Первоначально окаменелости давали нам только относительный возраст, потому что, хотя ранние палеонтологи понимали биологическую преемственность, они не знали абсолютного возраста различных организмов.
Только в начале 20-го века, когда впервые были применены методы изотопного датирования, стало возможным обнаружить абсолютные возрасты пород, содержащих ископаемые.
В большинстве случаев мы не можем использовать изотопные методы для непосредственного датирования окаменелостей или осадочных пород, в которых они обнаружены, но мы можем ограничить их возраст, датируя изверженные породы, которые пересекают осадочные породы, или слои вулканического пепла, которые лежат в осадочных слоях.
Изотопное датирование горных пород или минералов в них основано на том факте, что нам известны скорости распада некоторых нестабильных изотопов элементов и что эти скорости были постоянными в течение геологического времени.
Это также основано на предпосылке, что, когда атомы элемента распадаются в минерале или скале, они остаются там и не уходят в окружающую скалу, воду или воздух.
Одной из изотопных пар, широко используемых в геологии, является распад от 40 К до 40 Ar (от калия-40 до аргона-40).
40 K является радиоактивным изотопом калия, который присутствует в очень небольших количествах во всех минералах, в которых содержится калий.
Она имеет период полураспада 1,3 миллиарда лет, а это означает , что в течение 1,3 Ga одной половине 40Атомы K в минерале или породе распадутся до 40 Ar, и в течение следующих 1,3 млрд.
Ga распадется половина оставшихся атомов и т.д.Чтобы использовать технику датирования K-Ar, нам нужна магматическая или метаморфическая порода, которая содержит калийсодержащий минерал.
Одним хорошим примером является гранит, в котором обычно содержится немного калиевого полевого шпата. У полевого шпата нет аргона, когда он образуется. Со временем 40 K в полевом шпате распадается до 40 Ar.
Аргон является газом, и атомы 40 Ar остаются встроенными в кристалл, если только порода не подвергается воздействию высоких температур.
Образец должен быть проанализирован с использованием очень чувствительного масс-спектрометра, который может обнаружить различия между массами атомов и, следовательно, может различать 40 К и гораздо более обильные 39К. Биотит и роговая обманка также широко используются для датирования K-Ar.
Почему мы не можем использовать методы изотопных датировок с осадочными породами?
Важное предположение, которое мы должны сделать при использовании изотопного датирования, состоит в том, что, когда порода сформировалась, ни один из дочерних изотопов не присутствовал (например, 40Ar в случае метода K-Ar).
Обломочная осадочная порода состоит из более старых пород и минеральных фрагментов, и когда порода формируется, почти наверняка, что во всех фрагментах уже есть дочерние изотопы.
Кроме того, почти во всех случаях фрагменты были получены из целого ряда исходных пород, которые образовались в разное время.
Если бы мы датировали количество отдельных зерен в осадочных породах, мы, вероятно, получили бы ряд различных дат, все старше возраста скалы.
Может быть возможно датировать некоторые химические осадочные породы изотопно, но нет никаких полезных изотопов, которые можно было бы использовать на старых химических осадочных породах.
Радиоуглеродное датирование может быть использовано на отложениях или осадочных породах, которые содержат углерод, но его нельзя использовать на материалах старше 60 Ка.
K-Ar - только одна из многих изотопных пар, которые полезны для датирования геологических материалов.
Когда радиометрические методы применяются к метаморфическим породам, результаты обычно сообщают нам дату метаморфизма, а не дату образования материнской породы.
- Калий-аргоновый - широко применяется, потому что в большинстве пород содержится немного калия;
- Уран-свинцовый - в породе должны быть урансодержащие минералы;
- Рубидий-стронций - меньшая точность, чем у других методов в старые даты;
- Углерод-азот (иначе радиоуглеродное датирование) - образец должен содержать древесные, костные или карбонатные минералы, можно наносить на молодые отложения.
Радиоуглеродное датирование (с использованием 14 C) может применяться ко многим геологическим материалам, включая отложения и осадочные породы, но эти материалы должны быть моложе 60 тыс. лет.
Фрагменты древесины, включенные в молодые отложения, являются хорошими кандидатами для углеродного датирования, и этот метод широко использовался в исследованиях ледников позднего плейстоцена и ледниковых отложений.
Радиоуглеродные датировки из фрагментов древесины в ледниковых отложениях использовались для оценки времени последнего ледникового продвижения вдоль пролива Джорджия.
