Геохронологичекая шкала.

Для отнесения геологических объектов по радиологическим данным к конкретному отрезку геологического времени используется геохронологическая шкала — совокупность геохронологических эквивалентов общих стратиграфических подразделений в их таксономической подчиненности, выраженная в единицах астрономического времени (миллионы лет). В основу геохронологической (геохронометрической) шкалы положены так называемые реперные (опорные) точки — породы и минералы, имеющие строго определенное стратиграфическое положение, для которых надежно установлены значения радиологического возраста. Таких точек пока мало, так как радиологические методы применимы для датирования лишь некоторых типов осадочных пород.

Ведущими методами ядерной геохронологии являются уран-ториевые, калий-аргоновый, рубидиево-стронциевый, самарий-неодимовый и радиоуглеродный и ряд других.

Уран-ториевые методы базируются на том, что определяется количество свинца и гелия, являющиеся конечными продуктами распада урана и тория.

Его разновидности: 1. Уран-торий-свинцовый метод, основанный на схеме распада ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 8Не

²³⁵U→ ²⁰⁷Pb + 7Hе

При этом методе используются следующие минералы: уранинит, самарскит, монацит, циркон и др, встречающиеся в магматических породах.

2. Уран-торий-гелиевый метод использует в своих целях магнетит, циркон, самарскит. Схема распада следующая:

²³²Th → ²⁰⁸Pb + 6He

Достоинство ураново-свинцовых методов заключается в том, что они дают возможность определять абсолютный возраст изверженных и метаморфических пород, для которых палеонтологические методы неприменимы.

Калий-аргоновый (аргоновый) метод является наиболее распространенным. Он основан на том, что в процессе самопроизвольного распада калия 11% атомов изотопа К-40 переходят в изотоп Ar-40, а остальные 89%—в изотоп Са-40. Определяется количество этих изотопов. Приманяется следующая схема:

^{4 0}К → + е →⁴⁰Ar

⁴⁰Ca + β

Широкое применение этого метода вызвано тем, что калий присутствует в составе распространенных в природе минералов – калиевых полевых шпатов, плагиоклазов, биотита, мусковита, пироксенов, роговой обманке и, что самое важное, в минералах осадочного происхождения – глауконита, сильвина, карналлита. Метод позволяет установить абсолютный возраст не только интрузивных и эффузивных, но и осадочных пород.

Однако этот метод пригоден лишь для тех пород, которые не подвергались достаточно сильному нагреванию (свыше 300 °С) и большому давлению.

Рубидий-стронциевый метод основан на распаде изотопа рубидия – 87 и превращении его в изотоп стронция –87 по следующей схеме:

⁸⁷Rb _→⁸⁷Sr + β

Изотоп Rb-87 присутствует в виде примеси в калиевых минералах. Для этого метода чаще всего используют слюды: биотит, мусковит, лепидолит,, поллуцита, Из-за длительной скорости распада рубидия метод применяется в основном для определения возраста докембрийских пород.

Самарий-неодимовый метод используется для древних образований пород, он основан на следующей схеме:

¹⁴⁷Sm _→ ¹⁴³Nd + α

Радиоуглеродный метод является одним из наиболее точных. Он базируется на определении в органических остатках радиоактивного изотопа ¹⁴C . Этот изотоп постоянно образуется в атмосфере из изотопа ¹⁴N под воздействием космического излучения (¹⁴N + n →¹⁴C + P) и затем усваивается живыми организмами. ¹⁴С в результате круговорота в биосфере попадает в растения, а затем в животные организмы, таким образом, в живых организмах содержание ¹⁴С должно быть постоянным. После гибели организмов происходит распад ¹⁴C с известной скоростью, что и позволяет определить время захоронения организма и возраст вмещающих его слоев. Из-за высокой скорости распада изотопа ¹⁴С радиоуглеродный метод применим для отложений, не древнее 60 тысяч лет, т.е. в археологии и четвертичной геологии.

Кроме перечисленных основных методов, существует радио-бериллиевый и радиоиониевый методы, использующиеся для определения возраста океанических осадков и другие методы.

Недостатком ядерной геохронологии является значительное искажение результатов вследствие наложенного на породы и минералы метаморфизма и высокая стоимость анализов. Точность определений изотопными методами очень относительна. Чем с более древними геологическими образованиями мы имеем дело, тем больше погрешность результатов и менее точен возраст. Существует серьёзное ограничение в применении изотопных методов – во многих осадочных породах радиоактивные элементы часто отсутствуют и, следовательно, применение радиологических методов не возможно. осадочные породы.

Определение возраста изотопными методами достаточно трудоемко, используется сложная техника химического анализа, физическая аппаратура и сложные расчеты.

Однако, это не умаляет главного, что дали изотопные методы – возможность определить в абсолютных единицах продолжительность геологической истории Земли и отдельных её периодов.

ВЫВОДЫ: изотопная геохронометрия имеет большое значения для определения возраста геологических тел и геологических событий. При помощи ее методов возможно определение продолжительности подразделений геохронологической шкалы и датирование разнообразных геологических процессов в абсолютных единицах возраста.

Применения методов изотопной геохронометрии для определения возраста имеет ряд ограничений и требует корректировки при помощи других методов.

Контрольные вопросы к разделу 12.

1. На каком физическом процессе основана изотопная геохронометрия?

2. геологические явления могут повлиять на сохранность минералов, содержащих радиоактивных элементов и продуктов их распада?

3. Как создается международная геохронологическая шкала?

4. В чем заключается радиоуглеродный метод?

5. Какие явления положены в основу уран-ториевых, калий-аргонового методов,?