plik

Strona 1 / 5

www.wsip.pl

Dlaczego

zmienia się tabela

stratygraficzna?

dr Izabela Ploch

Muzeum Geologiczne Państwowego Instytutu Geologicznego

Czy takie zmiany muszą następować i dlaczego wprowa-

dzane są kolejne poprawki?

Sięgnijmy do początków geologii, aby zrozumieć obecną

formę tabeli stratygraficznej i przyczyny wprowadzania ko-

lejnych poprawek.

Jakie były początki

badania dziejów Ziemi?

Podział dziejów Ziemi na poszczególne ery i okresy nastąpił

w czasie, kiedy nie znano metod bezwzględnego (absolut-

nego) datowania wieku skał. Do określenia wieku używano

głównie względnych metod ustalania wieku osadów, w któ-

rych wykorzystywano wiekowe następstwa występujące

w faunie i florze (biostratygrafia), zmienności i powiązania

litologii skał (litostratygrafia), co pozwalało na korelowanie

oddalonych od siebie serii skał. Jednym z pierwszych bada-

czy tworzących podwaliny podziału dziejów Ziemi był żyjący

w XVII wieku

Nicholas Steno

. Ten wybitny badacz stworzył

podstawy współczesnej geologii stosowane do dziś. Geo-

logia była tylko jedną z wielu dziedzin, którymi się zajmo-

wał, był między innymi doskonałym anatomem. Jedną ze

stworzonych przez niego podstaw jest

zasada superpozycji

stanowiąca, iż starsze osady spoczywają pod młodszymi.

Na podstawie obserwacji osadów w pobliżu Florencji prze-

prowadził próbę wyróżnienia okresów w historii Ziemi.

Znajdujący się tam poziom bez skamieniałości został przez

niego zinterpretowany jako zapis okresu przed stworzeniem

życia, a leżący na nim poziom pełny skamieniałości jako

okres biblijnego potopu. Oczywiście ta interpretacja od-

powiadała ówczesnym poglądom na temat dziejów Ziemi,

jednak w przyszłości owe prekursorskie badania zaowoco-

wały bujnym rozwojem tej dziedziny i współczesną tabelą

stratygraficzną.

Nicolas Steno

W sierpniu 2008 roku na 33. Międzynarodowym Kongresie Geologicznym w Oslo przed-

stawione zostały

kolejne zmiany i poprawki w tabeli stratygraficznej ustalone

przez Międzynarodową Komisję Stratygrafii (ICS).

Po licznych dyskusjach do rangi

okresu geologicznego powrócił czwartorzęd, ponownie uściślone zostały przedziały

czasowe poszczególnych okresów.

Strona 3 / 5

www.wsip.pl

Od najstarszych

do współczesnych

podziałów stratygraficznych

Podwaliny geologii tworzono przed powstaniem metod bez-

względnego datowania, za pomocą których można dokład-

nie określić wiek danej skały, stąd też musiał powstać cały

system terminów pozwalających opisywać historię Ziemi.

Pierwszą próbą uporządkowania dziejów Ziemi, o której

prawie już zapomniano, były wyróżnione na podstawie

obserwacji zasadniczych zmian w zapisie geologicznym:

pierwszorzęd

– obejmujący wszystko co wydarzyło się

przed obecnym mezozoikiem,

drugorzęd

– odpowiadający

obecnemu mezozoikowi,

trzeciorzęd

– obecny paleogen

i neogen i

czwartorzęd

. W 1881 roku, podczas 2. Między-

narodowego Kongresu Geologicznego w Bolonii wprowa-

dzono jednostki, które wciąż używamy:

geochronologiczne

określające wiek geologiczny i

chronostratygraficzne poka-

zujące następstwo skał w czasie. Eratem, jako jednostka

chronostratygraficzna, obejmuje osady powstałe w czasie

jednej ery, która należy już do jednostek geochronologicz-

nych. Zapisane są w niej znaczące zmiany w rozwoju świa-

ta organicznego i rozległe zmiany struktur geologicznych.

Ich nazwy pochodzą z greki: paleozoik –

palajos – stary

zoon – życie, czyli dawniejsze życie, mezozoik – średnie

życie, kenozoik – nowe życie. Systemowi odpowiada geo-

chronologiczny okres, którego używamy mówiąc o skałach

na przykład z okresu kredowego. W określeniu poszczegól-

nych okresów ważną rolę odegrali brytyjscy badacze, głów-

nie Adam Sedgwick, Roderick Murchison, Charls Lapworth,

którzy w XIX wieku na podstawie charakterystycznych serii

skalnych wyróżnili kambr, ordowik, sylur i dewon. Nie za-

wsze przebiegało to bezproblemowo. Przykładem może być

wprowadzony przez R. Murchisona okres sylurski, którego

datowanie rozszerzył on od kambru włącznie – sprzeciwiali

się temu inni badacze. Jednak wysoka pozycja dyrektora

służby geologicznej Anglii pozwalała mu konsekwentnie

wprowadzać takie ujęcie syluru do literatury.

Chociaż

kambr

jest pierwszym okresem, kiedy bujnie roz-

winęło się życie, jego pierwotne wydzielenie nastąpiło na

podstawie charakterystycznego typu skał, bez brania pod

uwagę skamieniałości. Jego nazwa pochodzi od wyrazu

Cambria, którym Rzymianie określali współczesną Wa-

lię. Przez długi okres czasu dolna granica kambru ozna-

czana była najwcześniejszym pojawieniem się trylobitów.

Zmieniły to znaleziska mikroskamieniałości szkieletowych

(SSF –

small shelly fossils) i skamieniałości śladowych, które

stały się wskaźnikowe dla początku kambru. Obecnie kambr

rozpoczyna się wraz z pojawieniem się skamieniałości śla-

dowej

Trichophycus pedum. Zmiana wyznaczników granicy

wynikała ze znalezienia skamieniałości o szerokim występo-

waniu, znajdowanej w wielu regionach. Dodatkowo grani-

ca oznaczona jest wyraźną zmianą na krzywej trwałych izo-

topów węgla, która pozwala na ogólnoświatową korelację

tej granicy, niezależną od występowania wskaźnikowej ska-

mieniałości. Stratotyp, czyli profil geologiczny na podstawie

którego oparta jest definicja danej jednostki, dla granicy

kambru został wyznaczony w Nowej Fundlandii. Większość

istotnych jednostek geologicznych posiada swoje stratotypy

dostępne dla każdego badacza.

Nazwa

ordowik

pochodzi od walijskiego plemienia Ordo-

wików i została oficjalnie wprowadzona podczas Między-

narodowego Kongresu Geologicznego w 1960 roku. Po raz

pierwszy zaproponowano ją już w 1879 roku, częściowo

aby rozwiązać konflikt dotyczący wydzielenia kambru i sy-

luru, wcześniej już opisany. Charakterystyczne czarne łupki

graptolitowe typowe dla ordowiku i jego granicy z sylurem,

występujące w wielu miejscach na świecie, pozwalały ła-

two rozpoznać granicę ordowiku. Pierwsze pojawienie się

wymarłych planktonicznych kolonii graptolitów (wymarłe

kolonijne półstrunowce) mogło być wyznacznikiem dolnej

granicy ordowiku, jednak to konodonty (aparaty szczęko-

we wymarłych półstrunowców) okazały się grupą, która

pozwalała na lepszą korelację granicy i najwcześniejsze wy-

stępowanie konodonta z rodzaju lapetognathus wyznacza

początek ordowiku.

Sylurski

okres został nazwany, podobnie jak ordowik, od

celtyckiego plemienia zamieszkującego Walię, stawiającego

zaciekły opór rzymskim najeźdźcom. Obecny zasięg sylury

obejmuje tylko najwyższą część jego pierwotnego wydzie-

lenia w 1839 roku przez R. Murchinsona. Świat organiczny

odradzał się po masowym wymieraniu z końca ordowiku.

Początek syluru wyznacza pojawienie się graptolita

Akido-

graptus ascensus.

Okres

dewoński

nazwany został od odsłonięć morskich

skał tego wieku w hrabstwie Devon, w południowej An-

glii, w których występowały odmienne skamieniałości korali

w stosunku do występujących w starszych i młodszych ska-

łach. Jednak znacznie lepiej wykształcony obszar występo-

wania dewonu znaleziono w Ardenach i Reńskich Górach

Łupkowych. Równowiekowe utwory lądowe opisane zostały

w północnej Anglii i przyjęła się ich nazwa Old Red Sand-

stone, obecnie często określana jako facja oldredu. Granice

dewonu wyznacza najwcześniejsze pojawienie się graptolita
Monograptus uniformis

. Rozpoznanie granicy w miejscach,

gdzie nie występują graptolity, ułatwia zapis znaczących

zmian w zespołach konodontowych i wyraźne wahania

krzywej trwałych izotopów węgla.

Nazwa

karbon

była pierwszą wyróżnioną dla okresu geo-

logicznego. Pochodzi od łacińskiej nazwy węgla –

carbo

ponieważ ówcześnie uważano, że węgiel tworzył się tyl-

ko w karbonie. Dziś wiemy, że chociaż węgiel występuje

również w innych okresach, w karbonie tworzy największe

i najszerzej rozprzestrzenione złoża. Granica dewonu i kar-

bonu podkreślona jest ogólnoświatową regresją (wycofy-

waniem się) mórz i globalnym wymieraniem. Początkowo

granica była wyróżniona na podstawie zony amonitowej,

następnie została określona pojawieniem się konodonta

Siphonodella sulcata, co nieznacznie cofnęło ją w czasie.

W przyszłości mogą nastąpić dalsze modyfikacje tej granicy.

Chociaż nazwa

perm

pochodzi od miasta Perm w Rosji,

została również wyróżniona przez brytyjskiego badacza na

Strona 4 / 5

www.wsip.pl

podstawie występujących tam morskich osadów. W Euro-

pie Zachodniej perm to głównie lądowe lub ewaporacyjne

osady, ubogie w faunę pozwalającą na tworzenie szczegó-

łowych wydzieleń, dlatego jego nazwa pochodzi od znacz-

nie bogatszych w skamieniałości utworów na zachodnim

przedpolu Uralu. Granica systemu wyznaczona została na

podstawie trzech pięter fuzulinowych (fuzuliny to wymar-

ła grupa otwornic) i trzech rodzin amonitowatych. Do da-

towania wykorzystuje się również poziomy konodontowe

o szerokim rozprzestrzenieniu, które znajdują się tuż poni-

żej samej granicy.

Nazwa

trias

pochodzi od greckiego

trias oznaczającego

trójdzielność. Okres ten wyróżniony został w rejonach,

gdzie wyraźnie zaznacza się jego trójdzielność i chociaż nie

wszędzie jest tak wykształcony, jego tradycyjna nazwa uży-

wana jest do dziś. Dolna granica triasu jest jednocześnie

końcem ery paleozoicznej. Zaznaczyła się katastroficznymi

zmianami środowiska, wymarło wtedy prawie 80% rodza-

jów morskich organizmów. Początek triasu to odżywanie

przyrody po katastrofach z końca permu i granice wyznacza

pierwsze pojawienie się konodonta

Hindeodus parvus.

System

jurajski

nazwany został od francusko-szwajcarskich

gór Jura, gdzie został po raz pierwszy opisany. Można spo-

tkać się z tradycyjnymi nazwami poszczególnych epok jury,

nie stosowanymi w obecnej tabeli stratygraficznej: dolnej –

jura czarna, lias; środkowej – jura brunatna, dogger; górna

– jura biała, malm. Dolna granica jury związana jest z prze-

mianami, jakie nastąpiły po kolejnym światowym kryzysie

z końca triasu. Masowo wyginęło wtedy wiele morskich or-

ganizmów, między innymi konodonty, tak przydatne w stra-

tygrafii starszych systemów oraz wiele grup amonitowatych.

Po uściśleniu zasięgu, granicę ostatecznie wyznaczono po-

jawieniem się amonita

Psiloceras spelae, które pokrywa się

z zakończeniem triasowego kryzysu.

Nazwa

kredy

pochodzi od łacińskiej

creta i odnosiła się do

węglanowych skał odsłoniętych między innymi u wybrzeży

Anglii w klifie Dovru. Koniec jury wiązał się z regresją mórz

i silnym prowincjonalizmem, dlatego nie ma skamieniało-

ści, która pozwoliłaby na szeroką korelację tej granicy. Dla

ułatwienia jej ustalenia wykorzystuje się kilka wskaźników:

pojawienie się amonita Berriasella jacobi, poziom kalpionelli

oraz poziom paleomagnetyczny M19n.

Paleogen

pochodzi od greckiego

palaios, co oznacza stary

w przeciwieństwie do nazwy neogen, gdzie

neo oznacza

nowy. Do rangi systemu paleogen wprowadzony został

w 1991 roku. Rozpoczyna się globalną katastrofą, upad-

Odsłonięcie jurajskich osadów w górach Jura

Fot. Thierry Adatte

Strona 5 / 5

www.wsip.pl

kiem bolidu, wyginięciem dinozaurów, amonitów, licznych

planktonicznych organizmów i wielu innych grup zwierząt.

Granice wyznaczają pozostałości po upadku bolidu.

Dolną granicę

neogenu

wyznacza poziomu paleomagne-

tyczny C6Cn.2n, zdarzenie ochłodzenia klimatu zapisane

w krzywej trwałych izotopów tlenu, które jest skorelowane

i prawdopodobnie spowodowane przez czynniki orbital-

nych cykli wyznaczonych w cyklach Milankowicza. Sam cykl

jest precyzyjnie datowany na 23,03 mln lat temu.

Czwartorzęd

jest unikatowym i kontrowersyjnym okresem.

Związany jest z ostatnią epoką lodowcową. Chociaż bardzo

wielu badaczy zajmuje się tym okresem, do tej pory nie uda-

ło się ustalić ścisłego wyznacznika granicy czwartorzędu. Są

dwie możliwości wyznaczenia granicy, jedna oparta jest na

dramatycznych zmianach środowisk zapisanych w różnych

regionach, druga natomiast, wiekowo nieco młodsza, na

precyzyjnym datowaniu na bazie poziomu polaryzacji bie-

gunów magnetycznych. Problem ten nie został rozwiązany

na ostatnim Międzynarodowym Kongresie Geologicznym.

Na zakończenie opisu historii poszczególnych okresów po-

wrócę do

prekambru

, który mimo że nie ma rangi formal-

nej jednostki, jest jednak często używany. Nie występują

w nim zróżnicowane i dobrze zachowane skamieniałości,

nieznana jest konfiguracja kontynentów i dominują liczne

metamorficzne i tektoniczne zaburzenia. Do wyznaczenia

wieku poszczególnych przemian stosuje się radiometrycz-

ne metody badawcze. Pozwoliły one również na dokładne

datowania młodszych osadów i ustalenie szczegółowego

czasu trwania poszczególnych zdarzeń.

Jak można datować skały?

Metody absolutnego datowania skał opierają się na roz-

padzie promieniotwórczych izotopów, które zmieniają się

w inny pierwiastek lub izotop. Tempo rozpadu jest charak-

terystyczne dla poszczególnych izotopów i nie ulega ono

zmianie, dlatego jest tak dobrym narzędziem datowania.

Jednymi z bardziej znanych metod opartych na zjawisku

naturalnego rozpadu izotopów promieniotwórczych są

metody: rubidowo-strontowa (

Rb→

Sr), argonowo-po-

tasowa (

K→

Ar i

Ca) czy często stosowana również

w archeologii metoda radiowęgla oparta na zaniku radio-

aktywnego izotopu

C. Tempo rozpadu określa się za po-

mocą połowicznego rozpadu izotopu – kiedy połowa ato-

mów ulegnie rozpadowi na atomy potomne. Przykładowo

tempo rozpadu izotopu węgla

C w azot wynosi 5370 lat,

uranu

237

U w ołów 4,5 mld lat. Uzyskane wyniki mogą być

obarczone błędem wynikającym z wielu czynników takich

jak zanieczyszczenie skały powodujące dodanie lub ubytek

izotopów, metamorfizm, który zaburza określenie wieku,

dając często odczyt momentu przeobrażenia skały, a nie

jej powstania. Dlatego datowania bezwzględne podaje się

z oznaczeniem zakresu błędu.

Należy pamiętać, iż stosowanie metody bezwzględnego

określania wieku skał opartej na zasadzie rozpadu promie-

niotwórczego ogranicza się do skał magmowych, niekie-

dy również do skał metamorficznych. Pozostają liczne se-

kwencje skał osadowych, w których stosujemy wciąż dawne

metody badawcze, jednak nawet tam można wykorzysty-

wać najnowszą metodologię badawczą. Zmiany położenia

biegunów Ziemi znajdują swój zapis w magmowych i nie-

których osadowych skałach. Na tej podstawie wyróżniono

dobrze datowane epoki paleomagnetyczne. Odmienna jest

metoda oparta na zmianie stosunku trwałych izotopów

strontu (

Sr/

Sr), które występują w węglanowych szkie-

letach różnych grup skamieniałości. Dla poszczególnych

pięter geologicznych wykreślone zostały krzywe wartości

stosunku izotopów strontu, wykorzystane do określania

wieku osadów przez dopasowanie wyników próbki do

konkretnego miejsca na krzywej. Podobne krzywe zostały

wykreślone dla stosunków innych trwałych izotopów, które

również ułatwiają datowanie.

Naukowcy starają się coraz dokładniej określać wiek bada-

nych skał, dlatego wraz z postępem naszej wiedzy zmienia-

ją się wartości określające dokładny wiek poszczególnych

granic. Jednak pomimo pewnych zmian wprowadzonych

na przestrzeni ostatnich lat w tabeli stratygraficznej, jest to

stabilna w swych podstawach i odnosząca się do najdaw-

niejszej tradycji struktura, dlatego nie powinniśmy obawiać

się poważnych zmian, które mogłyby być wprowadzone na

kolejnym Międzynarodowym Kongresie Geologicznym.

Literatura:

Makowski, H., (Red.) 1977.

Geologia historyczna.

Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.

Orłowski, S. (Red.) 1986.

Przewodnik do ćwiczeń

z geologii historycznej. Wydawnictwa Geologiczne,

Warszawa.

Orłowski, S., Szulczewski, M.1990.

Geologia historycz-

na. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.

Ogg, J.G., Ogg, G., Gradstein, F.M. (Eds.) 2008.

The Concise Geologic Time Scale. Cambridge University

Press, Cambridge.

Andel, T.H. 1997.

Nowe spojrzenie na starą planetę

zmienne oblicze Ziemi. Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa.

International Commission on Stratigraphy

http://www.stratigraphy.org

Zapraszamy do lektury artykułów

popularnonaukowych i ciekawostek

Klub Geografa