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

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.

К счастью, геологи смогли довольно точно приписать определенный возраст большинству ископаемых организмов, поскольку существуют хотя бы некоторые составные части осадка, которые могут быть точно датированы, даже если сами органические остатки не поддаются такому датированию. Например, взрывные вулканические извержения выбрасывают в воздух большие количества пепла, которые очень быстро, за очень короткие в геологическом смысле промежутки времени оседают в виде слоев зернистой или комковатой породы и обломков минералов, о чем, к своему несчастью, узнали многие жители штата Вашингтон после взрыва вулкана горы Святой Елены в 1980 году. Но геологи питают симпатию к слоям вулканического пепла, поскольку последние образуют четко выделяющиеся и легко прослеживаемые (маркирующие) слои в однородных толщах пород. Минералы, которые содержат такие слои, часто могут быть датированы различными методами, например, калий-аргоновым, давая нам точные даты для различных интервалов осадочной толщи. Таким образом, используя слой пепла и другие датируемые компоненты осадков, на основании десятков тысяч химических анализов образцов пород со всего мира, был разработан временной каркас для истории Земли, в котором для каждого ископаемого организма есть своя ячейка. Именно таким способом были приписаны определенные даты для геологической шкалы, приведенной на рис. 1.1, которая существовала как относительная последовательность комплексов пород до того, как были открыты методы датировки пород, основанные на явлении радиоактивности. Точный возраст некоторых из границ на временной шкале в наши дни продолжает уточняться с помощью тщательных и детальных исследований, сочетающих анализ ископаемых сообществ организмов и точную датировку некоторых компонентов осадочных пород, таких как слои вулканического пепла.