17. Общая характеристика палеонтологических методов в исторической геологии: задачи, принципы, объекты применения

Биостратиграфические методы.

Закон необратимости эволюционного процесса (Дарвин).

- исчезнувший по тем или иным причинам вид организмов никогда не может повториться вновь.

Определение возраста толщи горных пород и отнесение ее к той или иной стратиграфической единицы осуществляют путем сравнения найденных ископаемых остатков с теми, которые встречаются в опорном, так называемом стратотипическом разрезе.

Значение для биостратиграфии имеют:

- распространенность ископаемых организмов во времени, пространстве

- приуроченностью к определенным типам горных пород

- темпами их эволюции

В связи с этим выделяют архистратиграфические и парастратиграфические группы

Метод руководящих ископаемых.

Руководящими формами называют остатки вымерших организмов которые существовали короткий отрезок времени, но успели за этот срок расселиться на значительной территории и встречаются в большом количестве. Следовательно, руководящие ископаемые имеют широкое горизонтальное и узкое вертикальное распространение, встречаются в разрезах довольно часто и легко распознаются.

Космополитные формы – распространены широко.

Эндемики – имеют ограниченное распространение.

Метод органических комплексов.

Метод использует весь имеющийся палеонтологический материал.

Исследователи выясняют распределение всех окаменелостей в разрезе, устанавливают смену их комплексов и прослеживают изменчивость комплекса от разреза к разрезу.

Называют комплекс по типичному виду (вид-индекс).

Эволюционный (филогенетический) метод.

Метод заключается в выяснении последовательности смены родственных организмов во времени на основании эволюционного развития.

Трудностью и одновременно недостатком данного метода является неполнота геологической летописи, т.е. отсутствие остатков ряда промежуточных организмов в слоях изучаемого разреза или отсутствие самих слоев.

18. Общая характеристика радиологических методов определения абсолютного возраста горных пород

Абсолютная геохронология.

Палеонтологические и геолого-геофизические методы определения относительного возраста горных пород не дают реального представления об абсолютном возрасте тех или иных образований, не позволяют оценить продолжительность времени их формирования.

Время их действия и продолжительность можно установить, используя радиогеохронологические методы (методы определения абсолютного возраста).

Явление радиоактивности связано с распадом ядер атомов радиоактивных элементов, который протекает самопроизвольно, с постоянной скоростью, не зависящей от каких-либо физико-химических процессов, протекавших на земной поверхности и в недрах Земли.

В настоящее время широко применяют следующие радиогеохронологические методы: урано-ториево-свинцовый, свинцовый, рубидий-стронциевый, калий-аргоновый, аргон-аргоновый, самарий-неодимовый, радиоуглеродный.

Урано-ториево-свинцовый метод базируется на использовании трех процессов радиоактивного распада изотопов урана и тория:

238U-206Pb, 235U-207Pb, 232Th-208Th-208208Pb. Период полураспада 238U составляет 4510 млн лет, 232 Th – 15170 млн лет. Измерив в минерале содержание радиоактивных изотопов урана и тория и радиогенных частей трех изотопов свинца, а также содержание нерадиогенного свинца 204Pb , находят шесть изотопных соотношений. Одно из них в настоящее время считается фиксированным (238U/235U=137,7), а остальные пять (206Pb/238U, 207Pb/235U, 208Pb/232Th, 207Pb/206Pb, 206Pb/204Pb) дают возможность оценить возраст минерала. Близость всех пяти результатов свидетельствует о достоверности результата.

Свинцовый метод – наиболее старый и хорошо разработанный метод ядерной геохронологии. Для изменения возраста по свинцовому методу применяют минералы, содержащие уран и торий.

Рубидий-стронциевый метод основан на очень медленном распаде радиоактивного изотопа 87Rb и превращения его в изотоп 87Sr. Ныне радиоактивный изотоп рубидия составляет 27,85% природного рубидия. Период полураспада рубидия составляет 47 000 млн лет (постоянная распада х=0,0147 млрд лет -1).

Возраст пород, содержащий только стронций (без рубидия) оценивается грубым стронциевым методом по соотношению 87Sr/86Sr.

Изотоп рубидия присутствует в виде примеси в калиевых минералах. Чаще всего в биотите, мусковите и лепидолите. Рубидий-стронциевым методом определяется возраст по валовому содержанию этих элементов в породе.

Калий – аргоновый метод основан на распаде радиоактивного 40К, при котором около 12% этого изотопа превращаются в аргон 40Ar с периодом полураспада 1300 млн лет. Постоянная радиоактивного распада Хк=0,0585 млрд лет -1. Остальные 88% калия переходят в 40К с более высокой скоростью (постоянная радиоактивного распада Ха=0,472 млрд лет -1). По количеству выделившегося из минерала нерадиогенного аргона и по отношению 40Ar/40K возраст минерала оценивается по формуле:

Этот метод применяется при исследовании слюд, амфиболов, калиевого полевого шпата, глауконита и валовых изверженных проб с возрастом от десятков тысяч до сотен миллионов лет.

Самарий-неодимовый метод. Основан на очень медленном распаде изотопа самария 147Sm, который встречается в смеси со стабильными изотопами 144Sm, 148-150Sm, 152Sm, 154Sm с периодом полураспада153 млрд лет (постоянная радиоактивного распада х=0,00654 млрд лет -1). Конечным продуктом распада является радиогенный 144Nd.

Возраст минерала, содержащего самарий, рассчитывается по формуле:

143Nd/144Nd=(143Nd/144Nd) +(ext-1)147Sm/144Nd.

Метод считается надежным для определения возраста глубокометаморфизованных раннедокембрийских пород.

Радиоуглеродный метод базируется на определении радиоактивного изотопа 14С в органических остатках или в породах с высоким содержанием органического вещества. Этот изотоп постоянно образуется в атмосфере из азота 14N под воздействием космического излучения и усваивается живыми организмами. Период полураспада 14С равен 5750 лет. Поэтому с помощью этого метода определяется возраст остатков не древнее 60-80 тыс. лет.