Геохронология
(от греч. ge — Земля, chronos — время и logos — слово, учение * a. geochronology; н. Geochronologie; ф. geochronologie; и. geochronologia) — учение о возрасте, продолжительности и последовательности формирования г. п., слагающих земную кору. Различают относит. и абс. (ядерную, изотопную) Г.
Относительная Г. определяет относит. возраст осадочных, пирокластич. и вулканогенных пород на основе принципа последовательности напластования (т.н. закон последовательности напластования дат. естествоиспытателя Н. Стено (1669)), согласно к-рому, при ненарушенном залегании каждый вышележащий пласт моложе нижележащего. Одновременность образования пород устанавливается по сходству содержащихся в них остатков ископаемых организмов. Относит. возраст интрузивных пород и др. неслоистых геол. образований определяется по соотношению с толщами слоистых г. п. Основой шкалы относит. геол. времени — геохронологич. шкалы — послужила общая стратиграфич. шкала, выработанная многолетней практикой гл. обр. европ. геологов в 19 в. и уточняемая и поныне. Впервые относит. возраст г. п. определён в кон. 18 — нач. 19 вв. У. Смитом в Великобритании и Ж. Кювье во Франции.
Абсолютная, или ядерная (изотопная), Г. устанавливает возраст г. п. (гл. обр. магматич. и метаморфич.), руд и минералов в единицах астрономич. времени (обычно в млн. лет). Основана на явлении радиоактивного распада хим. элементов при условии, что скорость его за всё время существования Земли оставалась постоянной, специфичной для каждого элемента. Измерение возраста проводится по содержанию в породах и минералах материнских и дочерних продуктов радиоактивного распада. Возраст t вычисляется по формуле:
где λ — константа распада, показывающая, какая часть атомов радиоактивного элемента распадается за единицу времени (год, сутки, минуты и т.д.), по отношению к первоначальному количеству; D — число атомов нерадиоактивного вещества, возникших за время t; M — число атомов радиоактивного элемента в данный момент.
Для определения возраста используются преим. след. типы радиоактивного распада:
Эти типы распада положены в основу наиболее распространённых методов ядерной Г.: свинцового (уран-торий-свинцового), калий-аргонового, рубидий-стронциевого, к-рые применяются гл. обр. для определения возраста докембрийских и фанерозойских пород. Возраст новейших геол. образований (верхнеплиоценовых и четвертичных) определяется радиоуглеродным, ураноиониевым, термолюминесцентным, фторовым и др. методами (см. Радиологический возраст).
Первые определения возраста радиоактивных минералов по накоплению в них свинца были выполнены Б. Болтвудом в Канаде в 1907. Первую геохронологич. шкалу для фанерозоя предложил англ. учёный А. Холмс в 1938. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась. Она воспроизводится на основании новейших данных (табл.).
Наиболее древние породы, найденные на Земле, имеют возраст ок. 3500 млн. лет (архей); пород, возникших в интервале времени от 3500 до 4500 млн. лет (предполагаемый возраст Земли), достоверно не обнаружено. В СССР инициатором радиометрич. исследований был В. И. Вернадский; в 50-60-х гг. большой вклад внесли также В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг, Г. Д. Афанасьев, А. И. Тугаринов, Л. В. Комлев, Л. Н. Овчинников, Н. И. Полевая. Истинное время образования г. п. и минералов может быть определено лишь в том случае, если они на протяжении всего своего существования представляли собой замкнутые системы, исключающие возможность дифференциров. потерь или обогащений. Разл. наложенные процессы (прогрев, катаклаз, диафторез и т.п.) обычно приводят к искажению возрастных значений, получаемых методами ядерной Г., особенно калий-аргоновым методом. Изотопные определения в этом случае указывают время метаморфизма, метасоматизма или внедрения более поздних интрузий, вызвавших прогрев пород, т.е. фиксируют более молодые события; реже возможны случаи установления более древнего возраста пород.
Истинный возраст пород и время протекания наложенных процессов можно установить, применяя одновременно независимые радиометрич. методы, особенно в изохронных вариантах.
Несмотря на определ. трудности в интерпретации радиометрич. данных, последние являются достаточно значимыми для геологии. Удалось определить возраст Земли, Луны, метеоритов, конкретных геол. формаций, выявить гл. эпохи магмообразования, рудообразования и метаморфизма, установить продолжительность формирования плутонич. тел и м-ний п. и.
Все геохронологич. исследования в СССР координируются Комиссией по определению абс. возраста геол. формаций при АН СССР (осн. в 1937 в Москве). Сессии комиссии созываются 1 раз в 2 года, междунар. симпозиумы по космохимии, геохронологии и изотопной геологии — 1 раз в 2-3 года.
Ведущие учреждения в СССР: геохронологич. лаборатории в Ин-те геологии и геохронологии докембрия АН СССР и Всес. н.-и. геол. ин-те Мин-ва геологии СССР (обе — в Ленинграде), Ин-те геологии рудных м-ний, петрографии, минералогии и геохимии АН СССР и Ин-те минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ, Москва). Результаты радиометрич. исследований геол. образований на терр. СССР обобщены в монографии "Геохронология СССР" (т. 1-3, 1973-74) и в "Каталогах определений возраста горных пород СССР радиологическими методами" (5 выпусков).
Литература: Старик И. Е., Ядерная геохронология, М.-Л., 1961; Афанасьев Г. Д., Зыков С. И., Геохронологическая шкала фанерозоя в свете новых значений постоянных распада, М., 1975; Гамильтон Е. И., Прикладная геохронология, пер. с англ., Л., 1968.
И. А. Загрузина.