Большая Советская энциклопедия (ГЕ)

  В 1907 по инициативе Э. Резерфорда Б. Болтвуд в Канаде определил возраст ряда радиоактивных минералов по накоплению в них свинца. В СССР инициатором радиологических исследований был В. И. Вернадский. Его начинания продолжили В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг. В 1937 была создана Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций.

  Цифры, полученные в результате первых определений абсолютного возраста пород, позволили английскому геологу А. Холмсу в 1938 предложить первую геохронологическую шкалу фанерозоя. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась. В табл. 1 она воспроизводится на основании новейших данных (Г. Д. Афанасьев, 1968).

Табл. 1. — Геохронологическая шкала фанерозоя

*По разным данным, от 600 тыс. до 3,5 млн. лет.

  Геохронологическая шкала докембрия (см. табл. 2) из-за отсутствия остатков скелетной фауны построена главным образом по данным многократных определении абсолютного возраста магматических пород на различных материках, что позволило установить одновременность крупных тектономагматических циклов, лежащих в основе деления докембрия (см. Докембрийские эпохи складчатости).

  Табл. 2. — Геохронологическая шкала докембрия

Каждое из принятых в СССР подразделений докембрия — архей и протерозой — по длительности значительно превышает отдельные группы фанерозоя. Протерозой подразделяется на три части — нижний, средний и верхний. Последний вошёл в Г. под названием рифея, который многие геологи считают подразделением, соответствующим группе.

  Наиболее древние породы, найденные на Земле, имеют возраст около 3500 млн. лет и знаменуют собой начало архея. Пород, возникших в интервале времени от 3500 до 4500 млн. лет (предполагаемый возраст Земли), с достоверностью не обнаружено.

  Методы определения абсолютного возраста. Накопление продуктов радиоактивного распада в течение времени, положенное в основу определений абсолютного возраста, выражается формулой: D = Р (е^lt — 1), где D — число атомов нерадиоактивного вещества, возникших за время t; Р — число атомов радиоактивного элемента в настоящий момент; е — основание натуральных логарифмов; l — константа распада, которая показывает, какая часть атомов радиоактивного элемента распадается за единицу времени (год, сутки, минуты и т.д.) по отношению к первоначальному количеству. Иногда скорость распада выражают периодом полураспада (T) — временем, в течение которого любое количество вещества распадается наполовину. Отношение D/P является функцией возраста (t) минерала. Так:

 

  Отсюда возраст образца минерала (t) может быть вычислен по формуле:

 

  Истинный возраст может быть определён в том случае, если отношение D/P изменяется только от радиоактивного распада, т. е. минерал представляет собой замкнутую систему.

  Основные типы радиоактивного распада, используемые для определения возраста, следующие:

  ²³⁸U®²⁰⁶Pb + 8⁴He,

  ²³⁵U®²⁰⁷Pb + 7⁴He,

  ²³²Th®²⁰⁸Pb + 6⁴He,

  ®⁴⁰Ar

  ⁴⁰K + e®Ca + b

  ⁸⁷Rb®⁸⁷Sr + b,

  ¹⁸⁷Re®¹⁸⁷Os + b.

  В зависимости от конечных продуктов распада выделяют следующие методы ядерной Г: свинцовый (уран-торий-свинцовый), гелиевый, аргоновый (аргон-калиевый), кальциевый, стронциевый (стронциево-рубидиевый) и осмиевый. Наиболее широкое применение из них получили свинцовый, аргоновый и стронциевый.

  Свинцовый метод основан на исследованиях радиогенного свинца в минералах (уранините, монаците, цирконе, ортите). Он является наиболее достоверным, поскольку решение задачи о возрасте урано-ториевого минерала достигается по трем независимым уравнениям:

 

  Pb, U и Th обозначают содержание в минералах изотопов свинца, урана и тория; l₁, l₂ и l₃— константы распада изотопов ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th.

  Если разделить уравнение (1) на (2), то получится уравнение

 

  Это уравнение даёт наиболее близкие к истинным значения возраста, что связано с малой его зависимостью от возможных потерь урана и свинца минералом на протяжении его геологической жизни. Оно позволяет вычислить возраст только по одному измеренному отношению , поскольку в настоящее время отношение  равно 137,7 и практически во всех минералах и горных породах одинаково. Совпадение значений возраста, полученных по всем четырём уравнениям, свидетельствует о хорошей сохранности исследованного минерала, правильности проведённых анализов и достоверности вычисленного абсолютного возраста. Измерение изотопного состава свинца производится на масс-спектрометре (см. Масс-спектроскопия).

  Однако чаще различные уравнения дают разные значения возраста одного и того же минерала. В этом случае для установления истины прибегают к построению диаграммы в координатах ²⁰⁶Pb/²³⁸U: ²⁰⁷Pb/²³⁵U (см. ниже). На неё наносят кривую OA (конкордия), вычисленную теоретически для разных возрастов, и прямую OB (изохрона), на которую ложатся результаты измерений для нескольких исследованных одновозрастных минералов. Истинным возрастом считается значение на пересечении кривой OA с прямой OB.