Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

и других по определению возраста некоторых рудных формаций Армении (табл. 25).

на месторождениях Алавердского рудного района. Для определения возраста изверженных пород калий-аргоновым методом использу­ ют калиевые и калийсодержащие минералы: слюды, полевые шпа­

показало, что мусковит теряет основную массу аргона при 700— 800°, микроклин теряет 5% аргона при 600°, 12% — при 800°. В пироксенах и амфиболах аргон сохраняется при еще более высоких температурах. Прогревание породы в процессе термального мета­ морфизма выше указанной температуры должно приводить к по­ тере части аргона минералами. Вычисленный по ним возраст в таком случае будет соответствовать времени метаморфизма, а не времени кристаллизации минералов.

Вторичные изменения минералов (гидратация н'др.) также мо­ гут приводить к потере как аргона, так и калия.

Ряд исследователей полагает, что некоторые минералы (бе­ рилл, кордиерит, пироксен и др.") захватывают аргон при кристал­ лизации. Захваченный таким образом аргон будет избыточным и приведет к ошибке в определении возраста. При определении воз­ раста осадочных пород наиболее перспективно применение ауто­ генного минерала из группы слюд — глауконита. Полная потеря аргона из глауконита происходит примерно при 600°.

Возраст исходного материала, послужившего основой для об­ разования осадочной породы, можно определить по полевому шпа­ ту, содержащемуся в . обломочной фракции. А. Я. Крыловым и другими было показано, что при физическом выветривании кри­ сталлических пород потеря калия и аргона примерно пропорцио­ нальны. Химическое выветривание вызывает потери значительной доли аргона. Авторы установили области сноса для ряда бассей-

151

нов. Исследуя ил, содержащийся в антарктических айсбергах, они получили возраст 350—690 млн. лет, соответствующий возрасту наиболее распространенных пород Антарктиды.

Применение калий-кальциевого варианта метода определения возраста встречает затруднение вследствие широкого распростра­

удачными объектами для этой цели являются сильвины. Примене­

Большой период полураспада S7jRb (7У2 = 5-1С1 0 лет) и срав­ нительно малая распространенность рубидия в земной коре дела­ ют рубидий-стронциевый метод пригодным преимущественно для определения возраста древних пород. Определение возраста про­ изводится путем сопоставления содержания в исследуемом образ­ це рубидия и стронция. Возраст пород и минералов рассчитывают по радиогенному 8 7 Sr, накопившемуся за счет радиоактивного распада S 7 Rb, по формуле

t = _ ^Sr рад, о/о

Я <»Rb %

(формула получена путем упрощения основной формулы радио­

Только в богатых рубидием минералах, таких, как лепидолит, поллуцит, практически не содержащих нерадиогенного стронция,

Чтобы найти долю «обычного», нерадиогенного 8 7 Sr, в иссле­ дуемом минерале определяют изотопный состав стронция масс-

152

минералам второго типа устанавливают изотопный состав первич­ ного «обычного» стронция, попавшего в исследуемый минерал пер­ вого типа в момент его кристаллизации, и вносят соответствую­ щую поправку.

Наиболее надежные результаты получаются методом изохрон,. пригодным для определения возраста группы продуктов дифферен­

Определение возраста Земли

В настоящее время большинство ученых придерживаются ги­ потезы, что Земля и вся Солнечная система, включая центральное светило, образовались путем объединения частиц первичной газо­ пылевой туманности и были в начале своего существования хо­ лодными телами. Присутствие в земном и метеоритном веществе естественных радиоактивных изотопов (уран, торий и др.), кото­ рые в образовавшейся Земле вновь не возникают, а, наоборот, ис­ чезают благодаря непрерывно текущему радиоактивному распаду,, свидетельствует о том, что земное вещество прошло сложный путь развития, на первых этапах которого происходило' образование радиоактивных и, вероятно, других химических элементов. При любом механизме образования Земли нас интересуют следующие возрастные этапы ее развития.

1. Образование протопланетного вещества (газо-пылевого об­ лака) и синтез химических элементов.

2. Образование Земли и отдельных метеоритов, астероидных

ипланетных тел.

3.Образование геологических оболочек Земли.

4.Образование древнейших горных пород.

В соответствии с выделенными этапами эволюции Земли воз­ раст земного вещества мы считаем после прекращения синтеза хи­ мических элементов в протопланетном веществе (газо-пылевом облаке); возраст Земли считаем с момента выделения Земли в ка­ честве индивидуального планетнего тела; возраст земных оболо­ чек— с момента дифференциации первоначально однородной

153

Земли. Для оценки возрастных этапов развития Земли использу­ ются преимущественно радиоактивные методы определения абсо­ лютного возраста.

Первый этап определяется возрастом радиоактивных элемен­ тов, т. е. временем, прошедшим после прекращения их синтеза. Можно считать, что радиоактивные элементы образовались одно­ временно с близкими к ним в периодической системе стабильными

как указал еще Резерфорд, определить путем сравнения предпо­ лагаемой начальной и наблюдаемой современной распространен­ ности двух изотопов элемента, распадающихся с разной скоро­ стью. Один из изотопов может быть стабильным. Расчетная фор­ мула имеет вид

страненности изотопов стабильных химических элементов, сходных по положению в периодической системе.

Пока еще не установлен механизм синтеза ядер в протопланетном веществе. Точный теоретический расчет первичного изотоп­ ного состава невозможен, и предположения о первичном изотоп­ ном составе радиоактивных элементов более или менее вероятны, но степень их достоверности не может быть доказана. Не исклю­ чено, что легкие и тяжелые химические элементы образовались в разных процессах, протекавших не одновременно, но, по-видимому, тяжелые элементы образовались в последнюю очередь.

Полученные указанным путем значения возраста радиоактив­ ных элементов составляют для калия 10,2-109 лет, для рубидия —

.17 -109 лет, для урана — 6,6 • 109 лет. Наибольший интерес представ­ ляет уран,, так как изотоп 2 3 5 U имеет сравнительно малый период полураспада (Ti/t —7,13-108 лет) и различные предположения о первичном изотопном составе урана мало влияют па рассчитанное значение его возраста (рис.30). "

Возраст химических элементов, а вместе с тем и возраст зем­ ного вещества не могут быть точно установлены. Мы можем уста­

154