Как определяют возраст земли и горных пород

Возраст лошади или собаки можно определить по зубам, дерева - по толщине ствола или по годичным кольцам роста, а как узнать возраст Земли и горных пород, которые слагают ее? В библии - древнейшем сборнике религиозных произведений - утверждается, что Земля очень молода - ей немногим более 7 тыс. лет. Эту нелепую цифру опровергают естествознание и история человеческого общества. Однако дать правильный ответ на вопрос о возрасте Земли и времени различных геологических событий не так просто. Потребовались многие годы упорного труда большой армии ученых - геологов, биологов, палеонтологов, физиков, чтобы определить возраст Земли.

Геологи и палеонтологи изучили осадочные породы (песок, глину, известняк, мергель и др.) земной коры от верхних слоев - самых молодых до нижних - самых древних. По сохранившимся в них остаткам организмов они восстановили подлинную историю жизни на Земле. Развитие растений и животных шло от простых форм к сложным, от низших к высшим в связи с изменением условий существования. Ученые выделили в истории Земли и жизни пять эр, в каждой эре несколько периодов, а в периодах в свою очередь эпохи и века.

Каждый последующий период отличается от предыдущего возникновением новых, более высокоорганизованных растений и животных, изменениями климата, расположения суши и моря.

В каждую эру, период или эпоху геологической истории существовали определенные животные и растения.

По остаткам организмов, их называют руководящими ископаемыми, определяют относительный геологический возраст отложений земной коры, т.е. прослеживают, что было раньше и что позже. Палеонтологи устанавливают одновозрастность (одновременность) слоев, расположенных на большом расстоянии друг от друга, и восстанавливают древнюю географию (палеогеографию) для различных периодов, эпох. Например, если находят в слоях Земли трилобитов, то эти слои относят к морским отложениям палеозойской эры, а если находят остатки динозавров, то содержащие их слои относят к континентальным отложениям мезозойской эры.

Однако таким способом нельзя узнать, сколько лет продолжались геологические эры, периоды, эпохи, т.е. определить в тысячах или миллионах лет их абсолютный геологический возраст.

Попытки вычислить абсолютный возраст слоев Земли делались давно, но лишь в последние годы, когда физика и химия достигли больших успехов, удалось разработать методы точного измерения времени далекого прошлого.

Физики и химики открыли, что атомы некоторых элементов - урана, тория, радия и др. - все время изменяются, "распадаются", образуя другие элементы. Превращение атомов, или распад, сопровождается радиацией, т.е. излучением мелких заряженных частиц. Поэтому такие элементы называются радиоактивными, а процесс их превращения - радиоактивным распадом. Оказалось, что радиоактивный распад протекает всегда с одной и той же скоростью. На него не влияют высокая температура и давление в недрах Земли. В науке принято определять скорость радиоактивного распада временем, необходимым для распада половины имевшегося вначале количества элемента. Это время называется периодом полураспада. Он неодинаков у разных элементов. Полураспад рубидия-87 происходит за 50 млрд. лет, калия-40 - за 1,25 млрд. лет, урана-238 - за 4,52 млрд. лет, радия - за 1590 лет. Постоянные для каждого радиоактивного элемента скорости распада позволяют использовать их как точные часы для измерения возраста горных пород.

При распаде одного из видов (так называемых изотопов) радиоактивного урана образуются элементы гелий и свинец. Высчитано, что для накопления 1 Г свинца в 100 Г урана (т.е.1%) нужно около 90 млн. лет. Таким образом, определив процент свинца в уране, можно установить, сколько времени прошло с начала процесса распада, или начала образования горной породы.

При помощи радиоактивных элементов ученые высчитали возраст Земли, который определяется не менее чем в шесть миллиардов лет! С помощью этого метода определен возраст самых древних горных пород, выходящих на поверхность Земли.

Для определения более кратких отрезков времени применяется очень интересный и точный радиоуглеродный метод. Им определяют возраст до 50 тыс. лет, и ошибка не превышает 400 лет. В тканях живых организмов наряду с обычным углеродом (его атомный вес 12) содержится небольшое и постоянное количество его изотопа, или радиоактивного углерода с атомным весом 14. Период полураспада радиоактивного углерода недолог - 5760 лет. В сохранившихся органических остатках (кости, стволы деревьев, затонувших в болоте, ткани и пр.), углерод-14 постепенно утрачивает радиоактивность. Его количество очень мало и может быть обнаружено очень точными приборами. Проверить этот метод удалось, изучая археологические памятники, возраст которых был известен по историческим документам.

Радиоуглеродным методом определили возраст многих археологических и палеонтологических находок. Например, возраст необугленных зерен пшеницы и ячменя, найденных в Египте, оказался равным около 6100 годам, а найденные в Израиле свитки библии насчитывают около 2000 лет.

В 1951 г. на Таймыре нашли остатки трупа мамонта. По содержанию радиоуглерода в сухожилиях животного и остаткам растений около трупа установили, что мамонт пролежал в вечной мерзлоте более 11 тыс. лет.

Таковы вкратце те методы, которыми располагает наука. Нет сомнения в том, что скоро будут открыты новые, еще более точные способы измерения времени далекого прошлого.

В глубине восточной части Большого Каньона, расположенного в Аризоне, находятся расположенные в ряд “древние” базальтовые лавовые потоки, известные геологам, как слой Базальт Карденас (Рисунок 1 и 2). Когда-то это была расплавленная лава, которая последовательно извергалась на земную поверхность через кратеры и трещины вулканов и растеклась по уже отложенным пластам алевритов. Эти пласты быстро затвердели и стали плотной горной породой черного цвета, которая называется базальтом (Рисунок 3). Позже эта порода покрылась толстыми слоями осадочной породы. Расположение потоков лавы Базальта Карденас во всей последовательности слоев горных пород в Большом Каньоне можно рассмотреть в общей геологической “блоковой" схеме строения Большого Каньона (Рисунок 4). В этой статье исследуется ошибочность предположений, используемых большинством светских геологов, которые применяют униформистскую систему взглядов (медленные и постепенные геологические процессы) при “датировании” горных пород Большого Каньона.

Рисунок 1. Расположенные рядами потоки лавы Базальт Карденас в восточной части Большого Каньона - вид со стороны пустыни. Фотоматериалы любезно предоставлены Эндрю Снеллингом.

Определение возраста горных пород

Можно ли по тому, как расположены эти базальтовые потоки лавы в последовательных пластах горных пород Большого Каньона или с помощью физического анализа, установить точный возраст этих пород? Нет! Однако большая часть геологов классифицируют слой Карденас Базальт, как докембрийский; то есть, он намного старше так называемых Кембрийских горных пород, таких как Песчаник Тапитс и сланцевый слой Брайт Ейнджел, в которых обнаруживаются окаменелости морских существ, таких как трилобиты (Рисунок 4). Но эта порода выглядит так же, как и другие базальтовые породы, расположенные по всему миру (Рисунок 5). Применяя радиометрический метод для датирования горных пород, эти геологи убеждены в том, что теперь у них есть практически надежный метод определения точного возраста.