Геохронология, геологическое летосчисление, учение о хронологич. последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. При геол. летосчислении обычно устанавливают лишь относит, возраст тех или иных геол. событий или явлений. Такое летосчисление позволяет в общем виде определить, какие события или явления были древнее или моложе, и расположить их в «шкале времени» выше или ниже относительно друг друга. В итоге этот способ позволяет изображать все явления или события в виде «стратиграфической шкалы» (колонки) последовательности формирования слоев, тел земной коры и т. д., без определения абс. времени их отложения (образования). Сравнительно недавно, в нач. 20 в., ученые стали определять абс. возраст геол. тел. Абс. летосчисление позволяет установить точное календарное время свершения того или иного события или явления в общепринятых единицах измерения (час, год, век, тысячелетие и т. д.). Науч. основы Г. были разработаны в 16—17 вв. Исслед. показали, что земную кору слагают не только т. н. древние («первозданные») горные породы, но и более молодые «вторичные» толщи и слои осадочных горных пород, содержащие в своем составе многочисл. скелетные и бесске-летные остатки и отпечатки ж-ных и растений, к-рые закономерно сменяют друг друга в геол. разрезе. Каждый слой, или толща, содержит свой комплекс органич. остатков (скелетов, раковин, отпечатков и т. д.), часто резко различающихся от выше- или нижележащих слоев, причем самые молодые слои обычно содержат «остатки» ныне живущих на земле ж-ных и растений. Чем древнее тот или иной слой, тем чаще в его составе отмечаются скелетные или бесскелетные остатки неизвестных (вымерших) ж-ных и растений. В 18—19 вв. на основе актуалистич. и эволюционных гипотез и теорий были изучены общие закономерности формирования осадочной оболочки земной коры и разработаны методы определения относит. времени ее формирования (напластования). Первую попытку возрастного расчленения горных пород (горных массивов) Апеннинского п-ова совершил в 1760 известный венецианский ученый Дж. Ардуино, подразделявший горные массивы области Тосканы на 4 возрастные группы — «первичные, вторичные, третичные и четвертичные». В 1811 более соверш. схему возрастного расчленения горных пород (формаций) Урала предложил П.-С. Паллас, проводивший изучение геол. строения хр. Уральского в пределах Оренб. и Пермской губ. (в т. ч. на терр. совр. Чел. и Свердловской обл.). В Чел. зимой 1770/71 и 1771/72 ученый, обрабатывая геол. мат-лы, собранные в ходе летних экскурсий по Юж. и Ср. Уралу, сформулировал свои представления и выводы по истории геол. строения Урал, гор. В его представлении схема (шкала) относит. Г. хр. Уральского выглядела след, образом: 1) наиб, древними породами Урала являются «граниты», поднимающиеся островами в первобытном море (в осевой зоне хребта); последние вместе со сланцами, прислон. к гранитам, образуют «первичную (первозданную) формацию» Урал, гор, лишенную к.-л. органич. остатков ж-ных или растений; 2) моложе их с 3. и В. причленяются толщи мор. известняков, содержащие богатые остатки мор. ж-ных, образующих «вторичную формацию» Урал, гор; 3) окраинные (с В. и 3.) предгорья хребта сложены рыхлыми красноватыми глинами, мергелями и песчаниками, содержащими обильные остатки наземных ж-ных и растений, отнес, к «третичной формации» Урал, гор; 4) дальнейшее поднятие хребта, усил. вулканич. деят-стью, привело к отступлению моря и появлению наклонного залегания пластов; стекающие же со склонов хребта реки и ручьи отлагают в низинах рыхлые осадки «четвертичной формации». Эти выводы Палласа о строении Урал, гор и горных систем в целом, опубл. в Берлине в 1811, сыграли значит. роль в дальнейшей разработке основ геологии и ее гл. раздела — стратиграфии, а в конечном итоге привели к созданию «Относительной общепланетарной стратиграфической шкалы» времени формирования осадочной оболочки земной коры. В дальнейшем в осн. усилиями европ. ученых О. де Аллуа, А. Броньяра, Ж. Кювье, Ж. Ламарка, а также Ч. Лайеля, P.-И. Мурчисона, А. Седжвика и Дж. Филлипса в нач. 19 в. осадочные отложения Англо-Бельгийского осадочного басс. и Альпийской горной области были расчленены на 12 геол. систем (периодов), объедин. впоследствии Филлипсом и Седжвиком в более крупные стратиграфич. единицы (группы): палеозой [включающий кембрийскую, силурийскую (ордовикскую и силурийскую), девонскую, каменноугольную и пермскую системы], мезозой (триасовую, юрскую и меловую системы) и кайнозой [третичную (палеогеновую и неогеновую) и четвертичную системы]. В кон. 19 в. англ. геолог-стратиграф Д. Хэдвиг предложил объединить палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую группы в единый фанерозой-ский комплекс (от phaneros — явный, открытый и zoe — жизнь, образ жизни), отвечающий периоду развития «явной скелетной жизни» на Земле. Позднее подстилающие палеозой метаморфизов. и метаморфич. горные породы были объединены (стратифицированы) Седжвиком и амер. геологом У. Логаном в т. н. протерозойскую группу, к-рую позднее американцы Ч. ван Хайз и Дж. Дэна разделили на собственно протерозойскую (верх.) и археозойскую (архейскую, ниж.) надгруппы, или зоны (от гр. aion — век, эпоха). Еще позднее первая из них была разделена на рифейский и собственно протерозойский эоны, вторая — на архейский и катархейский (от греч. kata, означающего движение вниз или завершение процесса). К сведению, к кон. 19 в. общую относит, продолжительность формирования земной коры геологи-стратиграфы определяли в 180 — 200 млн лет. В нач. 20 в. франц. ученый П. Кюри и англ. Э. Резерфорд предложили использовать радиоактивный распад хим. элементов для определения абс. возраста горных пород и минералов. Резерфорд первым уяснил, что процесс распада радиоактивных элементов является «естественным геологическим хронометром». Принцип, полож. ими в основу определения абс. возраста, используется до сих пор. Измерение возраста производится по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах. Наиб, точными были признаны калий-аргоновый, рубидий-стронциевый и уран-свинцовый методы определения возраста пород. Результаты исслед. позволили составить «Шкалу абсолютного времени формирования земной коры и Земли в целом», из к-рой следует, что в истории формирования Земли, и развития на ней жизни в частности, следует различать 5 эонов (сверху вниз): фанерозой-ский, позднепротерозойский (рифейский), раннепротерозойский (карельский), архейский (беломорский) и катархейский, раздел, общепланетарными эпохами тектоно-магма-тич. перестроек — т. н. орогенезов (горообразований), кардинально изменявших геол. строение земной поверхности, климат, состав водной и возд. оболочек, а также животный и растит, мир. Каждый из этих эонов имеет продолжительность примерно в 1 млрд лет (за исключением самого молодого фанерозойского — еще не заверш.) и расчленяется на более мелкие группы (эры), характеризующиеся особым составом (комплексом) горных пород, животного и растит. мира и, в свою очередь, раздел, периодами (фазами) тектономагматич. развития (складчатых и разрывных дислокций, магматизма, вулканизма, металлогении и т. д.) общей продолжительностью 250 млн лет (см. табл.). Урал, подвижный складчатый (геосинклиналь-ный) пояс (УПСП) Земли в пределах терр. совр. Чел. обл. образован в теч. 2 последних циклов (эонов) развития земной коры — фанерозой-ского и рифейского; их комплексы горных пород получили назв. соответственно «уралиды» и «рифеиды». Рифеиды залегают на архейско-протерозойском кристаллич. основании Рус. платформы, тогда как уралиды перекрывают и рифеиды, и кристаллич. фундамент Рус. платформы. Собственно Урал, горы (см. Уральская горная страна) формируют уралиды, поэтому Урал — типичная палеозойская складчатая структура. Т. н. докембрийские (точнее дори-фейские) кристаллич. комплексы горных пород являются лишь фундаментом УПСП и не образуют самостоят. складчатых структур общеурал. простирания (поднятий, мегантикли-нориев, антиклинориев, мегазон и т. д.). Они участвуют в формировании Урал, гор лишь в качестве выступов, блоков, срединных массивов и остаточных срединных массивов. К этому выводу пришли южноурал. геологи-стратиграфы М. И. Гарань, С. А. Зорин, Г. А. Кейльман, В. И. Ленных, Ю. Д. Панков и В. И. Петров, детально закартировавшие т. н. Тараташский и Уфалейский выступы кристаллич. горных пород фундамента, имеющих отчетливое субширотное (не урал.) простирание. Однако наряду с кристаллич. комплексами дорифеид в осевых зонах всех урал. антиклинориев и поднятий принимают участие кварцито-сланцевые толщи рифеид, образующих самые высокие горные хребты Урала, долгое время считавшиеся наиб, древними комплексами. Терр. совр. Чел. обл. является «родиной» (стратотипич. местностью) распространения рифеид, формирующих рифейский зон развития Земли и всех его более мелких стратиграфич. подразделений — групп (свит, систем), пачек и слоев.
Фанерозойский эон (этаж) развития Урала. Фанерозойский комплекс горных пород УПСП сформировался в теч. последних 600 ± 30 млн лет. Он слагает верх, структурный этаж Урал, гор, распространенный по всей терр. Чел. обл. Гл. его отличит, особенностью является наличие в составе ура-лид остатков «явной скелетной жизни» (окаменелых остатков ж-ных и растений), характеризующих совр. этап развития жизни на Земле. Формирование фанерозойского этажа началось после завершения т. н. байкальского орогенеза — цикла горообразования и текто-нич. перестройки геол. строения земной коры (см. Байкальская складчатость). Эта текто-нич. перестройка привела к изменению климата на планете, состава ее водной и возд. оболочек. Ж-ные и растения впервые «вышли» на сушу (материки). В результате смены климата впервые произошло позднерифейское оледенение, захватившее сушу и море, катастрофически сократился объем питат. среды (растит, и животного планктона) на поверхности ри-фейских морей и океанов, а также водорослевых скоплений на их материковых склонах. Представители животного мира претерпели ге-нетич. изменения, разделившись на 2 большие группы — хищников и «жертв»: у первых образовался внутр. (для более быстрого передвижения, развития мускулатуры и зубного аппарата), у вторых — для защиты также и внеш. (раковины, панцири, шипы) скелеты. Наличие остатков скелетов в фанерозойских осадках позволило урал. стратиграфам разделить фанерозойский эон на 2 большие группы — собственно палеозойскую и мезо-кайнозой-скую, каждая продолжительностью не менее 250 ± 10 млн лет (а их, в свою очередь,— на 16 более мелких стратиграфич. подразделений — систем). Эти группы характеризуют 2 эры развития УПСП — собственно палеозойскую (геосинклинально-орогенную) и мезокайнозойскую (субплатформ., посторогенную), раздел, эпохой гл. урал. складчатости — варисским орогенезом (см. Герцинская складчатость), также сопровождавшимся резкими изменениями климата, оледенением на поверхности суши и океана и, как следствие, резким изменением генетич. строения растит, и животного мира (в частности, появлением классов земноводных и млекопитающих). С варисским орогенезом связано также формирование 3 гл. складчатых геол. структур 1-го порядка Урал, подвижного пояса — Урал, орогенного поднятия (хр. Уральского) и Зап.-Урал, и Восточно-Уральского прогибов. Второй важнейшей закономерностью строения уралид является их формирование в теч. всего палеозоя, что установлено по наличию непрерывных (полн.) геол. разрезов всех систем палеозоя (вопреки мнению А.-Ф. Гумбольдта и P.-И. Мур-чисона). Палеозойские отложения широко распространенны как на зап., так и на вост. склонах Юж. Урала. Зап. склоны сложены преим. миогеосинклинальным набором осадочных горных пород, тогда как в пределах вост. склона развиты гл. обр. эвгеосинкли-нальные, в осн. магматич. горные породы вулканич. и интрузивного происхождения. Первые формировались преим. за счет сноса тер-ригенного мат-ла с 3. (внеш. области) — с Рус. платформы, вторые — за счет извлечения мат-ла из недр земли (мантии и ниж. части земной коры). Т. о. на Урале сформировались 3 гл. геосинклинальные складчатые структуры — миогеосинклинальный и эвгеосинкли-нальный прогибы и разделившее их приосевое Центрально-Уральское (Уралтауское) поднятие. Вост. крыло последнего осложнено Главным Уральским глубинным разломом, разделившим кристаллич. фундамент УПСП на 2 слоя, условно именуемых гранитным и базальтовым. Важнейшей составной частью фанерозойского этапа развития Урала является образование вдоль его зап. склона Предураль-ского краевого прогиба — структуры, сочленяющей Урал с Рус. платформой. Он сформировался в орогенную стадию развития Урала и по характеру слагающих структур (впадин и поднятий) представляет собой «предураль-скую» (т. е. «не уральскую») структуру. Правильнее всего отнести его в состав Рус. платформы, тем более что он заполнен отложениями пермской системы, отсутствующими в урал. фанерозое. Вторая субплатформ, стадия развития фанерозойского этажа Урал, гор характеризует посторогенную историю развития Урала (практически стадию разрушения Урал, гор) и формирование за его счет платформ, мезо-кайнозойских отложений в пределах Предурал. и Заурал. равнин в виде горизонтально залегающего чехла Вост.-Бвроп. и Зап.-Сиб. низм. В Чел. обл. последние выявлены восточнее долготы Чел., в т. н. Зауралье. Его формирование началось с возникновения вдоль вост. борта Урал. орогена раннемезозойского рифта (Челябинского грабена), заполн. вулканогенными и угленосными терригенными осадками триасового возраста. Отложения же юрской, меловой, палеогеновой и неогеновой систем к В. от меридиана Чел. залегают практически горизонтально; мощность их постепенно увеличивается до неск. километров в осевой зоне Зап.-Сиб. низм. Мезокайнозойский цикл развития Земли завершился альпийским орогенезом, в к-ром Урал, горы не принимали участия; они лишь испытали блоковые поднятия в юж. (чел.-башк.) и сев. (приполярно-полярной) частях Урал. хр.
Рифейский эон (этаж) развития Урала. Рифейский комплекс горных пород УПСП формирует ниж. структурный этаж Урал. гор, распростран. лишь в зап. (европ.) части Челябинской обл. Гл. его отличит. особенностью является преим. осадочный состав горных пород, содержащих остатки бесскелетных многоклеточных и одноклеточных ж-ных и растений. Формирование рифейского комплекса началось по завершении т. н. карельского орогенеза, приведшего к кардинальному изменению климата, состава водной и возд. оболочек, появлению свободного кислорода в поверхностных слоях морей и океанов и ниж. слоях атмосферы. Эго, в свою очередь, привело к массовому появлению животного и растит. планктона, а также водорослевой и лишайниковой растительности в береговой и приповерхностной зонах рифейских морей и океанов. Результаты начавшегося в 1920-х гг. изучения геол. строения допалеозойских толщ зап. склона Урала в пределах терр. совр. Чел. обл. [этим вопросом занимались урал. специалисты Гарань, П. М. Есипов, А. И. Иванов, а также моcк. и ленингр. геологи О. П. Горяйнова, Б. М. Келлер, Д. В. Наливкин, Ф. А. Фалькова и Н. С. Шатский (внедривший термин «рифей»)] позволили не только выделить мощный 15-км разрез рифейских горных пород на Урале, но и расчленить его на 4 возрастные группы (эры), каждую продолжительностью 250 млн лет, имеющие свой набор органич. бесскелетных остатков ж-ных и растений, а именно (снизу вверх): бурзянскую, юрматинскую, каратаускую и криволукско-ашинскую серии. С байкальским орогенезом связано формирование 3 гл. складчатых геол. структур рифеид Урала — Башк. и Уралтауского поднятий и разделяющего их Криволукско-Серебрянского прогиба. Отмечены различия в распространении этих групп в пределах УПСП и Рус. платформы в целом, позволяющие выделить в рифейском цикле 2 самостоят. возрастных комплекса: ранний (бурзянско-юрматин-ский), образующий рифтогенную структуру в теле Рус. платформы, и поздний (каратауско-криволукско-ашинский), слагающий чехол платформы и более широкий геосинклиналь-ный прогиб в УПСП. Образование рифеид Урала началось с возникновения в фундаменте восточной части Рус. платформы узкого трогово-го Бурзянско-Бакальского прогиба и накопления в его пределах бурзянской серии осадков (1600—1350 млн лет назад). На начальном этапе формировались терригенные обломочно-песчано-глинистые отложения айской свиты, залегающей с огромным перерывом и несогласием на кристаллич. образовании Тара-татского метаморфического комплекса и содержащей лавы вулканитов осн. и кислого состава. Вверх по разрезу айская свита постепенно сменяется карбонатно-сланцевыми образованиями саткинской и песчано-сланцево-карбонатными отложениями бакальской свит (систем), содержащих остатки строматолитов кузиелла и микрофитолиты 1-го комплекса. Бурзянская серия распространена исключительно в пределах Юж. Урала — в Челябинской обл. и Башкирии. Нисходящие движения бакальской фазы складчатости существенно углубили и расширили Бурзянско-Бакальский прогиб на В., до осевой зоны совр. Уралтауского поднятия, и на 3., а также далеко на север Пермского края, до ТЪшанского кряжа, превратив троговую впадину в широкую геосинк-линальную область, в пределах к-рой формировалась юрматинская серия (группа) осадков (1350—1100 млрд лет назад). В основании серии залегает более мощная по объему и составу кувашская (машакская) вулканогенно-осадочная свита, перекрываемая терригенной кварцитовой зигальгинской (в зап. части прогиба) и кварцито-сланце вой таганайской (в вост.) свит. Выше формировались существенно карбонатные и карбонатно-сланцевые отложения зигазино-комаровской и авзянской (в зап. части прогиба) и уреньгинской (в вост.) свит, содержащие остатки строматолитов байкалия и микрофитолиты 2-го комплекса. По-видимому, в юрматинекое время прогиб начал приобретать в своей восточной части собственно урал. направление, сохраняя в зап. ти-манское направление. В конце юрматинского этапа стали проявляться восходящие движения авзянской фазы складчатости, расчленяющие единый прогиб на его башк.-тиманскую и уралтаускую ветви, в дальнейшем превратившиеся в поднятия. Дальнейшие нисходящие дифференцир. движения Башк.-Тиманского рифейского складчатого пояса в авзянскую фазу складчатости привели к накоплению отложений каратауской серии (группы) уже в пределах 2 самостоят. прогибов — Башк.-Ти-манского (зап.) и Уралтауского (вост.) в диапазоне 1100—850 млн лет. В основании серии с несогласием и перерывом на отложениях юр-матинской серии залегают осадки зильмердак-ской (на 3.) и уйташской (на В.) песчанико-кварцито-сланцевых свит, сменяющихся выше существенно карбонатными отложениями: на 3.— катавской, инзерской и миньярской, на В.— курташской, мазаринской и арвякской свит. И те и др. содержат остатки строматолитов катавиа, инзерия и миньярия и микрофитолиты 3-го комплекса. Отложения каратауской серии, помимо Урала, широко распространены в пределах Рус. платформы. Наличие же их на вост. склоне Урала не установлено. Кроме того, отложения бурзянской, юрматинской и каратауской серий слабо напоминают типичные геосинклинальные образования и скорее носят полуплатформ. облик. Залегающая выше криволукско-ашинская серия рифеид Урала сформировалась, по-видимому, в диапазоне 850—600 млн лет назад. Всеми исслед. она признана орогенной формацией байкальского этапа складчатости (байкальского орогенеза); литологически четко разделяется на 2 подгруппы — к ри вол у некую и ашинскую,— раздел. предашинскими несогласиями и перерывами в осадконакоплении. Криволукская серия в пределах Чел. обл. не обнаружена, но она широко развита южнее — в Башкирии и Пермском крае (именуется здесь «Серебрянской серией») — и расчленена на ряд свит, содержащих остатки строматолитов линелла и тунгузия и микрофилолиты 4-го комплекса. Ашинская серия, наоборот, наиб, широко распространена в пределах Чел. обл. и Башкирии и здесь литологически расчленена на отложения урюкской, басинской, кук-куаукской и зиганской свит (они не содержат к.-л. органич. остатков, поэтому определен только их абс. возраст — 620—570 млн лет назад). Ряд исслед. считает эту серию нижнекембрийской или вендской и вместе с палеонтологич. известняками ниж. кембрия (с отложениями тереклинской свиты) рассматривает в качестве самостоят. ниж. свиты палеозоя. Др., наоборот, включают ее в рифей. Криволукско-ашинская серия в осн. формирует прогиб, разделяющий Башк.-Тиманское и Уралтауское поднятия. Описанные выше геол. складчатые структуры рифеид УПСП располагаются в целом западнее осевой зоны уралид и формируют складчатую структуру рифеид в восточной части Рус. платформы. К С. от Юж. Урала последние продолжаются в пределах зап. склона Ср. Урала и в районе сочленения его с Полюдовым кряжем плавно поворачивают на С.-З., переходя в Тима некое поднятие (Тиманский кряж); вост. их ветвь (Уралтауское поднятие) протягивается в составе УПСП на С. вплоть до Полярного Урала. На всем этом протяж. участке рифеиды представлены отложениями лишь каратауской и криволукско-ашинской серий, что позволяет подразделять рифеиды Урала на 2, по-видимому, самостоят. структурных комплекса, каждый продолжительностью в 500 млн лет. Как показали исслед., рифейский комплекс горных пород распространен не только на Урале и на Рус. платформе: он обнаружен в Ср. Азии, Монголии, Китае, Африке, Юж. Америке, Австралии и др. регионах Земли, т. е. является общепланетарным образованием. Именно поэтому он рассматривается в качестве самостоят. эона, характеризующего особый этап развития на Земле бесскелетных ж-ных и растительности (простейших их форм) исключительно в водной среде.
