GEOL 331 Principles of Paleontology
Fall Semester 2014
Biostratigraphy I: Rock units and Biozones
Stratigraphy without fossils:
Using the stratigraphic principles of Nicholas Steno: (1668) and the uniformitarian principle of James Hutton (1795), Geologists of the early 19th century could establish the relative ages of formation scale rock units.
Contact of the Coconino (above) and Hermit Shale formations - Grand Canyon Formations: the smallest mappable units. E.G. the Chinle Formation. Remember, formations must:
Have a distinct lower and upper boundary
Have a type section: a particular spot where it is well exposed and can be compared to other localities
Have been laterally continuous during formation (even if its surface exposure isn't)
Be stratigraphically continuous from top to bottom (except for intertonguing)
Be mappable on a standard quadrangle-scale map
Coconino Formation
Typically have a charactieristic range of lithologies. E.G. the Permian Coconino Formation of northern Arizona. This mature eolian quartzarenite is exposed both in the Grand Canyon (right) and in nearby Walnut Canyon, and is continuous between them beneath the surface.
However to identify formations based strictly on lithostratigraphy, there are difficulties:
Units had to be seen in direct association.
Diachronous (i.e. Time transgressive) units representing facies might overlap temporally with adjacent units causing confusion over whether superposition of units actually signified relative age.
Index Fossils, Correlation, and the birth of Biostratigraphy:
In 1796 William Smith, a British civil engineer, addressed this, adding the principle of Faunal succession to those of Steno and Hutton. Essentially, Smith noted that:
Rock units were characterized by unique sets of fossil taxa.
These sets of fossil taxa - faunas presumably represent the diversity of things living at the time the sediment was laid down.
That the occurrance of many fossils was independent of the lithology of the rock.
William Smith's geologic map from
University of Nebraska Omaha - GEOL1170 By noting the fossils present, it became possible to:
correlate rock units of varying lithologies across vast distances
establish time horizons in lithologically uniform or diachronous rock units.
In 1815, Smith published the first geologic map of England (right).
The great thing: These correlations made the association of formation scale units into larger ones (the stages and systems on which the Geologic Time Scale is based) possible. Thus, essentially all stratigraphy above the formation scale depends on biostratigraphy.
The ammonite Sphenodiscus, restricted to Maastrichthian Stage of Cretaceous. Which fossils do we use?
Index fossils: Fossils useful in biostratigraphy.
Common
Geographically widespread
Easily preservable
Diagnosable
Found in multiple environments (when dead)
Short species duration
Example: Ammonoids (right), Shelled cephalopods that evolved quickly, so each species lasted only a few million years, but whose remains were distributed worldwide in many environments.
Lingula from SUNY Cortland - Tutorial - Brachiopoda
Facies fossils: In sharp contrast. Fossils of organisms that endured for long periods of geologic time but were linked to a specific environment. Example: Lingula (right), a brachiopod living only in lagoonal mud-flats that has changed very little in the last 500 million years.
Rock units are not time units!
With Steno's and Smith's principles as a basis, geologists define a heirarchy of higher order rock units, including:
Stages: Groups of formations characterized by distinct faunal assemblages. E.G. the Carnian Stage of the Upper Triassic Series.
Series: Groups of stages. E.G. the Upper Triassic Series
Systems: Groups of series. E.G. the Triassic System
Larger units need not be contiguous in space but are assumed to be contiguous in time. Their upper and lower boundaries must be instantaneous and isochronous.
From these, we derive the Geologic Time scale, in which geochronologic Periods correspond to lithostratigraphic Systems. Remember, the numerical dates that we place on their upper and lower boundaries are secondary to the identity of the rock units. For example, the formal base of the Jurassic is a stratotype - a specific contact in the Kuhjoch section of the Karwendel mountains in Austria, between rock units dated to 201.3 Ma. If we were to discover that Triassic rocks below that contact were actually only 200 Ma, we would not say, "Oops. I guess these rocks are Jurassic after all." Rather, we would reassess the age of the boundary between the Triassic and Jurassic.
Subsequent to Smith:
1842 - Alcide d'Orbigny (1802-1857) published analysis of Jurassic system of France. He established the concept of stages which he supports by identifying fossil assemblages. He regarded each stage as an interval between separate creations and flood-induced extinctions.
Roughly contemproaneously, Friedrich Quenstedt (1809-1889) established his own system based on detailed data-bases recording first and last appearance of individual species. Quendstedt rejected d'Orbigny's assemblages as too vague.
Quendstedt's student Albert Oppel (1831-1865) studied biostratigraphy of France, Switzerland, and England, augmenting Quendstedt's system and developing a system of dignostic aggregates identified by overlapping range zones called Biozones that discriminate fossil faunas on a much finer scale. Oppel is widely viewed as the founder of modern biostratigraphy.
Biozones - Rock units!
Primary data of biostratigraphy: presence or absence of a fossil taxon in a geologic horizon
Last Appearance Datum (LAD): either local or global
First Appearance Datum (FAD): either local or global
Biozone (often just "zone"): Rock unit characterized by one or more taxa that permit it to be distinguished from adjacent rocks.
The following examples are drawn from the hypothetical microcosm at right. As we explore these, note that the definition of most biozones requires some element of uncertainly or inferrence.
Types of Biostratigraphic units (and thus rock units):
Teilzone of taxon A at locality I.
Teilzone: Between local FAD & LAD of that taxon. - The truly unambiguous observations!
Taxon Range Zone of taxon A
Taxon Range Zone: Between global FAD & LAD of that taxon. - Requires some inferrence - Global correlation of horizons bearing the fossil taxon.
Concurrent Range Zone of taxa A - D
Concurrent Range Zone: Intersection of the taxon range zones of two or more taxa.
Interval Zone of taxon A and B FADs
Interval Zone: Interval (global) between two successive FADs or two successive LADs
Assemblage Zone of taxa A - D
Assemblage Zone: Characterized by 3 or more taxa in natural assemblage. Biostratigraphers like assemblages because they are free from some of the complications that plague biozones based on a single taxon. (See next lecture) Alas, with assemblages, they must put up with fuzzy boundaries, as the FADs and LADs of the constituent taxa aren't simultaneous.
Special Case: Oppel Zone: Addresses the shortcomings of the assemblage zone by being defined by the FAD or LAD of one taxon, but characterized by additional taxa of an assemblage. Named for Albert Oppel, the first to use non-arbitrarily defined biozones (1858).
Abundance Zone of taxon B
Abundance Zone (also called Peak Zone, Acme Zone): Subset of teilzone where index species reaches some higher level of abundance: useful locally, but almost certainly environmental rather than time-related. That isn't to say that there is no time signal necessarily - Note examples of global changes in abundance due to global environmental changes. E.g.:
The coccolithophorid Braarudosphaera which bloomed in times of global environmental stress.
Changes in coiling direction of the foram Globotruncana truncatulinoides in response to global temperature changes.
To Next Lecture.
To Previous Lecture.
To Syllabus.
กอล 331 หลักการบรรพชีวินวิทยา
เทอม 2014
biostratigraphy ชั้นหินหน่วยและ biozones
หินไม่มีฟอสซิล :
โดยใช้หลักการของของนิโคลัส ิโน ( 1668 ) และ uniformitarian หลักการของเจมส์ ฮัตตัน ( 1795 ) นักธรณีวิทยาของศตวรรษที่ 19 ต้น จะสร้างอายุสัมพัทธ์ของการสร้างมาตราส่วน
หินหน่วยติดต่อของ Coconino ( ด้านบน ) และฤาษีชั้นหิน formations - แกรนด์แคนยอนก่อตัว : หน่วย mappable น้อยที่สุด เช่น การสร้าง chinle . จำไว้ , การก่อตัวต้อง :
มีแตกต่างกันล่างและขอบบน
มีประเภทแผนก โดยเฉพาะจุดที่เป็นที่เปิดเผย และสามารถเปรียบเทียบกับอื่น ๆท้องถิ่น
ได้รับการอย่างต่อเนื่องในแนวนอน ( แม้ว่าพื้นผิวสัมผัสไม่ได้ )
เป็น stratigraphically อย่างต่อเนื่องจากบนลงล่าง ( ยกเว้น intertonguing )
เป็น mappable บนมาตรฐานสี่เหลี่ยมขนาดแผนที่
charactieristic Coconino การพัฒนามักจะมีช่วงของ lithologies . เช่น การก่อตัวของภาคเหนือโดยใช้ Coconino แอริโซนาผู้ใหญ่ที่ลมพัดพามา quartzarenite เปิดรับทั้งในแกรนด์แคนยอน ( ขวา ) และในหุบเขาวอลนัทใกล้เคียงและต่อเนื่องระหว่างพวกเขาอยู่ใต้พื้นผิว .
แต่เพื่อระบุการก่อตัวขึ้นใน lithostratigraphy อย่างเคร่งครัด มีความยากลําบาก :
หน่วยมีให้เห็นในสมาคมโดยตรง diachronous
( เช่นเวลา transgressive ) หน่วยแทนระบบอาจจะทับซ้อนกันชั่วคราวติดกับหน่วยก่อให้เกิดความสับสนว่าจริงๆ แล้วการตอบสนองของหน่วยอายุสัมพัทธ์
ดัชนี เช่น ความสัมพันธ์ และการเกิดของ biostratigraphy :
ใน 2339 วิลเลี่ยม สมิธ , อังกฤษ , วิศวกรโยธา addressed นี้เพิ่มหลักการของ faunal สืบทอดบรรดาความขัดสนทางอารมณ์ และ ฮัตตัน . เป็นหลัก ,สมิ ธกล่าวว่า : หน่วย
ร็อคโดดเด่นด้วยชุดเฉพาะของฟอสซิลและ .
เหล่านี้ชุดฟอสซิลซ่า - สัตว์ป่า สันนิษฐานว่าเป็นตัวแทนของความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในเวลาตะกอนถูกวางลง .
ที่ occurrance ฟอสซิลหลายเป็นอิสระในการศึกษาทางธรณีวิทยาของหิน
วิลเลียม สมิธ เป็นแผนที่ทางธรณีวิทยา จากมหาวิทยาลัยเนบราสก้าฮ่า
- geol1170 โดยสังเกตฟอสซิลในปัจจุบันมันก็เป็นไปได้ :
สัมพันธ์หน่วยหินแตกต่างกัน lithologies ข้ามมากระยะทาง
สร้างขอบเขตในเวลา lithologically เครื่องแบบหรือ diachronous หน่วยหิน .
ใน 1815 , Smith ตีพิมพ์แผนที่ธรณีวิทยาแรกของอังกฤษ ( ขวา ) .
สิ่งดี :ความสัมพันธ์เหล่านี้ทำให้สมาคมหน่วยการสร้างในระดับที่ใหญ่กว่า ( ขั้นตอนและระบบที่ธรณีกาลคือฐานที่เป็นไปได้ ดังนั้น หลักทั้งหมดลำดับชั้นดังกล่าวข้างต้นการพัฒนาขนาดขึ้นอยู่กับ biostratigraphy
คนอัมโมน sphenodiscus จํากัด เพื่อ maastrichthian เวทีของยุคครีเตเชียส . ฟอสซิลที่เราใช้ ? ฟอสซิล
ดัชนี :ฟอสซิลที่เป็นประโยชน์ใน biostratigraphy .
preservable แพร่หลายทั่วไปในทางภูมิศาสตร์ได้อย่างง่ายดาย diagnosable
พบได้ในสภาพแวดล้อมหลายๆชนิด ( เมื่อตายไปแล้ว )
ตัวอย่าง : ระยะเวลา ammonoids ( ขวา ) , เปลือกหมึกที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว ดังนั้นแต่ละชนิดกินเวลาเพียงไม่กี่ล้านปี แต่ที่ยังคงกระจายอยู่ทั่วโลกในสภาพแวดล้อมหลาย
ลิงกูล่าจาก SUNY คอร์ต - กวดวิชา - แบรคิโอโพดา
facies ฟอสซิล : ในคมชัด . ซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตที่อดทนสำหรับระยะเวลานานของเวลาทางธรณีวิทยา แต่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่าง : ลิงกูล่า ( ขวา ) , เบริลเลียมอยู่เพียงใน lagoonal โคลนแฟลตที่มีการเปลี่ยนแปลงน้อยมากในช่วง 500 ล้านปี หิน
หน่วยเวลาหน่วย
กับความขัดสนทางอารมณ์ และสมิท หลักการที่เป็นพื้นฐาน นักธรณีวิทยา กำหนดขึ้นเพื่อ heirarchy หินหน่วยรวมถึง :
ขั้นตอน : กลุ่มการก่อตัวลักษณะที่แตกต่างกัน faunal ทะเลของทะเล . เช่น carnian เวทีของชุดยุคไทรแอสซิก ด้านบน
ชุด : กลุ่มของขั้นตอน เช่นบนยุคไทรแอสซิกชุด
ระบบ : กลุ่มของชุด เช่นระบบยุคไทรแอสซิก
หน่วยขนาดใหญ่ไม่ต้องติดกันในพื้นที่ แต่จะถือว่ามีติดกันในเวลา ของพวกเขาบนและล่างขอบเขตที่ต้องรวดเร็วและ isochronous .
จากเหล่านี้เราได้รับธรณีกาลซึ่งในช่วงเวลา geochronologic สอดคล้องกับระบบ lithostratigraphic . จำไว้วันที่ตัวเลขที่เราวางไว้บนขอบเขตบนและล่างของพวกเขาได้รับรองสถานะของหินหน่วย ตัวอย่างเช่น ฐานอย่างเป็นทางการของจูราสสิกเป็น stratotype - ติดต่อเฉพาะในส่วนของ karwendel kuhjoch ภูเขาออสเตรีย ระหว่างหินหน่วยลงวันที่จะมา 201.3 . ถ้าเราพบว่ายุคไทรแอสซิกหินด้านล่างที่ติดต่อได้จริงเพียง 200 มาเราไม่พูดว่า " อุ๊ย ฉันเดาว่าหินเหล่านี้เป็นจูราสสิค หลังจากทั้งหมด . " แต่เราก็จะดูอายุของเขตแดนระหว่างสตูดิโอจิบลิ และ Jurassic .
ต่อมาสมิธ : 1842 - อัลซิด d'orbigny ( 1802-1857 ) เผยแพร่การวิเคราะห์ระบบ Jurassic ของฝรั่งเศส เขาสร้างแนวคิดของขั้นตอนที่เขาสนับสนุน โดยระบุฟอสซิลทะเลของทะเล .เขาถือว่าแต่ละขั้นตอนเป็นช่วงเวลาระหว่างการสร้างแยกต่างหากและน้ำท่วมเกิดการสูญพันธุ์ .
ประมาณ contemproaneously , ฟรีดริช quenstedt ( 1809-1889 ) สร้างระบบของตัวเองขึ้นอยู่กับรายละเอียดของฐานข้อมูลการบันทึกลักษณะแรกและสุดท้ายของชนิดของแต่ละบุคคล quendstedt ปฏิเสธ d'orbigny เป็นทะเลของทะเล
เป็นคลุมเครือเกินไปนักเรียน quendstedt อัลเบิร์ตออเปิ้ล ( 1831-1865 ) เรียน biostratigraphy ฝรั่งเศส สวิตเซอร์แลนด์ และอังกฤษ quendstedt augmenting ระบบและการพัฒนาระบบของมวลรวม dignostic ระบุซ้อนช่วงโซนที่เรียกว่า biozones ระหว่างฟอสซิลสัตว์ป่าในปลีกย่อยมากขนาด ออเปิ้ลเป็นที่ดูเป็นผู้ก่อตั้งของ biostratigraphy สมัยใหม่ .
biozones - หน่วยหิน !
ข้อมูลเบื้องต้นของ biostratigraphy : การแสดงตนหรือขาดของฟอสซิลชนิดในลักษณะทางธรณีวิทยาล่าสุดขอบฟ้า
Datum ( หนุ่ม ) : ให้ท้องถิ่นหรือระดับโลก
ปรากฏตัวครั้งแรก Datum ( แฟชั่น ) : ให้ท้องถิ่นหรือระดับโลก
biozone ( มักจะเป็นเพียงแค่ " โซน " ) : หินหน่วยลักษณะหนึ่งหรือมากกว่าและที่อนุญาตให้โดดเด่น
จากติดหินตัวอย่างต่อไปนี้จะมาจากพิภพสมมติฐานที่ถูกต้อง ขณะที่เราชมเหล่านี้ทราบว่านิยามของ biozones ส่วนใหญ่ต้องมีองค์ประกอบของความไม่แน่นอนหรือ inferrence
ประเภทของ biostratigraphic หน่วย ( และทำให้หินหน่วย ) :
teilzone ของชนิดในท้องที่ผม
teilzone : ระหว่างหนุ่ม&แฟชั่นท้องถิ่นของชนิด . - สังเกตได้ชัดเจนจริงๆ
หมวดหมู่ของหมวดหมู่เป็นหมวดหมู่ช่วงโซน
ช่วงโซน : ระหว่างโลกแฟชั่น&ลาดของชนิด . - ต้องมี inferrence - ความสัมพันธ์ระดับโลกของขอบเขตที่มีฟอสซิลชนิด .
พร้อมกันช่วงโซนซ่า - D
พร้อมกันช่วงโซน : ทางแยกของชนิดช่วงโซนสอง หรือมากกว่าสองซ่า .
ช่วงโซนของชนิด A และ B fads
ช่วงโซน :ช่วงเวลา ( ทั่วโลก ) ระหว่างสองต่อเนื่อง fads หรือต่อเนื่องสองหนุ่ม
นางสาวโซนซ่า - D
ชุมนุมโซน : โดดเด่นด้วย 3 ตัวหรือมากกว่าในการรวมกลุ่มและธรรมชาติ biostratigraphers ชอบทะเลของทะเลเพราะพวกเขามีอิสระจากบางส่วนของภาวะแทรกซ้อนที่โรคระบาด biozones ขึ้นอยู่กับชนิดเดียว ( เห็นหน้าบรรยาย ) อนิจจากับทะเลของทะเล พวกเขาต้องทนกับเขตแดนที่คลุมเครือเป็น fads และพรรคพวกของรัฐธรรมนูญและไม่พร้อมกัน
พิเศษกรณี : ออเปิ้ลโซนที่อยู่บกพร่องของการชุมนุม โดยมีการกำหนดโซนแฟชั่น หรือหนุ่มหนึ่งชนิด แต่ลักษณะและเพิ่มเติมของวงศ์ ชื่อ อัลเบิร์ต ออเปิ้ล ในครั้งแรกที่ใช้ ไม่กำหนดโดยพล biozones ( 1858 )
โซนที่อุดมสมบูรณ์ของชนิด B
โซนที่อุดมสมบูรณ์ ( เรียกว่ายอดโซนAcme Zone ) : ย่อยของ teilzone ที่ดัชนีบางชนิดถึงระดับความอุดมสมบูรณ์ : ประโยชน์ในท้องถิ่น แต่เกือบจะแน่นอนสิ่งแวดล้อมมากกว่าเวลาที่เกี่ยวข้อง ที่ไม่ได้ที่จะกล่าวว่ามีสัญญาณไม่มีเวลาต้องบันทึกตัวอย่างของความเปลี่ยนแปลงอย่างมากมาย เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมโลก เช่น :
การ coccolithophorid braarudosphaera ซึ่งบานในช่วงเวลาของความเครียดสิ่งแวดล้อมโลก .
เปลี่ยนแปลงแบบทิศทางของฟอแรม globotruncana truncatulinoides ในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโลก
ต่อไปการบรรยาย การบรรยายก่อน
.
หลักสูตร .
การแปล กรุณารอสักครู่..
