Читать «История Земли» онлайн - страница 9

Палеонтологический метод позволяет устанавливать только относительные возрасты и только осадочных пород, содержащих окаменелые остатки или следы живых существ; до середины XX в. он был разработан только на 550-600 млн. лет в прошлое.

Изотопные методы позволяют определять абсолютные возрасты ряда минералов в изверженных, осадочных и метаморфических породах в пределах всего времени существования Земли. Они основаны на измерении содержания в минерале некоторых изотопов, накопившихся после его образования вследствие распада содержавшихся в нем радиоактивных веществ.

Напомним, что изотопы - это атомы определенного химического элемента с разными количествами (N) нейтронов в ядрах. Число протонов в ядре (Z) соответствует номеру химического элемента в периодической таблице Д. И. Менделеева. Вместо Z можно указать символ химического элемента, тогда каждый его изотоп будет определяться его массовым числом A=N+Z. Например, Рb204 - изотоп свинца с массовым числом A = 204, и поскольку для свинца Z=82, в ядрах этого изотопа имеется по 122 нейтрона.

Абсолютный возраст урано-ториевых минералов можно оценить свинцово-урано-ториевым методом, основанным на использовании трех процессов радиоактивного распада U238 → Рb206, U235 → Рb207, Th232 → Pb208, при которых количества содержащихся в минерале радиоактивных веществ U238, U235 и Th232 убывают со временем t по экспоненциальным законам e-λt. Если измерять время в миллиардах лет, то постоянные радиоактивного распада λ в этих экспоненциальных законах будут иметь следующие значения: λ238= 0.15369, λ235=0.97216, λ232=0.048813. Измерив в минерале содержание всех шести изотопов урана, тория и свинца, фигурирующих в приведенных выше формулах радиоактивного распада, можно найти пять изотопных отношений. Одно из них считается в настоящее время фиксированным: U238/ U235 = 137.7, остальные четыре - Pb206/U238, Pb207/U236, Pb208/Th232 и Рb207/Рb206 - (из которых три независимы) позволяют получить четыре оценки возраста минерала. Близость этих оценок будет свидетельствовать о достоверности результата. Если же оценки расходятся, а сам изотопный анализ был надежным, то приходится заключить, что содержание изотопов в минерале за время его существования менялось не только из-за радиоактивного распада, но также из-за утечки или привнесения извне каких-то исходных, промежуточных или конечных продуктов радиоактивных превращений (например, вымывание урана сульфатно-карбонатными или свинца хлоридно-карбонатными растворами или утечка радона). Точность свинцово-урано-ториевого метода определения возраста минералов оценивается в 5%.