Раздел 12. Изотопная геохронометрия

Содержание раздела12: Геохронологя (геохронометрия). Изотопная хронометрия. Свинцовый, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый и радио-углеродный методы. Условия применения методов. Достоинства и недостатки.

Геохронологя (геохронометрия). Изотопная хронометрия.

При геологических исследованиях приходится обращаться к проблеме времени. Существуют разные концепции понимание природы времени - как абсолютная (время – абсолютно, протекает равномерно, не связано ни с пространством, ни с какими-либо процессами) или относительная (время следует анализировать с позиции теории относительности, т.к оно существует постольку, поскольку идёт какой-то процесс) природная составляющая. В земных условиях мир геологических тел и явлений являются частью физического мира, где действуют законы ньютоновской механики и эвклидовой геометрии и большинство геологических процессов проходят с незначительной скоростью и в постоянном поле тяготения, Поэтому при геологических исследованиях применяется ньютоновское понятие абсолютного времени.

При характеристике геологических событий рассматривают два временных аспекта: возраст (время) данного события в истории Земли и его длительность. Результаты могут быть представлены, как в относительных, так и в абсолютных единицах.

Датировкой возраста и длительности событий занимается геохронология (син. геохронометрия). Этот раздел геологии при помощи специальных геохронометрических методов дает количественную. характеристику событию или процессу, т.е. определяется количество стандартных единиц физического времени со времени образования геологических объектов до современности или продолжительность их существования Длительность геологического времени измеряется в обычных единицах – астрономических годах.

Для определения абсолютного возраста обычно используются ряд изотопных (радиометрических, или изотопно-геохронометрических) методов. Они основаны на особенности радиоактивных химических элементов, входящих в состав многих минералов, преобразовываться: – в их стабильные изотопы с постоянной скоростью, свойственной каждому элементу. Устанавливая соотношение мобильные и стабильных изотопов в анализируемой пробе, можно определить в единицах астрономического времени удаленность образования радиоактивного элемента и, соответственно, возраст породы, в строении которой принимает участие исследуемый минерал;

- в другие элементы, причем количество атомов этих элементов в минералах сокращается и вместо них в кристаллических решетках появляются устойчивые изотопы дочерних элементов. По соотношению материнского и дочернего изотопов в минерале, зная скорость распада неустойчивого элемента, можно судить о возрасте минерала и соответственно о возрасте породы, в которой он заключен.

Возраст минерала начинается отсчитываться с того момента, когда возникает кристаллическая решетка. С этого времени минерал становится замкнутой системой, в которой накапливаются продукты радиоактивного распада. Для получения точных и надежных чисел геологического возраста необходимо соблюдение следующих условий:

1. Постоянная скорость распада. Это условие соблюдается. Было показано как теоретическими расчетами, так и экспериментами, что скорость радиоактивного распада постоянна и не зависит от физических и химических условий в земной коре.

2. Сохранность радиоактивных элементов и продуктов их распада за все время существования минерала. Это условие во многих случаях не соблюдается, так как неизбежны следующие геологические процессы:

а) переотложение минералов в осадочных породах (например, глауконита);

б) ассимиляция интрузией элементов из вмещающих пород;

в) гидротермальный привнос изотопов из более древних пород;

Во всех этих случаях (а-в) следствием является удревнение возраста.

г) потери газообразных продуктов распада (He, Ar);

д) выщелачивание (вынос) продуктов распада;

е) изменение количественных соотношений радиоактивных изотопов при выветривании.

В этих случаях (г-е) происходит удревнение или омоложение возраста.

3. Отсутствие первичных элементов, не связанных с распадом (например, Pb, He, Ar). Это условие, очевидно, не может соблюдаться.

4. Точность определения констант радиоактивного распада. Это условия соблюдается частично, так как для разных элементов (изотопов) существует различная степень точности определения констант.