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,

 

¹⁸⁹ Погрешность анализа ±5 %.

-218-

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.

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.

 

9.5. 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.

 

Самарий-неодимовый метод

 

Метод разработан сравнительно недавно Д. де Паоло и Г. Вассер-буром в США. Он основан на а-распаде 147Sm и превращении его в

¹⁹⁰ Погрешность анализа ±5 %.

¹⁹¹ Запрещается использовать для упаковки вату, опилки, стружку.

-219-

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:

бе; 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 λ самария-147 равна 6.537*10 ^-10 лет^-1, 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 его концентрации до­вольно редки — максимальная (2—3 %) обнаружена в минералах мо­либденита. Молибдениты встречаются в кварцевых рудных жилах и отдельных

 

-220-

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

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