Поняття про абсолютну геохронологію
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.
За последние десятилетия предложено несколько способов, которые позволяют разрешить эту задачу. Не касаясь всех их, остановимся лишь на одном, которому в будущем, несомненно, суждено сыграть большую роль, а именно, на так называемом радиоактивном методе.
Известно, что ряд элементов и среди них особенно два, относящиеся к числу наиболее тяжелых по атомному весу,— уран (U) и торий (Th), — отличаются той своеобразной особенностью, что атомы их по причинам, до сих пор неизвестным, оказываются при современных условиях неустойчивыми. У некоторой, строго определенной для каждого момента, части атомов атомное ядро как бы взрывается, выбрасывая атом гелия с двумя свободными положительными электрическими зарядами и превращаясь при этом в другое тело с меньшим атомным весом и иными химическими свойствами (Ux1,). Это вновь образовавшееся тело само оказывается неустойчивым и распадается далее, причем каждый атом выделяет по одному электрону и превращается в новый элемент, который по атомному весу хотя и не отличается от своего предшественника, но имеет все же резко иные химические свойства.
Цепь таких вновь образующихся и тотчас же далее распадающихся тел оказывается довольно длинной и состоит в ряду урана из 15 членов, в ряду тория из 11 членов.
Не касаясь промежуточных звеньев, отметим два стойких конечных продукта, неизменно выделяющихся при радиоактивных процессах: гелий, являющийся, как известно, стойким, химически инертным, так называемым благородным газом, и свинец, один из довольно обычных элементов в земной коре. Следует обратить внимание на то, что хотя урановый свинец (конечный продукт распада урана) химически не отличим от ториевого свинца (конечный продукт распада тория), тем не менее атомные веса их различны: 206 у первого и 208 у второго, что и дает возможность все-таки распознавать их в нужных случаях. Обычный свинец с атомным весом 207,2, как оказалось, представляет собой смесь этих двух изотопов.
Использование радиоактивных процессов для измерения геологического времени основывается на учете обоих стойких продуктов распада атомов (и гелия, и свинца), и потому самая методика существует в форме так называемого гелиевого метода и метода свинцового.
Принципиальная сущность обоих методов одинакова и сводится к следующему. Экспериментально установлено, что образование гелия и свинца из атомов урана и тория идет с такой скоростью:
Отсюда — если известно, сколько граммов урана имеется в породе и сколько в ней содержится кубических сантиметров гелия или граммов свинца, можно простым расчетом найти, сколько лет существует эта порода, или иначе — сколько лет тому назад она появилась.
Допустим, что в породе находится т граммов урана и п см3 Не: тогда возраст породы (А) по гелию определится уровнением:
по радию возраст будет:
причем п’ — число граммов свинца, образовавшихся из урана.
Опыт показал, что практическое использование обоих методов (гелиевого и свинцового) наталкивается на трудности. Для гелиевого метода главное затруднение состоит в том, что гелий, как газ, относительно легко теряется из минералов, где он. генерируется, и, значит, возраст породы, исчисленный по нему, занижен против истинного. Свинцовым методом правильные результаты могут быть получены лишь при условии, что анализируемая порода содержит только свинец от радиоактивного распада и не имеет иного, постороннего, свинца; необходимо, чтобы во время существования минерала он не терял образующегося свинца и не получал его извне.
При пользовании свинцовым методом первое условие является более или менее выполнимым, так как для анализа можно выбрать породы (например, громадное большинство пегматитов), содержащие только ничтожнейшие количества РЬ, которыми без большой погрешности можно пренебречь. Второе требование оказывается гораздо менее выполнимым. Опыт показал, что какие бы свежие образцы для анализов ни брались, всегда возраст, исчисленный по урановому свинцу, значительно выше возраста, определяемого по ториевому свинцу. Это обстоятельство, по мнению А. Гольмса, легче всего можно объяснить, исходя из гипотезы, что каждый минерал утратил часть ториевого свинца, что в свою очередь объясняется большей растворимостью ториевых соединений свинца сравнительно с урановыми его соединениями. Но это значит, что ториевые минералы оказываются мало пригодными для целей абсолютной геохронологии. «В общем,— пишет Гольмс,— ториевые минералы должны считаться сомнительными, если только не имеется достаточных оснований к принятию их свидетельства. Урановые минералы могут быть или не быть надежны, в зависимости от того, свежи они или нет,, и от того, согласуются ли между собой свинцовые отношения ряда минералов из пород одного и того же возраста».
Таким образом, цифры, даваемые свинцовым методом, не являются еще совершенно бесспорными, если только они не получены массами и если они не дают хорошо согласующихся результатов. Но так как свинцовый метод является все же наиболее достоверным по сравнению с другими, то именно он принят для всех работ по абсолютной геохронологии, основанных на радиоактивных процессах.
Нижеприводимая таблица, заимствованная из книги Гольмса «Возраст Земли», дает краткую сводку данных, полученных благодаря применению свинцового метода.
Для правильной оценки этой таблицы, помимо изложенного выше, необходимо учитывать и еще одно принципиально чрезвычайно важное обстоятельство. Рабочая методика в области абсолютной геохронологии, основанной на радиоактивных процессах, базируется целиком на одном молчаливо принимаемом допущении, что скорость радиоактивного распада атомов урана за все время существования Земли остается постоянной. Однако справедливо ли это допущение? Многие физики и физико-химики признают его бесспорно справедливым. «С достоверностью установлено, — говорит Рэлей, — что никакие изменения температуры или давления, достигаемые в лабораторных условиях, не могут вызвать ощутимых изменений скорости распада, а подобных испытаний сделано столько, что представляется невероятным, чтобы какие бы то ни было давления и температуры, встречающиеся в поверхностных частях Земли, могли иметь такой эффект… Распад урана есть, по-видимому, такой процесс, относительно которого мы смело можем сказать, что скорость его была в прошлом такой же, какой мы ее ныне наблюдаем».
В таком же духе высказываются и другие исследователи (И. Е. Старик, В. Г. Хлопин и др.). Таким образом, теоретическую базу радиоактивного метода следует признать, по-видимому, достаточно прочной, и задача теперь состоит в том, чтобы накоплять все новые цифры и получить оценки абсолютной длительности не только для периодов и эр, как это есть сейчас, но и для более мелких подразделений. Только тогда абсолютная геохронология может стать рабочим методом в исторической геологии. Пока это еще впереди.
В заключение приводим оценки абсолютной длительности эр и периодов, данные в разные годы Шухертом, Баррелом и Гольмсом. и нужные нам для дальнейшего изложения истории Земли.
