Относительный и абсолютный возраст горных пород

Большое научное и практическое значение имеет геологическое летоисчисление, то есть установление геологического возраста горных пород. Это необходимо для оценки свойств и определения их положения среди других пород. Так, например, породы, образовавшиеся одновременно и в одинаковых условиях, имеют одинаковый состав. А если сходство условий сохранялась и в дальнейшем, то одинаковыми будут и строительные свойства.

Историю и закономерности развития Земли с начала образования земной коры изучает историческая геология. В задачи этой науки входит:

— Определение абсолютного возраста Земли, а, следовательно, и горных пород;

— Реконструкция физико-географических условий в разные периоды существования Земли;

— Определение относительного возраста горных пород, выяснение последовательности их образования.

Для определения относительного возраста пород, то есть, установка положения слоев по отношению друг к другу (по вертикали), выяснения условий их формирования используют методы: стратиграфический, петрографический, тектонический, палеонтологический.

Относительный и абсолютный возраст горных пород

Стратиграфический метод базируется на законе Стено. Он учитывает последовательность отложения осадочных пород, при этом верхние слои всегда моложе, чем те, на которых они залегают. Этот метод эффективен для осадочных пород горизонтального или наклонного залегания без тектонических нарушений; при нарушении первоначального залегания применяют другие методы.

Петрографический метод основан на детальном изучении состава горных пород земной коры. Используется при определении относительного возраста изверженных и осадочных пород. В первом случае (рис. 8, а) известняк старше гранит, поскольку потерпел метаморфизма от позднего проникновения магмы из которой образовался гранит. Во втором случае, известняк младший гранита.

Тектонический метод заключается в изучении последствий тектонических движений в земной коре. Устанавливают расхождение в залегании толщ (свит) горных пород, которая возникла в результате перерыва в осадонакопиченни при тектонических движениях земной коры. Например, расхождение в залегании горных пород будет в случае, когда промежуточные слои отсутствуют, на древних гранитах залегают современные отложения.

Палеонтологический метод дает возможность определить относительный возраст горных пород при любом их залегании и независимо от местоположения. Этот метод основан на определении возраста определенных видов остатков растений и животных (окаменелостей, отпечатков), которые развивались в определенное время и после своей гибели были похоронены в слоях осадочных пород, следовательно, возраст породы соответствует возрасту окаменелости. Окаменелости — это остатки в виде ракушек, скелетов или их частей (кости, зубы и. Т.д.)., Стволов деревьев, а также отпечатки листьев, пыльцы цветов и др.. Органическое вещество в этих остатках полностью замещена минеральной, чаще кальцитом или кремнеземом.

Органическая жизнь на Земле развивалось постепенно, переходя от простых форм к совершенных, вплоть до появления человека. Зная историю развития жизни на Земле, можно определить возраст тех горных пород, в которых находятся остатки органического мира. Для точного определения возраста пользуются теми организмами, которые имели небольшой, определенный срок существования, затем вымирали и больше не зьявлялися3 + их называют «руководящими» ископаемыми формами. Слои горных пород, содержащих одинаковые ископаемые, называют геологическими или стратиграфическими горизонтами одного возраста.

Абсолютный возраст определяется в годах; он свидетельствует, сколько времени прошло с момента образования горных пород. Для этого пользуются изотопными (радиологическим) методами, основанными на изучении процессов радиоактивного распада определенных элементов. зная количество радиоактивног изотопа и конечных продуктов его распада в минерале можно определить время существования минерала (породы). Например, радиоактивный распад U 238 происходит по формуле

U 238 * 8Не4 + Pb206

Известно, что с 1г U238 за 1 год образуется 1.351 10-10 г Рb206. Определив массу урана и свинца в горной породе, можно определить ее возраст. Так, возраст гранитогнейсы на г. Днепре оценивается в 2,5 миллиарда лет, возраст горных пород земной коры 4,5 миллиарда лет. Интервал времени, в котором применяют различные методы в зависимости от периода полураспада веществ, такой: радиоуглеродный метод — 2000 … 3000; калий — аргоновый — 100000 лет; рубидий — стронциевый — 5 млн. р; урановый U 235 — 200 млн. р, U 238 — 1 … 4.5 млрд. р,

Возраст молодых осадочных пород определяют радиоуглеродным методом, устанавливая возраст органических веществ, содержащихся в ископаемых формах. Отношение между изотопами углерода С13 и С14 в атмосфере постоянное и поглощается растениями в соответствующей пропорции. После отмирания растений количество радиоактивного изотопа С13 уменьшается вследствие его распада, при этом изменяется соотношение С13 / С14. Период полураспада углерода С14 -5750 лет. Исходя из предположения о постоянной концентрацию углерода в атмосфере и определив количество его изотопа, не распался, устанавливают погребении его в горных породах.