Методы определения абсолютного возраста

Первым широко используемым методом определения абсолютного (физического) возраста геологических образований следует, вероятно, считать метод определения возраста по ленточным глинам. Пользуясь этим методом, геологи установили, что последний ледник покинул территорию Ленинградской области 16,5 тыс. лет назад, а Скандинавию всего 8–9 тыс. лет.

Методы ядерной геохронологии

Основаны на том, что скорость распада радиоактивных элементов постоянна и не зависит от внешних условий (были проведены опыты при больших температурах и давлениях, в сильном магнитном поле и космическом излучении), и на том, что пока порода или минерал находятся в расплавленном состоянии они являются открытыми системами, в которых происходит накопление радиоактивных элементов и вынос продуктов их распада. После кристаллизации минералов в них создается закрытая система, в которой начинают накапливаться продукты распада радиоактивных элементов. Зная скорость распада и количество получаемого продукта распада, можно определить время формирования минерала или его возраст.

Ведущими современными методами ядерной геохронологии являются: свинцовые, калий-аргоновый, рубидий стронциевый, самарий-неодимовый, радиоуглеродный.

Свинцовые методы. При использовании этих методов ученые определяют конечные продукты распада урана и тория — свинец и гелий.

²³⁸U —› 8He⁴ + Pb²⁰⁶

Для анализа используют изотопные соотношения ²⁰⁶Pb/²³⁸U, ²⁰⁷Pb/²³⁵U, ²⁰⁸Pb/²³²Th, а анализируемыми минералами чаще всего являются монацит, циркон, уранинит, ортит. Метод используется для определения возраста магматических и метаморфических горных пород.

Калий-аргоновый (аргоновый) метод. Этот метод широко применяется, т. к. калий присутствует в самых распространенных минералах: полевых шпатах, слюдах, амфиболах, пироксенах. Используется как для осадочных, так и для магматических и метаморфических горных пород. Для метода существует небольшое ограничение — он применим к породам не испытавшим после своего образования сильного температурного воздействия (свыше 300°) или не подвергавшиеся высокому давлению. Схема протекания реакции:

⁴⁰К —› 11% ⁴⁰Ar + 89% ⁴⁰Ca

Рубидий-стронциевый метод. Метод основан на распаде рубидия с превращением его в стронций: ⁸⁷Rb —› ⁸⁷Sr. Для анализа используются слюды: биотит, мусковит, лепидолит. Метод может применяться по всей породе (используется совокупность всех минералов породы). Применим в основном для анализа докембрийских пород, т. к. рубидий имеет очень длительный период полураспада (время, в течение которого от радиоактивного элемента остается только половина его массы) равный 50 млрд лет (Периоды полураспада: ¹⁴⁷Sm — 106 млрд лет; ²³²Th — 13,9 млрд лет; ²³⁸U — 4,51 млрд лет; ²³⁵U — 710 млн лет; ⁴⁰К — 1,31 млрд лет;¹⁴С — 5,5–6 тыс. лет). Этим методом и методом, применяемым в последнее время для определения наиболее древних геологических образований — самарий-неодимовым, были определены самые древние породы на Земле в Западной Австралии (4,1–4,2 млрд лет), Западной Гренландии (3,8 млрд лет) и возраст пород Луны (4,5 млрд лет).

Радиоуглеродный метод. Используется, в основном, для определения возраста четвертичных отложений, образовавшихся за последние 50–70 тыс. лет, и в археологии. Основан на радиоактивном распаде изотопа углерода с атомным номером 14, который накапливается во всех живых организмах под воздействием космической радиации и начинает распадаться после его смерти.