Каталог Минералов
 

Геологические часы


Нерудные материалы / Геологические часы
обсудить на форуме

С незапамятных времен человечество стремится проникнуть в глубь земной истории. Много усилий было потрачено учеными, чтобы создать правильную гипотезу о строении Земли. И труды ученых не пропали даром. Геологи теперь довольно точно и научно определили, из каких зон „сложена" наша планета.

Далеко шагнула наука о древних обитателях Земли. Многое стало известно о флоре и фауне далеких периодов образования Земли. Однако на один вопрос, который интересовал ученых, не было найдено точного ответа. Люди хотели знать время рождения земных слоев.

Одним из первых методов, предложенных геологами-стратиграфами, явился метод определения относительного геологического времени по специально разработанному календарю. Это не совсем обычный календарь. Он состоит из двух параллельных шкал: стратиграфической и геохронологической. Стратиграфическая шкала строится на разделении земных слоев на ряд „геологических групп", каждая из которых образовалась на протяжении одной геологической эры. Группы подразделяются на системы. Системы — на отделы. Отделы — на ярусы. Ярусы, в свою очередь, на зоны. Геохронологическая шкала состоит из подразделений: эра, период, эпоха, век, время.

Основное отличие "абсолютного" календаря от описанного заключается в том, что по нему можно вести исчисление времени по годам. Выше было рассказано, как по окаменелостям можно сопоставить между собой пласты и судить, древнее или моложе тот или иной пласт по сравнению с другим. Окаменелости укажут, на каком этапе истории Земли образовались изучаемые отложения, позволят соотнести их с определенной графой геохронологической шкалы.

Но если породы не имеют "этикетки", не содержат ископаемых организмов, то решить этот вопрос при помощи календаря относительного геологического времени невозможно. Значит, чтобы установить возраст древнейших слоев Земли и горных пород, необходимы какие-то иные методы, принципиально отличающиеся от традиционных. И здесь геологам помогла атомная физика. Все началось с открытия радиоактивности.

Стратиграфия - наука, занимающаяся исследованиями закономерностей и очередности отложения слоев, слагающих земную кору. Оказалось, что некоторые природные элементы (и все, полученные искусственно) не вполне устойчивы. Их атомы время от времени как бы "распадаются" сами собой и превращаются в атомы другого элемента. Этот распад сопровождается излучением, при котором испускаются мелкие заряженные частицы альфа-, бета- и гамма-лучей. Распад получил название радиоактивного, а неустойчивые элементы — радиоактивных элементов. Физики установили, что все атомы, ядра которых содержат более 81 протона, радиоактивны. Это так называемые тяжелые элементы.

Каждый из них имеет несколько разновидностей - изотопов. Они подразделяются на три класса (или семейства): ряд урана, ряд тория и ряд актиния. Что означает радиоактивный ряд? Это последовательная „цепочка" элементов, связанных между собой "кровным" родством.

Как образуется такой радиоактивный ряд? Это происходит так. Каждый радиоактивный элемент, распадаясь, "порождает" всегда "дочерний" элемент, который может оказаться неустойчивым и будет превращаться в новый элемент. В этом случае получается радиоактивный ряд. Хорошо изучены радиоактивные ряды тяжелых элементов урана, тория и актиния.

Превращения всякого радиоактивного элемента всегда заканчиваются на вполне устойчивом элементе. Так, например, атомы урана и тория, разрушаясь, превращаются в металл свинец и инертный газ гелий, атомы калия — в кальций и инертный газ аргон, рубидия — в стронций. Свойствами радиоактивности обладают также некоторые изотопы других легких элементов.

Каждому радиоактивному элементу присуща скорость распада, которая выражается периодом полураспада. Что же такое период полураспада? Это время, за которое количество радиоактивного элемента вследствие его распада уменьшается в два раза. Так, например, период полураспада урана — 4,5 млрд. лет, калия — 4 млрд. лет, радия — 1590 лет, кобальта — 11 лет. Значит, период полураспада представляет собой время, за которое „материнский" элемент успевает Значит период полураспада представляет собой время, за которое "материнский" элемент успевает наполовину превратиться в "дочерний".

Радиоактивный распад непрерывно происходит во всей земной коре и во внутренних областях Земли. Зная скорость распада урана и тория, а также количество накопившегося в минерале свинца, можно высчитать время, когда образовался этот минерал.

Все это стало возможным благодаря методу геохронологии, основанному на знании периода полураспада радиоактивных элементов и измерении количества начальных и конечных членов радиоактивных рядов, содержащихся в минералах, входящих в состав горной породы. Существуют "радиоуглеродный", "свинцовый", "аргоновый" и "стронциевый" методы определения абсолютного возраста.

"Радиоуглеродные часы" (радиоуглеродный" метод) начинают отсчитывать время с момента прекращения углеродного обмена исследуемого объекта с земной атмосферой. Период полураспада радиоуглерода 5500 лет. "Свинцовый метод" ведет расчет по особому изотопу свинца, получаемому после ряда превращений урана, актиноурана и тория, происходящих независимо от внешних условий. При "аргоновом" методе расчет ведется по аргону, выделяющемуся при распаде радиоактивного калия; при "стронциевом" — по стронцию, образующемуся при распаде радиоактивного рубидия.

Благодаря геохронологии (ее еще называют "радиоактивными часами") можно определить возраст древних геологических процессов. Так, метод „радиоактивных часов" позволил точно определить геологический возраст Земли, который оказался равным 5 млрд. лет.

Метод „радиоактивного распада" дал исследователям своеобразные "геологические часы" для измерения длительных периодов времени существования Земли. Эти „часы" идут миллионы лет с неизменной точностью.

Геологические часы получили такое большое развитие, что дали возможность нам, землянам, с большой точностью изучать горные породы и на других планетах. Характерным примером этого может служить полет на Венеру космической станции „Венера-13". С помощью рентгенофлюоресцирующего анализатора в грунте Венеры было определено содержание основных породообразующих химических элементов. Полученные результаты были переданы на Землю. Что же они дали? Выяснилось, что космический аппарат сделал посадку на каменную пустыню, что в этом месте она сложена базальтом, богатым калием и магнием.



  • Моя коллекция
  • Добавить образец
  • Добавить месторождение
  • Предложить новость
  • Управление рассылкой
  • Профайл