Metody badawcze stosowane w geologii historycznej

Podstawową zasadą stosowaną w poznawaniu przeszłości naszej planety jest:

Aktualizm geologiczny- jest to zasada, w myśl której przyjmuje się, że w przeszłości procesy geologiczne przebiegały w identyczny sposób jak obecnie. A zatem znajomość współczesnych procesów geologicznych i ich efektów jest podstawą do odtwarzania warunków panujących w przeszłości. Na przykład wiadomo, że występowanie bazaltów świadczy o dawnej działalności wulkanicznej, a wzgórza zbudowane z glin zwałowych są świadectwem pobytu lądolodu.

Wszystkie metody badań dziejów Ziemi dzielimy na dwie grupy: metody wieku względnego i metody wieku bezwzględnego:

Metody wieku względnego pozwalają na określenie kolejności zdarzeń, jakie miały miejsce na danym obszarze (jakie zjawisko miało miejsce wcześniej, a jakie później). Do tych metod zaliczamy:

• Metodę tektoniczną- pozwala na określenie wieku ruchów skorupy ziemskiej. Jeżeli na ściętej powierzchni pofałdowanych warstw leży seria skał o poziomym ułożeniu, to wnioskujemy, że fałdowanie miało miejsce po utworzeniu się warstw sfałdowanych, a przed osadzeniem się utworów leżących poziomo.
• Metodę morfologiczną- opiera się na badaniu rzeźby powierzchni terenu, na podstawie której możemy wnioskować o przeszłości historycznej danego obszaru. Ślady działania fal morskich znajdowane w głębi lądu, z dala od dzisiejszych mórz świadczą o ruchach epejrogenicznych i zmianach linii brzegowych. Z kształtu dolin rzecznych wnosimy o ich genezie, np. doliny erozyjne są V-kształtne, a doliny polodowcowe U-kształtne itd.
• Metodę petrograficzną- rodzaj skały występujący w danym miejscu informuje nas o procesach zachodzących w przeszłości. Skały wapienne występujące wysoko w górach świadczą, że obszar ten był kiedyś zalany morzem, gdyż wapienie są skałami osadowymi morskiego pochodzenia. Podobnie obecność pokładów soli i gipsów wskazują na istnienie w danym miejscu wysychających zbiorników słonych wód.
• Metodę skamieniałości przewodnich- skamieniałości przewodnie to zachowane w skałach osadowych skamieniałe szczątki lub odciski organizmów, które żyły w przeszłości i jako gatunki pojawiły się na krótko, lecz występowały powszechnie. Mają one ustaloną pozycję w historii rozwoju życia organicznego i pozwalają na przypisanie skałom wieku odpowiadającego określonemu okresowi geologicznemu. Pozwalają one również na odtworzenie zmieniających się w ciągu epok geologicznych warunków środowiskowych.

Metody wieku bezwzględnego- określą czas, jaki upłynął od powstania danej skały. Zalczamy do nich:

• Metodę izotopową (pierwiastków promieniotwórczych) - pierwiastki promieniotwórcze ulegają rozpadowi w określonym czasie, w którym połowa jego atomów przekształca się w inny pierwiastek. Jest to tzw. okres połowicznego rozpadu. Badając w skale zawartość pierwiastka promieniotwórczego oraz zawartość produktów jego rozpadu, możemy określić czas, jaki upłynął od powstania danej skały. Ponieważ okres połowicznego rozpadu jest inny dla każdego pierwiastka, stąd do datowania skał wykorzystujemy wiele pierwiastków promieniotwórczych. Od pierwiastków tych biorą się nazwy następujących izotopowych metod datowania:
  • uranowo-otowiowa - w której wykorzystuje się uran238 rozpadający się połowicznie po 4,47 mld lat na ołów206. Metodę wykorzystuje się do datowania najstarszych skał.
  • rubidowo-strontowa - izotop rubidu87 przekształca się w izotop strontu87 w ciągu 49 mld lat, stąd metoda jest przydatna zwłaszcza do datowania granitów liczących powyżej 100 min lat.
  • potasowo-argonowa - metoda oparta na akumulacji radiogenicznych jąder atomowych, polegająca na pomiarze zawartości izotopu argonu w skałach pochodzenia wulkanicznego; metodą K/Ar określa się datę krystalizacji (ostygnięcia) skały; gdy skała jest w stanie płynnym, cały zawarty w niej argon ulatnia się jako gaz, potas natomiast pozostaje i w stygnącej skale ulega stopniowo rozpadowi do argonu, który zostaje uwięziony w kryształach; ponieważ czas połowicznego rozpadu potasu40 do argonu40 jest bardzo długi (1250 mln lat), metoda ta nie nadaje się do datowania pokładów (lawa, popiół wulkaniczny) młodszych niż 200 tysięcy lat.
  • węgla radioaktywnego (C14) - służy do określania wieku tylko szczątków organicznych, gdyż radioaktywny węgiel bierze udział w procesach życiowych organizmów żywych. Po ich śmierci izotopu C ubywa - przechodzi on w azot14. Okres połowicznego rozpadu węgla wynosi 5730 lat, dlatego metoda może być stosowana tylko w przypadku osadów młodych - liczących od kilkuset do 50 tys. lat.
• metodę dendrochronologiczną -  wykorzystuje sposób przyrostu słojów drzew w zależności od warunków klimatycznych, cech podłoża i aktywności słonecznej. W dendrochronologii wykorzystuje się pnie drzew ściętych współcześnie oraz pnie starsze, pochodzące ze starych budynków, zachowane w torfowiskach itp. Porównując wzorzec słojów z pni o różnym wieku, pochodzących z tego samego obszaru, można określić sekwencję pierścieni przyrostowych za czas znacznie przekraczający długość życia pojedynczego drzewa.
  Sporządzono skale dendrologiczne służące do dokładnego datowania próbek drewna, najdłuższe liczą w Europie 7272 lata (dęby z Irlandii), w Ameryce - ok. 10 tys. lat (sosna oścista w USA).
  Najdłuższa rekonstrukcja zmian klimatu (średniej temperatury lata za ostatnie 1400 lat) opiera się na analizie dendrochronologii sosny zwyczajnej (Pinus silvestris), rosnącej w północnej Szwecji.
• metodę iłów warwowych- polega na badaniach osadów na dnie jeziora zastoiskowego (jezioro takie tworzy się na przedpolu lodowca). W ciągu roku powstają dwie warstwy osadów: letnia jest jaśniejsza i grubsza - tworzy sięw warunkach utleniających (rozwój planktonu, promieniowanie słoneczne, falowanie) i składa się z ilastego osadu kwarcowego, z domieszką frakcji grubszych, a zimowa jest ciemniejsza i cieńsza - powstaje w warunkach redukujących (zamarznięcie zastoiska, brak falowania i dopływu energii słonecznej, obumieranie planktonu) i składa się z minerałów ilastych, z domieszką tlenków żelaza powodujących jej ciemne zabarwienie. Ilość warw pozwala na określenie czasu istnienia jeziora i tempa recesji lodowca
• Metodę paleomagnetyczną - skały magmowe i niektóre osadowe w czasie powstawania uzyskują stałe namagnesowanie zgodne z aktualnym polem magnetycznym. Pole magnetyczne Ziemi regularnie zmienia swój kierunek co ok. 700 tys. lat - magnetyczna północ staje się magnetycznym południem i na odwrót - na tej podstawie wyznaczono epoki magnetyczne w dziejach Ziemi.

GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA