteristiska egenskaper. Således kommer namnet på Jurassic-systemet från Jurassic Mountains i Schweiz, Perm - från staden Perm, Kambrium från det gamla namnet på den engelska provinsen Wales, Krita - från den utbredda skrivkritan, Carboniferous - från kol etc.

Om den stratigrafiska skalan återspeglar sekvensen av avsättningar och deras underordning, bestämmer den geokronologiska skalan varaktigheten och naturliga sekvensen av stadier historisk utveckling Jorden. Under de senaste 100 åren har fanerozoikens geokronologiska och stratigrafiska skalor reviderats många gånger.

Men inom geologi är det viktigt att inte bara veta bergarternas relativa ålder, utan också, om möjligt, den exakta tiden för deras ursprung. Flera olika metoder baserade på fenomenet radioaktivt sönderfall används för att bestämma bergarternas ålder. I detta avseende kallas bergarternas ålder radiogeokronometrisk. För att bestämma det används radioaktiva isotoper av uran, torium, rubidium, kalium, kol och väte. På grund av det faktum att vi känner till sönderfallshastigheten för en radioaktiv isotop, kan vi enkelt bestämma åldern på mineralet och därmed bergarten. För närvarande utvecklad och flitigt använd olika metoder kärngeokronologi: uranotorium-bly, uranotorium-helium, uranium-xenon, kalium-argon, rubidium-strontium, samarium-niodym, rhenium-osmium och radiokol. Innehållet av radioaktiva isotoper i bergarter och mineraler bestäms i speciella enheter- masspektrometrar.

Tack vare metoderna för kärngeokronologi bestäms åldern för magmatiska och sedimentära bergarter, och för metamorfa bergarter bestäms tiden för exponering för höga temperaturer och tryck. Den isotopiska åldern för de äldsta bergarterna på jordklotet är 3,8-4 miljarder år. Vissa månstenar och meteoriter är nära i ålder.

Svårigheten att studera arkeiska och proterozoiska avlagringar förutbestämde deras svaga stratigrafiska och geokronologiska indelning. Så här ser den arkeiska-proterozoiska skalan, som är långt ifrån perfekt och detaljerad, ut just nu.

Används även inom geologi ytterligare metodåldersindelning och jämförelse av sediment. Detta är en paleomagnetisk metod baserad på fenomenet bevarande av magnetiska egenskaper i bergskikt. Bergarter som innehåller magnetiska mineraler har ferromagnetiska (magnetiserade) egenskaper, som påverkas av magnetfält Jorden förvärvar naturlig remanent magnetisering. Det har nu bevisats att under loppet av en lång geologisk historia har de magnetiska polernas position ändrats flera gånger. Genom att fastställa den remanenta magnetiseringen och dess riktning (d.v.s. vektor) och jämföra vektorerna med varandra är det möjligt att fastställa samma ålder på bergarter, vilket i viss mån förtydligar den geokronologiska skalan.

De viktigaste stadierna av bildandet av jordskorpan

Att bestämma åldern på olika magmatiska bergarter gjorde det möjligt att inte bara bestämma varaktigheten av geologiska perioder, utan också att identifiera de äldsta bergarterna på jorden. Det är nu känt att dokumenterade spår av liv på jorden uppstod för över 3 miljarder år sedan, de äldsta sedimentära bergarterna är drygt 3,8 miljarder år gamla och jordens ålder uppskattas till 4,6-5 miljarder år, även om vissa forskare anser dessa siffror som ska överskattas.

Det har fastställts att epoker av intensiv vulkanisk aktivitet var kortlivade och åtskilda av långa epoker med svaga manifestationer av magmatism. Epoker av förstärkt magmatism kännetecknades av en hög grad av tektonisk aktivitet, det vill säga betydande vertikala och horisontella rörelser av jordskorpan.

Geologisk kronologi, eller geokronologi, bygger på att belysa den geologiska historien för de bäst studerade regionerna, såsom Central- och Östeuropa. Baserat på breda generaliseringar, jämförelse av den geologiska historien för olika regioner på jorden, utvecklingsmönster för den organiska världen, i slutet av förra seklet, vid de första internationella geologiska kongresserna, utvecklades och antogs den internationella geokronologiska skalan, vilket speglar sekvensen av tidsdelningar under vilka vissa komplex av sediment bildades, och utvecklingen av den organiska världen. Den internationella geokronologiska skalan är således en naturlig periodisering av jordens historia.

Bland de geokronologiska indelningarna finns: eon, era, period, epok, århundrade, tid. Varje geokronologisk indelning motsvarar ett komplex av sediment, identifierade i enlighet med förändringar i den organiska världen och kallas stratigrafiska: eonotem, grupp, system, avdelning, stadium, zon. Därför är en grupp en stratigrafisk enhet, och motsvarande tidsgeokronologiska enhet är en era. Därför finns det två skalor: geokronologisk och stratigrafisk. Den första används när man talar om relativ tid i jordens historia, och den andra när man har att göra med sediment, eftersom vissa geologiska händelser inträffade på varje plats på jordklotet när som helst. En annan sak är att ansamlingen av nederbörd inte var utbredd.

  • De arkeiska och proterozoiska eonotemerna, som täcker nästan 80% av jordens existens, klassificeras som kryptozoiska, eftersom prekambriska formationer helt saknar skelettfauna och den paleontologiska metoden inte är tillämplig på deras dissektion. Därför baseras uppdelningen av prekambriska formationer främst på allmänna geologiska och radiometriska data.
  • Den fanerozoiska eonen täcker endast 570 miljoner år och uppdelningen av motsvarande eonotem av sediment är baserad på en mängd olika skelettfauna. Den fanerozoiska eonotem är indelad i tre grupper: paleozoikum, mesozoikum och kenozoikum, motsvarande stora stadier av jordens naturliga geologiska historia, vars gränser är markerade av ganska skarpa förändringar i den organiska världen.

Namnen på eonotemes och grupper kommer från grekiska ord:

  • "archeos" - den äldsta, den äldsta;
  • "proteros" - primär;
  • "paleos" - forntida;
  • "mesos" - genomsnitt;
  • "kainos" - ny.

Ordet "krypto" betyder dold, och "fanerozoikum" betyder uppenbar, genomskinlig, eftersom skelettfaunan dök upp.
Ordet "zoy" kommer från "zoikos" - livet. Därför betyder den "kenozoiska eran" eran av nytt liv, etc.

Grupper är indelade i system, vars avlagringar bildades under en period och kännetecknas endast av sina egna familjer eller släkten av organismer, och om dessa är växter, då av släkten och arter. Systemen allokerades till olika regioner och vid olika tidpunkter, med start från 1822. För närvarande urskiljs 12 system, varav namnen på de flesta kommer från de platser där de först beskrevs. Till exempel, Jurassic-systemet - från Jurassic Mountains i Schweiz, Permian - från Perm-provinsen i Ryssland, Krita - från de mest karakteristiska stenarna - vit skrivkrita, etc. Det kvartära systemet kallas ofta det antropogena systemet, eftersom det är i detta åldersintervall som människor uppträder.

System är uppdelade i två eller tre divisioner, som motsvarar den tidiga, mellersta och sena eran. Avdelningarna är i sin tur indelade i nivåer som kännetecknas av förekomsten av vissa släkten och typer av fossil fauna. Och slutligen är etapperna indelade i zoner, som är den mest fraktionerade delen av den internationella stratigrafiska skalan, som tiden motsvarar på den geokronologiska skalan. Namnen på nivåerna ges vanligtvis av de geografiska namnen på de områden där denna nivå identifierades; till exempel Aldanian, Bashkir, Maastrichtian scener, etc. Samtidigt är zonen utpekad av den mest karakteristiska typen av fossil fauna. Zonen täcker som regel bara en viss del av regionen och är utvecklad över ett mindre område än scenens avlagringar.

Alla indelningar av den stratigrafiska skalan motsvarar de geologiska sektioner där dessa indelningar först identifierades. Därför är sådana sektioner standard, typiska och kallas stratotyper, som bara innehåller sitt eget komplex av organiska rester, vilket bestämmer den stratigrafiska volymen för en given stratotyp. Att bestämma den relativa åldern för eventuella lager består i att jämföra det upptäckta komplexet av organiska lämningar i de studerade lagren med komplexet av fossiler i stratotypen av motsvarande indelning av den internationella geokronologiska skalan, d.v.s. sedimentens ålder bestäms i förhållande till stratotypen. Det är därför den paleontologiska metoden, trots sina inneboende brister, fortfarande är den viktigaste metoden för att bestämma bergarternas geologiska ålder. Att bestämma den relativa åldern för till exempel devoniska avlagringar indikerar bara att dessa avlagringar är yngre än silur, men äldre än karbon. Det är dock omöjligt att fastställa varaktigheten av bildandet av devoniska avlagringar och ge en slutsats om när (i absolut kronologi) ackumuleringen av dessa avlagringar inträffade. Endast metoder för absolut geokronologi kan svara på denna fråga.

Flik. 1. Geokronologisk tabell

Era Period era Varaktighet, miljoner år Tid från periodens början till idag, miljoner år Geologiska förhållanden Flora Djurens värld
Kenozoikum (däggdjurens tid) Kvartär Modern 0,011 0,011 Slutet på det sista istid. Klimatet är varmt Nedgång trä former, blommande örtartad Age of Man
Pleistocen 1 1 Upprepade istider. Fyra istider Utrotning av många växtarter Utrotning av stora däggdjur. Det mänskliga samhällets födelse
Tertiär Pliocen 12 13 Berg fortsätter att resa sig i väster Nordamerika. Vulkanisk aktivitet Skogsnedgång. Fördelning av gräsmarker. Blommande växter; utveckling av monokotylar Människans uppkomst från apor. Arter av elefanter, hästar, kameler, liknande moderna
Miocen 13 25 Sierras och Cascade Mountains bildades. Vulkanisk aktivitet i nordvästra USA. Klimatet är svalt Den kulminerande perioden i utvecklingen av däggdjur. De första människoaporna
Oligocen 11 30 Kontinenterna är låglänta. Klimatet är varmt Maximal fördelning av skog. Förbättra utvecklingen av enhjärtbladiga blommande växter Arkaiska däggdjur håller på att dö ut. Början av utvecklingen av antropoider; förfäder till de flesta levande däggdjurssläkten
Eocen 22 58 Bergen sköljs bort. Det finns inga innanhav. Klimatet är varmt Olika och specialiserade placenta däggdjur. Hovdjur och rovdjur når sin topp
Paleocen 5 63 Utbredning av arkaiska däggdjur
Alpin orogeni (mindre fossil förstörelse)
Mesozoikum (tid för reptiler) Krita 72 135 I slutet av perioden bildas Anderna, Alperna, Himalaya och Klippiga bergen. Innan detta, innanhav och träsk. Avsättning av skrivkrita, lerskiffer De första enhjärtbladiga. De första ek- och lönnskogarna. Nedgång av gymnospermer Dinosaurier når sin högsta utveckling och dör ut. Tandade fåglar håller på att dö ut. Utseendet på de första moderna fåglarna. Arkaiska däggdjur är vanliga
Yura 46 181 Kontinenterna är ganska höga. Grunda hav täcker delar av Europa och västra USA Vikten av tvåhjärtbladningar ökar. Cykadofyter och barrträd är vanliga De första tandade fåglarna. Dinosaurier är stora och specialiserade. Insektsätande pungdjur
Trias 49 230 Kontinenter är höjda över havet. Intensiv utveckling av torra klimatförhållanden. Utbredda kontinentala sediment Dominansen av gymnospermer, börjar redan minska. Utrotning av fröormbunkar De första dinosaurierna, pterosaurierna och äggläggande däggdjur. Utrotning av primitiva groddjur
Hercynisk orogeni (viss fossil förstörelse)
Paleozoikum (eran av forntida liv) Permian 50 280 Kontinenterna är upplyfta. Appalacherna bildades. Torrheten ökar. Nedisning på södra halvklotet Nedgång av klubbmossor och ormbunkar Många gamla djur håller på att dö ut. Djurliknande reptiler och insekter utvecklas
Övre och mellan kol 40 320 Kontinenter är lågt liggande till en början. Vidsträckta träsk där kol bildades Stora skogar av fröormbunkar och gymnospermer De första reptilerna. Insekter är vanliga. Utbredning av forntida groddjur
Nedre kol 25 345 Klimatet är initialt varmt och fuktigt, senare, på grund av landhöjningen, blir det svalare Mossmossor och ormbunksliknande växter dominerar. Gymnospermer blir mer utbredda Sjöliljor når sin högsta utveckling. Distribution av gamla hajar
Devon 60 405 Inlandshaven är små. Att höja mark; utvecklingen av ett torrt klimat. Nedisning De första skogarna. Landväxter är väl utvecklade. Första gymnospermierna De första groddjuren. Överflöd av lungfiskar och hajar
Silur 20 425 Vidsträckta innanhav. Låglänta områden blir allt torrare i takt med att marken stiger De första pålitliga spåren av landväxter. Alger dominerar Marina spindeldjur dominerar. De första (vinglösa) insekterna. Fiskens utveckling förbättras
Ordovicium 75 500 Betydande nedsänkning av land. Klimatet är varmt, även i Arktis De första landväxterna dyker förmodligen upp. Överflöd av tång De första fiskarna var förmodligen sötvatten. Överflöd av koraller och trilobiter. Olika skaldjur
Kambrium 100 600 Kontinenterna är låglänta och klimatet är tempererat. De äldsta stenarna med rikliga fossiler tång Trilobiter och icke botade dominerar. Ursprunget till de flesta moderna djurtyper
Andra stora orogeni (betydande förstörelse av fossiler)
Proterozoikum 1000 1600 Intensiv process av sedimentering. Senare - vulkanisk aktivitet. Erosion över stora ytor. Flera istider Primitiv vattenväxter- alger, svampar Olika marina protozoer. I slutet av eran - blötdjur, maskar och andra marina ryggradslösa djur
Första stora orogeni (betydande förstörelse av fossiler)
Archaea 2000 3600 Betydande vulkanisk aktivitet. Svag sedimentationsprocess. Erosion på stora ytor Det finns inga fossiler. Indirekta indikationer på förekomsten av levande organismer i form av avlagringar av organiskt material i bergarter

Problemet med att bestämma stenarnas absoluta ålder och varaktigheten av jordens existens har länge upptagit geologernas sinnen, och försök att lösa det har gjorts många gånger med hjälp av olika fenomen och processer. Tidiga idéer om jordens absoluta ålder var nyfikna. En samtida till M.V. Lomonosov, den franske naturforskaren Buffon, bestämde vår planets ålder till endast 74 800 år. Andra forskare gav andra siffror, som inte översteg 400-500 miljoner år. Det bör noteras här att alla dessa försök var dömda att misslyckas i förväg, eftersom de var baserade på konstanta hastigheter av processer som, som bekant, förändrades i jordens geologiska historia. Och först under första hälften av 1900-talet. det fanns en verklig möjlighet att mäta den verkligt absoluta åldern för stenar, geologiska processer och jorden som planet.

Tabell 2. Isotoper som används för att bestämma absolut ålder
Föräldraisotop Slutprodukt Halveringstid, miljarder år
147 Sm143Nd+He106
238 U206 Pb+ 8 He4,46
235U208 Pb+ 7 He0,70
232 Th208 Pb+ 6 He14,00
87 Rb87 Sr+p48,80
40K40 Ar+ 40 Ca1,30
14 C14N5730 år