Запитання для самоконтролю: 1. Що називають гірською по-

родою? 2. Як поділяють гірські породи за походженням? 3. Які поро-

ди називають первинними, а які вторинними? 4. Що таке інтрузивні

магматичні породи? 5. Як утворюються ефузивні магматичні породи? 6. Які структури мають інтрузивні й ефузивні магматичні породи? 7.

Які текстури властиві інтрузивним і ефузивним магматичним породам? 8. Назвіть форми залягання інтрузивних і ефузивних магматичних порід. 9. Як і з яких гірських порід утворюються метаморфічні породи? 10. Які струк- туру і текстуру мають метаморфічні породи? 11. Внаслідок яких геологіч- них процесів утворюються осадові гірські породи? 12. На які генетичні гру- пи поділяють осадові гірські породи? Як вони утворюються? 13. Що таке каолінові і бентонітові глини? Чим вони різняться? 14. За допомогою якої хімічної реакції можна визначити карбонатні породи? 15. Які осадові поро- ди використовують для хімічної меліорації солонцюватих і підзолистих ґру- нтів?

226

Розділ 5

ОСНОВИ

ГЕОХРОНОЛОГІЇ

5.1. АБСОЛЮТНИЙ ВІК ГІРСЬКИХ ПОРІД

Можливість визначення абсолютного віку геологічних формацій з’явилася у ХХ ст. у зв’язку з відкриттям радіоактивного розпаду деяких елементів.

Ядра атомів радіоактивних елементів (радій, уран, торій та ін.) самочинно розпадаються з властивою кожному з них сталою швид- кістю, яка не залежить від зовнішніх умов. Внаслідок такого розпа- ду утворюють атомні ядра нерадіоактивних, так званих стабільних елементів, наприклад свинцю з урану, аргону з калію. Отже, радіо- активні елементи можуть бути еталоном земного часу.

Для визначення абсолютного віку гірських порід використовують такі методи абсолютної геохронології: свинцевий, гелієвий, арго- новий, рубідієво-стронцієвий і вуглецевий.

Свинцевий метод. Вік мінералу чи гірської породи встановлюють за вмістом у ній свинцю з атомною масою 206, який є кінцевим про- дуктом розпаду урану з атомною масою 238. Перетворення полови- ни кількості урану, який міститься в мінералі в момент його утво- рення, на свинець триває 4,52 млрд років. Уран з атомною масою 235 розпадається з утворенням нукліда свинцю-207. Процес розпаду такого урану триває 891 млн років. Торій під час розпаду дає нуклід свинцю з атомною масою 208. Період його піврозпаду дорівнює 13,9 млрд років.

Свинцевий метод можна використовувати для визначення віку гірських порід, які містять уранові і торієві мінерали (ураніт, торбер- ніт, монацит та ін.): за кількістю свинцю, що утворюється з 1 г урану за рік і загальним вмістом його в даному мінералі розраховують аб- солютний вік мінералу в тій чи іншій гірській породі. Цей метод дає добрі результати, якщо мінерал містить значну кількість урану чи торію і якщо його вік становить не менше 30 млн років.

Гелієвий метод. Дає змогу визначити вік мінералів за кількістю гелію, який утворюється одночасно з ізотопами свинцю під час ра- діоактивного розпаду елементів.

Аргоновий метод. За ним встановлюють вік калійних мінералів і гірських порід, які містять ці мінерали. Суть методу полягає в тім,

227

що нуклід калію з атомною масою 40 перетворюється на аргон з та- кою самою атомною масою. Аргон на відміну від гелію добре утри- мується в мінералах. Вік мінералу обчислюють за співвідношенням аргону і калію, які містяться в ньому. Калій входить до складу майже всіх гірських порід.

Рубідієво-стронцієвий метод. Ґрунтується на тому, що нуклід ру- бідію з атомною масою 87 перетворюється на стронцій з такою самою атомною масою. Період піврозпаду рубідію становить 50 млрд років. Для визначення віку геологічних формацій беруть слюди і низку інших силікатів. Метод має дуже широке використання, оскільки мінерали, збагачені рубідієм, трапляються рідко і перетворення ру- бідію на стронцій відбувається дуже повільно.

Вуглецевий метод. Використовують для встановлення віку архе- ологічних дерев’яних предметів, рослинних решток «стародавніх» дерев. У живих тканинах у сталих співвідношеннях містяться ра- діоактивний і нерадіоактивний вуглець з атомною масою 14. Після відмирання організму накопичений радіоактивний вуглець посту- пово розпадається і через 5560 років залишається тільки половина початкової його кількості. Вуглецевий метод дає змогу визначити вік організму за рештками кісток. Недолік цього методу — немож- ливість встановити вік об’єктів, який перевищує 15 – 30 тис. років.

Численні і досить ретельні визначення абсолютного віку гірсь- ких порід дали змогу скласти геохронологічну шкалу. Відповідно до неї вік стародавніх геологічних утворень Кольського півострова ста- новить 3,5 млрд років.

5.2. ВІДНОСНИЙ ВІК ГІРСЬКИХ ПОРІД

До відкриття методів абсолютної геохронології вік гірських порід визначали за допомогою методів відносної геохронології. Для вста- новлення положення шарів один відносно одного сьогодні викорис- товують такі методи: стратиграфічний, літолого-петрографічний і палеонтологічний.

Стратиграфічний метод. Ґрунтується на тому, що кожен нижче розміщений шар старіший за вище розміщений. У разі порушеного залягання шарів за допомогою цього методу визначити їх відносний вік важко, а іноді й неможливо.

Літолого-петрографічний метод. Полягає у вивченні складу шарів гірських порід і його зіставлянні зі складом подібних шарів в інших районах, відносний вік яких відомий. Відносний вік магматичних гірських порід, зокрема інтрузивних, можна встановити за віком вміщуючих їх осадових порід. Наприклад, якщо інтрузія яких-небудь магматичних порід має розірвані контакти з осадовими породами, що вміщують їх, то магматичні породи є молодшими за осадові.

228

Палеонтологічний метод. Ґрунтується на результатах вивчення тваринних і рослинних решток, які збереглися в шарах осадових гірських порід у вигляді різних скам’янілостей і відбитків. Одні фо- рми тваринних і рослинних решток у часі поступово змінюються іншими, причому в цій зміні спостерігається певний процес прогре- сивного розвитку організмів. За палеонтологічними рештками мо- жна встановити відносний вік гірських порід, в яких вони знайдені, оскільки в різних за віком геологічних утвореннях знаходяться ре- штки різних за досконалістю розвитку організмів: у найдавнішіх відкладах — примітивні, в молодших — високорозвинені. Однак під час визначення так віку гірських порід потрібно враховувати, що деякі види організмів були досить довговічними і жили упродовж багатьох мільйонів років, не зазнаючи істотних змін. Рештки цих організмів можуть знаходитись у різних за віком гірських породах, а рештки організмів, що відносно швидко вдосконалювались за фор- мою, трапляються лише у відкладах, які утворилися в якісь певні, відносно короткі інтервали часу. Викопні форми цих організмів на- зивають керівними (рис. 5.1). Для керівних форм характерні не тільки відносна недовговічність, а й значне горизонтальне поши- рення. Тому геологічним утворенням певного віку відповідає пев- ний комплекс таких форм.

Палеонтологічний і стратиграфічний методи дають змогу зістав- ляти вік гірських порід зовсім різних територій, систематизувати їх у хронологічній послідовності у вигляді геологічної шкали часу.

Рис. 5.1. Деякі керівні викопні форми:

1, 2 — трилобіти (відповідно кембрій та ордовик); 3, 6 — брахіоподи (відповідно силур і карбон); 4 — риби (девон); 5 — корали (карбон); 7, 9 — амоніти (відповідно перм і юра); 8 — белемніти (тріас); 10 — ехіноідеї (крейда); 11 — плезиозавр (юра); 12 — трицератопс (крейда)

229