ИЗОТОПНЫЕ ГЕОХРОНОМЕТРЫ

Рис. 1. Графический способ исправления показаний "испорченных" изотопных рубидий-стронциевых геохронометров.

Задача решена. С помощью трех испорченных геохронометров можно определить точное время образования трех минералов, нужно лишь построить прямую линию, как на рисунке 1. В качестве стрелок геохронометра теперь выступает угол наклона этой прямой линии. Действительный возраст трех минералов, рассчитанный по наклону прямой, составляет 1,16 млрд. лет, а не 1,42 или 2,16 или 2,76 млрд. лет, как показали геохронометры, которые не учитывали захват ⁸⁷Sr при минералообразовании. Такой способ определения времени по "спешащим" геохронометрам используют при определении возраста минералов не только рубидий-стронциевым, но и самарий-неодимовым, рений-осмиевым, калий-кальциевым и другими методами изотопной геохронологии.
Ну а если минералы при кристаллизации не захватили лишнего изотопа, переставляющего стрелки вперед, а наоборот, потеряли какую-то долю накопленного радиогенного изотопа, что привело к отставанию геохронометров? Как определить правильное геологическое время, если получаются данные вроде тех, которые приведены в таблице 2? В таких случаях также пользуются не одним, а одновременно несколькими изотопными геохронометрами. Геологическую историю представляют так: t лет назад в одной и той же породе образовались, скажем, три минерала с разным содержанием урана. В течение некоторого времени они накапливали из распадающихся изотопов урана ²³⁸U и ²³⁵U радиогенные изотопы свинца - ²⁰⁶Pb и ²⁰⁷Pb (константы скорости альфа-распада ²³⁸U и ²³⁵U соответственно l238 и l235). В соответствии с формулой (4) связь между дочерними изотопами свинца и материнскими изотопами урана такова :

Но t лет назад минералы подверглись короткой атаке горячих подземных растворов. Часть радиогенных ²⁰⁶Pb и ²⁰⁷Pb покинула минерал - стрелки изотопных геохронометров сдвинулись назад (соотношения изотопов ²⁰⁶Pb / ²³⁸U и ²⁰⁷Pb / ²³⁵U уменьшились). После этого эпизода накопление радиогенных изотопов свинца продолжалось до наших дней.    

Рис. 2. Графический способ исправления показаний "испорченных" уран-свинцовых изотопных геохронометров.

Поскольку из двух изотопов одного элемента - урана образуются два изотопа тоже одного элемента - свинца и благодаря тому, что при миграции из минерала эти два последних изотопа-"близнеца" ведут себя совершенно одинаково, можно доказать: изотопные соотношения ²⁰⁶Pb / ²³⁸U и ²⁰⁷Pb / ²³⁵U в трех минералах должны быть связаны линейной зависимостью. Так оно и есть в действительности (рис. 2).
Американский ученый Дж. Везерилл предложил нанести на этот же график теоретическую линию согласованных показаний двух уран-свинцовых геохронометров. Каждая точка этой кривой линии отвечает таким значениям изотопных отношений ²⁰⁶Pb / ²³⁸U и ²⁰⁷Pb / ²³⁵U, по которым получается один и тот же возраст. Это циферблат исправленного геохронометра. Экспериментальная прямая должна проходить ниже теоретической кривой, потому что минералы потеряли часть радиогенных изотопов свинца.
    Если бы в нашей коллекции был такой минерал, из которого при атаке горячих подземных растворов свинец не мигрировал, соответствующая ему точка находилась бы на циферблате: изотопные геохронометры на основе ²⁰⁶Pb / ²³⁸U и ²⁰⁷Pb / ²³⁵U показали бы одно и то же правильное время. Но одновременно точка принадлежала бы и прямой линии, поскольку минерал был бы взят из той же породы, что и остальные. Следовательно, эта точка - пересечение экспериментальной прямой с теоретической кривой Дж. Везерилла. А если так, то вовсе не обязательно искать какой-то особый минерал. Достаточно просто продолжить экспериментальную прямую линию до пересечения с теоретической кривой-циферблатом, на котором можно прочитать значение действительного возраста минералов: 3,5, а не 2,61 - 3,09 млрд. лет, как прежде показали неисправные геохронометры.
    Итак, с помощью особых приемов можно определять возраст минералов, в которых изотопные геохронометры испорчены либо из-за избытка изотопов, захваченных при минералообразовании, либо вследствие миграции изотопов в ходе геологической истории минералов. Однако из того, что было рассказано, ясно: это сложные приемы. Для их использования нужно, чтобы выполнялись заранее оговоренные допущения, а в действительности это не всегда так. Необходимо иметь в распоряжении несколько образцов минералов, что иногда невозможно. Нужно много времени, чтобы эти несколько образцов проанализировать с помощью очень сложных и дорогих приборов.
    Нельзя ли придумать какой-то другой способ измерения возраста минералов, свободный от таких недостатков? Такой вопрос однажды возник в нашей лаборатории (лаборатория геохимии изотопов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук). В результате многолетних исследований сегодня мы отвечаем утвердительно: да, нам удалось создать новый изотопный геохронометр.

Назад| Следующая страница