Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед

Хорошим примером того, как работает эта методика, является калий-аргоновый метод. Калий 40 — единственный радиоактивный из трех встречающихся в природе изотопов калия. Хотя калий 40 не так уж распространен и составляет всего около 0,01 процента от общего количества атомов калия, сам калий является обычным компонентом минералов земной коры, что делает его весьма полезным для датирования горных пород — как имеющих возраст Земли, так и молодых, около 100 000 лет или даже меньше. Дочерним изотопом для этой реакции распада является аргон 40 — газ; хотя аргон не столь уж редкий элемент — в атмосфере он содержится в количестве около одного процента, — большинство изверженных пород, особенно вулканические породы, прорвавшиеся на поверхность земли, при своем образовании вовсе не содержат аргон 40. Любой аргон, который был растворен в расплавленной лаве, просто уходит в атмосферу во время извержения вулкана. Поэтому все количество аргона 40, определенное в древней вулканической породе, должно было образоваться в результате радиоактивного распада калия 40 за время жизни образца. Поскольку период полураспада калия 40 хорошо известен, не так уж сложно вычислить время, необходимое для накопления этого количества аргона. Некоторые самые обычные минералы, как, например, полевой шпат или слюда, богаты калием и поэтому представляют собой особенно чувствительные хронометры…

Другие долгоживущие радиоактивные изотопы, используемые в геохронологии, применяются аналогичным образом, хотя каждый имеет свои особенности. Поскольку в этих методах используются разные химические элементы, некоторые лучше, чем другие, подходят для датирования конкретных пород. Однако часто случается, что одну и ту же породу можно датировать разными методами. Хотя используемые при этом радиоактивные изотопы могут иметь весьма различные значения периода полураспада, а «родительские» и «дочерние» изотопы — совершенно разные химические свойства, возраст обычно определяется один и тот же. Это придает геологам уверенность в правильности каждого метода, а также подтверждает точность определения периодов полураспада, используемых в расчетах.

Но что же здесь, собственно, датируется? Приведенный выше пример вулканической породы, накапливающей аргон 40 с момента ее выхода на поверхность в виде лавы, очень прост: определяется время извержения, равное возрасту вулканической породы. А как быть в случае осадочной или метаморфической породы? Применимы ли к ним такие же правила? Ответом будет: и да и нет.

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.