В.С. Захаров, В.Б. Смирнов - Физика Земли (1119252), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В частности, по дунитам, норитам и другим породам лунных материков этим методом получены возрасты 4,3 — 4,6 млрдлет, те. сопоставимые с принятым возрастом Земли. з.4. УРЯН-СВИНЦОВЫЙ МЕТОД Свинцовый метод (Стейси, ! 992; Короневский), 2006) основан на исследованиях радиогенного свинца в минералах (уранините, монаците. цирконе, ортите). Этот метол определения абсолютного возраста аналогичен описанному рубидий-стронциевому методу, но более сложен, так как необходимо учитывать образование двух изотопов свинца из двух исходных изотопов урана (табл. 1.1) 2'"1) -3 2аь РЬ+ За+ 6(3, 233О -3 2в2РЬ + 732+ 4(3.
Эти распады описываются уравнениями; ( ~~ РЬ~ = ( ~3~ () ~ (е'-'а — 1), (!.13) РЬ1 Г 1 О1;(~~ 1) ' (1'14) где Х и Х . — константы распада 1) и . О соответственно. 238 235 233 235 Если разделить уравнение ( !. 14) на (1.13), то получится уравнение (1.!5) 17 Это уравнение дает наиболее близкие к истиннь3м значения возраста, что связано с малой его зависимостью от возможных потерь урана и свинца минералом на протяжении его геологической жизни. Оно в принципе позволяет вычислить возраст только по олному измеренному отношению 2атРЬ/2аьРЬ, поскольку в настоящее время отношение (233()/23" ()) = 1/137,К8 --.
0,00725 = 1, и практически во всех минералах и горных породах олинаково. Совпадение значений возраста, полученных по всем уравнениям ( !. 13)-(1.15), свидетельствует о хорошей сохранности исследованного минерала, правильности проведенных анализов и достоверности вычисленного абсолютногоо возраста. Однако чаще различные уравнения дают разные значения возраста одного и того же минерала. В твом случае лля установления истины прибегают к построению диаграммы в координатах '3ьРЬ/233(3 — 2атРЬ/2331) (рис. 1,4).
На нее наносят кривую ОЛ (конкордия), вычисленную теоретически по (1,15) для разных возрастов, и прямую ОВ (изохрона), на которую ложатся результаты измерений лля нескольких исследованных одновозрастных минералов. Истинным возрастом считается значение на пересечении кривой ОА с прямой ОВ, Поскольку все радиоактивные минералы содержат (наряду с радиогенным свинцом) примесь обыкновенного нерадиогенного свинца, то при вычислении возраста приходится вносить поправку.
Для того чтобы избежать этого, был предложен метод опрелеления возраста, основанный на измерении изотопного сос2пава свинка в нескольких минералах одной и той зке породы с целью построения по полученным результатам изохроны. Обычный свинец состоит из смеси четырех изотопов ~~РЬ, -~РЬ, 2атРЬ, ьвРЬ. Нералиогенный ад ю "РЬ/"'и Рис. 1.4. Определение абсолютного возраста по пересечению конкордии (ОА! и изохроны (ОВ! и ютоп свинца а 4РЬ образовался не путем распада и поэтому может использоваться для сопоставлений.
Рассмотрим систему, первоначально однородную по распределению изотопов, которая затем делится на подсистемы с различными значениями отношения О/)зЬ. Содержание каждого радиогенного изотопа относят к содержанию нерадиогенного изотопа ""РЬ (аналогично тому, как это делалось в КЬ вЂ” Бг методе): с авРЬ~ Р хх,РЬ1 зиРЬ~ ! диРЬ! ~' РЬ1 с О Уравненигг (!.(6) и (!.(7) описывают уран-свинцовые изохроны (аналогично тому, как зто было описано выше) и дают две почти независимые оценки возраста горной породы. Содержание изотопов свинца и урана можно измерить для разных минералов горной породы или для родственных пород одной свиты, Таким образом, можно проверить согласованность опрелелений возраста, пользуясь только измерениями урана и свинца. Обычно бывает удобнее измерять содержание только изотопов свинца, Взяв отношение ( !.
! 7) и ( !. (6), можно получить зависимость между'а'РЬ/аиРЬ и аьРЬ/аиРЬ 23511((ех„,~ 1) 233() (ех'"' -1)) (1,18) зн()(„1.на 1) 1 233()( 2,,1 1) Отношение 35()/23"О равно 111137,88 = 0,00725. Величина в круглых скобках одинакова для всех образцов, в которых )лет назад изотопы бьии распределены равномерно и которые с тех пор оставались изолированными (замкнутыми) системами. Поэтому (1.18) описывает линейную (с учетом ).2151 « 1, ).„31 « 1) зависимость между отношениями 20 РЬ/204РЬ и 2"ьРЬ/204РЬ. Соответствуюшая прямая называется изохроной свинец-сеинегп по ее наклону можно найти время 1, На рис. 1.5 показаны кривые роста для соотношений изотопов свинца и построенная по ним изохрона.
Ф! о 1 Рь) РЬ,', 20 19 Ьт 15 !4 15 20 25 30 35 40 ~РЬ1' РЬ б Рис, 3.Б. Кривые роста дпя соотношений изотопов свинца и построенная по ним изохрона: а — принцип построения; 6 — пример построения изохроны, соответствующей воз- расту 2290 мян яет (из Ро1н1ес 2004. Р 250 с изменениями) 1,Б. ТОРИЙ-СВИНКОВЫЙ МЕТОД Распад торна в свинец описывается схемой 22 ТЬ -т ИРЬ е 604 + 4)3.
Уравнение (1,5) для данного распада имеет вид !с ' РЬ1 =~ РЬ1 +~~2 ТЬ1 !е — !), и возраст рассчитывается с помошью1 !.6) по современным отношениям 222ТЬ220вРЬ. Используя иерадиогенный изотоп ьиРЬ для нормировки, получаем уравнение с 20вРЬ! Гзоврь~ ~"'ТЬ1 — -~ =~- — -~ +! ! ~ -!), !!.!ч) 204 Р! 204 Р) 204 Р) т 0 которое описывает торий-свшьчовуя2 изохрону, по наклону которой можно определить возраст (рис. 1.6). Торий-свинцовый метод может быть более надежен, чем уран-свинцовый, поскольку торий менее мобнлен, чем уран. О 2О 40 ОО ВО ~"твт'~РЬ Рис, 1.6, Определение возраста торий-свинцовым методам !нз Готт!ес 2004. Р 200 с изменениями) Часто перечисленные методы объединяют в семейство уран- торий-свинцовых методов, Если, в итоге, по всем четырем изотопным отношениям получены одинаковые датировки, то можно считать, что возраст определен надежно.
Исследуемый минерал на протяжении всего времени сушествования оставался замкнутой системой относительно О, ТЬ и РЬ. Однако нередки случаи, котла по разным изотопным отношениям получаются разные опенки возраста. Чаше всего 20 г(гетр~ ггеар~ ) > г( отрЬггзз()) > г(гов)зЬ(гзз()) > г(лжрЬ гзгТ~ ) Такие соотношения свидетельствуют о потере минералом ра11иогенною свинца.
Влияние потери меньше всею сказывается на отношении ~~~РЬ|~~~РЬ в связи с тем, что фракционнрования изотопов свинца при этом процессе почти не происходит. Поэтому возрастная датировка по свинцово-свинцовому отношению принимается обычно в качестве наиболее близкой к действительному возрасту образца. ).б. КАЛИЙ-АРГОНОВЫЙ МЕТОД Калий состоит из трех изотопов -- 14К, 40К и 4'К, из которых только 40К обладает естественной зпадиоактивностью.
Изотоп К 40 претерпевает двойной распад — в 0Аг и 4"Са. В 4"Са путем В-распада переходит 89,05% ядер 4" К, а в 40Аг, посредством захвата электрона — 10,95% (Короновский, 2006). Двойной распад 40К позволяет определять возраст К-содержаших минералов и пород по двум геохронометрам. Но распад 40К в "0Са широкого применения в геохронологии не получил, так как природный кальций, содержашнйся во многих породах и минералах, имеет то же массовое число, что и радиогенный ~Са, и отличить нх очень трудно.
Наиболее належной оказалась К вЂ” Аг ветвь распада, Учитывая длительность периода полураспада К (1250 млн лет) и широкое распространение К-содержаших минералов в природе, К вЂ” Аг метод оказался пригодным для определения возраста во всех интервюгах геологического времени — от архея до антропогена и почти для всех типов горных порол — осадочных, магматическнх и метаморфических (рис.
1,7), Принцип построения изохрон аналогичен описанному выше, для нормировки используется нерадиогенный изотоп звАг. Следует отметить большую роль К вЂ” Аг метода в датировании Рис. г.у. Определение возраста вулканических пеплов Танзании К-Аг методом 3 4 х10' (из Гоилег 20о4 Р 252 с изменениями) 1 2 "ку"л осалочных пород позднего докембрия по калийсолержапвэму мине- ралу глаукониту. 1.7.
АРГОН-АРГОНОВЫЙ МЕТОД В последнее время широкое применение получил метод датирования по отношению Аг/ Аг. Этот метод, в отличие от обычного 14 40 К вЂ” Аг, позволяет определять возраст, на который не влияют при- 40 ролные потери Ап 44ля лунных морских базальтов этим методом был получен возраст 3,78 — 3,84 млрд лет, а для анортозитовых брекчий н габбро — 405 и 4,26 млрд лет, соответственно (рис, ! .
( ) ). 1.В, САМАРИЙ"НИОДИМОВЫЙ МЕТОД Для самария известны семь изотопов, но только олин нз них (' Вш) является радиоактивным, распадающимся путем испускания гх-частицы в .)чд по схеме ~43 ' збт -4 ~~~Нд + И. Самарий и неолим являются редкоземельными элементами.
Они менее мобильны при метаморфизме, гидротермальном изменении и химическом выветривании, чем щелочные и щелочноземельные элементы (К, КЬ, 8г и др.) Поэтому Вш-Х4( метод лает более належные датировки возраста горных пород, чем КЬ-8г. Г. Яагмайр в (947 с определил самарий-ниодимовым методом возраст лвух эв- критовь4Х аконд(энтпв — Зншпаз и 8(аппег и одного лунипго Образца (Короновский, 2006). Для метеорита )пт(паз был получен бт— Нд возраст 4,56 з: 0,08 мял лет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
