Факультет

Студентам

Посетителям

Возраст земной коры, земли и химических элементов

Усилиями многочисленных отечественных и зарубежных исследователей накоплен значительный материал по абсолютному возрасту горных пород различных систем всех континентов Земли.

Полученные данные не только полностью подтверждают представления о чрезвычайной длительности истории Земли, но и позволяют судить о продолжительности ее отдельных периодов и приблизиться к количественной оценке возраста земной коры, химических элементов, слагающих Землю, и возраста Земли в целом.

Для решения вопроса о возрасте земной коры прежде всего необходимо было оценить во времени длительность периодов и эр, выделенных в истории Земли методами относительной геохронологии. Обобщение имеющихся количественных возрастных данных в этом направлении позволило Холмсу составить шкалу абсолютного геологического летоисчисления. В настоящее время эта шкала должна рассматриваться только как предварительная, как приближающая нас к решению важнейшей проблемы геологии — оценке возраста различных толщ и главнейших событий в истории Земли.

Существенным недостатком этой шкалы, как и других (шкала Марбли и др.), является то, что они, будучи построены в основном на зарубежном материале, были основаны на очень небольшом количестве опорных точек и не учитывали громадного цифрового материала, накопленного на обширной территории Советского Союза. Кроме того, в основу этих шкал положены определения только по свинцовому методу, а они, как справедливо указывают Мур и Вильсон (1952), в силу недостаточной надежности учета загрязнения нерадиогенным свинцом, могут содержать серьезные погрешности. К тому же за последнее время выяснилась необходимость учета ряда дополнительных факторов, влияющих на точность получаемых цифр, а именно — возможная переработка ранее образовавшихся минералов последующими наложенными процессами.

На VIII сессии Комиссии по определению абсолютного возраста геологических формаций (1959) Д. И. Щербаков обратил внимание на то, что в зарубежных шкалах всегда фигурирует в качестве опорной точка для кембрия, полученная на материале квасцовых сланцев Швеции. Однако, поскольку уран, накапливаясь в осадочных породах, испытывал диагенетическую, а затем эпигенетическую миграцию, то нет уверенности, что цифры возраста урановых минералов из этих осадочных толщ отвечают возрасту пластов, определенному на основании их стратиграфического положения. То же может быть отнесено, по мнению Д. И. Щербакова, и к возрасту минералов пегматитовых жил, довольно широко использованных как опорные в зарубежных шкалах. Положение пегматитов далеко не всегда можно индентифицировать с возрастом той интрузии, производной которой является данная пегматитовая жила. Более того, за самые последние годы для интрузий ряда районов СССР (Закавказье, Центральный Казахстан и др.) получены разными методами хорошо сходящиеся цифры, указывающие на более древний возраст интрузий, чем тот, который вытекает из их стратиграфического положения. Все это позволяет утверждать, что принятая в известных шкалах длительность геологических периодов послекембрийской истории Земли не соответствует действительности, а периодизация докембрийского времени до сих пор, по существу, не решена.

В связи с этим, последнее время различными исследователями делаются попытки пересмотра шкалы Холмса и внесения в нее существенных поправок. Одной из таких попыток является шкала, предложенная Эрнстом Краусом (1959). Следует отметить, что если в общем виде эта шкала для постпротерозойского периода отвечает общей тенденции расширения его длительности, то в деталях весьма дискуссионна. В этом направлении предстоят еще большие исследования, в ходе которых ревизия существующей шкалы абсолютного геологического времени должна осуществляться как под углом зрения проверки имеющихся цифр и их пересчета на основании современных констант распада, так и проверки стратиграфического положения и сохранности самого материала, поступавшего в анализ. Очень важна при этом тщательность отбора материала, который позволил бы провести необходимую корреляцию между вновь создаваемой абсолютной и существующей биостратиграфической шкалами.

В Советском Союзе в настоящее время проводятся широкие исследовательские работы, на основе которых создается отечественная шкала абсолютного летоисчисления. В частности, большие работы в этом направлении выполнены по расчленению докембрия карело-финского и украинского кристаллических массивов.

Как бы ни решался вопрос о длительности отдельных эпох и периодов, можно утверждать, что возраст известной ныне поверхностной части земной коры, безусловно, больше 2 млрд. лет. При этом минимальным возрастом земной коры можно считать возраст наиболее древних из доступных наблюдению на поверхности земли пород.

Возраст поверхностных частей земной коры может быть оценен не моложе 3,5—4,0 млрд. лет.

Рядом исследователей расчет возраста земной коры проводился на основе имеющихся данных по изотопному составу свинца. Так, Холмс (1946) использовал изотопные анализы обыкновенного свинца, выполненные Ниром в 1939 г., и получил возраст земной коры, равный 3,3 млрд. лет. В. И. Баранов, пользуясь методом изохрон по изотопному составу свинца горных пород, определил возраст земной коры равным около 4,0 млрд. лет. Паттерсон (1953), определив изотопический состав обыкновенного свинца в «метеорите, а также свинца из красной глины со дна Тихого океана и из некоторых базальтов, провел вычисление возраста земной коры, который, выражается цифрой «порядка 4,5 млрд. лет. А. П. Виноградов (1952), исходя из закономерного увеличения содержания изотопов свинца 206, 207 и 208, по мере уменьшения возраста минералов, определил (на материале изучения галенитов), что истекшее время от современного момента до времени образования первых радиогенных атомов свинца 206 и 207 равно 5,1 млрд. лет. Эта цифра им рассматривается как верхний предел возраста земной коры и как возраст Земли в целом.

Присутствие в Земле естественных радиоактивных элементов, непрерывно распадающихся, но не образующихся вновь в современных условиях, указывает на то, что в истории Земли был период, когда земное вещество эволюционировало в направлении образования тяжелых элементов. Это позволяет провести оценку величины периода времени, прошедшего с момента возникновения радиоактивных элементов.

Природные радиоактивные элементы распределены по всей периодической системе Менделеева, начиная от калия и кончая ураном. Это позволяет предполагать, что в Земле одновременно образовались как радиоактивные, так и стабильные изотопы каждого элемента. К этому же выводу подводит также факт существования в природе всех без исключения известных радиоактивных изотопов с продолжительностью жизни более 108 лет. Изотопы тех же элементов с меньшей продолжительностью жизни, ничем принципиально от них не отличающиеся, в природных условиях не обнаружены. Например, у элемента урана в природе встречаются только изотопы 238 и 235 и радиогенный изотоп 234, тогда как изотопы 227—233, 236, 237 и 239, 240, периоды полураспада которых менее 5 ∙ 107 лет, получены только искусственным путем.

Отсутствие в земной коре естественных радиоактивных изотопов с периодом жизни, малым по сравнению с возрастом земной коры, доказывает, что в течение геологической истории Земли и ней не происходило в заметных масштабах образования или превращения химических элементов, за исключением радиогенных. Таким образом, определение возраста радиоактивных элементов, точнее времени, протекшего после их образования, может дать указание на вероятный возраст и других химических элементов, тате как о возрасте устойчивых химических элементов можно судить по аналогии с возрастом радиоактивных элементов в предположении, что образование тех и других происходило в едином процессе эволюции земного вещества. На основе известных данных о распространенности радиоактивных элементов, их изотопном составе, а также о распространенности продуктов распада, проведены попытки расчета возраста элементов. При этом принимается, что начальное содержание урана 235, по аналогии с распространенностью изотопов соседних элементов периодической системы, не могло быть больше содержания урана 238 и, вероятно, равнялось половине количества последнего, т. е. первоначально отношение урана 235 к урану 238 равнялось единице. В настоящее время это отношение равно 7 ∙ 10-3. Исходя из этого, возраст урана определяется цифрой 6,10 ∙ 109 лет. Если первоначальное отношение урана 235 к урану 238 принят)) равным половине, товозраст урана будет оцениваться в 5,2 ∙ 109 лет (В. И. Баранов, 1958). Используя для этих же целей различные отношения изотопов свинца, получаем возраст от 4 до 6 млрд. лет. В общем же можно сказать, что возраст тяжелых радиоактивных элементов с момента начала необратимого процесса радиоактивного распада оценивается цифрой 5—6 млрд. лет.

Таким образом, намечаются следующие возрастные границы основных этапов истории Земли:

  • Появление человека — около 1 млн. лет
  • Первые известные остатки органической жизни — около 2000 млн. лет
  • Возраст наиболее древних геологических пород, датируемых по радиоактивному распаду — 3—4,5 млрд. лет
  • Возраст урановых элементов с момента начала необратимого процесса радиоактивного распада — 5,5—6,0 млрд. лет

Для оценки общего возраста Земли большой интерес представляют расчеты О. Ю. Шмидта, основанные на космогонических данных, в результате которых длительность существования Земли оценивается в 6—7 млрд. лет. Нужно думать, что эта оценка дает только вероятный нижний возрастной предел существования Земли. В связи с этим интересно подчеркнуть, что возраст Солнца оценивается в 50 000 млрд. лет, а время существования средней звезды — до 5 000 000 млрд. лет.

Автор: В.М. Кляровский. Определение возраста геологических образований. Изд-во Сибирского отделения АН СССР. Новосибирск. 1960

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: