ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Методы определения абсолютного возраста изверженных пород и отложений. Как определить возраст осадочных пород

Определение относительного возраста изверженных пород по окружающим их осадочным породам. Здесь мы обсудим применение методов определения абсолютного возраста к этим двум классам пород. Определение абсолютного возраста обычно возможно для изверженных пород и рудных минералов, а для осадочных пород его удается осуществлять лишь в некоторых, довольно редких случаях. Значит, и в этом отношении методология абсолютного датирования отличается от методологии определения относительного возраста, основанного на анализе руководящих ископаемых и на принципе суперпозиции.

Кроме затруднительных случаев, таких, как позднейшая перекристаллизация породы (см. предыдущий раздел), "абсолютный возраст породы" (или рудного минерала) обычно означает время, прошедшее с момента кристаллизации породы или образования рудной жилы. В это время небольшие количества радиоактивных элементов могли включаться в кристаллическую решетку растущего минерала. Начиная с этого момента продукты распада радиоактивного элемента оставались (вернее, должны были бы оставаться) во вмещающем минерале. Значит, измерив содержание материнского и дочернего элементов либо в целой пробе породы, либо в отдельных кристаллах минерала, мы можем рассчитать возраст породы.

В осадочных породах содержится масса продуктов распада разных радиоактивных рядов. Они были выветрены из более древних пород, а затем снесены и отложены в водоеме. Поэтому анализ пробы осадочной породы "по монолиту" даст не время, прошедшее с момента образования осадка (возраст породы), а совершенно бессмысленную цифру. Известны, впрочем, немногие исключения. Так, анализ некоторых весьма тонкозернистых ордовикских отложений из Швеции торий-свинцовым и уран-свинцовым методами позволяет определить их абсолютный возраст, потому что зерна осадка при отложении сортировались по удельной массе на две группы: зерна, содержащие торий и уран, и зерна, содержащие свинец. В результате свинец отлагался отдельно, и мы можем быть уверены, что весь свинец, обнаруживаемый в осадках первой группы, имеет радиогенное происхождение, т. е. его содержание пропорционально абсолютному возрасту породы. Такой осадок можно назвать девственным - он не содержит остатков радиоактивных распадов, происходивших до его образования.

Отдельные зерна минералов в осадочных породах обычно тоже не годятся для определения возраста осадка. Как правило, эти зерна - продукт разрушения более древней осадочной породы. Они Принесены в осадочную породу водой, в них содержатся материнские и дочерние элементы в пропорциях, соответствующих возрасту этих минералов, когда-то выкристаллизовавшихся из расплава. Правда, эти зерна можно использовать для определения возраста пород, участвовавших в образовании осадка.

Определение абсолютного возраста возможно только для тех осадочных пород, в которых содержатся минералы, образовавшиеся непосредственно во время осадконакопления. Эти новообразовавшиеся, так называемые аутигенные минералы, если в них содержатся радиоактивные элементы, ничем не уступают минералам, кристаллизовавшимся при образовании изверженной породы или рудной жилы. В отложениях позднего докембрия и фанерозоя встречается минерал, используемый для целей абсолютного датирования, а именно глауконит. Это сложный силикат зеленоватого цвета. В нем присутствует калий; следовательно, он пригоден для датирования калий-аргоновым методом. Глауконит образуется на дне неглубоких теплых морей параллельно с отложением известняка, по-видимому, при участии каких-то биохимических процессов. Но глауконит обычно встречается только в породах, возраст которых не превышает 1 млрд. лет. Поэтому его нельзя использовать для датирования пород из наиболее интересующих нас периодов. Определение абсолютного возраста более ранних отложений иногда проводится на осадочных урановых рудах. При этом подразумевается, что хотя бы часть урановых минералов этих руд является аутигенной. Пример такой датировки будет приведен в разд. 10 гл. XIII, но уже сейчас можно отметить, что данный метод ненадежен. Многие минералы урановых руд наверняка возникли ранее образования самой осадочной руды и принесены в нее водой в виде продуктов выветривания более древних пород.

В общем, за исключением только что перечисленных случаев, определение абсолютного возраста обычно проводят на изверженных породах или на рудных минералах. Значит, даже методы определения абсолютного возраста позволяют определять лишь относительный возраст осадочных пород. Об осадочной породе говорят, что она "моложе интрузии А и древнее интрузии Б", точное так же как относительный возраст изверженных пород определяется в выражениях типа "они моложе отложения X и древнее отложения Y". Это основное различие между абсолютным и относительным датированием отражено на 8.

Схема, поясняющая применение методов определения относительного и абсолютного возраста. Толща древних осадочных пород, относительный возраст которых можно определить по содержащимся в них ископаемым остаткам организмов, стоящих на разных ступенях эволюции, была смята в процессе горообразования. В конце орогенного периода в осадочные породы проникла магма (интрузия А). Позднее складчатые толщи вместе с интрудировавшими изверженными породами обнажились и подверглись эрозии. На эродированной поверхности с несогласием залегает пласт более молодых осадков. В нем, вблизи его подошвы, содержится галька изверженной породы интрузии А, и потому можно утверждать, что эта интрузия моложе складчатых отложений и древнее вышележащих горизонтальных пластов. Серия более молодых отложений тоже может быть датирована относительно на основании содержащихся в ней ископаемых остатков, которые можно расположить в эволюционный ряд. В вышележащих горизонтальных пластах нет ни одного из тех ископаемых остатков, которые встречаются в складчатой серии; значит, между отложением этих пород прошло много времени. Но нельзя сказать, насколько велик был этот промежуток времени, невозможно выразить его в годах. Абсолютное датирование дает возраст двух интрузий А и В - 500 и 200 млн. лет соответственно. Но абсолютный возраст отложений может быть выражен только как 'древнее 500 млн. лет' и '200-500 млн. лет'

Схема, поясняющая применение методов определения относительного и абсолютного возраста. Толща древних осадочных пород, относительный возраст которых можно определить по содержащимся в них ископаемым остаткам организмов, стоящих на разных ступенях эволюции, была смята в процессе горообразования. В конце орогенного периода в осадочные породы проникла магма (интрузия А). Позднее складчатые толщи вместе с интрудировавшими изверженными породами обнажились и подверглись эрозии. На эродированной поверхности с несогласием залегает пласт более молодых осадков. В нем, вблизи его подошвы, содержится галька изверженной породы интрузии А, и потому можно утверждать, что эта интрузия моложе складчатых отложений и древнее вышележащих горизонтальных пластов. Серия более молодых отложений тоже может быть датирована относительно на основании содержащихся в ней ископаемых остатков, которые можно расположить в эволюционный ряд. В вышележащих горизонтальных пластах нет ни одного из тех ископаемых остатков, которые встречаются в складчатой серии; значит, между отложением этих пород прошло много времени. Но нельзя сказать, насколько велик был этот промежуток времени, невозможно выразить его в годах. Абсолютное датирование дает возраст двух интрузий А и В - 500 и 200 млн. лет соответственно. Но абсолютный возраст отложений может быть выражен только как 'древнее 500 млн. лет' и '200-500 млн. лет'