Радиогеохронологический возраст. 
Возраст земной коры и периодизация истории Земли

В геологии важно знать не только относительный возраст горных пород, но и по возможности точное время их образования. Как уже отмечалось выше, геохронологическая шкала дает представление только об относительном возрасте, но ничего не может сказать о продолжительности любых геохронологических подразделений, а тем более показать, как и насколько далеко от современного времени она отстоит. Время геологических событий помогают установить радиогеохронологические методы, которые довольно часто называют абсолютными. В абсолютной геохронологии применяется обычная астрономическая система летосчисления — астрономический год — период времени полного обращения Земли вокруг Солнца. Однако употребление слова «абсолютный» неверно ввиду того, что любые результаты не являются абсолютно точными, так как каждое полученное значение несет в себе определенную, а порой и существенную ошибку. Радиогеохронологический возраст показывается как приблизительная величина с допустимой ошибкой. Размер ошибки возрастает по мере удаления в глубь истории. Кроме того, надо иметь в виду, что продолжительность современного астрономического года не полностью соответствует продолжительности года в палеозое и тем более в протерозое или архее (допустимы разные скорости вращения Земли по солнечной орбите или изменение траектории самой орбиты). Поэтому лучше говорить не об абсолютном, а о радиогеохронологическом или радиометрическом возрасте.

Данный метод основан на явлении радиоактивного распада элементов, находящихся в горных породах или минералах. Для его определения используют радиоактивные изотопы урана, тория, рубидия, калия, углерода и водорода. Период полураспада нестабильного элемента точно известен, и метод определения возраста минерала заключается в том, чтобы найти отношение массы вновь образованного химического элемента к массе материнского изотопа в минерале. Отсчет времени по атомным часам начинается сразу же после кристаллизации данного минерала, который все последующее время вел себя как замкнутая система и сохранял как все продукты распада, так и количество исходного материнского изотопа, которое осталось после распада.

Сегодня наука, занимающаяся определением абсолютного возраста минералов и горных пород, называется радиологией. В ее арсенале имеются множество методов и методик, благодаря которым определение радиогеохронологического возраста постоянно совершенствуется (табл. 6.4).

Как видно из этой таблицы, различные изотопы могут использоваться для определения возраста в разных временных диапазонах. Так, радиоактивный углерод ¹⁴С, образующийся в верхних слоях атмосферы в результате действия космических лучей на атом азота ¹⁴" М, используется для определения возраста древесины и торфа в пределах 50 тыс. лет. Это позволяет применять его для временной характеристики событий в конце плейстоцена и голоцена, а также в археологии. Большое влияние на отношения ¹⁴С/¹²С оказывают проводимые в последние полвека испытания ядерного оружия, а также работы атомных реакторов и ускорителей. Изотопы с большим периодом полураспада применяются для определения возраста докембрийских пород, которые формировались более 1 млрд лет назад. Широко используются уран-свинцовый, торий-свинцовый, свинец-свинцовый, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, самарий-ниодимовый и некоторые другие изотопные методы. Каждый их них имеет свои достоинства и недостатки.

Таблица 6.4 Изотопы, используемые для определения радиогеохронологического возраста.

Благодаря радиогеохронологическим методам устанавливается возраст магматических и осадочных горных пород, а для метаморфических пород определяется лишь время воздействия на эти породы высоких температур и давления. Данные радиогеохронологического возраста фанерозойской геохронологической шкалы в виде абсолютных цифр даются в специальной колонке (см. табл. 6.1 и 6.2). Возраст каждого геохронологического подразделения определен исходя из возраста нижележащих и вышележащих отложений. Разность между ними дает продолжительность данного подразделения.

Изотопный возраст наиболее древних пород Земли составляет 3,8 — 4,0 млрд лет, а возраст древнейших обломочных минералов, в частности цирконов, равен 4,3—4,2 млрд лет. Все это свидетельствует о том, что Земля могла возникнуть несколько раньше. Считается, что наша планета возникла 4,66 млрд лет назад. Близкий возраст к обломочным цирконам имеют лунные породы (реголит) и некоторые каменные метеориты.

Трудность изучения архейских и протерозойских отложений в связи с отсутствием в них органических остатков предопределила их слабую стратиграфическую и геохрологическую расчлененность. Пока далекая по своей детальности и совершенству геохронологическая шкала докембрия выглядит, как показано в табл. 6.1.

Геологическое время — это время действия геологических процессов. Существуют относительное и абсолютное летоисчисления. Земля возникла 4,66 млрд лет назад, а земная кора начала формироваться 4,2—4,3 млрд лет назад. Закономерное расположение земных пластов изучает стратиграфия. Для расчленения земных пластов используются палеонтологический и палеомагнитный методы, с помощью которых определяется относительный возраст. Абсолютная геохронология или радиогеохроногия устанавливает возраст осадочных и магматических образований на основе распада радиоактивных изотопов. Наиболее крупной геохронологической единицей являются криптозой и фанерозой. Криптозой разделяется на катархей, архей и протерозой, а фанерозой — на палеозой, мезозой и кайнозой. В свою очередь, палеозой делится на шесть геологических систем или периодов (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь), мезозой — на три (триас, юра и мел), кайнозой также на три (палеоген, неоген и четвертичный).