Геохронологія – наука, що вирішує завдання щодо визначення віку мінералів і порід для з’ясування послідовності їх появи, також геохронологія присвячена дослідженню віку Землі як космічного тіла. Багато досліджень вчені-геохронологи проводять за допомогою газів гелію та аргону.
Історія
До настання XVIII століття ніхто з учених особливо не цікавився віком мінералів, але зусиллями ентузіастів – любителів геології поступово з’являлися методи науки, що ще не сформувалася. Родоначальником геохронології можна вважати Ніколаса Стенсена, який першим сформулював закон нової наукової течії, де відображена теорія, за якою нормально залягаючі відкладення відображають послідовність геологічних подій. У Росії її методами визначення віку порід займався М.В.Ломоносов. Після того як в 1896 Антуан Анрі Беккерель зробив відкриття радіоактивності, з’ясувалося, що це явище можна використовувати для встановлення віку геологічних об’єктів. Практичні дослідження у цьому напрямі набули розвитку лише на початку XX століття.
Сучасна геохронологія
Гелієвий метод
У породах містяться продукти радіоактивного розпаду торію та урану, при цьому процесі виділяється газ– гелій. Гелій є одноатомним інертним газом без запаху, смаку і кольору. На обчисленні його кількості та співвідношенні із вмістом торію та урану ґрунтується гелієвий метод. У лабораторних умовах вчені визначають, скільки гелію накопичилося в досліджуваній породі, і встановлюють кількість торію та урану. За пропорціями між газом і продуктами розпаду можна зрозуміти, скільки мало пройти років, щоб вийшло співвідношення елементів. Самородне залізо, магнітний залізняк та деякі силікатні мінерали чудово зберігають гелій у своїй структурі. Видалити його можна впливом високої температури протягом тривалого часу. З інших мінералів газ випаровується, в результаті абсолютний вік, що обчислюється за допомогою вмісту гелію, у багатьох випадках виходить заниженим. Прикра неточність змусила дослідників шукати надійніші способи визначення віку мінералів. Проте для геологів гелій виявився зручним індикатором. Зйомка гелію з використанням спеціального обладнання дозволяє визначати на поверхні Землі місця глибинних розломів. Будучи продуктом розпаду радіоактивних елементів, присутніх у верхньому шарі земної кори, газ проходить тріщинами, і спрямовується в атмосферу. Біля розломів, особливо у місцях їх перетину, концентрація гелія досягає вищих значень. Геологи використовують цю закономірність у дослідженнях будови глибинних шарів кори Землі та пошуку руди кольорових металів.
Аргоновий метод
Радянськими вченими було відкрито точніший метод, в його основу лягло використання здатності до накопичення в гірських породах ще одного газу – аргону, який подібно до гелію є одноатомним інертним газом, що не має смаку, запаху і кольору. Метод передбачає підрахунок кількості аргону у мінералах. Багато мінерали містять калій, наприклад, польові шпати і всі види слюди, і вони широко поширені. Через більшу поширеність порід, що містять газ, калій-аргоновий метод швидко почав активно використовуватися в геохронологічних лабораторіях. Досліджуючи якості аргону, вчені зробили висновок про існування прямої закономірності: чим старша порода, тим вище в ній вміст радіогену аргону. Практично на всій території СРСР вченими проводилися дослідження з метою визначення калій-аргонового способу віку геологічних порід. Аргоновий метод активно впроваджувався в практику геохронологічних досліджень, і в процесі роботи виявлялися різні переваги та недоліки цього методу.
Результати показали, що не всі мінерали однаково добре утримують аргон. Щоб точно встановлювати вік мінералів, їх потрібно попередньо обробляти розчином азотнокислого талію, і лише після цього показання могли претендувати на точність. Без обробки, що вивчається калій-аргоновим методом порода, ставала відчутно старшою за свої роки.
За допомогою аргонового методу вчені визначають вік метеоритів. Для отримання найбільш точних показників порівнюються результати досліджень порід різними методами, поряд із калій-аргоновим. Коли з часом накопичилася велика кількість результатів, фахівці з різних країн дійшли загального висновку: визначити абсолютний вік викопних останків істот, що колись жили на Землі, виявилося реальним лише в межах останніх 300-350 тис. років. Проте аргоновий метод дозволяє зазирнути в історію мінералів на мільярди років.
Точніший аргон-аргоновий метод розробили і почали застосовувати з середини 60-х років минулого століття. У ньому виміри калію замінили виміром ізотопу аргону, який при опроміненні зразка породи в ядерному реакторі утворюється із ізотопу калію. З технічного боку аргон-аргоновий метод складніший, але має ряд переваг, оскільки дає можливість дізнатися, чи була система ізотопів в мінералі закрита, тобто, чи були втрати радіогенного аргону. Головні досягнення на практиці сьогодні пов’язані з аргон-аргоновим методом, калій-аргоновий метод переважно застосовують лише визначення віку вулканічних порід. Проводячи аналіз, стає можливим дізнатися, скільки тисячоліть минуло з початку кристалізації магми, коли вилилася вулканічна лава, і виникли родовища руди. Однак ці породи не мають у складі жодних органічних залишків, на підставі яких їх можна було б співвіднести з тим чи іншим геологічним періодом. Широкі перспективи відкриває вивчення тваринного та рослинного світу планети та при з’ясуванні віку нових геологічних подій.
Головним результатом усіх цих досліджень буде поява єдиної геохронологічної шкали, в якій знання біостратиграфії та палеонтології тісно зв’яжуться зі спостереженнями геофізиків та геологів та останніми досягненнями геології та астрономії.
Цікаві факти
Цікавим є випадок практичного застосування аргон-аргонового методу на користь антропології, коли на початку 1990-х років цим методом було визначено вік знаменитої знахідки – останків жінки-австралопітеку, названої вченими Люсі, виявленої в 1974 році на півночі Танзанії. Зрозуміло, досліджувалися вулканічні породи, де були поховані останки, а чи не самі знайдені кістки. В результаті виявилося, що вік Люсі був трохи старший за 3 мільйони років.
Калій-аргоновим і аргон-аргоновим методами датували знайдені розплавлені частини породи, які, на думку вчених, належали Чиксулубському астероїду, що впав на Землю 65 млн років тому. Сьогодні існує теорія, згідно з якою основною причиною закінчення епохи динозаврів став величезний астероїд, що впав на Землю, що залишив гігантський кратер, який отримав назву Чиксулуб, що знаходиться в Мексиці.
Гази аргон та гелій в Україні можна придбати у лідера українського ринку промислових газів компанії «DP Air Gas» . Більш детально ознайомитися з асортиментом та умовами постачання газів, а також з пропонованим компанією передпродажним та післяпродажним обслуговуванням газового обладнання можна тут.
