Вычисление возраста по изотопному составу обычного свинца

Возраст, вычисляемый по изотопному составу обычного свинца, называют модельным. Это связано с тем, что в качестве основы для расчета выбирают определенную геохимическую модель той системы, в которой происходило радиогенное накопление свинца. Способ построения различных моделей представлен в работах Е. И. Гамильтона, Б. М. Найденова, В. В. Чердынцева и др. Природный свинец состоит из четырех стабильных изотопов 204РЬ, 206РЬ, 207РЬ, 208РЬ, из которых 204РЬ не связан с радиоактивным распадом. Его содержание принимается за единицу, и количество других изотопов свинца выражается по отношению к нему. В настоящее время предложен ряд моделей для расчета геологического возраста по изотопному составу свинца, имеющих определенную долю вероятности.

189 Погрешность анализа ±5 %.

Модель Холмса—Гаутерманса предполагает, что любой свинец образовался как радиогенная добавка к первичному свинцу, который по своему изотопному составу равен свинцу железных метеоритов — наименее радиоактивных тел Солнечной системы.

Модель Рассела—Фаркуара—Камминга основана на предположении, что в недрах Земли, которые являются источником рудного свинца, соотношения Pb/U/Th хорошо перемешаны, образуя некоторый гомогенный источник, в котором указанные элементы изменяют в течение геологического времени свои количества только в результате радиоактивного распада.

В модели Э. Канасевича, Б. Дое и Дж. Стейси использован тот же принцип, что и в предыдущей модели, но с несколько иными параметрами.

 

Радиоуглеродный метод190

Радиоуглеродный метод основан на реакции 14N с нейтроном в верхних слоях атмосферы под воздействием космического излучения и превращением его в 14С с периодом полураспада 5750 лет.

Используется для датирования пород позднего плейстоцена —- голоцена. Массовое радиоуглеродное датирование применимо для образцов возрастом от 1 до 50—60 000 лет. Образцы моложе 1 000 лет не анализируются из-за большой погрешности в определении. Максимальный возраст — 70 000 лет — требует высокой технической сложности анализа и специального (крайне дорогого) обогащения пробы радиоуглеродом.

Объекты для радиоуглеродного датирования многочисленны. Это разнообразные углеродсодержащие материалы: древесный уголь, древесина, торф, гумус, кости, раковины моллюсков, сталактиты и т. п.

Радиоуглеродные даты могут быть омоложены или удревнены вследствие различных наложенных процессов (например, гниение). Поэтому следует особенно тщательно отбирать (и упаковывать191) материал для анализа.

190 Погрешность анализа ±5 %.

191 Запрещается использовать для упаковки вату, опилки, стружку.

 

Самарий-неодимовый метод

Метод разработан сравнительно недавно Д. де Паоло и Г. Вассер-буром в США. Он основан на a-распаде 147Sm и превращении его в 143Nd. Радиоактивного изотопа 147Sm в природном самарии 14.97%, 143Nd в естественном неодиме 12.7 %. Оба элемента относятся к группе редкоземельных (лантанидов) и имеют почти одинаковые свойства и встречаются совместно в одних и тех же минералах. Возраст минеральных образований, содержащих самарий, вычисляется по уравнению:

 

 

пробе; t — возраст минерала или породы. В дальнейшем полученные данные обрабатываются методом построения изохрон. Изохрона строится по полученным точкам, и ее наклон к оси абсцисс соответствует определенному возрасту, а точка пересечения с осью ординат (на которой отложены отношения 143Nd/144Nd) соответствует первичному отношению изотопов 143Nd/144Nd.

Постоянная распада X самария-147 равна 6.537-10^–10 лет1, что соответствует периоду полураспада Т= 1.06-10¹¹ лет. Такая медленная скорость распада приводит к очень малому накоплению радиогенного изотопа 143Nd, что требует исключительно чувствительных и точных аналитических определений.

Самарий-неодимовый метод имеет преимущество перед другими методами. Оно состоит в том, что родоначальный и радиогенный изотопы по своим геохимическим свойствам чрезвычайно близки, и их миграция практически происходит в одинаковой степени, не нарушая радиоактивного равновесия в самой минеральной системе.

 

Рений-осмиевый метод

Метод основан на радиоактивном распаде рения 187Re и превращении его в изотоп осмия 187Os. Рений относится кдовольно редким и рассеянным элементам земной коры. Значительные era концентрации довольно редки — максимальная (2—3 %) обнаружена в минералах молибденита. Молибдениты встречаются в кварцевых рудных жилах и от-

дельных пегматитах, в которых первичный осмий практически отсутствует. Таким образом, в молибденитах накапливается только радиогенный осмий. Возраст молибденитов вычисляется по отношению 1S7Os/187Re с использованием формулы

 

Рений-осмиевый метод применяется довольно редко. Это связано с тем? что скорость распада рения низкая и константа (X) определена с небольшой точностью.