9.3. Уран-торий-свинцовый метод187

Свинцовый метод геохронологии основан на радиоактивном распаде изотопов урана и тория.

Применяется преимущественно для докембрийских пород в двух вариантах. Свинцово-изотопным методом¹⁸⁸ анализируются радиоак­тивные и акцессорные минералы, содержащие уран и торий (уранинит, настуран, монацит, циркон, ортит, колумбит, ксенотим и др.).

¹⁸⁶ На графике это отразится в рассеянии точек, что устраняет возможность построения изохроны.

¹⁸⁷ Иногда метод называют просто «свинцовый».

Возраст урано-ториевых минералов может быть вычислен по четырем изотопным отношениям:

²⁰⁶Pb/²³⁸U ²⁰⁷Pb _/²³⁵U ²⁰⁸Pb _/²³²U ²⁰⁷Pb_/²⁰⁶U

Для вычисления возраста в настоящее время используют следую­щие постоянные распада:

Опыт применения свинцового метода показал, что получаемые возрастные значения по разным изотопным отношениям имеют разную сходимость. Достоверность получаемых величин возраста проверяется тем, что возрастные значения по разным изотопным отно­шениям совпадают. Небольшими расхождениями в пределах 2—5 % можно пренебречь, учитывая, что они вполне допустимы при степе­ни сохранности минералов. При получении возрастных значений по разным изотопным соотношениям мы встречаем два случая — согласованность возрастных значений или их расхождение. Таким образом, свинцово-изотопный метод является самоконтролирующим. В большинстве случаев свинцово-изотопные данные дают расходящиеся (дискордантные) значения возраста, что связано с миграцией радиоактивных изотопов и продуктов их распада за время существования минерала.

Возможность вычисления возраста одной и той же пробы одновремен­но по нескольким изотопным отношениям — главное преимущество свинцового метода по сравнению с другими радиологическими методами.

Для радиоактивных минералов отмечается два типа возрастных аномалий:

Первый тип аномалии определяется потерей радиогенного свин­ца, что характерно для циркона и уранинита. Второй тип более свойственен фосфатам — монациту и ксенотиму. Во всех аномалиях для древних (докембрийских) образцов наиболее достоверной величиной будет возраст по отношениям 207РЬ/206РЬ, а для фанерозойских объектов (урановых минералов) по 206Pb/238U и (ториевых минералов) 208РЬ/232Тп.

¹⁸⁸ Погрешность анализа ±5 %.

Свинцово-изохронный метод189 используется при датировании породы в целом (различные метаморфические гнейсы и кристаллические сланцы, мраморы, известняки, железистые кварциты) (рис. 33).

Тангенс угла наклона изохроны а характеризует возраст исследуемой группы образцов по одному из изотопных соотношений в зависимости от выбранной системы координат, а отрезок, отсекаемый изохро-ной на оси ординат, соответствует соотношению отдельных изотопов в первичном обыкновенном свинце, захваченном образцами.

9.4. Вычисление возраста по изотопному составу обычного свинца

Возраст, вычисляемый по изотопному составу обычного свинца, называют модельным. Это связано с тем, что в качестве основы для расчета выбирают определенную геохимическую модель той системы, в которой происходило радиогенное накопление свинца. Способ построения различных моделей представлен в работах Е. И. Гамильтона, Б. М. Найденова, В. В. Чердынцева и др. Природный свинец состоит из четырех стабильных изотопов 204РЬ, 206РЬ, 207РЬ, 208РЬ, из которых 204РЬ не связан с радиоактивным распадом. Его содержание принимается за единицу, и количество других изотопов свинца выражается по отношению к нему. В настоящее время предложен ряд моделей для расчета геологического возраста по изотопному составу свинца, имеющих определенную долю вероятности.

189 Погрешность анализа ±5 %.

Модель Холмса—Гаутерманса предполагает, что любой свинец образовался как радиогенная добавка к первичному свинцу, который по своему изотопному составу равен свинцу железных метеоритов — наименее радиоактивных тел Солнечной системы.

Модель Рассела—Фаркуара—Камминга основана на предположении, что в недрах Земли, которые являются источником рудного свинца, соотношения Pb/U/Th хорошо перемешаны, образуя некоторый гомогенный источник, в котором указанные элементы изменяют в течение геологического времени свои количества только в результате радиоактивного распада.

В модели Э. Канасевича, Б. Дое и Дж. Стейси использован тот же принцип, что и в предыдущей модели, но с несколько иными параметрами.