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

новить только их нижнюю границу, равную возрасту урана (около б—7 млрд. лет). Это будет также верхней границей возраста Зем­ ли, если процесс ее образования протекал быстро (не более сотен миллионов лет).

Для определения возраста Земли и дальнейших этапов эво­ люции ее вещества возможно использовать изменение во времени соотношения радиоактивных изотопов и стабильных продук­ тов их распада, пользуясь из­ вестными расчетными форму­ лами:

В первых попытках использовать изотопный состав свинца для выделения определенных этапов в истории развития нашей пла­ неты отсутствовало четкое представление о том, какой момент времени пытается определить исследователь. Производя принци­ пиально сходные расчеты, авторы называли полученные возраст­ ные значения или возрастом Земли, или возрастом земной коры, или возрастом вещества Земли, или, наконец, возрастом элемента урана. Такой разнобой определений связан, несомненно, с отсут­ ствием четкого определения тех эпох в развитии Земли, время ко­ торых предполагал определить каждый автор. Нечеткость основ­ ных положений приводила иногда к методически неправильным выводам, которые лишены научной ценности.

При определении возраста Земли делались, в частности, две характерные методические ошибки. Это — использование расчет­ ного метода, пригодного только для урановых минералов, не со­ держащих примеси нерадиогенного свинца, к Земле в целом и по­ пытки определения возраста Земли по изотопному составу свинца

155

в предположении, что весь свинец на Земле имеет исключительно радиогенное происхождение, что фактически неверно.

Одним из серьезных затруднений применения свинцовых изо­ топных методов является то, что мы знаем состав только ничтожно тонкой земной оболочки. Поэтому методически правильным было бы определение возраста только этой оболочки. Если принять за первичный состав свинца изотопный состав свинца железных ме­ теоритов с наименьшим количеством радиогенных изотопов, то можно путем экстраполяции по кривой зависимости состава руд­ ного свинца от геологического возраста найти время начала нако­

изотопные методы к определению возраста Земли, так как не зна­ ем ее состава, за исключением тонкой оболочки (коры), занимаю­ щей менее 1% ее массы. Нижним пределом возраста Земли яв­ ляется, очевидно, возраст наиболее древних горных пород, прибли­ жающийся, по последним данным, к 4 млрд. лет.

Как отмечал В. И. Вернадский,, при определении возраста гор­ ных пород, мы получаем возраст последнего метаморфизма. Поэто­ му представляет большие трудности нахождение первичного, неиз­ мененного вещества Земли. Тем более удивительно, что точка, соответствующая среднему современному изотопному составу свинца в земной коре, ложится на метеоритную изохрону Паттерсона (см. рис. 29). Формально можно принять, что вещество Земли произошло путем дифференциации того же протопланетного ве­ щества одновременно с метеоритами, а земная кора образовалась через незначительный (в масштабах возраста Земли) промежуток времени и при дальнейшем ее развитии не происходило суще­ ственного разделения урана и свинца.

Возраст метеоритов

Кроме многообразных земных геологических объектов ядер­ ные геохронологические методы с успехом применяются к опре­ делению абсолютного возраста космических объектов. В первую очередь это относится к метеоритам различных классов. Для оп­ ределения абсолютного возраста используются два рода методов. Многочисленные данные были получены прямым методом по от­

156

Более объективные результаты можно получить при помощи различных вариантов изохронных методов, не требующих знания состава первичного свинца метеоритов. Эти методы дали также близкие результаты. В качестве примера можно привести изохро-

ных объектов. Этот метод дает указание на то, что в пределах Солнечной системы момент в 4,5 млрд. лет является знаменатель­ ной датой какого-то созидательного события: дифференциации первичного вещества и т. п.

Очень интересно, что точки, соответствующие среднему изотоп­ ному составу свинца, земной коры, хорошо ложатся на ту же изохрону. Это можно рассматривать как подтверждение полученного

вания метеоритов в космическом пространстве вещество их под­ вергается непрерывной бомбардировке космическими лучами, не ослабленными земной атмосферой. В результате в веществе метео­ ритов возникают ядерные реакции, приводящие к образованию ряда изотопов, в том числе и радиоактивных.

Бауер первым указал, что под влиянием космического излуче­ ния в веществе метеоритов происходят ядерные реакции, приводя­ щие, в частности, к образованию изотопов гелия 3 Не и 4 Не, что су­ щественно искажает результаты определения возраста метеоритов гелиевым методом.

Вдальнейшем многие авторы показали экспериментально, что

вметеоритах изотопный состав редких газов существенно отли­ чается от состава газов земной атмосферы. Образование этих газов за счет облучения метеоритов в космическом пространстве было подтверждено советскими и зарубежными учеными, которые на­ шли,, что космогенные компоненты убывают по мере углубления внутрь массивных кусков метеоритов вследствие поглощения кос­ мических лучей. Другим подтверждением явилась искусственная

бомбардировка железа частицами высокой энергии. Эти факты, как отметили А. Н. Мурин и И. А. Ютландов, позволяют опреде­ лить время пребывания метеорита в космическом пространстве.

Зная сечение ядерных реакций, интенсивность и энергию по­ тока космических частиц, химический состав метеорита и содер­ жание соответствующего продукта ядерной реакции, можно опре-

157

делить промежуток времени, в течение которого метеорит подвер­ гался облучению в космическом пространстве.

Из полученных данных следует, что радиационный возраст каменных метеоритов получается примерно на один порядок мень­ ше, чем железных. Причина такой закономерности пока неиз­ вестна.

Абсолютный возраст лунных пород

Доставленные на Землю космическими кораблями «Апол­ лон-!. 1» и «Аполлон-12» образцы лунных пород были тщательно исследованы американскими учеными, в частности был определен их абсолютный возраст различными методами.

были получены при помощи свинцового изотопного метода. Сходи­

Данные определения возраста показали, что самый древний возраст лунных пород достигает 4,7 млрд. лет, что близко к воз­ расту вещества Солнечной системы. Большой интерес представляет определение изотопного состава урана, который оказался очень близким к земному, что свидетельствует об одновозрастности и единстве происхождения земного и лунного веществ. Никаких ука­ заний на присутствие разновозрастного вещества не обнаружено.

Исключительный интерес представляет тот факт, что самыми древними оказались проба реголита и брекчии, тогда как пробы кристаллических пород на десятки миллионов лет моложе. Отсюда можно сделать очень важное заключение о происхождении лун-

158