Studentam.net.ua

Методи абсолютної геохронології.

   Методи визначення абсолютного віку гірських порід дістали розвиток лише після того, як було відкрите явище природної радіоактивності. В 1902 р.П'єр Кюрі вперше висловив ідею про можливість визначення віку мінералів за розпадом радіоактивних ізотопів. Останні у незначних кількостях є в багатьох мінералах. Радіоактивний розпад їх відбувається самовільно, з постійною швидкістю і не залежить від зміни умов зовнішнього середовища. Найбільш поширеними в даний час є такі радіологічні, або ізотопні методи: уран-свинцевий, калій-аргоновий, вуглецевий та деякі інші.
   Уран-свинцевий метод. Метод грунтується на врахуванні співвідношення нерозщеплених атомів урану і утворених внаслідок радіоактивного розпаду атомів свинцю. Розрахунок ведуть за формулою:

де t - вік мінералу: Д і Б - знайдені в мінералі ізотопи свинцю (дочірні) і урану (батьківські); Х - константа розпаду ізотопу.
  Уран входить до складу більше 200 мінералів, проте використовують лише мінерали, що містять більше 1% урану (такі як уранініт, циркон, монацит, ортит і ін.), які зустрічаються переважно у магматичних породах.
   Період напіврозпаду 5238 0U становить 4,51 млрд. років, тому метод придатний для визначення віку гірських порід, утворених на протязі всієї геологічної історії Землі, а також метеоритів, місячних порід тощо.
   Калій-аргоновий метод розроблений вченими В.Хлопіним і Е.Герлінгом і також грунтується на визначенні співвідношення в досліджуваному мінералі ізотопів ⁴⁰Ar i ⁴⁰K (аргон утворюється при радіоактивному розпаді ⁴⁰К). Метод має ту перевагу, що калій є дуже поширеним у земній корі хімічним елементом - входить до складу понад 100 мінералів, як магматичних (польові шпати, слюди), так осадових (глауконіт) порід. Період напіврозпаду ⁴⁰К складає 1,3 млрд. років, тому за допомогою описуваного методу визначають вік більш молодих порід.  Вуглецевий (чи радіовуглецевий) метод застосовується для визначення віку наймолодших, антропогенових порід - період напіврозпаду ¹⁴С становить всього 5,5 тис. років. Радіоактивний ізотоп ¹⁴С постійно утворюється в атмосфері із азоту ¹⁴N під дією космічного випромінювання і засвоюється рослинами. Після їх відмирання засвоєння припиняється і починається розпад ізотопу з утворенням азоту. Знаючи кількість вуглецю, що розпався, і період його напіврозпаду, вираховують час захоронення рослин в гірській породі. Метод застосовують також і при археологічних дослідженнях (наприклад, за вмістом ¹⁴С у дерев'яній гробниці одного з єгипетських фараонів визначили час захоронення - 2190 років тому).
   Для визначення кількості радіоактивних ізотопів у мінералах використовують спеціальні прилади - мас-спектрометри. Завдяки радіологічним методам розроблена шкала абсолютної геохронології.
   Встановлена тривалість геологічних ер, періодів, епох.
   Взагалі, першу у світі шкалу абсолютного віку, пов'язану із відносною геохронологією, опублікував у 1947р. англійський геолог А.Холмс.
  Найдавніші породи на Землі виявлені на щитах: вік метаморфічних порід у Західній Гренландії складає 3800 млн. років, на Канадському щиті виявлені гнейси з віком більше 3600 млн. років, породи, вік яких 3700 млн. років зустрінуті у межах Придніпровського блоку Українського щита. А вік перевідкладених цирконів із архейських пісковиків Західної Австралії за Г.В. Войткевичем (1984) становить 4,1-4,2 млрд. років. Вік метеоритів складає 4550 _+ 100 млн. років, що вказує на те, що вже 4,5 млрд. років тому існували планети Сонячної системи і ,отже, вік Землі близький до цієї величини. Вік анортозитів з Місяця, визначений калій-аргоновим методом, складає 4000-4500 млн. років, вік місячних базальтів знаходиться в межах 3300-3600 млн. років. Таким чином, враховуючи останні уявлення про одночасність формування планет Сонячної системи і Місяця, вік Землі приймається рівним 4550 _+ . 50 млн. років. За даними Г.В.Войткевича, вік Землі, як самостійно еволюціонуючої планети, визначений з похибкою не більше _+ . 2%.
  Поряд із радіологічними методами, для визначення часу окремих короткотривалих явищ використовуються ще так звані сезонно-кліматичні методи. Наприклад, відомі річні кільця на деревах добре зберігаються у викопному стані, що дозволяє встановлювати вік цих дерев. Річні і навіть добові проверстки росту вдається спостерігати у вапнистих побудовах коралів. Американський вчений Д.Уельс, вивчаючи чотирьохпроменеві корали, за такими нашаруваннями встановив, що рік у девонському періоді тривав 400 днів, у тріасовому 380, що свідчить про різну швидкість обертання Землі на різних етапах її розвитку.
   Широко розповсюджений також метод визначення віку за стрічковими глинами, про що вже згадувалося раніше.Користуючись цим методом визначають час нагромадження соленосних товщ.