Як визначають вік Землі та гірських порід
Залишки рослин і тварин дозволяють впізнавати вік гірських порід. Всі чули про кам'яновугільний період, коли утворилися найбільші родовища на територіях, де зараз знаходяться Донбас, Підмосков'я та багато інших районів. У Поволжі великі родовища нафти укладені в породах, які відкладалися під час девонського періоду, а знамениті родовища фосфоритів в Південному Казахстані приурочені до опадів морів, як заведено, кембрійського періоду. Коротше кажучи, у різний час на Землі відкладалися різні цінні корисні копалини. Тому для їх пошуків необхідно вміти дізнаватися, в яку епоху відкладалися відповідні верстви і чим вони відрізняються від більш молодих і більш старих осадових товщ.
На допомогу геологам приходить палеонтологія - наука про організми геологічного.минулого і розвитку як живої природи протягом геологічних часів. Якщо ми знаходимо в пласті вапняку панцир трилобіту, то можна впевнено сказати, що вапняк утворився в палеозойську епоху. Цей пласт набагато старший, ніж шари, в яких знайдені кістки ссавців тварин. Іноді буває досить невеликий раковинки, крихітного уламка скам'янілої деревини, щоб визначити, в якій період відкладалися ті чи інші шари.
Дослідивши послідовно зміну подій - і геологічних і біологічних, вчені розділили всю довгу історію нашої планети на п'ять великих відрізків - ер. Три крайні епохи – палеозойська, мезозойська і кайнозойська (від грецьких слів «палеос» – старий, «мезос» – середній, «кайнос» – новий і «зої» – життя) – поділяються на кілька періодів, а періоди, своєю чергою, – на епохи і століття. Дві найдавніші і найдовші епохи – архейська і протерозойська (грецькою «археос» – старий, старий і «протерос» – перший, вихідний) – на періоди, епохи і століття поки що не поділяються. У другій половині протерозойської епохи в морях було багато водних рослин і з'явилися перші тварини.
Вік гірських порід, що встановлюється за залишками рослин і тварин, називають відносним геологічним віком. Ми можемо, вЗрештою, з'ясувати, молодше чи давніше той чи інший пласт пісковика чи глини проти пластами сусіднього району.
Але ж цього мало. Важливо знати, наскільки років стародавнє або молодше, тобто знати не тільки відносний, але і абсолютний геологічний вік гірських порід, виражений в мільйонах і мільярдах років. Успіхи атомної фізики дозволяють геологам досить точно визначати вік гірських порід. При цьому вони використовують явища радіоактивності. Атоми деяких елементів - урану, радію, торію та інших - не залишаються постійними. Вони змінюються, виділяючи заряджені дрібні частинки (це і називається радіоактивним випромінюванням), і перетворюються на атоми свинцю, гелію та інших елементів. Швидкість таких перетворень для кожного елемента постійна. Так, уран з атомною вагою 238 (U238) перетворюється на свинець і гелій.
Щоб половина атомів урану перетворився на атоми свинцю, потрібно 4520 млн. років. Цей час називається періодом напіврозпаду урану. Для радію період напіврозпаду 1590 років, для торію – 13 900 млн. років. З'ясувалося, що здатністю до радіоактивного розпаду мають деякі різновиди атомів і у найбільш широко поширених елементів. Такі різновиди атомів називають радіоактивними ізотопами.Радіоактивний ізотоп калію (К40) має період напіврозпаду в 1,25 мільярдів. років і перетворюється на атоми інертного газу аргону, а в ізотопу рубідія (Rb87) - 50 мільярдів. років, і він перетворюється на атоми стронцію. Навіть вуглець має радіоактивні ізотопи Сі, які перетворюються на атоми азоту, а період напіврозпаду становить 5760 років.
Визначають вік за радіоактивними елементами та ізотопами так. Вчені - фізики і хіміки - точно підраховують, скільки міститься в гірській породі атомів радіоактивних елементів - "батьків", а також "новонароджених" елементів - "дітей". Потім вирішують найпростіше завдання: відомо, скільки часу потрібно для перетворення половини атомів (період напіврозпаду) і скільки атомів розпалося в гірській породі, що вивчається. Таким чином, складається звичайна арифметична пропорція - і виходить абсолютний вік гірської породи.
Чим менший період напіврозпаду, тим точніше можна визначити вік порід, але тільки для геологічно щодо недавніх, дрібних відрізків часу. Так, по радіоактивним ізотопам вуглецю визначається вік залишків не старше пари десятків тисяч років.
вік Землі та гірських порід
Геологи і палеонтологи досліджували осадові шари земної кори від верхніх верств - наймолодших до нижніх - найстаріших. По вцілілим у їх залишкахорганізмів було відновлено справжня історія життя Землі.
По радіоактивним ізотопам калію вдається вимірювати вік гірських порід не більше сотень мільйонів років. Нещодавно в нескінченній мерзлоті Таймира був виявлений заморожений труп мамонта. Аналіз радіоактивних ізотопів вуглецю показав, що цей мамонт жив приблизно 11 тис. років тому. Зернам пшениці, знайденим в єгипетських пірамідах, виявилося 6100 років, а багаття, яке знайшло на острові Великодня вчений-мандрівник Тур Хейєрдал, горіло 1550 років тому, приблизно в 400 р . е.
Саме калій-аргоновим методом зроблено більшість визначень абсолютного віку осадових порід мезозою і палеозою. Справа в тому, що калій входить до складу мінералу глауконіту. Цей мінерал виникає одночасно з включає його осадової гірської породою. Визначивши вік глауконіту за співвідношенням ізотопів калію і аргону, ми отримаємо вік гірської породи.
По співвідношенню рубідія і стронцію можна «виміряти» найбільш довгі відрізки часу, і цей спосіб вважається більш надійним для визначення віку найстаріших гірських порід, що утворилися в архейську та протерозойську епоху. З'ясувалося, що найстарішому каменю на нашій планетіблизько 4-5 мільярдів. років.
Перші залишки будь-яких організмів, швидше за все водних рослин або бактерій, були виявлені в шарах, вік яких близько 3 млрд. дол. років. Перші тварини з'явилися, очевидно, близько 1 мільярдів. років тому.
вік Землі та гірських порід
Іноді буває досить невеликий раковини, крихітного уламка скам'янілої деревини, щоб визначити, в якій період відкладалися шари.