Обычные камни наполняют наше повседневное видение, и как можно выявить возраст этих горных пород?В течение длительного времени геологи могли определить только относительно старое и новое отношение между различными породами, не имея возможности точно определить их возраст - метод, использованный в то время, был известен как относительная геологическая хронология.Относительная геологическая хронология основывается главным образом на методах изучения слоев, горных пород, палеобиологии и палеомагнитизма.По последовательности слоев, осадочной структуры и т. д. различать, какие слои породы сформированы раньше, а какие позднее; в разных слоях сохраненные ископаемые организмы отличаются друг от друга, и по последовательности эволюции организмов можно отличить последовательность слойных осадков; организмы в тот же период имеют сходство во всем мире, поэтому можно сравнить глобальные слои; Некоторые породы с особыми породами или минеральными ресурсами могут служить знаками для определения относительной геологической датировки, например, полосообразный магнитокварц сформировался только 18 миллиарда лет назад и около 800 - 700 миллионов лет назад; последовательность изменения магнитного поля Земли также может быть использована для определения относительной геологической датировки.
Релятивная геологическая хронология не позволяет точно определить возраст пород, и поэтому имеет свои ограничения, которые нельзя игнорировать.Более того, методы стратификации и биооскопания в основном касаются осадочных пород, однако две другие группы пород, а именно ингентные и метаморфные, в большинстве случаев встречаются не в стратификации, и установление их относительной старости гораздо сложнееВ начале XX века, когда относительная геологическая хронология достигла такого узкого места, прорыв в физике открыл новый свет в геологию - абсолютную геологическую хронологию.Абсолютная геологическая хронология по сути - это радиоизотопная хронология.Изотоп - это класс атомов, имеющих одинаковое число протонов и разное число нейтронов в ядре одного и того же элемента, которые занимают одно место в периодической таблице элементов.Некоторые изотопы нестабильны и способны самопроизвольно излучать различные излучения, и они называются радиоактивными изотопами.При излучении различных излучений эти изотопы распадаются на другие изотопы, например, на аргон калия.Все радиоактивные изотопы подчиняются одному закону: скорость преобразования радиоактивных изотопов до распада в новые изотопы пропорциональна только количеству первоначальных атомов; более интуитивно говоря, время, необходимое для распада ядра радиоактивного элемента, независимо от количества атомов, остается неизменным, если распадается только половина его массы.
В химических элементах, содержащихся в породах и минералах, присутствуют следовые количества радиоизотопов, и если знать содержание того или иного радиоизотопа в образце и новых изотопов, образующихся в результате его распада, в зависимости от их пропорций и известного времени полураспада, то можно точно рассчитать возраст образования породы, когда можно увидеть время, показываемое «изотопными часами»Принцип может показаться простым, но существует основополагающая посылка - в течение длительного периода геологической истории этот изотоп в породах и минералах естественным образом изменяется только в результате распада, без каких-либо потерь и присоединенийДругими словами, геологи должны были найти в породе очень хорошо закрытый «ящик», который гарантировал бы, что радиоактивные изотопы внутри него не будут подвергаться какому-либо внешнему воздействию на протяжении длительного периода истории.После многих лет экспериментальных исследований ученые обнаружили ряд хорошо закрытых минералов, которые хорошо сохраняют информацию о радиоизотопах в породах, а также в большом количестве встречаются в магматических и метаморфических породах, сформированных в различные периоды времени, таких как цирконы, моноциты, мика и т. д.
В настоящее время геологи часто используют системы изотопного распада для определения возраста пород, включая уран-торий-свинца, ассамам-неоид, рубид-строньона, калий-аргон и углерод-14.Временные константы распада различных радиоизотопных веществ могут быть длинными и короткими, например, система распада урана-тория имеет длительный период полураспада, что подходит для определения древних пород, возраст которых сотен миллионов лет; углерод-14 имеет период полураспада всего более 5000 лет, что позволяет определить возраст более молодых пород.Таким образом, ученые могут выбрать подходящие минералы и определить возраст различных пород с помощью разумной системы изотопного распада.