Strata (lag) — definition, dannelse og stratigrafi i geologi

Strata (lag) i geologi: Lær om lagdannelse, stratigrafi, uoverensstemmelser og hvordan sedimenter og bjergarter afslører Jordens historie og tidsskala.

Lag er lag af sten eller undertiden jord. I naturen findes lag i mange forskellige former og tykkelser, fra millimeter-tynde bindestreger til flere kilometers sedimentære pakker. Det er et begreb inden for sedimentær og historisk geologi; ental er stratum. Studiet af lag kaldes stratigrafi, som handler om opbygning, alder, fordeling og indbyrdes relationer mellem lagene.

Disse lag lægges ned som sediment, ofte i havet, men også i floder, søer, ørkener og som vulkansk aske. Efter aflejring bliver sedimenterne langsomt omdannet til bjergarter ved hjælp af kompaktion, cementation, diagenese — dvs. kemiske og fysiske ændringer — samt ved tryk, varme og kemisk påvirkning. Denne proces kaldes lithificering, og resultatet er forskellige typer sedimentære bjergarter såsom sandsten, lersten og kalksten.

Hvorfor lag er vigtige

Lagene er ofte karakteristiske for en bestemt tid og et bestemt miljø og giver geologerne mulighed for at relatere bjergarter fra forskellige steder. Ved at identificere typiske samlinger af sediment, strukturer og fossiler kan man rekonstruere tidligere miljøer, havniveauændringer og geologiske begivenheder. Kridt blev f.eks. lagt i den øvre kridttid og består hovedsageligt af rester af mikroskopiske alger kaldet kokolitter, hvilket gør kridtlagene lette at genkende og datere i mange områder.

Dannelsesprocesser

• Aflejring: Materiale transporteres af vand, vind eller is og aflejres, når energi falder.
• Kompaktion og cementation: Overliggende tryk reducerer porøsiteten, og mineraler udfældes og binder kornene sammen.
• Diagenese: Kemiske ændringer i sedimentet efter aflejring som følge af væskestrømme og temperaturændringer.
• Metamorfose: Ved højere tryk og temperatur kan sedimentære lag omdannes til metamorfe bjergarter og miste deres oprindelige karakter.

Stratigrafiske principper

For at tolke lagrækkefølger anvender geologer nogle grundlæggende principper:

• Law of Superposition: I en uforstyrret sekvens ligger yngre lag over ældre lag.
• Original Horizontality: Sedimenter aflejres oprindeligt i omtrent vandrette lag; tilsyneladende skrå eller foldede lag er derfor ofte resultat af senere deformation.
• Lateral Continuity: Lag strækker sig ofte lateralt over store afstande; afbrydelser kan skyldes erosion eller senere hændelser.
• Faunal Succession: Fossils ammensætning ændrer sig gennem tiden, så fossiler kan bruges til at korrelere og datere lag.

Deformation, hævning og erosion

I normale tilfælde aflejres de yngre lag oven på de ældre i vandrette lag, men over geologisk tid kan disse sedimentære bjergarter blive deformeret af enorme indre kræfter i jordskorpen: vulkanisme, orogeni (bjergdannelse) eller andre tektoniske begivenheder. Så kan lag blive foldet, brudt af forkastninger eller metamorfoseret, og dermed ændres deres oprindelige udseende. Forståelsen af disse processer kræver feltarbejde, tolkning af strukturer og nogle gange geofysiske undersøgelser.

Uoverensstemmelser og huller i rækkefølgen

Når lagene hæver sig over havniveau, bliver de slidt ned af erosion, f.eks. vejrliget. Dette skaber huller i rækkefølgen af lag, som kan have hævet og sænket sig mange gange i Jordens historie. Disse huller kaldes uoverensstemmelser i geologisk jargon. Der findes flere typer uoverensstemmelser, f.eks. vinklet uoverensstemmelse hvor underliggende lag er foldet eller hævet før nye lag blev aflejret, og disconformities hvor en periode med erosion eller ikke-aflejring har efterladt et skjult tidsgab.

Korrelationsmetoder og aldersbestemmelse

For at sammenkoble lag fra forskellige områder bruger geologer:

• Lithostratigrafi: Korrespondance baseret på bjergartstype og lagfølge.
• Biostratigrafi: Brug af fossiler til at korrelere og relativt datere lag.
• Kronostratigrafi og radiometrisk datering: Absolut datering ved hjælp af isotoper giver numeriske aldre for vulkanske askelag eller andre datérbare materialer mellem sedimentære lag.
• Magnetostratigrafi og chemostratigrafi: Andre teknikker, der anvendes til finere korrelation og miljørekonstruktion.

Anvendelser

Forståelsen af lag og stratigrafi er afgørende i mange felter: prospektering efter olie og gas, grundvandskartlægning, minedrift, byggepladsanalyser, klimatologiske studier og paleontologisk forskning. Lagene fortæller om tidligere havniveauer, klima, biologisk udvikling og store geologiske hændelser som massedødsfald og vulkansk aktivitet.

Feltarbejde og tolkning

Fortolkning af lag kræver ofte kombination af feltobservationer (lagtykkelser, kornstørrelse, sedimentstrukturer), analyse af prøver i laboratoriet og geofysiske undersøgelser. Da senere hændelser kan ændre og skjule oprindelige lag, er stratigrafisk arbejde både en detektivisk og tværfaglig opgave.

Samlet set er lag (strata) grundlaget for at forstå Jordens historie: de registrerer aflejringsmiljøer, biologisk udvikling og tektoniske begivenheder gennem geologisk tid, og gennem stratigrafi kan vi læse denne lange, komplekse historie.

Cykler

I mange lagformationer er der gentagende mønstre. F.eks. veksler lerlag med sandstenslag, eller karbonatlag veksler med skiferlag. Dette skyldes normalt gentagne klimacyklusser. I varmere tider stiger havet, og karbonatbjergarter aflejres i lavvandede subtropiske have. Senere ophobes is ved polerne, og havniveauet falder. Derefter ligger det samme område tæt på kysten og får sand og mudder skyllet ned af floder.

Bjergarter, der viser gentagne mønstre af lag, kaldes rytmitter. Nogle gange skyldes mønstrene årlige klimaændringer. Geologer kalder disse for varver.

Der er tale om etårige varver i kalksten. Pleistocæne lag, Scarboro Cliffs, Toronto, Ontario, Canada

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er strata?

Q: Hvad kaldes studiet af lag?

Spørgsmål: Hvordan dannes lag?

Spørgsmål: Hvordan kan geologer bruge lag til at relatere bjergarter forskellige steder?

Spørgsmål: Hvad forårsager huller i lagfølgen?

Spørgsmål: Hvad kalder geologer disse huller?

Spørgsmål: Hvordan påvirker ændringer i Jordens historie rækkefølgen af lag?

Søg efter bogstav