Большая Советская Энциклопедия (ИЗ)

  Наиболее разработаны и широко применимы методы абсолютной геохронологии (см. Геохронология ), с их помощью, по соотношению радиоактивных изотопов и дочерних продуктов их распада, например ²³⁵ U — ²⁰⁷ Pb; ²³⁸ U — ²⁰⁶ Pb; ²³² Th — ²⁰⁸ Pb; ⁸⁷ Rb — ⁸⁷ Sr; ⁴⁰ K — ⁴⁰ Ar и др., определяется абс. возраст горных пород и минералов. Методами абс. геохронологии определён возраст пород Земли, Луны, метеоритов; по изотопному составу инертных газов (Ar, Xe и мн. др.) судят о радиационном возрасте метеоритов (времени воздействия на них космич. облучения), Изотопный состав инертных газов Земли и метеоритов несёт богатую информацию об особенностях образования вещества Солнечной системы (см. Космохимия ). Содержание ¹⁴ C(T1/2 = 5600 лет) в ископаемых остатках на Земле позволяет определять время их захоронения; с помощью ¹⁴ C определён возраст многих археол. находок. Различное содержание ¹⁴ C в годовых кольцах древесины деревьев может указывать на неодинаковую интенсивность образования его в атмосфере прошлых геол. периодов, связанную с периодами изменения интенсивности космич. облучения планеты. По парам ²³⁰ Io — ²³² Th: ²³⁰ Io — ²³¹ Ra, а также по абс. содержанию радиоактивных ¹⁴ C и ¹⁰ Bc в донных отложениях океанов и морей определяются скорость и время накопления различных донных морских осадков; средняя продолжительность накопления неконсолидированных осадков в океане достигает 150×10⁶ лет.

  Важную роль в геол. исследованиях играет вариация в содержании стабильных изотопов. Несмотря на небольшое различие в физ. и хим. свойствах изотопов при некоторых геол. процессах происходит фракционирование (разделение) изотопов отдельных хим. элементов. Наибольший эффект фракционирования характерен для лёгких элементов — Н, С, N, О, S и др., т. к. для них относительная разница в массах изотопов наибольшая. Различия в свойствах изотопов тяжёлых элементов малы и на совр. уровне измерительной техники трудно определяются. Измерения ведутся на масс-спектрометре по отношению к эталонам, изотопный состав которых принимается всеми лабораториями мира. Результаты измерений выражаются в величинах d, показывающих, на сколько % или ^o /_oo содержание тяжёлого изотопа в образце больше (+d) или меньше ( — d), чем в эталоне. Одним из наиболее распространённых процессов фракционирования стабильных изотопов является изотопный обмен . Глубина разделения изотопов определяется кинетическими и термодинамич. факторами. При высокой температуре фракционирование минимально, при низкой — максимально. При обычной температуре наиболее восстановленные соединения С, S, N содержат больше лёгкого изотопа; высокоокисленные их соединения содержат больше тяжёлого изотопа, например:

CH4	H2 S	NH3			утяжеление C, S, N
C	S	N2
CO	SO2	NO
CO2	SO3	NO2
	SO4 2—	NO3 —	¯	¯

  Изучение вариаций состава стабильных изотопов позволяет решать одну из важнейших задач геохимии — восстановление истории атомов, путей их миграции в течение геол. процессов. Так, выделение ⁴ He и ³ He, а также других изотопов нейтральных газов при вулканич. извержениях, особенно в областях срединно-океанич. хребтов, позволяет изучать глубинные процессы, идущие в мантии Земли. Испарение водных масс с поверхности океанов и морей сопровождается разделением изотопов. В водяном паре изотопный состав водорода (¹ H/² H) и кислорода (¹⁶ O/¹⁸ O) легче, чем в морской воде. Пары воды содержат преим. ¹ H₂ O, а более тяжелая молекула воды (² H₂ O) обогащает океанич. воду. При конденсации паров воды снова происходит разделение изотопов, и первые капли дождя содержат более «тяжёлую» воду, чем последующие. Наиболее «лёгкая» вода кристаллизуется в виде снега и льда в полярных областях, например в Антарктике, где содержание ² H в различных слоях снега и льда зависит от того, в каком сезоне года они накапливались. Пресные воды легче морских, и их изотопный состав иногда имеет сезонные колебания. При изотопном обмене между разными компонентами устанавливается равновесие реакции, например: . Так, образование карбонатов в условиях термодинамич. равновесия с раствором сопровождается смещением изотопного состава кислорода. Величина этого смещения зависит от температуры. Например, наибольшее обогащение карбоната кальция (CaCO₃ ) изотопом ¹⁶ O происходит при осаждении CaCO₃ в холодной воде. Зависимость фракционирования изотопов от температуры, при которой протекает реакция, была положена в основу палеотермометрического метода; так, изучение изотопного состава кислорода известковых скелетов ископаемых морских организмов позволяет определять температуры древних морей. Метод настолько чувствителен, что по кольцам роста раковин устанавливаются сезонные колебания температуры древних морей.