Хемостратиграфия , или химическая стратиграфия , — это изучение химических изменений в осадочных толщах с целью определения стратиграфических связей. Это место относительно молодо, оно стало широко использоваться только в начале 1980-х годов, но основная идея хемостратиграфии почти так же стара, как и сама стратиграфия: отдельные химические признаки могут быть так же полезны, как отдельные комплексы окаменелостей или отдельные литографии для установления стратиграфических связей между разные слои горных пород.
В некоторых стратиграфических разрезах явно наблюдаются различия в цвете разных слоев. Такие цветовые различия часто возникают из-за изменений в включении материалов, содержащих переходные металлы , во время осаждения и литификации . Другие различия в цвете могут быть вызваны различиями в содержании органического углерода в породе. Однако до относительно недавнего времени эти вариации обычно не исследовались из-за больших усилий и затрат, связанных с химическим анализом.
В последнее время разработка новых аналитических методов химического анализа для магматических петрологических применений во второй половине 20-го века, например, электронного микрозонда , и разработка рентгеновской флуоресценции с нормальным фокусом для разведки нефти на буровых площадках улучшили доступность объемных материалов. методы химического анализа для геологов-осадочников, что делает анализ химического состава пластов все более возможным. Одновременно достижения атомной физики стимулировали исследования в области геохимии стабильных изотопов . Наиболее важным для хемостратиграфии в целом было открытие Гарольда Юри и Чезаре Эмилиани в начале 1950-х годов, согласно которому изменчивость изотопов кислорода в кальцитовых раковинах фораминифер может использоваться в качестве показателя температуры океана в прошлом.
Таким образом, хемостратиграфия обычно предоставляет широкому геологическому сообществу два полезных типа информации. Во-первых, хемостратиграфия может использоваться для изучения изменений окружающей среды на местном, региональном и глобальном уровнях, связывая изменения в химическом составе горных пород с изменениями в среде, в которой отлагались осадки. Крайним примером такого рода исследований может быть открытие пластов, богатых иридием , вблизи границы между меловой и третичной системами во всем мире. Высокая концентрация иридия, который обычно редко встречается в земной коре, свидетельствует о большом доставке внеземного материала, предположительно от большого астероида , ударившего в это время. Более прозаическим примером хемостратиграфической реконструкции прошлых условий может быть использование соотношения углерода-13 / углерода-12 в течение геологического времени в качестве показателя изменений в процессах углеродного цикла на разных стадиях биологической эволюции. Во-вторых, регионально или глобально коррелируемые хемостратиграфические сигналы могут быть обнаружены в породах, время образования которых хорошо ограничено радионуклидным датированием самих пластов или пластами, легко с ними коррелирующими, например, вулканической свитой, которая прерывает близлежащие пласты. Однако многие осадочные породы гораздо труднее датировать, поскольку в них отсутствуют минералы с высокими концентрациями радионуклидов, и их невозможно сопоставить с последовательностями, которые практически поддаются датированию. Однако многие из этих пород обладают хемостратиграфическими сигналами. Таким образом, корреляция между хемостатиграфическими сигналами в традиционно датируемых и недатируемых последовательностях значительно расширила наше понимание истории тектонически спокойных регионов и биологических организмов, обитавших в таких регионах. Хемостратиграфия также служила проверкой других подобластей стратиграфии, таких как биостратиграфия и магнитостратиграфия .