Читать «История Земли» онлайн - страница 10

Возраст свинцовых руд, например галенита, PbS, может быть оценен при помощи грубого свинцового метода по отношениям изотопов свинца Pb206, Pb207, Pb208, являющихся конечными продуктами радиоактивного распада урана и тория, к нерадиогенному изотопу Рb204. Поскольку урана и тория в галените ничтожно мало, эти изотопные отношения практически не меняются со временем (если, конечно, не происходит ни утечки, ни привнесения извне каких-то из упомянутых изотопов), они будут тем больше, чем позднее галенит выделился из содержавшего уран и торий дорудного вещества, например магмы. Поэтому возраст свинцовой руды можно оценить по любому из отношений Pb206/Рb204, Рb208/Рb204 или Рb208/Рb204 (последнее из этих трех предпочтительнее, так как торий, вообще говоря, менее подвижен, чем уран), если как-то задать разумные «модельные» отношения урана и свинца в исходном дорудном веществе.

В табл. 1 указан возраст свинцовых руд по модели А. И. Тугаринова (см. детали в его книге [3]); первичный изотопный состав свинца в Земле в момент ее образования (первая строка таблицы) принят таким, как в железных метеоритах (практически не содержащих урана и тория; их возраст, по И. Е. Старику [4], оценивается в 4.5-4.6 млрд. лет, резонно допустить, что таков же и возраст Земли), а вместо соответствующих изотопных отношений урана и тория к свинцу задан современный изотопный состав свинца земной коры - такой, как в океанской воде и глубоководных илах Тихого океана (последняя строка таблицы).

Таблица 1: Возраст свинцовых руд

Для оценки возраста калиевых минералов (амфиболы, слюды, полевой шпат, глауконит в осадочных породах и др.) применим калий-аргоновый метод, созданный в 1942 г. советскими учеными В. Г. Хлопиным и Э. К. Герлингом. Он основан на радиоактивном распаде К40, при котором около 12% этого радиоактивного изотопа калия превращается в аргон (Аr40) с постоянной радиоактивного распада λk ≈ 0.0585 (остальные 88% К40 более быстро превращаются в Са40 с постоянной λβ ≈ 0.472). Проплавляя минерал в вакуумной печи, можно измерить количество выделившегося из него аргона и по изотопному отношению Аr40/К40 оценить возраст минерала (конечно, при условии сохранности в нем радиогенного аргона). Этим методом, например, оценен в 3.6 млрд. лет возраст амфиболитов Украины, а по глаукониту оценены возрасты осадочных пород во всех докембрийских платформах в разных местах земного шара (от 0.6 до 1.6 млрд. лет).

К целому ряду минералов применим рубидий-стронциевый метод, основанный на очень медленном радиоактивном превращении изотопа рубидия (Rb87) в радиогенный стронций (Sr87) с постоянной радиоактивного распада λ87 ≈ 0.0147 (Rb87 составляет в среднем 27.85% природного рубидия, остальные 72.15% приходятся на нерадиоактивный изотоп Rb85; в природном стронции кроме радиогенного стронция Sr87 имеются еще нерадиогенные изотопы - Sr88, Sr86, Sr84). Вследствие медленности радиоактивного распада возраст рубидиевых минералов можно оценивать по приближенной формуле t ≈ 1/λ * Sr87 /Rb87, не учитывающей медленного убывания содержания Rb87 в минерале. В природе рубидий концентрируется преимущественно в кислых изверженных породах а стронций - в основных изверженных и в карбонатных (т. е. богатых углекислым кальцием) осадочных породах. Возраст пород, содержащих стронций без рубидия, можно оценивать грубым стронциевым методом но отношению Sr87/Sr86, принимая, что для первичного стронция земной коры оно равно 0.698, как для ахондритовых метеоритов (возраст которых 4.5 млрд. лет), а в современном океане составляет 0.708. Для известняков Булавайо в Родезии, возраст которых 3 млрд. лет, это отношение равно 0.700.