Вік земної кори, землі та хімічних елементів

Зусиллями численних вітчизняних та зарубіжних дослідників накопичено значний матеріал за абсолютним віком гірських порід різних систем усіх континентів Землі.

Отримані дані не лише повністю підтверджують уявлення про надзвичайну тривалість історії Землі, а й дозволяють судити про тривалість її окремих періодів та наблизитися до кількісної оцінки віку земної кори, хімічних елементів, що складають Землю, та віку Землі загалом.

Для вирішення питання про вік земної кори насамперед необхідно було оцінити в часі тривалість періодів та ер, виділених в історії Землі методами відносної геохронології. Узагальнення наявних кількісних вікових даних у цьому напрямі дозволило Холмсу скласти шкалу абсолютного геологічного літочислення. В даний час ця шкала повинна розглядатися тільки як попередня, як наближає нас до вирішення найважливішої проблеми геології - оцінки віку різних товщ та найголовніших подій в історії Землі.

Істотним недоліком цієї шкали, як і інших (шкала Марблі та ін.), є те, що вони, будучи побудовані в основному на зарубіжному матеріалі, були засновані на дуже невеликій кількості опорних точок і не враховували величезного цифрового матеріалу, накопиченого на великій території Радянського Спілки. Крім того, в основу цих шкал покладено визначення тільки за свинцевим методом, а вони, як справедливо вказують Мур і Вільсон (1952), через недостатню надійність обліку забруднення нерадіогенним свинцем можуть містити серйозні похибки.До того ж останнім часом з'ясувалась необхідність урахування низки додаткових факторів, що впливають на точність одержуваних цифр, а саме — можлива переробка мінералів, що раніше утворилися, наступними накладеними процесами.

На VIII сесії Комісії з визначення абсолютного віку геологічних формацій (1959) Д. І. Щербаков звернув увагу на те, що в зарубіжних шкалах завжди фігурує як опорна точка для кембрію, отримана на матеріалі квасцових сланців Швеції. осадових породах, відчував діагенетичну, а потім епігенетичну міграцію, то немає впевненості, що цифри віку уранових мінералів з цих осадових товщ відповідають віку пластів, визначеному на підставі їхнього стратиграфічного становища. як опорні у зарубіжних шкалах. тієї інтрузії, похідною якої є дана пегматитова жила. Більше того, за останні роки для інтрузій низки районів СРСР (Закавказзя, Центральний Казахстан та ін.) отримані різними методами цифри, що вказують на більш давній вік інтрузій, ніж той, що випливає. з їхнього стратиграфічного положення. Все це дозволяє стверджувати, що прийнята у відомих шкалах. Тривалість геологічних періодів післякембрійської історії Землі відповідає дійсності, а періодизація докембрійського часу досі, сутнісно, ​​не вирішена.

У зв'язку з цим останнім часом різними дослідниками робляться спроби перегляду шкали Холмса та внесення до неї суттєвих поправок.Однією з таких спроб є шкала, запропонована Ернстом Краусом (1959). Слід зазначити, що у загальному вигляді ця шкала для постпротерозойского періоду відповідає загальної тенденції розширення його тривалості, то деталях дуже дискусійна. У цьому напрямі чекають ще більші дослідження, у ході яких ревізія існуючої шкали абсолютного геологічного часу має здійснюватися як під кутом зору перевірки наявних цифр та його перерахунку виходячи з сучасних констант розпаду, і перевірки стратиграфічного становища і збереження самого матеріалу, що надходив у аналіз. Дуже важлива при цьому ретельність відбору матеріалу, який дозволив би провести необхідну кореляцію між новоствореною абсолютною та існуючою біостратиграфічною шкалами.

У Радянському Союзі нині проводяться широкі дослідницькі роботи, основі яких створюється вітчизняна шкала абсолютного літочислення. Зокрема, великі роботи у цьому напрямі виконано з розчленування докембрію карело-фінського та українського кристалічних масивів.

Як би не вирішувалося питання тривалості окремих епох і періодів, можна стверджувати, що вік відомої нині поверхневої частини земної кори, безумовно, більше 2 млрд. років. При цьому мінімальним віком земної кори можна вважати вік найдавніших із доступних спостереженню на поверхні землі порід.

Вік поверхневих частин земної кори можна оцінити не молодше 3,5—4,0 млрд. років.

Поруч дослідників розрахунок віку земної кори проводився на основі наявних даних щодо ізотопного складу свинцю.Так, Холмс (1946) використовував ізотопні аналізи звичайного свинцю, виконані Ніром 1939 р., і отримав вік земної кори, що дорівнює 3,3 млрд. років. В. І. Баранов, користуючись методом ізохрону за ізотопним складом свинцю гірських порід, визначив вік земної кори рівним близько 4,0 млрд. років. Паттерсон (1953), визначивши ізотопічний склад звичайного свинцю в «метеориті, а також свинцю з червоної глини з дна Тихого океану та з деяких базальтів, провів обчислення віку земної кори, що виражається цифрою близько 4,5 млрд. років. А. П. Виноградов (1952), виходячи із закономірного збільшення вмісту ізотопів свинцю 206, 207 і 208, у міру зменшення віку мінералів, визначив (на матеріалі вивчення галенітів), що минулий час від сучасного моменту до часу утворення перших радіогенних атомів свинцю та 207 дорівнює 5,1 млрд. років. Ця цифра їм сприймається як верхню межу віку земної кори як вік Землі загалом.

Присутність у Землі природних радіоактивних елементів, безупинно розпадаються, але з утворюються знову у умовах, свідчить про те, що історія Землі був період, коли земна речовина еволюціонувало у бік освіти важких елементів. Це дозволяє провести оцінку величини періоду часу, що минув з виникнення радіоактивних елементів.

Природні радіоактивні елементи розподілені по всій періодичній системі Менделєєва, починаючи від калію та закінчуючи ураном. Це дозволяє припускати, що у Землі одночасно утворилися як радіоактивні, і стабільні ізотопи кожного елемента.До цього ж висновку підводить факт існування в природі всіх без винятку відомих радіоактивних ізотопів з тривалістю життя більше 10 8 років. Ізотопи тих же елементів з меншою тривалістю життя, які нічим принципово від них не відрізняються, в природних умовах не виявлені. Наприклад, у елемента урану в природі зустрічаються тільки ізотопи 238 і 235 і радіогенний ізотоп 234, тоді як ізотопи 227-233, 236, 237 і 239, 240, періоди напіврозпаду яких менше 5 ∙ 10 7 років, отримані тільки мистецтв.

Відсутність у земній корі природних радіоактивних ізотопів з періодом життя, малим у порівнянні з віком земної кори, доводить, що протягом геологічної історії Землі і не відбувалося в помітних масштабах утворення або перетворення хімічних елементів, за винятком радіогенних. Таким чином, визначення віку радіоактивних елементів, точніше часу, що пройшов після їх утворення, може дати вказівку на ймовірний вік та інших хімічних елементів, тате як про вік стійких хімічних елементів можна судити за аналогією з віком радіоактивних елементів у припущенні, що утворення тих та інших відбувалося у єдиному процесі еволюції земної речовини. На основі відомих даних про поширеність радіоактивних елементів, їх ізотопний склад, а також про поширеність продуктів розпаду, проведено спроби розрахунку віку елементів. При цьому приймається, що початковий вміст урану 235, за аналогією з поширеністю ізотопів сусідніх елементів періодичної системи, не могло бути більше вмісту урану 238 і, ймовірно, дорівнювало половині кількості останнього, тобто спочатку відношення урану 235 до урану 238 дорівнювало одиниці.В даний час це відношення дорівнює 7 10 -3 . Виходячи з цього, вік урану визначається цифрою 6,10 ∙ 10 9 років. Якщо початкове ставлення урану 235 до урану 238 прийнято)) рівним половині, то вік урану оцінюватиметься в 5,2 ∙ 10 9 років (В. І. Баранов, 1958). Використовуючи для цих цілей різні відносини ізотопів свинцю, отримуємо вік від 4 до 6 млрд. років. Загалом можна сказати, що вік важких радіоактивних елементів з початку незворотного процесу радіоактивного розпаду оцінюється цифрою 5—6 млрд. років.

Таким чином, намічаються такі вікові межі основних етапів історії Землі:

• Поява людини – близько 1 млн. років
• Перші відомі залишки органічного життя – близько 2000 млн. років
• Вік найдавніших геологічних порід, що датуються радіоактивним розпадом — 3—4,5 млрд. років
• Вік уранових елементів з початку незворотного процесу радіоактивного розпаду — 5,5—6,0 млрд. років

Для оцінки загального віку Землі великий інтерес становлять розрахунки Про. Ю. Шмідта, засновані на космогонічних даних, у яких тривалість існування Землі оцінюється в 6—7 млрд. років. Потрібно думати, що ця оцінка дає лише ймовірну нижню вікову межу існування Землі. У зв'язку з цим цікаво наголосити, що вік Сонця оцінюється в 50 000 млрд. років, а час існування середньої зірки - до 5000000 млрд. років.

Автор: В.М. Кляровський. Визначення віку геологічних утворень. Вид-во Сибірського відділення АН СРСР. Новосибірськ. 1960

• Вік Землі. Геохронологія
• Товщина земної кори та структурні елементи різного віку
• Співвідношення материкової та океанічної структур земної кори
• Глибинна будова земної кори під дном океанів і морів за даними сейсмічних досліджень
• Як вчені визначають вік Землі
• Вік Землі та сонячної системи
• Тектоорогенія материкової земної кори
• Скільки років земної кори та небесних світил?
• Тектоорогенія океанічної земної кори
• Товщина земної кори та її зв'язок із рельєфом дна океанів

Заглянули до паспорта Землі. Вчені розповіли, як з'ясували, скільки років нашій планеті

Сотні років досліджень не дозволяли дізнатися точний вік нашої планети, але, на щастя, вченим все ж таки вдалося з'ясувати точний вік нашої планети.

Сьогодні ми точно знаємо, що Землі близько 4,5 мільярда років, у той час як її ядро ​​приблизно на два роки молодше цього віку через час ефектів гравітації, що розтягують час, пише IFLScience.

Однак, як і коли вченим вдалося з'ясувати цю інформацію? Ранні спроби розрахувати вік Землі за допомогою науки, на жаль, не увінчалися успіхом. У 1844 році фізик Вільям Томсон придумав як виміряти вік нашої планети - він припустив, що спочатку наша Земля була розплавленою краплею в космосі. Далі він розрахував час, потрібний планеті, щоб охолонути до того стану, в якому вона перебуває зараз. Тоді йому здавалося, що це дозволить розрахувати вік Землі.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захоплюючі новини зі світу науки!

Минули роки, він зробив розрахунки і дійшов висновку, що на нашій планеті близько 20-400 мільйонів років. Однак проблема полягала в тому, що це суперечило ряду ключових речей, таких як геологія, ідеї Дарвіна щодо того, скільки часу буде потрібно для еволюції тварин.Ще одним фактом, що не стикується, було про те, що Томсон вважав, ніби Сонцю всього лише менше 20 мільйонів років.

Оцінки Томсона виявилися провальними, але за ними було радіометричне датування, що дало набагато точніший спосіб визначення віку гірських порід. За інформацією Геологічної служби США, вік земних і місячних порід і метеоритів вимірюється розпадом радіоактивних ізотопів, що довго живуть, — елементів, що зустрічаються в природі в гірських породах і мінералах і розпадаються з періодом від 700 мільйонів до більш ніж 100 мільярдів років до стабільних ізотопів інших елементів.

Дослідники відзначають, що ці методи датування ґрунтуються на фізиці і відомі під загальною назвою радіометричне датування. Сьогодні воно широко використовується для вимірювання останнього часу, коли порода, що датується, була розплавлена ​​або порушена в достатній мірі.

В результаті використання радіометричних даних дозволяє отримати набагато точніше уявлення про вік гірських порід. У той самий час датування земних порід може лише мінімально можливий вік Землі. Найстаріша порода, яку досі вдалося виявити вченим, датується приблизно 4,04 мільярда років тому і була виявлена ​​на північному заході Канади.

Таким чином вчені змогли розрахувати мінімальний вік планети, оскільки Земля не може бути молодшою ​​за свою стару породу. Однак, якщо ми не можемо проаналізувати кожен камінь на нашій планеті, неможливо отримати оцінку максимально можливого віку Землі лише за допомогою цього методу.

Натомість вчені дивилися на каміння з Місяця та інших тіл Сонячної системи, де така переробка каміння не є проблемою.В 1953 геохімік Клер Кемерон Паттерсон досліджував зразки метеорита з гірської породи, що впала в Аризоні. Він виявив, що зразки містять велику кількість ізотопів свинцю, які використовуються для радіоактивного датування. Ці зразки були датовані від 4,53 до 4,58 мільярдів років. При цьому розкид у 50 мільйонів років, як припускають вчені, пов'язаний із часом, коли розвивалася Сонячна система.

Далі вчені продовжили вивчення космічного каміння, що лише зміцнило розуміння того, як розвивалася наша Сонячна система, і це дозволило уточнити попередні оцінки віку Землі.

Раніше Фокус писав про те, скільки років нашій Землі: вчені стверджують, що відповідь не така очевидна, як здається.

• Читайте нас у:
• Читайте у Telegram
• Читайте у Facebook
• Читайте у Twitter
• Читайте у Google news
• Читайте у Viber

• Теги:
• земля
• історія
• вчені
• дослідження
• геологія
• планета

• Поділитися:
• відправити до Telegram
• поділитися у Facebook
• твітнути
• відправити до Viber
• відправити до Whatsapp
• відправити до Messenger

Вік Землі. Геохронологія

Однією з найцікавіших наукових проблем є проблема визначення абсолютного віку гірських порід та Землі загалом.

До рішення її намагалися підійти різними шляхами, але нещодавно знайдено задовільний засіб: радіоактивний метод; щоправда, застосовувати його можна лише до пород, що містять радіоактивні елементи.

Уран, розпадаючись, дає радій, який, у свою чергу, утворюючи ряд проміжних продуктів розпаду, перетворюється зрештою на нерадіоактивний урановий свинець з атомною вагою 206. Розпад торію теж призводить до утворення свинцю: це буде торієвий свинець з атомною вагою 208. із цим під час радіоактивного розпаду утворюється і гелій.Знаючи швидкість утворення гелію і свинцю (так, наприклад, 1 г урану, розпадаючись, дає на рік 7,4 X 10 -9 г свинцю), можна визначити час, протягом якого накопичилися ті чи інші кількості цих речовин, що вийшли в результаті радіоактивного розпаду вихідних мінералів, тобто можна дізнатися про вік породи. Для вимірювання абсолютного часу користуються радіоактивним розпадом калію (що призводить до утворення аргону), рубідія та інших елементів. Ці обчислення ще не можна визнати дуже точними хоча б тому зокрема, що гелій може розсіюватися, а частина свинцю в породі може бути і не радіоактивного походження. Але не можна й сумніватися, що порядок величин ці обчислення відбивають цілком правильно. Дослідження, виконані різними авторами, визначають вік земної кори 3—3,5 млрд. років. Однак, по суті, якщо розшифрувати термін «кора», то йдеться про час утворення найдавніших вивержених порід (з відомою «надбавкою», оскільки фактичне визначення віку найдавніших порід Карелії та Канади дає величини 1,7—2 млрд. років ). Справа в тому, що радіоактивний метод фіксує момент утворення кристалічної решітки, тобто час випадання кристала з розплаву, тому що з цього моменту і виникає цілком ізольована система мінералу, в якій можливе накопичення та збереження продуктів радіоактивного розпаду.

Коли панувала думка про первісний вогненно-рідкий стан Землі, поняття про час виникнення земної кори і часу утворення найдавніших порід збігалися: застигла кора і була найдавнішою виверженою породою.Але тепер ми знаємо, що Земля виникла як холодне тіло, яке згодом розігрілося всередині під впливом розпаду радіоактивних елементів. Отже, найдавніші вивержені породи молодші за первинну холодну зовнішню оболонку Землі, і вік їх не може характеризувати ні вік земної поверхні, ні тим більше вік Землі як планети.

Якщо вважати, що весь аргон Землі — це продукт радіоактивного розпаду калію (мається на увазі До 40 ), то вік Землі буде щонайменше 4 млрд. років. Підрахунки О. Ю. Шмідта дають ще більшу цифру: щоб Земля утворилася з твердих космічних тілець, знадобилося 7,6 млрд. років; половина маси Землі накопичилася менше ніж за 1 млрд. років; потім процес сповільнився (через вичерпання запасів речовини в материнській хмарі пилу), і за останні 2 млрд. років випав шар всього в кілька сантиметрів. Розрахунки ці засновані спочатку на відомому (хоча й не абсолютному) ототожненні родоначальної для Землі космічного пилу з сучасними метеоритами. Тепер на такому ототожненні навряд чи можна наполягати, тому що метеорити дуже складні за складом і самі, можливо, є осколками виникаючих з пилової хмари і потім більших брил речовини, що розпадалися, а це, ймовірно, відбувалося неодноразово, перш ніж утворилися міцніші згустки , що дали початок сучасним планетам). Водночас визначення віку метеоритів радіоактивним методом теж дають цифру до 7—8 млрд. років, причому, за В. Г. Фесенковим, жоден із метеоритів «не має віку, що перевищує вік нашої Землі і, як можна думати, нашої планетної системи. ». У новій роботі Фесенков верхньою межею віку метеоритів вважає 3—4 млрд. років.

В. І.Баранов для обчислення віку Землі взяв відношення між сучасними кількостями урану (U 238) та актиноурану (U 235) у гірських породах та мінералах. У глибині століть при утворенні урану атоми обох його різновидів, найімовірніше, виникли приблизно в однакових кількостях. Але оскільки актиноуран розпадається набагато швидше, ніж уран (періоди їхнього напіврозпаду відповідно 700 млн. і 4,5 млрд. років), актиноурану зараз стало в 139 разів менше, ніж урану. Розрахунок показує, що для переходу від паритетного співвідношення до спостерігача, що нині знадобилося 5-7 млрд. років. Ця цифра дає нам вік урану, вік речовини, з якого потім виникла Земля, ймовірно також вік метеоритів, але не вік Землі як планети, тому що радіоактивні елементи в земних умовах (ні всередині, ні на поверхні) утворитися не могли, вимагали для цього інших фізичних умов і, отже, виникли до утворення Землі. Наша планета виникла пізніше, а саме 5-6 млрд років тому.

Таким чином, вік Землі лежить в інтервалі від 4 до 6 млрд років.

Визначення абсолютного віку гірських порід, однак, знаходиться тільки в зародковій стадії, оскільки матеріал, що накопичився до цього часу з цього питання, поки недостатній. Тому в геології переважне значення має ще стара, відносна геохронологія, яка, не даючи можливості встановити абсолютний вік, дозволяє встановлювати лише послідовність подій, тобто констатувати, що одне з них сталося раніше, а інше пізніше. Всі напластування порід у земній корі поділені на групи, кожна група поділяється на системи, кожна система на відділи (серії), відділи на яруси, а яруси на горизонти та зони.Це є розподіл гірських порід на дедалі більш дрібні комплекси. Але кожен комплекс зажадав для свого утворення певного часу. Тому домовилися, що щодо часу кожній групі відповідає проміжок, який називається ерою, кожній системі проміжок, званий періодом. Періоди потім розпадаються на епохи, епохи на віки; ще дрібніша одиниця — фаза, чи час (втім, для льодовикового часу увійшло звичай говорити «льодовикова епоха»).

Четвертичний період поділяють (у порядку зростаючої давнини) на епохи сучасну (яка почалася близько 10 тис. років тому), нову, середню та давню. У третинному періоді розрізняють пліоцен, міоцен, олігоцен, еоцен та палеоцен; перші два об'єднуються в неоген, інші в палеоген.

• Вік земної кори, землі та хімічних елементів
• Як вчені визначають вік Землі
• Вік Землі та сонячної системи
• Внутрішня будова та стан землі
• Вік всесвіту
• Вік та продуктивність осинників
• Рельєф та вік як форми взаємодії екологічних факторів
• Світовий океан у зональній будові землі
• Вік шельфу
• Значення розмірів Землі