Strona 1 / 5
Copyright © WSiP
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 2 / 5
Copyright © WSiP
www.wsip.pl
Tabela stratygraficzna
Strona 3 / 5
Copyright © WSiP
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
i
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
Copyright © WSiP
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
Copyright © WSiP
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 (
87
Rb→
87
Sr), argonowo-po-
tasowa (
40
K→
40
Ar i
40
Ca) czy często stosowana również
w archeologii metoda radiowęgla oparta na zaniku radio-
aktywnego izotopu
14
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
14
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 (
87
Sr/
86
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