Установление возраста пород радиометрическим методом. К настоящему времени наиболее ценным среди других предложенных методов является радиометрический метод установления возраста пород. Принципы, на которых он основывается, были известны и ранее, но получение результатов,необхо­димых для определенных заключений, стало возможным только в последние годы; однако даже и теперь число определений явно недостаточно для полного понимания докембрийской истории. Тем не менее имеющиеся в настоящее вре­мя данные произвели переворот в наших представлениях об истории докем­брия.

Поскольку в данной книге мы будем не раз упоминать о возрастных опре­делениях, полученных радиометрическим методом, целесообразно сказать несколько слов об этом методе.

Уран и другие химические элементы высокого атомного веса имеют самые тяжелые атомы и наиболее сложные ядра. Будучи тяжелыми и сложно построенными, последние имеют тенденцию к неустойчивости и разрушаются, теряя различные элементарные частицы, которые составляют атомы. Со вре­мен второй мировой войны стало возможным разрушение их искусственным путем для производства атомной энергии.

Но в природе также имеет место постепенный распад более тяжелых элементов, который протекает с постоянной скоростью, не зависящей от окру­жающей среды, от температуры, давления н других внешних воздействии, которым может быть подвергнуто вещество. Уран проходит через различные превращения, переходя вначале в радии и выделяя инертный газ гелий. В кон­це концов стабильность достигается с превращением в металлический элемент свинец, все еще тяжелый и сложно построенный, но расположенный значи­тельно ниже в периодической системе. Свинец, получившийся из урана, является изотопом, этого элемента, слегка отличающимся по атомному весу от свинца, возникшего из других источников.

Возраст породы, которая первоначально содержала всю порцию урана, может быть определен по отпошению между еще остающимся в ней ураном и образовавшимся из него изотопом свинца. Чем больше содержание изотопа свинца и чем меньше содержание первичного урана, тем древнее должна быть порода.

Такие подсчеты дают величину, показывающую, сколько лет тому назад была сформирована порода. Эта величина называется абсолютным возрастом породы в отличие от условного относительного возраста, выражающегося в отнесении породы к тому или иному периоду или эпохе истории Земли. На языке истории человечества это выглядит так, как если бы мы использовали дату 300 г. н. э., вместо того чтобы упомянуть о каком-нибудь событии этого года как о факте, совершившемся во времена поздней Римской им­перии.

Этот метод установления «абсолютного» возраста довольно прост, но осложняется рядом факторов, частью химических, частью геологических, которые пока еще не позволяют получаемым результатам быть действительно абсолютными.

Нет необходимости углубляться здесь в затруднения химического поряд­ка. В качестве примера отметим, что торий, так же как и уран, проходит серию превращений, заканчивающихся образованием свинца, но с иной ско­ростью, чем урап. Если в породе присутствуют вместе и уран, и торий, фор­мула расчета становится сложной, так как необходимо учитывать различный характер распада двух тяжелых элементов.

Одна из трудностей геологического характера заключается в том, что не все породы содержат уран пли же содержат его в количествах, недостаточных для получения точных данных о их возрасте.большинство содержащих уран пород, для которых возможно определение возраста, представляют собой изверженные и плутонические разности, и особенно пегматитовые отпрыски интрузивных тел, которые залегают в виде жил или даек; к настоящему вре­мени наибольшее число радиометрических определений произведено в пег­матитах. Однако усовершенствования в методике позволили использовать для установления возраста минералы обычных изверженных пород, которые содержат малые количества урана, например циркон, и открыли пути к производству возрастных определений почти в любых плутонических или гранитных породах. Становится возможным также измерение характеристик распада легкого элемента калия. При распаде этого элемента в качестве остатка образуется инертный газ аргон, который хорошо сохраняется в опре­деленных минералах, особенно в слюдах, являющихся обычными минера­лами изверженных пород.

Однако даже и при этом все подобные определения производятся в извер­женных породах, которые не содержат ископаемых; следовательно, получен­ные данные не могут быть непосредственно связаны с относительной возраст­ной шкалой. Мы можем установить их соотношение с этой возрастной шкалой лишь в тех случаях, когда изверженные породы секут осадочные породы, ко­торые могут быть датированы ископаемыми остатками или каким-нибудь иным путем. Тем не менее достигнут некоторый прогресс в определении воз­раста самих осадочных пород путем использования различных содержащихся в них минералов, особенно глауконита, который встречается в изобилии во многих осадочных породах, начиная с кембрийских.

Таким образом, многие из геологических затруднений уже преодолены, и с каждым годом разрабатываются разнообразные методики, позволяющие использовать все новые и новые элементы и минералы, так что в настоящее время возможности радиометрических определений ограничиваются, по-ви­димому, лишь изобретательностью самих геохимиков. Геологи с нетерпением ждут накопления достаточного числа определении, которые позволили бы им провести убедительное сопоставление с данными по геологической истории, которые они получили с помощью других методов.

В помещенной ниже таблице приведена широко распространенная воз­растная шкала, основанная главным образом на радиометрических определе­ниях, которая была составлена Геологической службой США. Она будет полезна для сравнения с возрастными данными, приведенными в предыдущей главе и в других разделах книги, хотя должно быть совершенно очевидно, что приведенные в ней цифры будут изменяться по мере накопления допол­нительных сведений.

1 Шкала, приводимая автором, ныне уже устарела. Как в СССР (Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций), так и в Англии (А. Но1- г.'.е.ч, 1960) и в США (I.. Ки1р, 1959; Н. Раи], 1960) составлены новые шкалы, общей чертой которых является понижение возраста отдельных периодов, начиная с нижней границы юрского периода. Конец палеозоя теперь датируется цифрой в 210 млн. лет, а начало кембрия — в 580 — 620 млн. лет. — Прим. рев.