Odtwarzanie i datowanie dziejów Ziemi

Cele:
Uczeń:

- potrafi określić różnicę między metodami względnego i bezwzględnego datowania wieku skał;
- zna sposoby względnego określania wieku skał w zależności od przyjętej metody;
- potrafi przyporządkować wybrane skamieniałości przewodnie poszczególnym okresom w dziejach Ziemi;
- rozumie sposób bezwzględnego określania wieku skały na podstawie udziału pierwiastków promieniotwórczych;
- zna zasady stosowane przy odtwarzaniu dziejów Ziemi.

Treści przedstawiane na lekcji:
Określaniem wieku skał i zarazem Ziemi zajmuje się geologia historyczna.
Wiek warstw skalnych można określać dwoma metodami:
- metodą względnego datowania wieku skał;
- metodą bezwzględnego datowania wieku skał.
Wiek względny określa się na podstawie rodzaju skał, wyglądu rzeźby powierzchni Ziemi, wzajemnego ułożenia warstw skalnych i ich niezgodności, a także na podstawie zawartych w nich skamieniałości, czyli skamieniałych szczątków lub odcisków organizmów.
Metody określania wieku względnego skały:
- metoda stratygraficzna – polega na ustaleniu wieku skał na podstawie ich wzajemnego położenia (tylko na obszarach spokojnych tektonicznie). Skały młodsze w niezaburzonej strukturze leżą wyżej (płycej) niż starsze.
Na podstawie tzw. profilu geologicznego, w którym uwzględnione jest wzajemne ułożenie warstw skalnych, określić można np. wiek ruchów tektonicznych, który musi być starszy od najstarszej skały leżącej niezgodnie na zaburzonych warstwach.
- metoda petrograficzna – polega na odtwarzaniu wydarzeń w dziejach Ziemi na podstawie rodzaju skał;
Rodzaje skał świadczą o poszczególnych procesach, które miały miejsce na Ziemi, np. skały magmowe świadczą o działalności wulkanicznej, skały osadowe świadczą o osadzaniu się szczątków roślin i zwierząt na obszarze zalanym wodą.
- metoda geomorfologiczna – polega na odtwarzaniu wydarzeń w dziejach Ziemi na podstawie rzeźby terenu;
Są to np. powolne ruchy Ziemi, procesy wypiętrzające, erozja i akumulacja materiału.
- metoda paleontologiczna – polega na określeniu wieku skał na podstawie zawartych w nich skamieniałości, szczególnie skamieniałości przewodnich.
Skamieniałości, to albo całe ciała (ciało mamuta zachowane w syberyjskiej marzłoci), albo twarde części szkieletowe (najczęściej kości czy skorupki ślimaków).
Pewne szczątki zwierząt, czy roślin są charakterystyczne dla danych okresów, w czasie których występowały pospolicie. Są to więc skamieniałości przewodnie.
Z kambru pochodzą trylobity.
Charakterystycznymi skamieniałościami dla syluru są psylofity i graptolity.
Z dewonu pochodzą skamieniałości paproci i amonitów.
Dla karbonu są charakterystyczne skrzypy i widłaki.
W osadach permu można spotkać sagowce i miłorzębowe – rośliny szpilkowe.
Z jury pochodzą zachowane szczątki dominujących wtedy ogromnych dinozaurów.
W późniejszym jeszcze czasie pojawiły się szczątki ptaków i ssaków systematycznie rozwijające się do obecnej chwili.
- metoda tektoniczna – polega na określaniu wydarzeń na podstawie niezgodności w układach warstw skalnych.

Wiek bezwzględny oblicza się na podstawie:
- metody izotopowej;
- metody dendrochronologicznej;
- metody sedymentologicznej.
Metoda izotopowa jest metodą polegającą na badaniu czasu połowicznego rozpadu pierwiastków radioaktywnych (w określonym czasie połowa masy każdego pierwiastka radioaktywnego rozpada się, np.:
- uran ²³⁸U – 4,5 mld lat,
- węgiel ¹⁴C – 5570 lat.
Bada się zawartość danego pierwiastka i produktu jego rozpadu w skale.
Wiek bezwzględny podaje się w latach.
Produktem rozpadu uranu jest ołów. Gdyby określić ilościowo stosunek ²³⁸U i ²³⁵U oraz produktu ich rozpadu, czyli ołowiu ²⁰⁶Pb i ²⁰⁷Pb, to należałoby wnioskować, że wiek Ziemi sięga 6 mld lat. Zakłada się jednak, że pewne ilości ołowiu istniały pierwotnie.
Wiek najstarszych skał występujących na Grenlandii (gnejsów) określono na 4,6 mld lat i u początku ich powstania należy się dopatrywać powstania Ziemi.
Metoda dendrochronologiczna polega na ustaleniu wieku badanego obiektu na podstawie liczby słoi i ich grubości w pniu drzewa. Zakres badania tą metodą jest krótki i wynosi zaledwie do 10 tysięcy lat.
Metoda sedymentologiczna umożliwia określenie wieku osadów w zbiornikach wodnych na podstawie rocznego tempa ich przyrostu. Dzięki temu można określić, jak dawno dany osad zaczął powstawać. 1 mm osadu powstaje średnio w ciągu 100 lat, a zatem zakres badań dzięki tej metodzie może sięgać kilkunastu tysięcy lat.
Przy odtwarzaniu dziejów Ziemi znalazły zastosowanie różne poglądy, na podstawie których próbowano wyjaśnić etapy formowania się obecnego kształtu Ziemi:
- zasada katastrofizmu stawia się hipotezę kilkukrotnych okresów rewolucyjnych przemian utożsamianych z katastrofami. Dowodem wyjaśniającym ten pogląd miały być np.: nagłe wymarcie fauny i flory, zmiana rozkładu lądów i mórz.
- zasada aktualizmu, zakłada, że w przeszłości procesy geologiczne przebiegały w taki sposób, jak obecnie. Oznacza to, że występowanie bazaltów świadczy o działalności wulkanicznej (obecnie zastygająca płynna magma przekształca się w skałę bazaltową), a glin zwałowych o występowaniu lądolodu (w miejscach występowania dzisiejszych lądolodów także spotykamy gliny zwałowe).
Nie wszystko jednak da się podporządkować tej zasadzie chociażby z uwagi na pewne nieodwracalne zmiany na Ziemi wywołane trzęsieniami Ziemi, zjawiskami wulkanicznymi, powodziami, czy ogromnymi wichurami.

Zadania i polecenia:
Minimum:
1. Przedstaw metody określania względnego wieku skał.
2. Wymień dwie różnice między skamieniałością i skamieniałością przewodnią.
3. Przedstaw najważniejszą różnicę pomiędzy metodą względnego i bezwzględnego datowania wieku skał.
4. Nazwij metody służące do bezwzględnego określania wieku skał i określ możliwy zakres czasowy pomiaru za pomocą poszczególnych metod.
4. Wyjaśnij zasadę aktualizmu i katastrofizmu.
5. Jak nazywa się nauka zajmująca się określaniem wieku skał?
Na lepszą ocenę:
1. Wymień skamieniałości charakterystyczne dla poszczególnych okresów geologicznych w dziejach Ziemi.
2. Wyjaśnij, na jakiej podstawie istnieje możliwość określenia wieku skały w latach od czasu jej powstania.

Zapis lekcji:
1. Metody określania wieku skał.
2. Skamieniałości przewodnie.
3. Zasady stosowane przy odtwarzaniu dziejów Ziemi.