Краткая история планеты Земля. Горы, животные, огонь и лед

Рассмотрим случай осадочной породы. Предположим, что богатый калием минерал отобран из образца для датировки калий-аргоновым методом; его возраст определяется в 300 миллионов лет. Является ли эта дата временем образования осадка? В общем случае ответ будет отрицательным, поскольку многие из минералов, встречающихся в осадочной породе, могут быть осколками ранее существовавших пород. Они были перенесены из своего первоначального источника к месту отложения реками или океанскими течениями. Измеренный возраст для зерен богатого калием минерала, скорее всего, правилен, но он, вероятно, отражает время образования гранита, из которого эти минеральные зерна были выветрены, а не время его отложения как части осадочной породы. В этом случае можно утверждать только то, что данная осадочная порода не может быть старше 300 миллионов лет. Она должна быть моложе, чем ее составные части, а насколько моложе — это не всегда легко определить.

В случае метаморфической породы задача еще больше осложняется. Все методы датирования в определенной степени чувствительны к температуре, особенно калий-аргоновый метод. Если нагреть богатый калием минерал, то некоторое количество накопившегося газообразного аргона 40, вероятно, опять диффундирует в атмосферу. Поскольку метаморфизм почти неизменно связан с повышением температуры пород, большинство пород во время метаморфизма теряет часть своего аргона. Если эта потеря является полной, то радиоактивные часы тем самым переводятся на нулевое время; определенный по ним возраст породы — это возраст ее метаморфизма. Но в общем случае потеря аргона является лишь частичной и, более того, обычно невозможно установить, какая часть аргона потеряна. Иногда эту трудность можно обойти, используя несколько разных методов датировки или минералов с разной чувствительностью к температуре. Тем не менее полученную таким образом информацию не всегда легко интерпретировать. И все же в последнее время были достигнуты большие успехи в понимании поведения различных элементов вроде аргона при нагревании; в некоторых случаях оказалось возможным реконструировать температурную историю породы на основании тщательного анализа ее изотопного состава. Этот подход оказался особенно плодотворным при изучении истории горных цепей, таких, например, как Гималаи, в которых глубоко погребенные (и поэтому очень горячие) породы были подняты на более холодные этажи близ земной поверхности, где они снова начали сохранять свой аргон. При благоприятных условиях хронология поднятия горных массивов определяется достаточно точно.

КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ДАТИРОВАНИЯ

Во многих случаях удается определить возраст породы без прямого измерения количества «родительского» и «дочернего» изотопов. Это особенно полезно для осадков, которые, как показано выше, зачастую не подходят для прямого измерения возраста. Возраст осадков можно определить косвенным способом, притом иногда вполне точно, используя окаменелости.

Окаменелости — это сохранившиеся остатки живых организмов. Иногда они представляют собой просто отпечатки мягких тканей, не полностью разложившихся, как в случае многих растительных остатков. Но чаще это твердые части организмов — раковины, зубы, кости. К сожалению, во всех таких остатках обычно отсутствуют радиоактивные изотопы в количествах, достаточных для применения изотопных методов датировки; во всяком случае, первоначальный химический состав ископаемых остатков бывает совершенно изменен циркулирующей водой спустя долгое время после их отложения, при этом слабо повлияв на их внешний вид. Тем не менее, поскольку жизнь эволюционирует, ископаемые остатки организмов тоже являются природными хронометрами, ведь их морфология и другие особенности изменяются с течением времени. Если можно определить временной промежуток, в течение которого на земле жил какой-либо организм или группа организмов, тогда находка в породе такого ископаемого организма автоматически датирует породу, в которой он найден.