Геохронология


 

 

При определении возраста горных пород существуют два подхода. В первом случае определяют относительный возраст пород, т.е. выясняют что было раньше, а что – позже (что древнее, а что – моложе). Во втором случае определяют абсолютный возраст пород, который выражается в годах.

Относительное летоисчисление

При определении относительного возраста пород используют несколько методов.

Рис. 57. Расчленение и сопоставление разрезов скважин с помощью палеонтологического метода:

а – в условиях постоянного литологического состава; б – при резких изменениях состава одновозрастных толщ; в – при сравнении с эталоном. 1 – пески; 2 – известняки; 3 – глины; 4 – башенкообразные спиральные раковины; 5 – плоские спиральные раковины; 6 – растительные остатки; 7 – членистоногие; 8 – двустворчатые раковины; 9 – кораллы; 10 – остатки рыб; 11 – пальцеобразные известковые палочки. Возраст пород: S – силур, D – девон, C – карбон, P – пермь, T - триас

Расчленение и сопоставление разрезов скважин с помощью палеонтологического метода

Рис. 56. Пример использования стратиграфического метода определения относительного возраста пластов горных пород. Реконструкция пластов в пределах речной долины в условиях: а – пологого залегания пластов; б – интенсивной складчатости; в – дизъюнктивной тектоники. 1 – известняки; 2 – глины; 3 – пески; 4 – разлом; 5 – поверхность земли; 6 – границы пластов I – IV; 7 – современные аллювиальные осадки

Пример использования стратиграфического метода определения относительного возраста пластов горных пород

По взаимоотношению геологических тел.

При этом методе возраст осадочных горных пород определяется очень просто: те пласты, которые расположены ниже в разрезе толщ являются более древними, а те, которые выше – более молодые. Такой способ определения относительного возраста получил название стратиграфического метода (рис. 56).

Рис. 58. Определение относительного возраста интрузивных тел

Определение относительного возраста интрузивных тел

При определении относительного возраста горных пород широко применяется палеонтологический метод, использующий остатки ранее живших организмов. (окаменелостей). Если слои осадочных горных пород содержат один и тот же комплекс окаменелостей фауны и флоры, то такие слои одновозрастные. Для более точного определения относительного возраста палеонтологическим методом используются руководящие формы организмов, т.е. организмы, которые жили очень короткий отрезок времени, но были широко распространены на Земле (рис. 57).

В случае интрузивных тел относительный возраст их определяется по простому правилу: интрузивные тела моложе тех пород, которые они прорывают и метаморфизуют и древнее пород, которые перекрывают интрузивные тела (рис. 58). Шток гранитов моложе толщи I и древнее толщи II и дайки диабазов. Дайка диабазов моложе толщи I и II, моложе штока гранитов и древнее толщи III.

Абсолютное летоисчисление

При абсолютном летоисчислении возраст горных пород определяется в годах. При этом используются две группы методов:

1. По скорости осадконакопления, как например, в случае ленточных глин – пара слойков – 1 год. Подсчитав количество пар слойков можно определить то время за которое образовалась толща глин.

2. По скорости радиоактивного распада элементов. При этом используются главным образом радиоактивные изотопы урана, тория, рубидия, калия, углерода и водорода – 238U, 235U, 232U,87Rb, 40K, 14C, 3H. Для некоторых специальных целей применяются также многие другие изотопы.

Измерение изотопного возраста минералов и горных пород основано преимущественно на использовании явления радиоактивности. Для коротких диапазонов времени используются тритий (ЗН) и радиоуглерод (14С); для длительных диапазонов - методы уран-свинцовый (238U/206Pb и 235U/207Pb), свинцово-свинцовый (207Pb/ 206Pb), торий-свинцовый (232Th/208Pb), калий-аргоновый (40K/40Ar) и рубидий-стронциевый (87Rb/87Sr). Может быть использован также подсчет следов распада (треков) с дополнительной специальной бомбардировкой образца нейтронами.

Тритий образуется при столкновении атомов водорода 1Н с нейтронами. Его период полураспада равен всего 12,5 года, поэтому его применение ограничено такими задачами, как установление характера движения подземных вод и перемешивания морской воды или определение возраста снега в снежных полях.

Радиоуглерод, образующийся из азота в верхних слоях атмосферы, распадается с периодом полураспада 5570 лет. Он используется преимущественно для определения возраста древесины, древесного угля, торфа и углеродсодержащих организмов.

1414N+b                          T=5730 ± 40 лет

Область применения уран-торий-свинцовых методов, первоначально ограниченная уранинитом и урановой смолкой, была расширена за счет других минералов, прежде всего циркона с очень небольшим содержанием урана и ассоциирующегося с ним тория. Атомы 238U, 235U и 232 Th распадаются с разными скоростями до изотопов соответственно 206Pb, 207Pb, 208Pb. Разделение этих изотопов производится на масс-спектрометре. Отношения обеспечивают определение геологического возраста. При этом используются графики конкордии.

238U ® 206Pb + 8He4                 T = 4.468 млрд. лет

235U ® 207Pb + 7 He             Т = 0.7038 млрд. лет

232 Th ® 208Pb + 6He4            Т = 14.008 млрд.лет

Один из изотопов калия переходит в аргон со скоростью, которая подходит для определения возраста по отдельным калиевым минералам или по валовой пробе. Главная проблема заключается в утечке радиогенного аргона или загрязнении атмосферным аргоном.

40K ® 40Ar + e                     Т = 1.3×109 лет

Рубидий-стронциевый метод основан на распаде рубидия до стабильного стронция с периодом полураспада около 50 млн. лет. Отношение 87Rb/87Sr измеренное по валовой пробе, должно быть нанесено на график для определения изохрон.  

 87Rb ® 87Sr + b             Т = 4.99 млрд. лет

Современная шкала геологического времени включает эры, периоды, эпохи, расположенные в их естественной последовательности и привязанные к временным подразделениям, определенным радиометрическими методами.

Древнейшие из известных на Земле породы имеют возраст почти 3,8 млрд. лет; это меньше, чем возраст некоторых метеоритов (4,7 млрд. лет) и некоторых лунных пород (до 4,7 млрд. лет). Соответственно возраст Солнечной системы оценивается величиной порядка 5 млрд. лет.



Реклама