4. Методы геохронологии

Методы абсолютной геохронологии определяют абсолютный возраст ГП в годах. Используются изотопные методы, основанные на постоянстве скорости распада радиоактивных изотопов. Радиоактивные минералы содержатся в виде примесей.

– Уран-свинцово-ториевый метод: базируется на использовании трех процессов радиоактивного распада изотопов урана и тория: 238U-206Pb, 235U-207Pb, 232Th-208Pb. Период полураспада 238U составляет 4510 млн. лет, из-за такого большого периода полураспада используется для определения возраста докембрийских и фанерозойских пород(по минералам содержащим U b Th – циркон, монацит и др.). Ошибка метода порядка 5%.

– Калиево-аргоновый метод: основан на распаде радиоактивного 40K, при котором около 12% этого изотопа превращаются в 40Ar с периодом полураспада 1300 млн. лет. Этот метод используется для магматических и метаморфических ГП, минералов калия (амазонит, биотит, мусковит, микроклин), а так же для осадочных пород (глауконит). Определение возраста метаморфических пород калий-аргоновым методом не рекомендуется из-за значительных утечек аргона, происходящим при температурах свыше 300оС и при больших давлениях. Используется очень редко.

– Рубидий-стронциевый метод: основан на очень медленном распаде радиоактивного изотопа 87Rb и превращении его в изотоп стронция 87Sr. Применяется для минералов, содержащих рубидий (мусковит, амазонит, микроклин). Погрешность метода от 3до5%.

– Самарий-неодимовый метод: основан на очень медленном распаде изотопа самария 147Sm, который встречается в смеси со стабильными изотопами 144Sm, 148-150Sm, 152Sm, 154Sm с периодом полураспада 153 млрд. лет. Конечным продуктом распада является радиогенный 144Nd. Элементы малоподвижны, тяжёлые, не опасен метаморфизм. Определяется возраст докембрийских и фанерозойских пород, обычно ОГП и УОГП, пород Земного и лунного происхождения.

– Радио-углеродный метод: измеряет содержание изотопа 14С в органическом веществе раковин, древесине, костях, сталактитах. В атмосфере образуется под действием космического излучения:14N14C и усваивается живыми организмами. После отмирания происходит распад 14С, и зная скорость его распада, удается определить возраст захоронения организма. Четырнадцатый изотоп углерода живёт 5750 лет. Для датировки молодых пород (10–100тысяч лет). Используются 12,13 и14 изотопы углерода. Погрешность метода 7,5%. Искажение результатов происходит при:1 выветривание,2 адсорбция органическим веществом органических веществ другого возраста, растворенного в грунтовых водах.

– Лютеций-Гафниевый метод: основан на превращении 176Lu в 176Нf. Метод только начинает применяться в связи с аналитической сложностью точного определения изотопного состава гафния. Этот метод используется для определяется возраст докембрийских и фанерозойских пород, обычно ОГП и УОГП, пород Земного и лунного происхождения.

– Рений-осмиевый метод: основан на бета-превращении 187Re, основного изотопа природного рения, в 187Os. Период полураспада 187Re – 105 млрд. лет. Метод используется в основном для определения возраста иридиевых аномалий, серых сланцев и алмазов. Метод не нашел особенно широкого распространения из-за низких концентраций изотопов Re и Os и большого периода полураспада 187Re и применяется в основном при космохимических исследованиях.

– Термо-люминисцентный метод: основан на способности химических веществ светится при нагревании, после облучения (кварц, кальцит, ПШ). При нагревании минералы испускают свет, излучают определённый спектр. Интенсивность спектра зависит от того сколько минерал пролежал в породе.

– Трековый метод: базируется на том, что во всех минералах, содержащих уран, возникают структурные изменения, фиксирующие пробег осколков от спонтанного деления урана. Используется для породообразующих минералов, содержащих радиоактивные элементы.

Недостатки методов абсолютной геохронологии: не полевые, требуют отбора образцов, необходимой подготовки, дорогие, трудоёмкие, погрешность 3–5%. Важно знать сколько преобразований претерпели породы. Не применимы к осадочным, обломочным породам и породам не содержащим радиоактивных частиц. Не имеют широкого распространения. Постоянно уточняется постоянная распада.

Международная стратиграфическая шкала: история создания, подразделения, традиционный и формальный подходы к выделению подразделений, современное состояние.

В своей основе современная международная геохронологическая шкала в качестве «общей стратиграфической классификации» была принята в 1881 г. на 2-м Международном геологическом конгрессе в Болонье(Италия). По праву приоритета стратиграфическая шкала Европы была признана международным стандартом.

Созданию глобальной стратиграфической шкалы предшествовала довольно длительная история. Первая схема этапности геологического развития была предложена Д. Ардуино в 1759 г. Он выделил три этапа формирования горных пород: первичный, вторичный и третичный(прообраз палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений). С появлением палеонтологического метода на рубеже ХVIII и ХIХ вв. началось расчленение отложений, на системы и отчасти отделы, а к середине ХIХ в. осадочные фанерозойские толщи Европы были полностью расчленены на группы и системы, а в дальнейшем стали выделять более дробные стратиграфические подразделения – отделы, ярусы и зоны. На 2-м МГК была утверждена иерархия стратиграфических подразделений: группа, система, отдел и ярус, и для них введены единые для всех стран названии. На 8-ой сессии МГК в 1900 г. (Париж) к ним была добавлена самая мелкая стратиграфическая единица международной шкалы – зона, указанным стратиграфическим подразделениям соответствовали геохронологические эквиваленты; эра, период, эпоха, веки время (или фаза). По мере расширения геологических исследований стало все труднее применять стратиграфические названия, имеющие европейское происхождение, для других континентов. Если наиболее крупные стратиграфические подразделения, группы и системы удавалось выделить практически повсеместно, то ярусы подчас было невозможно установить. Поэтому стати выделять местные стратиграфические единицы на основании совокупности литологических и палеонтологических данных. Эти региональные стратиграфические подразделении стати основой при составлении региональных геологических карт.

Основные стратиграфические подразделения представляют собой совокупности горных пород, естественное геологическое тело, время формировании которых соответствовало определенному этапу геологической истории Земли. Общие подразделения устанавливаются с помощью различных методов. Для докембрийских образований в основном используют радиогеохронологические методы, а для фанерозоя – палеонтологические.

Общие геохронологические подразделения: Эонотема, Эратема, Система, Отдел, Ярус, Зона, Звено.

Эонотема – отложения, образовавшиеся в течении самой крупной геохронологический единицы – эона длительностью в многие сотни миллионов и даже миллиарда лет. Выделяют три эонотемы – архейскую, протерозойскую и фанерозойскую.

Эротема, или группа, составляет часть эонотемы и характеризует отложения, образовавшиеся в течение эры продолжительностью в первые сотни миллионов лет. В фанерозое выделяют три эратемы: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую.

Система составляет часть эратемы и характеризует отложения, образовавшиеся в течение периода длительностью в десятки миллионов лет. В настоящее время принято выделять в фанерозое 12 систем: кембрийская, ордовикская, силурийская, девонская, каменноугольная, пермская, триасовая, юрская, меловая, палеогеновая, неогеновая и четвертичная. Конкретные названия системам давали по разным признакам. Чаще всего использовали географические названия. Так, название кембрийской системы происходит от лат. Cambria — названия Уэльса, когда он был в составе Римской империи, девонской — от графства Девоншир в Англии, пермской — от г. Перми, юрской — от гор Юра́ в Европе. В честь древних племён названы вендская (в́енды — нем. название славянского народа лужицких сорбов), ордовикская и силурийская (племена кельтов ордо́вики и силу́ры) системы. Реже использовались названия, связанные с составом пород. Каменноугольная система назван из-за большого количества угольных пластов, а меловая — из-за широкого распространения писчего мела.

Отдел – часть системы; он характеризует отложения, образовавшиеся в течение одной эпохи, длительность которой обычно составляет первые десятки миллионов лет.

Ярус-часть отдела. Ему отвечают отложения, образовавшиеся в течение века продолжительность в несколько миллионов лет.