LP1 Timpul geologic

Puţine discuţii se pot purta în geologie fără referire la timpul geologic. Acest timp este înţeles în două moduri:

1) timp relativ (sau cronostratic) – înregistrat în rocile Pământului; poate cel mai mare succes al științei în general și al geologiei în particular este înțelegerea faptului că în roci se află înregistrată istoria Pământului; unitățile de roci aflate într-o anumită ordine pe verticală în raport cu alte unități de roci pot fi considerate materializări ale diferitelor intervale temporale din istoria P.; succesiunea pe verticală a unităților de roci reprezintă o coloană de roci, iar aceasta este depozitara informațiilor legate evoluția P și a vieții pe P; 2) timp absolut (cronometric) – timpul, în ani deja scurși, de la un anumit eveniment din istoria P (Ex. 65,5 Ma finele Cretacicului sau 1,8 Ma de la debutul Cuaternarului).

Unul dintre principalele scopuri ale Geologiei în general şi Geologiei istorice în special este să lămurească succesiunea evenimentelor care s-au produs şi a depozitelor care s-au acumulat cu milioane sau miliarde de ani în urmă.

Imensitatea timpului geologie este foarte dificil de înțeles din perspectiva vieţii noastre umane, dar este necesară pentru înţelegerea evoluţiei Pământului. Există două moduri prin care geologul încearcă să dea semnificaţie timpului geologic:

- prin datarea relativă a evenimentelor – prin care evenimentele geologice sunt puse în ordine pe baza poziţiilor pe care le ocupă produsele lor (rocile şi suprafeţele de discontinuitate) în înregistrările geologice; pe această bază s-a dezvoltat Scara timpului geologic („Scara stratigrafică”, după cum mai este cunoscută) într-o vreme când nu se știa nimic despre valoarea numerică a timpului geologic; prin datarea relativă putem spune că o unitate de rocă sau o suprafaţă de discontinuitate este mai veche decât alta, iar aceasta la rândul ei mai veche decât alta; prin datarea relativă nu putem spune cât de veche este o anumită unitate, ci doar în ce ordine au avut loc anumite evenimente exprimate prin roci;

- prin datarea absolută a evenimentelor – prin care se încearcă estimarea numerică (în mii de ani, milioane de ani etc) a momentului în care s-au petrecut evenimentele în raport cu prezentul – cea mai frecvent utilizată metodă de estimare a vârstei absolute este cea radiometrică; pe această bază sunt datate numeric evenimentele de pe scara timpului geologic. Vârsta absolută ne poate spune mai mult sau mai puţin precis cât de vechi este un corp de roci.

Măsurătorile de timp absolut sunt utilizate pentru calibrarea scării cronostratice (a timpului relativ), iar rezultatul este Scara timpului geocronologic sau Scara stratigrafică.

Timpul geologic este divizat în unităţi ierarhice:- subdiviziunile timpului cronostratic (cronostratigrafic) sunt (de la rang superior la rang

inferior): eonothem → erathem → sistem → serie→ etaj;- subdiviziunile timpului geocronologic (ale timpului cronostratic calibrat) sunt:eon → era → perioadă → epocă → vârstă.Rangul şi mărimea unei unităţi în ierarhia cronostratigrafică depind mai degrabă de

lungimea intervalului de timp aferent decât de grosimea ei. Datele de vârstă absolută sunt în continuă modificare datorită rafinării tehnicii de

obţinere a lor. Orice nivel datat (fie el de rocă sau discordanţă) are un grad mai mare sau mai mic de incertitudine care se exprimă sub forma „+/- milioane”. Cu cât vârstele sunt mai mari, cu atât erorile de estimare cresc, astfel că, de exemplu, limita Cretacic/Terţiar este la 65 ± 1Ma, în timp ce limita dintre Cryogenian/Ediacaran (Neoproterozoic) este la 630 +5/-30 Ma. Cu toate acestea, în ultima vreme erorile de estimare au fost mult diminuate astfel că, dacă, de

exemplu, pe scările stratigrafice mai vechi Paleozoicul debuta la 570±15 Ma, pe versiunile foarte recente această limită este la 543±1 Ma.

Subdiviziunile scării cronostratigrafice sunt standardizate, ele fiind recunoscute pe plan mondial. De acest aspect se ocupa Comisia Internaţională de Stratigrafie (International Commission on Stratigraphy) care are subcomisii pentru mai toate intervalele semnificative de timp (Subcomisia de Stratigrafia Precambrianului; S. de Strat. Neoproterozoicului; S. de Strat. Cambrianului, ...a Paleogenului, a Neogenului, a Cuaternarului).

Pentru standardizarea unităţilor cronostratigrafice s-au stabilit convenţional puncte în care apar la zi cele mai clare limite inferioare ale unităţilor cronostratigrafice. Locaţiile, numite Puncte şi Secţiuni Stratotip Globale (Global Stratotype Sections and Points – GSSP), ajută la definirea unităţilor cronostratigrafice. Până la această dată nu au fost stabilite toate punctele de referinţă, dar programul continuă fiind condus de Uniunea Internaţională a Ştiinţelor Geologice (International Union of Geological Sciences – IUGS).

Un sistem, de exemplu, este o unitate compozită a înregistrării geologice, constituită dintr-o succesiune de strate de rocă acumulată într-un anumit interval de timp (în terminologie strandard într-o perioadă). Sistemul este deci o unitate a cronostratigrafiei, fiind o sudiviziune a erathemului şi divizat el însuşi în serii, iar acestea, la rândul lor, în etaje.

Poziţia unui sistem în timpul geologic este stabilită pe baza legii superpoziţiei stratelor (detalii la curs). Pozițiile celorlalte unități cronostratigrafice sunt stabilite tot pe acest principiu, al superpoziției.

Scara timpul geologic este o schemă (un model idealizat) care pune în legătură unităţile geocronologic (de timp) în care s-au format unităţile cronostratigrafice (de rocă).

Scara timpului geologic utilizată azi este constituită, de fapt, din mai multe scări: - scara timpului stratigrafic (cea constituită din ere, perioade, epoci şi alte unităţi);- scara biocronologică (o colecţie de mai multe scări fiecare calibrată pe diferite specii);- scara timpului geomagnetic (cea calibrată pe crone geomagnetice, perioadele definite de

inversiunile polarităţii câmpului geomagnetic)- curba nivelului eustatic al mării (calibrată pe ridicările şi coborârile nivelului mării;- scări de timp izotopice.

Scara timpului geologic absolut este preocupată cu geocronometria, măsurarea timpului geologic în ani sau alte unităţi absolute. Se bazează aproape în întregime pe eşantioanele datate prin metode radiometrice (dezintegrării radioactive), dar şi prin numărarea varvelor zilnice, sezoniere sau lunare sau estimarea creşterii anuale a cochiliilor.

Scara timpului geologic poate fi privită ca un calendar pe baza căruia se pot stabili relaţiile dintre rocile de aceeaşi vârstă de pe Glob şi între evenimentele înregistrate de aceste roci. Cele două părţi ale sale (cronostratică şi geocronologică) sunt utilizate împreună.

Scara timpului geologic este reprezentată tradiţional de la vechi la nou astfel că contemporaneitatea este la 0 ani. Timpul este împărţit în diferite subdiviziuni, care caracterizează diferite intervale de timp. Cu cât ne apropiem de prezent, cu atât subdiviziunile sunt mai mici .

Cele mai mari diviziuni ale scării stratigrafice sunt eonii/eonothemele: Archean, Proterozoic şi Phanerozoic; primele două sunt frecvent numite informal Precambrian.

- Phanerozoic (0-542)= viaţa evidentă (clară);- Proterozoic (542-2500) = viaţa primitivă;- Arhaic=Archean timpul vechi (2500-?);

În baza Archeanului se separă uneori o unitate informală numită Hadean (4600-?3800 Ma) în timpul căreia se crede că Pământul era încă în stare incandescentă. Date foarte recente (2008) arată că roci „hadeene” din Australia conţin minerale care ar dovedi existenţa placilor

tectonice încă de acum cca 4000 Ma (=4 Ga), ceea ce ar infirma teoria Pământului incandescent.

Numele Erathemelor şi Eonothemelor reflectă schimbările majore din lumea vie.

Inferioare în rang eonothemelor/eonilor sunt erathemele:- Cenozoic (65-0 Ma)= viaţa recentă;- Mezozoic(251-65 Ma) = viaţa de mijloc;- Paleozoic (542-251Ma) = viaţa veche.

Numele sistemelor au diferite origini şi au fost date în principal în secolele XVIII şi XIX:- poziţia cronostratigrafică (Terţiarul şi Cuaternarul);- caracteristici geologice (Carboniferul şi Cretacicul de la creta);- poziţia geografică - Devonianul şi Permianul sunt numite după Devon (Regatul Unit) şi

Perm (Provincia Perm din Rusia Ţaristă);- nume ale unor populaţii (Ordovicianul şi Silurianul numite după triburile ordovicilor şi

silurilor din sudul Angliei).Unităţile geocronologice corespunzătoare seriilor şi cele inferioare acestora au aceleaşi

nume ca şi unităţile cronostratigrafice.

Evenimente din istoria geologică a Pământului.

ERA PALEOZOICĂ

CAMBRIAN„epoca” trilobiţilor

542-488 Ma

Alge, nevertebrate similare meduzelor şi viermilor. Primele animale cu cochilie apar acum (artropode-trilobiţi, brachiopode). 50% din familiile de animale dispar la finele Cambr. din cauza unei glaciaţii.

ORDOVICIAN488-444 Ma

Graptoliţi, Orthoceras şi peşti primitivi (apar primele vertebrate). Se termină cu o mare glaciaţie şi extincţia în masă.

SILURIAN444-416 Ma

Primele plante adevărate. Crinoideele sunt abundente şi euripteridele (considerate primele animale care respiră)

DEVONIAN„epoca” peștilor

416-359 Ma

Peştii au evoluat în animale mai complexe, rechinii şi amfibienii s-au diversificat. Extincţia în masă care a dus la dispariţia a 30% din toate familiile de animale a fost datorată probabil unui impact meteoric sau unei glaciatii.

CARBONIFER359-299 Ma

Ferigile sunt la apogeu. Sunt foarte răspândite mlaştinile carbogeneratoare. Apar primele reptile evaluate din amfibieni. Apar păianjenii şi scorpionii. Primele animale ies pe uscat. Primele insecte cu aripi.

PERMIAN„epoca”

amfibienilor

299-251 Ma

Reptilele sunt numeroase. Se dezvoltă copaci similari pinilor. La sfârsitul Permianului s-a produs cea mai mare extincţie în masă în care au dispărut 95% din speciile marine, 50% din familiile de animale probabil din cauza unei glacieţii sau a vulcanismului. Trilobiţii dispar în totalitate.

ERA MEZOZOICĂ = ”epoca reptilelor”

TRIASIC 251-200 Ma Debutul dinozaurilor erbivori, carnivori, zburători. Apar crocodilii.

JURASIC 200-145 Ma

S-au dezvoltat dinozaurii gigantici. Flora este foarte abundentă; au apărut primele plante cu flori. Peştii cu carapace, amoniţii, creveţii, langustele sunt numeroase

CRETACIC 145-65 MaMaximul de dezvoltare a dinozaurilor dar si declinul celor gigantici (Triceratops, Tyrannosaurus rex, Pterodactylus). Extinctie majora

ERA CENOZOICĂ = “epoca mamiferelor”

TERTIAR 65-1,8 MaSe dezvoltă mamiferele (cămile, urşi, feline, maimuţe, rozătoare, canide. Plantele sunt asemănătoare celor contemporane.

CUATERNAR 1,8-0 Ma

Sau epoca omului. Dezvoltarea mamiferelor continuă (unele forme dispar ulterior – Mastodon). Apare omul modern. Extinctie în masa la finele perioadei glaciare

Scări stratigrafice regionaleÎn afara scării stratigrafice standard mai există şi scări stratigrafice regionale cum este cea

a Paratethysului care din Oligocen până în Pleistocen are alte subdiviziuni decât cele formale. Utilizarea lor se face însă alături de prezentarea scării standard.

Corelarea unităţilor de timp (etaje/vârste) regionale (Paratethys) cu cele standard (după Berggren et al., 1995; Popov et al., 1993; Rögl, 1996, 1998a,b; Steininger et al., 1996).

Epoch=epocă; Stage=etaj; age=vârstă