Определение геологического возраста радиоактивными методами

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗРАСТА РАДИОАКТИВНЫМИ МЕТОДАМИ [c.59]

Начало геохронологическим исследованиям у нас в Советском Союзе было положено Владимиром Ивановичем Вернадским — основателем Радиевого института. Еще в 20-х годах, занимаясь радиогеологией, Владимир Иванович проявлял особый интерес к определению геологического возраста радиоактивным методом. Со свойственной ему прозорливостью он писал Грандиозный по своему размаху, еще недостаточно оцененный факт возможности такого определения времени в недалеком будущем изменит до основания всю научную работу и мышление геолога . [c.12]

За последние годы широкое применение получил рубидий-стронциевый метод определения абсолютного геологического возраста. Из табл. 4 видно, что естественная радиоактивность рубидия обусловлена изотопом с массой 87, который, испуская -частицу, переходит в стронций-87. Отношение 5г (дочерний)(материнский) и используется для определения геологического возраста. [c.61]

Радиохимические методы нашли широкое применение во многих областях науки и техники благодаря их исключительной чувствительности и возможности с их помощью легко отличать радиоактивные изотопы какого-либо элемента друг от друга и от неактивных изотопов, того же элемента. Когда требуется проследить за очень малыми количествами вещества или за обменом местами атомов одного и того же элемента, радиохимические методы позволяют легко разрешать задачи, с трудом решаемые или совсем неразрешимые другими методами. Из наиболее важных примеров можно указать на определение весьма малых примесей изучение прочности химической связи по скорости межмолекулярного обмена, процессов самодиффузии и диффузии определение абсолютного геологического возраста пород изучение обмена веществ в живых организмах клиническую диагностику изучение процессов истирания механизмов. [c.8]

Существование в природе радиоактивных элементов позволяет определять возраст минералов, т. е. время, протекшее с момента их образования. Радиологические методы определения абсолютного геологического возраста многочисленны, но мы рассмотрим лишь важнейшие из них. [c.59]

Эффективность ионизации отдельных элементов настолько различна, что относительное содержание ионов может сильно исказить картину атомного состава образца. Во многих случаях это является недостатком, но иногда облегчает возможность определения очень м лых количеств некоторых атомных группировок. В частности, это различие в чувствительности используется при определении абсолютного возраста геологических материалов рубидиево-стронциевым методом. Количество радиоактивного изотопа Rb-87 всегда значительно выше [c.118]

Прямые доказательства на этот счёт получить очень трудно. Одним из таких доказательств является наличие плеохроичных ореолов, обнаруженных в некоторых очень древних породах и представляющих собой следы воздействия а-частиц 19]. Такие ореолы образуются вследствие того, что радиоактивные вещества испускают а-частицы с различной, но вполне определенной энергией. Ореолы имеют очень четкие очертания, а это свидетельствует о том, что физические законы, по которым происходит испускание а-частиц и их торможение при прохождении через кристаллическую решетку, оставались неизменными на протяжении геологического времени. Строго говоря, этот факт имеет непосредственное отношение к правомерности только таких методов определения абсолютного геологического возраста, которые основаны на использовании естественных а-излучателей. Однако он одновременно служит некоторой поддержкой нашему допущению о неизменности физических законов. Конечно, любые дополнительные доказательства будут встречены с огромным энтузиазмом. [c.48]

Далее, мы уже подчеркивали, что для многих классических ископаемых остатков была установлена относительная хронология путем сопоставления соответствующих слоев, находящихся в далеко отстоящих друг от друга географических точках. Надежное определение абсолютного возраста для нескольких ключевых пунктов глобальной геологической шкалы, таких, как рубежи каж,аой из больших эпох, позволило бы составить абсолютную временную шкалу для значительной части существовавших в прошлом форм земной жизни. Для этого необходимо воспользоваться недавно разработанным весьма сложным методом радиоактивной датировки. Кумулятивный, зависящий от времени процесс, на котором основан этот метод, представляет собой распад некоторых нестабильных атомных ядер с большим периодом полураспада, входящих в состав земных пород. В последующих разделах мы более подробно обсудим, каким образом с помощью радиоактивных часов удается оценить возраст земной жизни и самой Земли. [c.66]

Я хотел показать, что абсолютное датирование — не словесная игра миллионами и миллиардами лет и не гадание на кофейной гуще. Она основана на фундаментальных законах физики. Датирование проводят несколькими независимыми методами, и результаты сравнивают. Все же надо признать, что эти методы весьма сложны в работе. Они находятся на грани возможностей современной аналитической и электронной техники. Мало того, за долгие тысячелетия геологической истории породы, содержащие радиоактивные часы , испытали всевозможные превратности судьбы. Поэтому главная трудность сейчас состоит не в том, чтобы измерить возраст породы, а в том, чтобы узнать, как расценивать этот возраст . Он может означать время, прошедшее с момента образования породы. Но не исключено, что в действительности это время, прошедшее после какого-то более позднего события в истории породы, например с момента ее перекристаллизации или другого происшествия , стершего первичные показания часов , так что теперь они показывают дату этого события, а не возраст породы. Именно вокруг таких вопросов и ведутся теперешние дискуссии, связанные с проблемой определения абсолютного возраста. [c.52]

ВОЗРАСТ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АБСОЛЮТНЫЙ — время, прошедшее от кя-кого-либо геологического события до современной эпохи. В.г.а. устанавливается на основании содержания радиоактивных элементов и продуктов их распада в минералах и породах. Для определения В, г. а. пород и минералов используются 4 метода свинцовый, гелиевый, аргоновый и стронциевый, в основе которых лежат реакции ядерных превращений [c.58]

Геологи для определения геологического возраста горных пород и минералов применяют различные геологические и палеонтологические критерии, такие, как, например, руководящие ископаемые, несогласия, отложения осадков и орогенические циклы. Хотя геохронология и может быть составлена на основе геологических и биологических данных, однако определение абсолютного геологического возраста или рремени должно основываться на процессе, который действовал в течение всего времени существования Земли и протекал бы с неизменной скоростью. Единственным процессом, который удовлетворяет этим требованиям, является радиоактивный распад. Метод изучения радиоактивного распада может быть применен для определения возраста как осадочных, так и изверженных пород и минералов. [c.12]

Абсолютные значения продолжительности геологических периодов могут быть установлены только путем использования различных изотопических часов , основывающихся на радиоактивном распаде относительно долгоживущих изотопов. Вскоре после открытия радиоактивности была показана принципиальная возможность ее использования для этих целей, и в течение последних 15 лет проводились экспериментальные работы в области геохронологии по созданию точных и чувствительных методов измерения. В настоящее время широко используется несколько типов распадов для определения возраста. [c.463]

В настоящее время как радиоактивные, так и стабильные нуклиды играют больщую роль во многих аналитических и физикохимических методах исследования. Здесь мы упомянем только активационный анализ (определение неактивного элемента в пробе путем превращения в активный изотоп с последующим измерением его излучения), применение меченых атомов при химических или биохимических исследованиях и определение возраста геологических или биологических объектов по изотопу [c.46]

Изучая количественные соотношения исходного радиоактивного изотопа и продуктов его распада, можно получить представление о продолжительности процесса. На этом основании П. Кюри и Э. Резерфорд предложили радиохимический метод определения абсолютного геологического возраста Земли, горных пород и минералов. Для этого используются такие изотопные соотношения, как и — ТЬ — РЬ, Аг — Са , 5г — КЬ и др. Далее, по изотопам кислорода или 8 и РЬ удается устанавливать не только возраст горных пород, но даже температуру их образования (палеотермометрия, греч. ра1а оз — древний). [c.385]

Только после того, как было обнаружено, что долговременным источником тепла могут служить процессы радиоактивного распада, и после того, как Резерфорд в 1904— 1905 гг. ввел надежные методы определения возраста, основанные на ядерных превращениях [787, 2046], стала общепринятой шкала геологического времени. Древнейшие из известных сейчас пород найдены в Южной Африке (3,5 млрд. лет [839]), Гренландии (3,7 млрд. лет [1287]) и Миннесоте (3,8 млрд. лет [716]). [c.37]

В 1931 г. при Радиевом институте была создана Межведомственная комиссия по определению абсолютного возраста пород. В ее состав входили В. И. Вернадский (председатель), В. Г. Хлопип (заместитель председателя), И. Е. Старик (ученый секретарь). В 1937 г. по предложению Владимира Ивановича на XVII Международном геологическом конгрессе была избрана комиссия по определению возраста пород радиоактивными методами. В ее состав также вошли В. И. Вернадский (вице-президент), В. Г. Хлопин и И. Е. Старик. Деятельность этой комиссии была вскоре прервана второй мировой войной. [c.12]

Непрерывное повышение точности и надежности масс-спектрометров привело к возпикновепию и развитию новых важных методов изучения геологических процессов. Значение этих методов постоянно возрастало, и в настоящее время они представляют важную область применения масс-спектрометров. Специальные масс-спектрометрические методы требуются для решения трех основных проблем геологии определения возраста пород по соотношению радиоактивных изотопов, изучения изменений содержания изотопов нерадиоактивного происхождения и анализа элементов, содержащихся в очень малых количествах. Наиример, при определении геологического возраста требуются приборы, которые для малого интервала масс обеспечивают воспроизводимость по меньшей мере в несколько десятых процента, в то время как изучение изменений содержания изотопов требует воспроизводимую точность порядка 0,01%. В настоящей работе широко обсуждаются некоторые аспекты подобного применения масс-спектрометрии, причем главныл образом с точки зре[шя специфичности применяемых методик. Особое внимание уделяется изотопному анализу свиаца. [c.514]

Из приведенных выше данных видно, что во всех радиоактивных методах определения геологического возраста изотопы служат также индикаторами определения перадиогениых примесей в продуктах распада, выполняя этим роль меченых атомов . [c.47]

В геологии своеобразной разновидностью метода И. и. нвляется использование изменения изотопного состава естественных радиоактивных элементов в результате радиоактивных превращений или благодаря нарушению радиоактивяых равновесий в процессах миграции. Первый эффект используется в радиоактивных методах определения возраста геологич. формаци (см. hojpa m геологический абсолютный), изучение количественных соотношений между членами естественных радиоактивных семейств дает ценные сведения о путях миграции, позволяет устанавливать генезис месторождений. [c.93]

Радиоактивные методы (свинцовый, гелиевый, аргоновый и др.) определения возраста минералов используют для установления абсо лютиого возраста геологических формаций. [c.43]

Радиоактивный метод определения геологического времени дает понятие не о возрасте Земли, а только о возрасте наиболее древнего процесса метаморфизации ( 66). Принцип, или правило, Геттона В геологии не видно ни начала, ни конца ( 67). Геохиминеское изменение элементарного химического состава Земли в зоны лет ( 68), Поиски начала и конца геологических явлений не связаны с научными фактами ( 69). Уменьшение количеств урана, актиноурана, [c.84]

Мы имеем, однако, возможность убедиться, действительно ли наблюдается такое явление. Если бы при исследовании радиоактивным способом мы получили один и тот же возраст для таких явлег ий, которые явно с геологической точки зрения должны быть разновременными, это показало бы нам, что существует предельная длительность метаморфического процесса, которая много меньше длительности существования планеты и не позволяет нам пользоваться радиоактивным методом определения возраста без поправок. Она дает нам геологическое время данной твердой породы — метаморфической или гранитной, глубже мы встретимся с расплавленной массой, застывание которой может быть для нас более близким по времени, чем та твердая порода, которая дала расплав. [c.85]

Здесь важно упомянуть, что последовательность осадочных слоев можно отнести к двум большим эпохам, соответствующим двум эпохам в истории жизни. Это подразделение производится в зависимости от видов ископаемых остатков, преобладающих в каждой системе слоев. Если данный вид ископаемых остатков обнаруживается лишь в нескольких непосредственно соседствующих слоях, но при этом встречается в осадочных породах всего земного шара, то его можно использовать как своего рода маркер для сопоставления возраста различных слоев осадочных пород разной локализации. Допустим, такую руководящую окаменелость находят в многочисленных удаленных друг от друга слоях в этом случае вполне разумно было бы предположить, что соответствующие слои образовались в одно и то же время. Используя несколько таких руководящих ископаемых (к их числу относится, в частности, морское беспозвоночное Hypothyridina uboides [4]), удается расположить многие области земного шара на одной относительной временной шкале, хотя мы еще не располагаем способами определения абсолютного возраста эпох, соответствующих нашему геологическому разрезу в глобальном масштабе. Однако, поскольку геологи и палеонтологи уже провели детальное исследование ископаемых остатков и решили многие проблемы установления относительного возраста задолго до того, как во всеобщее употребление вошли методы радиоактивной датировки, соотнесение абсолютной временной шкалы со шкалой геологического разреза превратилось в крайне несложную операцию. [c.65]

Главное положение, на котором зиждется самая возможность применения обсуждаемых радиоактивных методов для определения абсолютного возраста, сводится к тому, что абсолютные скорости распада различных изотопов оставались постоянными на протяжении геологического времени. Если когда-либо в прошлой скорости распада ра/диоактивных изотопов заметно отличались от скоростей, наблюдаемых в настоящее время, то вполне очевидно, что паши результаты будут совершенно неправильными. Положение о неизменности скоростей радиоактивного распада является частным случаем более общей унитарной доктрины, обсуждавшейся в гл. I. Мы уже отмечали, что фактически единственное более или менее прямое доказательство, подтверждающее правильность этой доктрины, мы получаем для случая радиоактивного распада некоторых изотопов из семейства урана, протекающего с испусканием а-частиц. Речь идет о так называемых плеохроичных ореолах, различимых под микроскопом в некоторых породах, где имеется вкрапленность урановых минералов [3, 20]. Отчетливая выраженность этих ореолов служит свидетельством постоянства физических параметров, связанных с процессом а-распада. [c.73]

Ленточные глины — это глины микрослоистого строения, отлагавшиеся в озерах у края отступающего ледяного щита в последний ледниковый период. Они имеют годичную слоистость, образовавшуюся потому, что стекавшая летом с ледников талая вода приносила сравнительно много крупных минеральных частиц, осаждавшихся на дно озер. Зимой озера покрывались льдом, и в совершенно спокойной воде шло отложение тонкой глинистой фракции. Терпеливо считая слои, можно углубиться в прошлое на 20000 лет. Этот метод раньше широко применялся для изучения отступания ледников последнего ледникового периода, но теперь он почти полностью заменен радиоуглеродным методом определения возраста, в котором используется распад углерода-14 ( С), Радиоактивные методы измерения геологического времени вполне подходят для наших целей, и сейчас мы перейдем к их рассмотрению. [c.37]

Наряду с этими методами все более широкое применение получили методы определения возраста молодых геологических образований радиоуглеродный, радиево-иониевый и др. Радиоуглеродный метод основан на измерении С, поступающего в живые организмы из атмосферы, где этот изотоп образуется под действием космических излучений. Метод дает возможность определять возраст углесодержащих остатков до 60 000 лет. Иониевый метод основан на измерении иония и радия в колонках морских грунтов, в которых радиоактивное равновесие в ряду и — 1о — На является функцией времени. Метод позво- [c.407]

Области использования масс-спектрометрических методов многообразны. С помощью масс-спектрометрии были открыты изотопы, а впоследствии был установлен изотопный состав всех элементов периодической системы, измерены с высокой точностью массы атомов, молекул и их дефекты, исследованы изменения изотопного состава легких элементов, происходящие под влиянием физико-химических процессов в природе, измерен абсолютный возраст геологических образований по накоплению изотопов свинца, стронция и аргона, выявлена тождественность изотопного состава элемента в земных и космических веществах, в отдельных случаях были определены периоды полураспада радиоактивных изотопов. Этн методы сыграли важную роль в становлении технологии искусственного разделения изотопов и степени их обогащения в связи с задачами атомной энергетики. Масс-спектрометрические методы используются в количественном химическом анализе при исследовании много-компонеитных газовых смесей, для определения микросодержания газовых примесей в твердых веществах, а в сочетании с изотопным разбавлением с их помощью удается обнаружить примеси инородных атомов в чистых веществах с высокой чувствительностью и точностью. [c.12]

Согласно спектрографическим данным, калий представляет собой смесь трех изотопов с атомными весами 39, 40 и 41. Их количества относятся как 93,260 0,0119 6,729 . Из этих трех изотопов радиоактивным является только изотоп с массовым числом 40. В 1 г калия за 1 сек происходит в среднем 31,6 атомных превращений. Из них 28,3 превращения происходит с испусканием -частиц, а 3,3 — путем электронного захвата. Отсюда для изотопа калия период полураспада равен 1,18-10 года. Благодаря радиоактивному распаду постоянно образуется аргон (точнее, Аг), а именно ежегодно по 3,6-10 1 лл на 1 г калия. На этом основан калий-аргоновый метод геологического определения возраста минералов (Russel, 1954 Wasserburg, 1955 Gentner, 1955 см. также т. II). [c.165]

Радиоактивные часы. Вскоре после открытия радиоактивности стало ясно, что процессы радиоактивного распада представляют собой своеобразные часы, изготовленные самой природой. До начала этого столетия геологи не располагали надежными методами измерения интервалов геологического времени, хотя и накопили достаточно сведений об их относительной последовательности. Возраст земли приближенно оценивали максимум в несколько десятков миллионов лет. Новые данные о процессе радиоактивного распада, естественных радиоактивных семействах и природе <х-частиц способствовали созданию первых объективных методов геохронологии, которые в свою очередь радикально изменили наши представления об истории земли. Резерфорд перйым высказал предположение, что а-распад может приводить к накоплению гелия в минералах, содержащих уран, и что данные о содержании гелия можно использовать для измерения промежутка времени, истекшего с момента затвердевания минерала. Этот метод был впервые применен Резерфордом для определения возраста некоторых минералов. Вскоре после того, как было установлено, что свинец является конечным продуктом распада урана, начались исследования содержания свинца в урановых минералах и уже к 1907 году был сделан вполне обоснованный [1] вывод, что геологические времена следует исчислять не в десятках, а в сотнях и тысячах миллионов лет. [c.493]

Наш краткий обзор общих принципов радиоактивной датировки, быть может, создаст у читателя впечатление, что эти методы относительно просты и позволяют получать прямые ответы. Однако такое впечатление будет ошибочным. Не говоря уже о том, что для точного измерения ничтожных количеств радиогенных изотопов требуется чрезвычайно сложн ое оборудование , приходится учитывать также недостаточную надежность предпосылок, на которых основан этот метод. В частности, это касается допущения, согласно которому данный образец горной породы всегда представлял собой замкнутую систему. Это в особенности относится к свинцовым методам, так как при этом в качестве одного из промежуточных продуктов образуется газообразный элемент— радон (фиг. 10), способный диффундировать в породах на протяжении геологических эпох в результате возраст, определенный описанным методом , оказывается заниженным. Известно также, что кислые грунтовые воды удаляют из торийсодержа- [c.72]

Ископаемые остатки представляют ценность лишь в том случае, если известен их возраст. А возраст слоев, содержащих фауну, палеонтологи определяют на основании найденных в них ископаемых остатков Это звучит парадоксально, хотя на самом деле парадокса здесь нет. Отец современной геологии Уильям Смит (William Smith) еще в 1790 г. обратил внимание на то, что для каждого геологического слоя характерно свое особое сочетание ископаемых остатков и что поэтому различные слои можно определять по содержащимся в них остаткам, даже если физические признаки этих слоев изменились. В областях, не подвергавшихся сильным нарушениям, можно установить, в какой последовательности происходило отложение слоев, поскольку очевидно, что вышележащие слои должны были откладываться позднее. К тому времени, сопоставляя ископаемые остатки, найденные ib пластах из разных областей, палеонтологи смогли создать геохронологическую шкалу, известную под названием геологической колонки (табл. 17.1). Выразить временные интервалы в годах оказалось более трудной задачей, и лишь сравнительно недавно появилась возможность делать это с достаточной точностью. Начиная с 1950 г. стали разрабатываться методы более точного определения возраста пород, основанные на скорости радиоактивного распада содержащихся в них элементов. Как показали эти методы, оценка возраста Земли, производившаяся прежними методами, была занижена. Кроме того, при помощи этих методов была подтверждена правильность относительных возрастов, которыми пользовались палеонтологи. [c.451]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология