4.5. Вік гірських порід

Закономірності роз­витку Землi з моменту її утворення до наших днів вивчаються історичною геологією. До задач цiєї науки належить вивчення вiдносного i абсолютного вiку порiд. Щоб роздiлити товщу гiрських порiд за вiком i тим самим встановити послiдовнiсть геологiчних подiй, а також розробити шкалу геологiчного часу, відповідно використовують методи вiдносної та абсолютної геохронологiї (вiд грець. “Гея” - Богиня Землi, “хронос” - час i “логос” - вчення).

До методів відносної геохронології належать стратиграфічний і палеонтологічний.

Стратиграфічний метод полягає у визначені відносного віку шарів осадових гірських порід за їх положенням в розрізі. При цьому керуються принципом, що знизу знаходяться старі відклади, а зверху- більш молоді.

Палеонтологічний метод (вiд грець. “палео” - древнiй, “онтос” - iстота та “логос” - вчення) полягає у визначені відносного віку осадових порід за наявними в них скам’янілими рештками фауни та флори, яка жила в минулi геологiчнi перiоди. Ці залишки дають можливiсть порiвнювати мiж собою різні породи i встанов­лювати їх вiдносний вiк за рівнем розвитку організмів: вiд цiлком примiтивних, залишки яких зустрiчаються в найдавнiших шарах земної кори, до високоорганiзованих представ­никiв тварин i рослин, залишки яких знаходять у вiдповiдних за часом молодших вiдкладах.

Методи абсолютної геохронології. Практично у всіх гiрських породах міститься не­значна кiлькiсть радiоактивних iзотопiв урану, торiю, радiю, калiю, рубідію, стронцію i iнших елементiв, ядра яких протягом певного часу самочинно розпа­даються, перетворюючись в ядра стiйких елементiв, таких як свинець калій,стронцій і т.д. Цей процес вiдбу­вається за такою схемою: U²³⁸ → Pb²⁰⁶ ; U²³⁵ → Pb²⁰⁷; К⁴⁰→ Ar⁴⁰; Th²³² → Pb²⁰⁸.Тривалiсть процесу роз­паду, як правило, дуже велика. Так, половина з певної маси атомiв торiю розпадається протягом 1,4·10⁷ рокiв, а урану – протягом 7·10⁸ рокiв.

Якщо встановити скiльки з моменту утворення гірської породи в нiй появилось атомiв свинцю або аргону, i скiльки залишилось ще не розкладеного радiоактивного елементу, то на основi цього можна вирахувати абсолютний вік породи. Для розрахунку віку гірських порід користуються наступною математичною формулою:

T= M кін. – M поч.(е^λ – 1) (1)

Де M поч. – відносна маса (кількість атомів) радіоактивного (початкового) елементу, що залишилась в досліджуваному взірці; M кін. - відносна маса стабільного кінцевого продукту; е – основа натурального логарифму; λ – визначений в лабораторії період напіврозпаду даного радіоактивного елементу; Т - час, необхідний для утворення кінцевого продукту в породі.

В геологічній практиці широке застосування отримав аргоновий метод, який грунтується на тому, що iзотоп калiю з атомною масою 40 в результатi напiврозпаду переходить в газ аргон з тiєю ж атомною масою. В грунтознавстві застосову­ється також вуглецевий метод, суть якого полягає в наступному: в грунті є радiоактивний iзотоп C¹⁴ з перiодом напiврозпаду 5568 рокiв, який був поглинутий з відмерлими рослинами з атмосфери при ґрунтоутворенні. В результі розпаду цьго ізотопу утворюється ізотоп С¹². Знаючи співвідношення кількостей цих ізотопів в грунті, за приведеною вище формулою можна визначити вік грунту.